EP4733020A1 - Brechvorrichtung für solarzellen, anlage zur verarbeitung von solarzellen, verfahren zum brechen von solarzellen und verfahren zum erzeugen einer geschindelten solarzell-anordnung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brechvorrichtung (10) für Solarzellen (SC), umfassend eine Auflagevorrichtung (1), die eine Auflageebene (11) für eine zu brechende Solarzelle (SC) definiert, und zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) sowie zumindest eine Niederhalteleiste (3a-3d) mit einer Brechkante (31). Die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) und die zumindest eine Niederhalteleiste (3a-3d) erstrecken sich entlang einer Querrichtung (T), sind entlang einer Längsrichtung (L) voneinander beabstandet und jeweils mit einer Antriebseinheit (4) gekoppelt, vermittels der die Abdrückleiste (2a-2e) bis über die Auflageebene (11) hinaus anhebbar ist und die die Niederhalteleiste (3a-3d) in Richtung der Auflageebene (11) absenkbar ist, sodass eine zu brechende Solarzelle (SC) durch Anheben der Abdrückleiste (2a-2e) an der Brechkante (31) der Niederhalteleiste (3a-3d) in zumindest zwei Solarzell-Streifen (SCS1-SCS5) brechbar ist. Darüber hinaus werden eine Anlage (100) zur Verarbeitung von Solarzellen (SC), insbesondere eine Anlage zur Solarmodulherstellung, ein Verfahren zum Brechen von Solarzellen (SC) sowie ein Verfahren zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung offenbart.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brechvorrichtung für Solarzellen, eine Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen, insbesondere eine Anlage zur Solarmodulherstellung, ein Verfahren zum Brechen von Solarzellen sowie ein Verfahren zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung.
• Solarzellen (photovoltaische Zellen) werden in der Regel in Solarmodulen (Photovoltaikmodulen) verbaut, in denen eine Mehrzahl an Solarzellen elektrisch in Reihe und/oder parallel verschaltet werden, um eine gewünschte Ausgangsspannung und/oder einen gewünschten Ausgangsstrom zu erhalten. In einem Solarmodul sind die Solarzellen üblicherweise zwischen einer transparenten Abdeckung auf der Vorderseite und einer Rückseitenabdeckung mittels eines Einbettungsmaterials hermetisch verkapselt, um die Solarzellen vor Umwelteinflüssen zu schützen.
• Sowohl die Wirkungsgrade als auch die Abmessungen von Solarzellen, insbesondere Silizium-Solarzellen, konnten durch den technischen Fortschritt in den vergangenen Jahren signifikant gesteigert werden. Mit zunehmenden Zellabmessungen geht aber nachteilig einher, dass die Ströme in der Solarzelle zunehmen, was dazu führt, dass die Verluste an Zellverbindern, mittels derer die Solarzellen in einem Solarmodul elektrisch verschaltet sind, und an zellinternen Busbars zunehmen und sich die Solarzelle stärker erwärmt. Diese beiden Effekte haben einen negativen Einfluss auf den erreichbaren Modulwirkungsgrad.
• Aus diesem Grund ist es seit einigen Jahren in der Photovoltaikindustrie gängige Praxis, dass Solarmodule nicht aus Vollzellen, sondern aus Halbzellen bzw. aus Solarzell-Streifen hergestellt werden.
• Solarmodule, die auf Basis von Solarzell-Streifen hergestellt werden, sind insbesondere in Form so genannter Schindelmodule bekannt. Bei den Schindelmodulen wird eine Solarzelle in Standardgröße (beispielweise M6) in 5 oder 6 Streifen geschnitten, die mit einem leitfähigen Kleber überlappend, wie bei Dachziegeln, zu einer Schindelanordnung zusammengefügt werden.
• Der Einsatz von zerteilten Solarzellen (Halbzellen oder Zellstreifen) in einem Solarmodul hat den vorteilhaften Effekt, dass durch eine Reduktion der Abmessungen der Einzelzellen der Widerstand und die Stromstärke in den Einzelzellen reduziert werden, was eine geringere Verlustleistung zur Folge hat. Da die Bestandteile einer zerteilten Solarzelle die gleiche Leistung wie eine Vollzelle erzeugen, steigt bei geringerer Verlustleistung die nutzbare Leistung an, was den Modulwirkungsgrad entsprechend erhöht. Neben einem verbesserten Wirkungsgrad weisen Halbzellen- bzw. Schindelmodule jedoch auch ein verbessertes Verhalten bei Teilverschattung auf, was darauf zurückzuführen ist, dass jeweils in Reihe geschaltete Gruppen von Einzelzellen weniger Fläche einnehmen als bei einem Vollzellenmodul.
• Es sind verschiedene Techniken bekannt, um Solarzellen, insbesondere Silizium-Solarzellen, zu zerteilen. Beispielsweise können diese mit einem diamantbesetzten Sägeblatt getrennt werden, was jedoch den Nachteil hat, dass ein Materialverlust in Form von Spänen auftritt. Daneben ist es bekannt, Solarzellen durch einen TLS-Prozess (TLS = Thermal Laser Separation) zu trennen, in dem durch Zusammenwirken eines Lasers mit einem Kühlmedium entlang einer Trennlinie thermische Spannungen in der Solarzelle erzeugt werden, die zu deren Spaltung führen. Ein weitere Möglichkeit zum Zerteilen von Solarzellen besteht darin, zunächst Ritzlinien (Sollbruchlinien) auf einer Oberfläche der Solarzelle zu erzeugen und anschließend mechanische Spannungen im Bereich der Ritzlinien zu induzieren, um eine Spaltung der Solarzelle zu erreichen. Die Ritzlinien bzw. Sollbruchlinien können hierbei beispielsweise durch einen Laser oder durch mechanisches Ritzen mit einem Diamant erzeugt werden. Zum Induzieren der mechanischen Spannungen wird eine mit Ritzlinien versehene Solarzelle in eine Brechvorrichtung gegeben, in der eine Krafteinleitung in den Bereich der Ritzlinien erfolgt. Eine Möglichkeit der Krafteinleitung besteht hierbei darin, die mit Ritzlinien versehene Solarzelle über ein mit einer Krümmung versehenes vakuumbeaufschlagtes Förderband zu führen, wodurch die Solarzelle an den Ritzlinien zerbricht. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Prozess eine unzureichende Reproduzierbarkeit hat, wodurch sich der Ausschuss erhöht.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Brechvorrichtung für Solarzellen, eine verbesserte Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen, insbesondere eine Anlage zur Solarmodulherstellung, sowie ein verbessertes Verfahren zum Brechen von Solarzellen sowie zu schaffen, die sich durch eine gute Reproduzierbarkeit des Brechprozesses, eine geringe Ausschussrate sowie einen hohen Durchsatz auszeichnen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Brechvorrichtung für Solarzellen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen, insbesondere eine Anlage zur Solarmodulherstellung, mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren zum Brechen von Solarzellen mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung zu schaffen, das sich ebenfalls durch eine gute Reproduzierbarkeit, eine geringe Ausschussrate sowie einen hohen Durchsatz auszeichnet.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
• Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Brechvorrichtung für Solarzellen umfassend eine Auflagevorrichtung, die eine Auflageebene für eine zu brechende Solarzelle definiert, und zumindest eine Abdrückleiste, die in einem Ruhezustand der Brechvorrichtung unterhalb der Auflageebene vorliegt. Die erfindungsgemäße Brechvorrichtung umfasst ferner zumindest eine Niederhalteleiste mit einer Brechkante, die in dem Ruhezustand der Brechvorrichtung oberhalb der Auflageebene vorliegt. Die zumindest eine Abdrückleiste und die zumindest eine Niederhalteleiste erstrecken sich entlang einer Querrichtung und sind entlang einer Längsrichtung voneinander beabstandet. Die zumindest eine Abdrückleiste und die zumindest eine Niederhalteleiste sind jeweils mit einer Antriebseinheit gekoppelt, vermittels der die Abdrückleiste bis über die Auflageebene hinaus anhebbar ist und die die Niederhalteleiste in Richtung der Auflageebene absenkbar ist, sodass eine zu brechende Solarzelle durch Anheben der Abdrückleiste an der Brechkante der Niederhalteleiste in zumindest zwei Solarzell-Streifen brechbar ist.
• Unter einer Längsrichtung wird hierin insbesondere eine Maschinenrichtung verstanden, d.h. eine Richtung, in der Rohmaterial in Form von zu brechenden Solarzellen in die Brechvorrichtung eingegebenen wird und/oder die Solarzell-Streifen nach dem Brechen ausgegeben werden. Unter der Querrichtung wird insbesondere eine Richtung verstanden, die unter einem 90° Winkel zur Längsrichtung verläuft und sich in der Ebene der Auflageebene erstreckt.
• Die Richtungsbezeichnungen "oberhalb", "unterhalb" sowie "anheben" und "absenken" - jeweils inklusive Abwandlungen hiervon bzw. daran angelehnter Begriffe - sind jeweils in Bezug zu einer Einbaurichtung der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung zu verstehen.
• Die Einbaurichtung wird durch eine parallel zu einer Normalenrichtung der Auflageebene zu der Auflageebene hin weisende Richtung definiert. In Ausführungen kann die Brechvorrichtung so eingebaut werden kann, dass die Einbaurichtung mit der Schwererichtung zusammenfällt. In anderen Ausführungen kann die Brechvorrichtung aber auch andersherum eingebaut werden, sodass die Einbaurichtung der Schwererichtung entgegen gesetzt ist.
• Im ersten Fall, d.h., wenn die Brechvorrichtung mit Einbaurichtung in Schwererichtung eingesetzt wird, sind die o.g. Richtungsbezeichnungen relativ zu der Schwererichtung zu verstehen, sodass "unterhalb" eine in Schwererichtung versetzte Position bezeichnet und "oberhalb" eine in entgegen der Schwererichtung versetzte Position.
• Im zweiten Fall, d.h., wenn die Vorrichtung mit Einbaurichtung entgegen der Schwererichtung eingesetzt wird, sind die o.g. Richtungsbezeichnungen invertiert in Bezug zu der Schwererichtung zu verstehen, sodass "oberhalb" eine in Schwererichtung versetzte Position bezeichnet und "unterhalb" eine in entgegen der Schwererichtung versetzte Position.
• Eine allgemeine Definition der o.g. Richtungsbezeichnungen, die von der Schwererichtung unabhängig ist, kann wie folgt lauten: "Oberhalb" entspricht einer in Bezug zu der Einbaurichtung diesseits der Auflageebene vorliegenden Position, während "unterhalb" eine in Bezug zu der Einbaurichtung jenseits der Auflageebene vorliegende Position bezeichnet. Für die Begriffe "anheben" respektive "absenken" gilt dies analog, sodass beispielsweise "anheben" eine Bewegung entgegen der Einbaurichtung bezeichnet und/oder "absenken" eine Bewegung in Einbaurichtung.
• Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Brechvorrichtung nicht auf eine bestimmte Einbaurichtung angewiesen und kann mit Einbaurichtung in Schwererichtung oder andersherum (auf dem Kopf) eingebaut werden oder sogar unter einem beliebigen Winkel gegenüber der Schwererichtung.
• Unter Solarzellen werden hierin insbesondere Silizium-Solarzellen, beispielsweise monokristalline oder polykristalline Silizium-Solarzellen, verstanden. Solarzellen aus anderen spröden Materialien werden jedoch gleichermaßen erfasst.
• Die Antriebsvorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, dass die zumindest eine Niederhalteleiste beim Absenken in Richtung der Auflageebene möglichst nah an eine Oberfläche der zu brechenden Solarzelle heranführbar ist oder die Oberfläche der Solarzelle berührt.
• Die zumindest eine Niederhalteleiste kann in Ausführungen einen Grundkörper mit einer vorbestimmten Erstreckung in Längsrichtung aufweisen, wobei die Brechkante bezüglich der Längsrichtung über den Grundkörper herauskragen kann.
• Die Funktion der zumindest einen Niederhalteleiste besteht insbesondere darin, eine einer von der Abdrückleiste erzeugten Brechkraft entgegen gerichtete Gegenkraft bereitzustellen. Mit anderen Worten fungiert die Niederhalteleiste beim Brechprozess als Widerlager. Die Solarzelle wird so auf der Auflagevorrichtung positioniert, dass die Brechkante der zumindest einen Niederhalteleiste der Position einer gewünschten Teilungslinie entspricht. Dadurch, dass die Solarzelle im Bereich der Brechkante der Niederhalteleiste während des Brechprozesses gegengehalten wird, lässt sich ein sehr definierter Bruch der Solarzelle und eine gute Reproduzierbarkeit des Brechprozesses erreichen.
• Gemäß einer Weiterbildung kann die Antriebseinheit eine Kulissenführungsanordnung mit zumindest einer Führungskulisse umfassen, in der jeweils ein mit der zumindest einen Abdrückleiste und mit der zumindest einen Niederhalteleiste gekoppeltes Eingriffselement, insbesondere eine Führungsrolle, aufgenommen ist.
• Die Form der Führungskulisse gibt hierbei eine zur Durchführung des Brechprozesses geeignete Kinematik für die zumindest eine Niederhalteleiste und die zumindest eine Abdrückleiste vor. Dies ist vorteilhafterweise eine rein mechanische Lösung, die sehr robust und wenig fehleranfällig ist und hohe Durchsätze erlaubt. Der Einsatz von Führungsrollen ist vorteilhaft, da Reibkräfte innerhalb der Führungskulisse reduziert werden. In anderen Ausführungsformen können die Eingriffselemente jedoch auch Gleitführungen aufweisen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Führungskulisse an einem Kulissenschieber ausgebildet sein, der verschieblich gelagert ist und insbesondere durch einen Schieber-Aktuator betätigbar ist. Der Kulissenschieber kann insbesondere parallel zu der Auflageebene entlang der Längsrichtung verschieblich sein.
• Die Kulissenführungsanordnung wandelt hierbei eine Linearbewegung des Kulissenschiebers entlang der Längsrichtung in eine Linearbewegung der zumindest einen Niederhalteleiste und/oder der zumindest einen Abdrückleiste entlang der Normalenrichtung. Bei dem Schieber-Aktuator kann es sich insbesondere um einen Linearantrieb handeln, beispielsweise umfassend einen Pneumatikzylinder oder einen elektrischen Hubzylinder, etwa einen Linear-Servomotor. Die Kinematik der zumindest einen Abdrückleiste und/oder der zumindest einen Niederhalteleiste während des Brechprozesses wird hierbei insbesondere durch einen Verlauf der Führungskulisse in Normalenrichtung bestimmt. Die Führungskulisse kann beispielsweise in Form einer Nut oder eines Schlitzes in dem Kulissenschieber vorliegen.
• Über eine Kulissenführungsanordnung kann die Gesamtheit der Niederhalteleisten und Abdrückleisten vorteilhaft durch einen gemeinsamen Aktuator angetrieben werden, wobei durch die Führungskulisse eine kinematische Zwangskopplung besteht, die eine hohe Reproduzierbarkeit der Bewegungsabläufe mit einem minimalen regelungstechnischen Aufwand verbindet. Aus diesen Gründen eignet sich die erfindungsgemäße Brechvorrichtung insbesondere für kurze Taktzeiten und hohe Durchsätze.
• Alternativ kann der Antrieb der Abdrückleisten und/oder Niederhalteleisten jedoch auch durch den Abdrückleisten und/oder Niederhalteleisten individuell zugeordnete Antriebselemente erfolgen, beispielsweise individuell ansteuerbare Hubzylinder.
• Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann die Führungskulisse zumindest drei in Längsrichtung benachbarte Abschnitte aufweisen:
1. a) einen Ruhebereich in einem ersten Abstand von der Auflageebene,
2. b) einen Absenkbereich in einem zweiten Abstand von der Auflageebene, wobei der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand, und
3. c) einen Anhebebereich in einem dritten Abstand von der Auflageebene, wobei der dritte Abstand kleiner ist als der erste Abstand.
• Zwischen dem Ruhebereich und dem Absenkbereich und/oder zwischen dem Absenkbereich und dem Anhebebereich der Führungskulisse kann jeweils ein Übergangsbereich vorhanden sein, der die in den jeweiligen Abständen von der Auflageebene verlaufenden Bereiche über eine Übergangskurve miteinander verbindet. Je nach angestrebtem kinematischen Verhalten (Beschleunigung der Abdrück-/Niederhalteleiste(n) beim Übergang von einem Bereich der Führungskulisse zu einem benachbarten Bereich) kann eine Steigung der Übergangskurve angepasst werden.
• Eine Anpassung der Kinematik der Kulissenführungsanordnung - beispielsweise um die Brechvorrichtung zur Verarbeitung unterschiedlicher Solarzelltypen umzurüsten - kann einfach und schnell durch Austausch des Kulissenschiebers erfolgen. Zu diesem Zweck kann der Kulissenschieber insbesondere austauschbar an dem Schieber-Aktuator angeordnet sein.
• Ruhebereich, Absenkbereich und/oder Anhebebereich der Führungskulisse können sich zumindest abschnittsweise parallel zu der Auflageebene erstrecken.
• Unter einem Abstand von der Auflageebene wird insbesondere ein Abstand in Normalenrichtung der Auflageebene verstanden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auflagevorrichtung eine Mehrzahl an Halteelementen, insbesondere Saugelementen, umfassen, die dazu eingerichtet sind, eine zu brechende Solarzelle und/oder die Solarzell-Streifen nach dem Brechen zu halten, wobei jeweils zumindest ein Halteelement bezüglich der Längsrichtung diesseits und zumindest ein weiteres Halteelement jenseits einer Niederhalteleiste angeordnet ist.
• Eine Anordnung der Halteelemente bezüglich der Längsrichtung diesseits und jenseits der Brechkante der Niederhalteleiste ist funktionell vorteilhaft, da so sichergestellt werden kann, dass sowohl die Solarzelle vor dem Brechen als auch die Solarzell-Streifen nach dem Brechen sicher auf der Auflagevorrichtung gehalten werden können. Bei den Halteelementen kann es sich insbesondere um Vakuum-Sauggreifer handeln, bevorzugt um Balgsauggreifer. In Ausführungen können bezüglich der Längsrichtung dies und jenseits einer jeweiligen Niederhalteleiste mehrere Halteelemente angeordnet sein, die voneinander entlang der Querrichtung beabstandet sind.
• In Ausführungen kann sich die zumindest eine Niederhalteleiste und/oder die zumindest eine Abdrückleiste entlang der Querrichtung zumindest teilweise über eine in einem Benutzungszustand der Brechvorrichtung auf der Auflagevorrichtung aufgenommene zu brechende Solarzelle erstrecken. Insbesondere kann sich die zumindest eine Niederhalteleiste und/oder die zumindest eine Abdrückleiste vollumfänglich in Querrichtung über eine zu brechende Solarzelle erstrecken, wodurch eine möglichst homogene Krafteinleitung entlang der Brechkante und damit ein sehr präziser Bruch der Solarzelle und eine nochmals verbesserte Reproduzierbarkeit des Brechprozesses erreicht werden kann. Die zumindest eine Abdrückleiste und/oder die zumindest eine Niederhalteleiste, insbesondere die Brechkante der Niederhalteleiste kann jedoch auch segmentiert ausgeführt sein und sich beispielsweise aus in Querrichtung benachbarten und beabstandeten Leistensegmenten zusammensetzen.
• Gemäß einer Weiterbildung kann die zumindest eine Abdrückleiste zumindest eine zur Auflageebene hin offene Aussparung aufweisen, durch die insbesondere ein Linearförderer, insbesondere ein Förderband und/oder eine Förderkette, führbar ist. Insbesondere kann die zumindest eine Abdrückleiste zwei zur Auflageebene hin offene Aussparungen aufweisen, die in der Querrichtung voneinander beabstandet sind.
• Die Aussparung(en) in der Abdrückleiste haben eine vorbestimmte Erstreckung in Normalenrichtung zur Auflageebene, wodurch ermöglicht wird, dass der Brechvorrichtung durch den Linearförderer zugeführte Solarzellen einerseits durch Anheben der Brechvorrichtung von dem Linearförderer abgehoben werden können (indem die Solarzellen jeweils relativ stationär auf der Auflagevorrichtung aufgenommen werden) und andererseits die Solarzell-Streifen nach dem Brechen wiederum durch Absenken der Brechvorrichtung auf dem Linearförderer abgelegt werden können, um zu nachfolgenden Bearbeitungsstationen befördert zu werden. Die vorbestimmte Erstreckung der Aussparung(en) in Normalenrichtung ist insbesondere so bemessen, dass sich eine kollisionsfreie Beweglichkeit der Brechvorrichtung beim Ausheben und Absenken gegenüber dem Linearförderer ergibt.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Brechvorrichtung eine Mehrzahl von Abdrückleisten und eine Mehrzahl von Niederhalteleisten mit jeweils einer Brechkante umfassen. Hierbei kann zumindest ein Teil der Abdrückleisten mechanisch mit jeweils einer Niederhalteleiste gekoppelt sein. Die mit Niederhalteleisten gekoppelten Abdrückleisten bilden dabei jeweils Brechköpfe, wobei die den Brechköpfen jeweils zugeordneten Abdrückleisten und Niederhalteleisten vermittels der Antriebseinheit simultan bewegbar sind.
• Bevorzugt sind die Abdrückleiste und die Niederhalteleiste eines jeweiligen Brechkopfs vermittels eines gemeinsamen Eingriffselements mit der Führungskulisse gekoppelt, wodurch eine simultane Bewegung besonders einfach umgesetzt werden kann. Mit anderen
• Abdrückleisten und Niederhalteleisten, die jeweils zusammen einen Brechkopf bilden, können separate Bauteile sein, die miteinander verbunden sind, insbesondere lösbar miteinander verbunden sind. Insbesondere kann die Verbindung einer jeweiligen Abdrückleiste mit einer jeweiligen Niederhalteleiste eine Einstellung der relativen Positionierung in Normalenrichtung erlauben, sodass die Weite eines zwischen der Abdrückleiste und der Brechkante der Niederhalteleiste vorliegenden Spalts einstellbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft, um die Brechvorrichtung an unterschiedliche zu brechende Solarzellen anpassen zu können, insbesondere an Solarzellen mit unterschiedlichen Dicken. In anderen Ausführungsformen kann es sich bei einer jeweiligen Abdrückleiste und einer jeweiligen Niederhalteleiste, die zusammen einen Brechkopf bilden, jedoch auch um ein integrales Bauteil handeln. Insbesondere liegen die Abdrückleiste und die Niederhalteleiste eines jeweiligen Brechkopfs an einer gemeinsamen Position bezüglich der Längsrichtung vor.
• Gemäß einer Weiterbildung können die Brechköpfe jeweils zusammen mit zumindest einem Halteelement der Auflagevorrichtung an einer Schlitteneinheit angeordnet sein.
• Insbesondere kann eine Gesamtheit der Schlitteneinheiten in der Längsrichtung beweglich auf oder an einer Führungsvorrichtung geführt sein, wobei die Führungsvorrichtung bevorzugt zumindest einen Führungszylinder oder zumindest eine Führungsschiene umfasst. In Ausführungen umfasst die Führungsvorrichtung zwei in Querrichtung beabstandete Führungselemente, beispielsweise Führungszylinder oder Führungsschienen, die sich jeweils entlang der Längsrichtung erstrecken.
• Bei Bewegung der Schlitteneinheiten entlang der Längsrichtung werden der an den Schlitteneinheiten jeweils angeordnete Brechkopf und das zumindest eine Halteelement zusammen bewegt; in anderen Worten erfolgt deren Bewegung entlang der Längsrichtung simultan durch Bewegung der jeweiligen Schlitteneinheit.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Schlitteneinheiten auf oder an der Führungsvorrichtung von einem expandierten Zustand, in dem die Schlitteneinheiten in einem ersten Längsabstand voneinander vorliegen, in einen komprimierten Zustand, in dem die Schlitteneinheiten in einem zweiten Längsabstand, der kleiner ist als der erste Längsabstand, voneinander vorliegen, überführbar sein und umgekehrt.
• Im Ruhezustand der Brechvorrichtung liegen die Schlitteneinheiten in dem expandierten Zustand vor. Ferner werden auch die Brechung(en) der Solarzelle in dem expandierten Zustand vorgenommen. Die Schlitteneinheiten können, nachdem die Solarzelle in eine vorbestimmte Anzahl an Solarzell-Streifen gebrochen wurde, in den komprimierten Zustand überführt werden, um eine teilweise Überlappung zwischen benachbarten Solarzell-Streifen bezüglich der Längsrichtung herzustellen. Eine teilweise überlappende Anordnung der Solarzell-Streifen stellt insbesondere die Ausgangsbasis für eine geschindelte Solarzell-Anordnung dar, wie sie bei der Fertigung von Schindelmodulen erforderlich ist. Vorteilhafterweise erlaubt es die erfindungsgemäße Brechvorrichtung sowohl eine Solarzelle in eine bestimmte Anzahl von Solarzell-Streifen zu zerteilen als auch diese Streifen in eine geschindelte Solarzell-Anordnung zu bringen, was eine erhöhte Funktionsintegration darstellt, die das Potential hat, die Anzahl der Bearbeitungsstationen bei der Herstellung von geschindelten Solarmodulen zu verringern.
• Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass zwischen zwei benachbarten Schlitteneinheiten jeweils ein Federelement, angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, die Schlitteneinheiten in Längsrichtung auseinanderzudrücken, sodass sich die Schlitteneinheiten ohne äußere Krafteinwirkung in dem expandierten Zustand befinden. Insbesondere können die Schlitteneinheiten ohne äußere Krafteinwirkung in den expandieren Zustand überführt werden. Das Federelement kann insbesondere zumindest eine Wellenfeder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Federelement auf oder an der Führungsvorrichtung gehalten sein.
• Bei Wellenfedern handelt es sich um einen Federtyp der besonders gut für den vorliegenden Einsatzfall geeignet ist, da dieser eine kompakte axiale Baugröße mit vergleichsweise hohen Federkräften verbindet. Grundsätzlich können jedoch auch andere (Druck-)Federtypen, beispielsweise Schraubenfedern oder Tellerfedern, eingesetzt werden.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Brechvorrichtung ein Stellelement umfassen, das operativ mit den Schlitteneinheiten gekoppelt oder koppelbar ist und dazu ausgebildet ist, die Schlitteneinheiten entlang der Längsrichtung zusammenzuschieben, um die Schlitteneinheiten in den komprimierten Zustand zu überführen.
• Um die Schlitteneinheiten von dem expandierten in den komprimierten Zustand zu überführen, kann über das Stelleelement eine Betätigungskraft in die Schlitteneinheiten eingeleitet werden. Das Stellelement ist dazu geeignet, die Summe der axialen Druckkräfte der zwischen benachbarten Schlitteneinheiten angeordneten Federelemente zu überwinden. Die Einleitung der Betätigungskraft kann an einer in Längsrichtung außenliegenden Schlitteneinheit erfolgen, wobei benachbarte Schlitteneinheiten durch das Verschieben der außenliegenden Schlitteneinheit mitgenommen werden können. Mit anderen Worten können die Schlitteneinheiten beim Zusammenschieben einem ziehharmonikaartigen Bewegungsablauf folgen. Wenn über das Stellelement keine Betätigungskrafteinleitung erfolgt, gehen die Schlitteneinheiten unter Einwirkung der Federelemente vorteilhafterweise rein passiv wieder in ihren expandierten Zustand über.
• Das Stellelement kann insbesondere einen Linearantrieb, beispielsweise einen Pneumatikzylinder, umfassen, der insbesondere entlang der Längsrichtung wirksam ist und/oder über einen Umlenkhebel mit den Schlitteneinheiten gekoppelt oder koppelbar ist.
• In Ausführungen kann der der Linearantrieb unterhalb der Auflagevorrichtung angeordnet sein, was eine besonders bauraumsparende Positionierung darstellt, sodass sich die Brechvorrichtung durch eine kompakte Baugröße und leichte Integrierbarkeit in eine Produktionsanlage auszeichnet. Der Umlenkhebel kann insbesondere eine Wirkungsrichtung des Linearantriebs umkehren. Zur Einleitung der Betätigungskraft in eine in Längsrichtung außenliegende Schlitteneinheit kann diese Schlitteneinheit einen Druckstempel aufweisen, auf den der Umlenkhebel einwirkt.
• In einer weiteren Ausführungsform kann die Brechvorrichtung eine Wegbegrenzungsvorrichtung umfassen, die jeweils operativ mit den Schlitteneinheiten gekoppelt oder koppelbar ist und die dazu ausgebildet ist, die Schlitteneinheiten in dem expandierten und/oder dem komprimierten Zustand jeweils an vorbestimmten Sollpositionen bezüglich der Längsrichtung zu halten.
• Bevorzugt umfasst die Wegbegrenzungsvorrichtung den Schlitteneinheiten jeweils zugeordnete Anschläge, wobei ein erster Anschlag eine dem expandierten Zustand zugeordnete Sollposition definiert und ein zweiter Anschlag eine dem komprimierten Zustand zugeordnete Sollposition definiert. Die ersten und zweiten Anschläge können bezüglich ihrer Positionierung in Längsrichtung insbesondere einstellbar sein. Insbesondere kann die Wegbegrenzungsvorrichtung eine einseitig fest eingespannte Gewindestange umfassen, auf der als erste und zweite Anschläge jeweils Muttern aufgeschraubt sind. Damit sich die Muttern nicht unbeabsichtigt lösen können selbstsichernde Muttern oder gekonterte Muttern eingesetzt werden.
• Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen, insbesondere eine Anlage zur Solarmodulherstellung. Die Anlage umfasst zumindest eine Brechvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zumindest eine Fördervorrichtung, insbesondere einen Linearförderer, mit dem zu brechende Solarzellen der Brechvorrichtung zuführbar sind und/oder gebrochene Solarzell-Streifen von der Brechvorrichtung abführbar sind. Die Fördervorrichtung integriert die Brechvorrichtung hierbei in den Materialfluss der Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen, die weitere Bearbeitungsstationen umfassen kann. Bei den weiteren Bearbeitungsstationen kann es sich beispielsweise um zumindest eine Ritzstation, mit der Ritzlinien (Sollbruchlinien) an einer zu brechenden Solarzelle erzeugt werden, und/oder zumindest eine Klebstoffauftragsstation, mit der ein elektrisch leitfähiger Klebstoff entlang der Ritzlinien auf die Solarzelle aufgebracht wird, handeln.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Brechvorrichtung im Wesentlichen in Normalenrichtung zur Auflageebene der Solarzelle beweglich gelagert und durch einen Hubantrieb angetrieben sein, sodass eine der Brechvorrichtung von der Fördervorrichtung zugeführte Solarzelle vermittels der Auflagevorrichtung der Brechvorrichtung von der Fördervorrichtung abhebbar ist.
• Durch Anheben der Solarzelle von der Fördervorrichtung können der oder die Brechvorgänge an der Solarzelle in der Brechvorrichtung in einem ortsfesten Zustand der Solarzelle ausgeführt werden.
• Die Fördervorrichtung, insbesondere der zumindest eine Linearförderer, kann insbesondere zu einem getakteten Betrieb eingerichtet sein, wobei insbesondere eine Förderbewegung zum Abheben der Solarzelle gestoppt werden kann.
• Nach Abschluss eines oder mehrerer Brechvorgänge in der Brechvorrichtung können die erhaltenen Solarzell-Streifen durch Absenken der Brechvorrichtung wieder auf dem Linearförderer abgelegt werden.
• Gemäß einer Weiterbildung der Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen kann die Fördervorrichtung einen Linearförderer, insbesondere zumindest ein Förderband und/oder zumindest eine Förderkette, umfassen. Der Linearförderer, insbesondere das zumindest eine Förderband und/oder die zumindest eine Förderkette, kann hierbei durch zumindest eine Aussparung der Abdrückleiste hindurch geführt sein. Hierdurch ergibt sich eine optimale Integration der Brechvorrichtung sowie eine besonders kompakte Bauweise der Anlage.
• Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brechen von Solarzellen, das unter Verwendung einer Brechvorrichtung, insbesondere einer Brechvorrichtung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, ausgeführt wird. Die Brechvorrichtung umfasst zumindest eine Paarung einer Abdrückleiste und einer zugeordneten Niederhalteleiste mit einer Brechkante, wobei sich die Abdrückleiste und die Niederhalteleiste jeweils entlang einer Querrichtung erstrecken und entlang einer Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Das Verfahren umfasst die folgenden die Schritte:
1. a) Aufnehmen einer zu brechenden Solarzelle in einer Auflageebene auf einer Auflagevorrichtung der Brechvorrichtung,
2. b) Absenken der Niederhalteleiste in Richtung der Auflageebene,
3. c) Anheben der Abdrückleiste bis über die Auflageebene hinaus und dadurch
4. d) Brechen der Solarzelle an der Brechkante der Niederhalteleiste in zwei Solarzell-Streifen.
• Die Niederhalteleiste stellt hierbei eine Gegenkraft zu einer von der Abdrückleiste erzeugten Brechkraft bereit. Mit anderen Worten wirkt die Niederhalteleiste während des Brechvorgangs als Widerlager.
• Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Brechen von Solarzellen kann die Brechvorrichtung zwei oder mehr Paarungen von Abdrückleisten und zugeordneten Niederhalteleisten mit jeweils einer Brechkante umfassen, wobei die Schritte b) bis d) für weitere Paarungen von Niederhalteleisten und Abdrückleisten wiederholt werden, um die Solarzelle in eine vorbestimmte Anzahl an Solarzell-Streifen zu zerteilen.
• In Ausführungsformen kann vor dem Schritt a) zumindest eine Sollbruchlinie an der Solarzelle erzeugt werden, insbesondere durch eine Laserbehandlung. Die Sollbruchlinie erstreckt sich in Querrichtung und ist bezüglich der Längsrichtung so positioniert, wie es einer zu erreichenden Teilung der Solarzelle entspricht. Mit anderen Worten wird die Sollbruchlinie dort erzeugt, wo die Solarzelle geteilt werden soll.
• Wenn die Solarzelle in mehr als zwei Solarzell-Streifen zerteilt werden soll, können in Ausführungen auch mehrere Sollbruchlinien an der Solarzelle erzeugt werden. Die Positionierung der Sollbruchlinien entlang der Längsrichtung entspricht in diesem Fall dem angestrebten Teilungsmuster bzw. den beabsichtigten Abmessungen der Solarzell-Streifen nach dem Brechen.
• Die Solarzelle wird hierbei insbesondere so auf der Auflagevorrichtung der Brechvorrichtung angeordnet, dass die Positionierung der Sollbruchlinien mit einer Position der Brechkanten der Niederhalteleisten übereinstimmt.
• Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung, welches ein Verfahren zum Brechen von Solarzellen nach dem dritten Aspekt der Erfindung umfasst. Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung verbleibt die zumindest eine Abdrückleiste nach dem Brechen der Solarzelle in Schritt d) zunächst in ihrem angehobenen Zustand, wobei danach Schritt
• e) Entlang der Längsrichtung Zusammenschieben der Solarzell-Streifen, sodass sich eine teilweise Überlappung zwischen benachbarten Solarzell-Streifen einstellt, ausgeführt wird. Anschließend wird Schritt
• f) Ablegen von benachbarten Solarzell-Streifen aufeinander, sodass eine Unterseite eines Solarzell-Streifens auf einer Oberseite eines benachbarten Solarzell-Streifens anliegt,
• ausgeführt. Zum Ablegen der Solarzell-Streifen wird hierbei die zumindest eine Abdrückleiste der Brechvorrichtung bis unter die Auflageebene abgesenkt.
• Das Zusammenschieben der Solarzell-Streifen bezüglich der Längsrichtung kann insbesondere durch Überführen der Schlitteneinheiten der Brechvorrichtung von ihrem expandierten in ihren komprimierten Zustand erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Ablegen der benachbarten Solarzell-Streifen aufeinander ebenfalls in dem komprimierten Zustand der Schlitteneinheiten der Brechvorrichtung erfolgen.
• In Ausführungen kann vor dem Brechen der Solarzelle in Schritt a) ein Klebstoff, insbesondere ein elektrisch leitfähiger Klebstoff, im Bereich der Sollbruchlinien auf eine Oberfläche der Solarzelle aufgetragen werden.
• Der Klebstoff kann hierbei insbesondere in bezüglich der Längsrichtung beidseitig an die Sollbruchlinien angrenzenden Klebstoffauftragsbereichen auf die Solarzelle aufgetragen werden. Mit anderen Worten kann eine jeweilige Sollbruchlinie innerhalb eines Klebstoffauftragsbereichs verlaufen. Der Klebstoffauftrag kann vor oder nach dem Erzeugen der Sollbruchlinien an der Solarzelle erfolgen.
• Der Klebstoff sorgt einerseits dafür, dass die Schindelanordnung nach dem Aushärten des Klebstoffs mechanisch stabil und belastbar ist. Andererseits stellt der Klebstoff auch die elektrische Kontaktierung der Solarzell-Streifen bereit, sodass die bei konventionellen Solarmodulen aus Voll- oder Halbzellen üblichen Busbars auf den Oberflächen der Solarzellen entfallen können, was den Energieertrag steigert.
• Alle bezüglich der Vorrichtungen gemäß des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung offenbarten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren spezifische Vorteile sind auf die Verfahren gemäß des dritten und vierten Aspekts der Erfindung übertragbar und umgekehrt.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
• Es zeigen:

Fig. 1

eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brechvorrichtung;

Fig. 2a

eine isometrische Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung;

Fig. 2b

eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung;

Fig. 3

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung in ihrem Ruhezustand;

Fig. 4

eine Seitenansicht eines Kulissenschiebers der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung;

Fig. 5

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung in einem ausgehobenen Zustand;

Fig. 6

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung während einer ersten Brechung;

Fig. 7

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung während einer zweiten Brechung;

Fig. 8

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung während einer dritten Brechung;

Fig. 9

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung während einer vierten Brechung;

Fig. 10a

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung mit den Schlitteneinheiten im komprimierten (zusammengeschobenen) Zustand;

Fig. 10b

eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung mit den Schlitteneinheiten im komprimierten (zusammengeschobenen) Zustand;

Fig. 11

eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung beim Ablegen von gebrochenen Solarzell-Streifen;

Fig. 12

eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen;

Fig. 13

eine schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen;

Fig. 14

ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Brechen von Solarzellen und

Fig. 15

ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung.

• In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Brechvorrichtung 10 für Solarzellen SC in einer isometrischen Ansicht dargestellt. Die Brechvorrichtung 10 umfasst eine Auflagevorrichtung 1, die eine Auflageebene 11 für eine zu brechende Solarzelle SC definiert. Die Auflagevorrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl an Halteelementen 12, insbesondere in Form von Saugelementen, die dazu eingerichtet sind, eine zu brechende Solarzelle SC und/oder gebrochene Solarzell-Streifen (siehe Fig. 6 bis Fig. 9) zu halten.
• In Fig. 1 und Fig. 2 ist ferner eine Einbaurichtung E dargestellt, die durch eine parallel zu einer Normalenrichtung N der Auflageebene 11 zu der Auflageebene 11 hin weisende Richtung definiert ist. Gemäß der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen wird die Brechvorrichtung 10 so eingesetzt, dass die Einbaurichtung E im Wesentlichen mit der Schwererichtung zusammenfällt. In anderen, figurativ nicht gezeigten Ausführungsformen kann die Brechvorrichtung 10 jedoch auch andersherum - mit anderen Worten auf dem Kopf - eingesetzt werden, sodass die Einbaurichtung E der Schwererichtung entgegengesetzt sein kann. Bei einer umgekehrten Einbaurichtung E wären die im weiteren verwendeten Richtungsbezeichnungen wie "oberhalb", "unterhalb" sowie "anheben" und "absenken" daher in Bezug zu der Schwererichtung invertiert zu verstehen. An der grundlegenden Funktion der Brechvorrichtung 10 ändert sich jedoch bei einem Überkopfeinsatz oder anderweitig veränderter Einbaurichtung nichts, da die Funktion der Brechvorrichtung 10 grundsätzlich unabhängig von einer bestimmten Einbaulage ist.
• Die Brechvorrichtung umfasst ferner mehrere Abdrückleisten 2a-2e, die in dem dargestellten Ruhezustand der Brechvorrichtung 10 unterhalb der Auflageebene 11 vorliegen, und mehrere Niederhalteleisten 3a-3d mit jeweils einer Brechkante 31, die in dem Ruhezustand der Brechvorrichtung 10 oberhalb der Auflageebene 11 vorliegen. Die Abdrückleisten 2a-2e und Niederhalteleisten 3a-3d erstrecken sich entlang einer Querrichtung T über die zu brechende Solarzelle SC. Insbesondere erstrecken sich die Niederhalteleisten 3a-3d in Schwererichtung oberhalb und die Abdrückleisten 2a-2e in Schwererichtung unterhalb der zu brechenden Solarzelle SC.
• Jeweils eine Niederhalteleiste 3a-3d wirkt funktional mit einer zugeordneten Abdrückleiste 2a-2e zusammen, wobei jeweils eine Niederhalteleiste 3a-3d zusammen mit einer zugeordneten Abdrückleiste 2a-2e eine Paarung bildet. So wirkt beispielsweise Abdrückleiste 2a mit Niederhalteleiste 3a zusammen, Abdrückleiste 2b mit Niederhalteleiste 3b, Abdrückleiste 2c mit Niederhalteleiste 3c usw.. Eine jeweilige Niederhalteleiste 3a-3d und eine zugeordnete Abdrückleiste 2a-2e einer Paarung sind hierbei entlang einer Längsrichtung L voneinander beabstandet.
• Die Abdrückleisten 2a-2e und Niederhalteleisten 3a-3d sind jeweils mit einer Antriebseinheit 4 gekoppelt, mit der die Abdrückleisten 2a-2e einer Paarung bis über die Auflageebene 11 hinaus anhebbar sind und die die Niederhalteleisten 3a-3d einer Paarung in Richtung der Auflageebene 11 absenkbar sind, sodass eine zu brechende Solarzelle SC durch Anheben der Abdrückleiste 2a-2e einer Paarung an der Brechkante 31 der Niederhalteleiste 3a-3d einer Paarung in zwei Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ brechbar ist (siehe Fig. 6 bis Fig. 9).
• Die Antriebseinheit 4 umfasst eine Kulissenführungsanordnung 41 mit einer Führungskulisse 411, in der jeweils mit den Abdrückleisten 2a-2e sowie mit den Niederhalteleisten 3a-3d gekoppelte Eingriffselemente 412a-412e, insbesondere in Form von Führungsrollen 412a-412e, aufgenommen sind. Die Führungskulisse 411 ist an einem Kulissenschieber 413 ausgebildet, der verschieblich gelagert und durch einen Schieber-Aktuator 414 betätigbar ist, bei dem es sich beispielsweise um einen Pneumatikzylinder handeln kann. Insbesondere ist eine Kolbenstange 414' des Pneumatikzylinders mechanisch mit dem Kulissenschieber 413 gekoppelt, während ein Gehäuse des Pneumatikzylinders relativ ortsfest angeordnet ist. Der Kulissenschieber 413 ist insbesondere parallel zu der Auflageebene 11 entlang der Längsrichtung L verschieblich. Von dem in Fig. 1 gezeigten Ruhezustand ausgehend kann der Kulissenschieber 413 in einer in der Abbildung nach links weisenden Richtung verlagert werden, wodurch die Linearbewegung des Kulissenschiebers 413 entlang der Längsrichtung L in eine Linearbewegung der Eingriffselemente 412a-412e in Normalenrichtung N gewandelt wird.
• Die Linearbewegung der Eingriffselemente 412a-412e in Normalenrichtung N wird über jeweils mit den Eingriffselementen 412a-412e verbundene Kraftübertragungselemente, beispielsweise in Form von Stößelstangen 66 (siehe Fig. 2a ff.), auf die Abdrückleisten 2a-2e und Niederhalteleisten 3a-3d übertragen. Mit anderen Worten gibt der Verlauf der Führungskulisse 411 eine für die Durchführung der Brechvorgänge geeignete Kinematik für die Niederhalteleisten 3a-3d und Abdrückleisten 2a-2e vor. Vorteilhaft können hierbei alle Abdrückleisten 2a-2e und Niederhalteleisten 3a-3d durch einen gemeinsamen Aktuator zwangsgesteuert betätigt werden, was eine sowohl kostengünstige als auch robuste Lösung darstellt.
• Die Halteelemente 12 sind insbesondere bezüglich der Längsrichtung L so angeordnet, dass zumindest ein Halteelement 12 diesseits und zumindest ein weiteres Halteelement 12 jenseits einer Niederhalteleiste 3a-3d angeordnet ist, sodass sowohl die Solarzelle SC vor dem Brechen als auch die Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ nach dem Brechen (siehe Fig. 6 bis Fig. 9) sicher auf der Auflagevorrichtung 1 gehalten werden können. Bei den Halteelementen 12 handelt es sich insbesondere um Vakuum-Sauggreifer, bevorzugt Balgsauggreifer.
• Die Abdrückleisten 2a-2e weisen jeweils zur Auflageebene 11 hin offene Aussparungen 21 auf, durch die ein Linearförderer, insbesondere ein Förderband, führbar ist, wobei durch den Linearförderer zu brechende Solarzellen SC der Brechvorrichtung 10 zuführbar sind und Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ nach dem Brechen (siehe Fig. 6 bis Fig. 9) von der Brechvorrichtung 10 abführbar sind. Die Aussparungen aller Abdrückleisten 2a-2e fluchten zu diesem Zweck in Längsrichtung L miteinander. Fig. 12 zeigt eine Integration der Brechvorrichtung 10 in eine Anlage 100 zur Verarbeitung von Solarzellen SC.
• Ferner umfasst die Brechvorrichtung 10 zumindest einen, insbesondere zwei, Montageflansche 9, mit denen die Brechvorrichtung 10 in einer Anlage 100 zur Verarbeitung von Solarzellen SC montiert werden kann. Die Montageflansche 9 können insbesondere in Schwererichtung unterhalb der Aufnahmeebene 11 sowie in Schwererichtung unterhalb der Kulissenführungsanordnung 41 vorliegen.
• An einem oder mehreren Montageflanschen 9 ist ein Hubantrieb 8 angeordnet, über den die die Brechvorrichtung 10 im Wesentlichen in Normalenrichtung N zur Auflageebene 11 der Solarzelle SC verfahrbar ist. Durch Ausheben der Brechvorrichtung 10 in einer entgegen der Schwererichtung gerichteten Ausheberichtung kann hierbei eine der Brechvorrichtung 10 von einer Fördervorrichtung zugeführte Solarzelle SC mit der Auflagevorrichtung 1 von der Fördervorrichtung abgehoben werden. In dem ausgehobenen Zustand können dann die Brechvorgänge an der Solarzelle SC ausgeführt werden, bevor die gebrochenen Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ (siehe Fig. 6 bis Fig. 9) danach durch Absenken der Brechvorrichtung 10 wieder auf der Fördervorrichtung abgelegt werden.
• Anhand von Fig. 2a , die eine isometrische Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung 10 zeigt, wird die erfindungsgemäße Brechvorrichtung 10 weitergehend erläutert. Ein Teil der Abdrückleisten 2b-2e ist mechanisch mit jeweils einer Niederhalteleiste 3a-3d gekoppelt, wobei die mit Niederhalteleisten 3a-3d gekoppelten Abdrückleisten 2b-2e jeweils Brechköpfe 5a-5d bilden. Mit anderen Worten umfasst jeder der Brechköpfe 5a-5d eine Abdrückleiste 2b-2e und eine Niederhalteleiste 3a-3d. Die Brechköpfe 5a-5d sind jeweils von der Antriebseinheit 4 betätigbar, wobei die einem jeweiligen Brechkopf 5a-5d zugeordnete Abdrückleiste 2b-2e und Niederhalteleiste 3a-3d jeweils simultan bewegt werden können. Die Kraftübertragungselemente in Form von Stößelstangen 66, die die Linearbewegung der Eingriffselemente 412a-412e in Normalenrichtung N auf die Abdrückleisten 2b-2e und Niederhalteleisten 3a-3d übertragen, sind hierbei mit den Brechköpfen 5a-5d verbunden.
• Die Brechköpfe 5a-5d sind jeweils zusammen mit zumindest einem Halteelement 12 der Auflagevorrichtung 1 an einer Schlitteneinheit 6a-6d angeordnet, wobei die Schlitteneinheiten 6a-6d in Längsrichtung L beweglich gelagert sind. Die mit einem jeweiligen Brechkopf 5a-5d verbundenen Stößelstangen 66 sind jeweils in Führungsbohrungen gelagert, die in den Schlitteneinheiten 6a-6d jeweils vorgesehen sind. An den Schlitteneinheiten 6a-6d ist jeweils zumindest ein Unterdruckanschluss 67 angeordnet, über den eine Unterdruckquelle fluidisch mit den als Saugelementen ausgebildeten Halteelementen 12 verbunden werden kann.
• Die Schlitteneinheiten 6a-6d sind in der Längsrichtung L beweglich auf einer Führungsvorrichtung 63, etwa einem Führungszylinder oder einer Führungsschiene, geführt. Bevorzugt umfasst die Führungsvorrichtung 63 zwei in Querrichtung T beabstandete Führungselemente 63, beispielsweise Führungszylinder oder Führungsschienen, die sich jeweils entlang der Längsrichtung L erstrecken. Dies ist in Fig. 2b dargestellt.
• Die Schlitteneinheiten 6a-6d können auf der Führungsvorrichtung 63 von einem expandierten Zustand, in dem die Schlitteneinheiten 6a-6d in einem ersten Längsabstand l₁ (siehe Fig. 9) voneinander vorliegen, in einen komprimierten Zustand, in dem die Schlitteneinheiten 6a-6d in einem zweiten Längsabstand l₂ (siehe Fig. 10a), der kleiner ist als der erste Längsabstand l₁, voneinander vorliegen, überführt werden und umgekehrt. Im Ruhezustand der Brechvorrichtung 10, der in Fig. 2b gezeigt ist, liegen die Schlitteneinheiten 6a-6d in dem expandierten Zustand vor.
• Zwischen benachbarten Schlitteneinheiten 6a-6d ist jeweils ein Federelement 64, insbesondere eine Wellenfeder, angeordnet, das dazu ausgebildet ist, die Schlitteneinheiten 6a-6d in Längsrichtung L auseinanderzudrücken, sodass sich die Schlitteneinheiten 6a-6d ohne äußere Krafteinwirkung in dem expandierten Zustand befinden bzw. in den expandieren Zustand überführt werden.
• Die Brechvorrichtung 10 umfasst ferner ein Stellelement 61, das operativ mit den Schlitteneinheiten 6a-6d koppelbar ist und dazu ausgebildet ist, die Schlitteneinheiten 6a-6d entlang der Längsrichtung L zusammenzuschieben, um diese in den komprimierten Zustand zu überführen. Das Stellelement 61 umfasst einen Linearantrieb, insbesondere einen Pneumatikzylinder, der entlang der Längsrichtung L wirksam ist und über einen Umlenkhebel 62 (siehe Fig.10b) auf die Schlitteneinheiten 6a-6d einwirkt. Der Umlenkhebel 62 ist an einem Lagerblock 621 um eine Schwenkachse 622 schwenkbar gelagert und dazu ausgebildet, eine Wirkungsrichtung des Linearantriebs 61 umkehren, sodass eine von dem Linearantrieb 61 erzeugte entlang der Längsrichtung L wirksame Druckkraft als entlang der Längsrichtung L in umgekehrter Richtung wirksame Betätigungskraft in die Schlitteneinheiten 6a-6d eingeleitet werden kann.
• Die Betätigungskraft wird hierbei in eine in Längsrichtung außenliegende Schlitteneinheit 6a-6d (in der Abbilddung die ganz linke Schlitteneinheit 6d) eingeleitet, wobei die in Längsrichtung außenliegende Schlitteneinheit 6d einen Druckstempel 65 aufweist, der als Krafteinleitungsfläche für den Umlenkhebel 62 fungiert.
• Die auf die Schlitteneinheiten 6a-6d einwirkende Betätigungskraft ist so bemessen, dass die Summe der Druckkräfte der zwischen benachbarten Schlitteneinheiten 6a-6d angeordneten Federelemente 64 überwunden werden kann. Durch Einleitung der Betätigungskraft werden die Schlitteneinheiten 6a-6d ausgehend von der außenliegenden Schlitteneinheit 6d in Längsrichtung mitgenommen und wie bei einer Ziehharmonika zusammengeschoben.
• Eine der Abdrückleisten 2a (in der Abbildung ganz rechts) ist nicht an einer in Längsrichtung verschieblichen Schlitteneinheit 6a-6d angeordnet, sondern an einem bezüglich der Längsrichtung L relativ ortsfesten Abdrückkopf 5x. An dem Abdrücckopf 5x ist nur die Abdrückleiste 2a angeordnet und keine zugeordnete Niederhalteleiste. Die an dem Abdrückkopf 5x angeordnete Abdrückleiste 2a bleibt auch während des Zusammenschiebens der Schlitteneinheiten 6a-6b ortsfest und dient gewissermaßen als Referenz für die Positionierung der Schlitteneinheiten 6a-6b entlang der Längsrichtung L im expandierten und komprimierten Zustand.
• Das Stellelement 61 ist insbesondere bezüglich der Schwererichtung unterhalb der Auflagevorrichtung 1 sowie unterhalb der Schlitteneinheiten 6a-6d angeordnet, was besonders platzsparend ist.
• Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung 10 in ihrem Ruhezustand. Darin ist insbesondere eine Wegbegrenzungsvorrichtung 7 der Brechvorrichtung 10 zu erkennen, die jeweils operativ mit den Schlitteneinheiten 6a-6d gekoppelt oder koppelbar ist und dazu vorgesehen ist, die Schlitteneinheiten 6a-6d in dem expandierten und/oder dem komprimierten Zustand jeweils an vorbestimmten Sollpositionen bezüglich der Längsrichtung L zu halten. Die Wegbegrenzungsvorrichtung 7 umfasst den Schlitteneinheiten 6a-6d jeweils zugeordnete Anschläge, wobei ein erster Anschlag eine dem expandierten Zustand zugeordnete Sollposition definiert und ein zweiter Anschlag eine dem komprimierten Zustand zugeordnete Sollposition. Die ersten und zweiten Anschläge sind bezüglich ihrer Positionierung in Längsrichtung einstellbar. Genauer umfasst die Wegbegrenzungsvorrichtung 7 eine einseitig fest eingespannte Gewindestange, auf der als erste und zweite Anschläge Muttern aufgeschraubt sind. Die Gewindestange ist hierbei insbesondere in Längsrichtung fest mit dem Abdrückkopf 5x verbunden, beispielsweise in ein entsprechendes Gegengewinde eingedreht und gesichert. Die Schlitteneinheiten 6a-6d hingegen sind entlang der Gewindestange innerhalb der durch die ersten und zweiten Anschläge definierten Grenzen verschiebbar.
• Darüber hinaus wird die Struktur und Funktion der Kulissenführungsanordnung 41 genauer erläutert. Die in bzw. an dem Kulissenschieber 413 ausgebildete Führungskulisse 411 umfasst demnach drei Bereiche, die in unterschiedlichen Abständen d₁,d₂,d3 von der Auflageebene 11 entfernt sind. Abstand d₁ entspricht hierbei einem Ruhebereich (411a siehe Fig. 4), Abstand d₂, der größer ist als Abstand d₁, entspricht einem Absenkbereich (411b siehe Fig. 4) und Abstand d₃, der kleiner ist als Abstand d₁ entspricht einem Anhebebereich (411c siehe Fig. 4). Durch Verschieben des Kulissenschiebers 413, insbesondere durch den Schieber-Aktuator 414, in einer in der Abbildung nach links weisenden Richtung werden nun die Eingriffselemente 412a-412e gemäß einer durch die drei Bereiche und deren Übergang vorgegebenen Kinematik in Normalenrichtung N bewegt, wobei diese Bewegung auf die Brechköpfe 5a-5d übertragen wird.
• Ferner ist die lösbare Verbindung der jeweils die Brechköpfe 5a-5d bildenden Niederhalteleisten 3a-3d und Abdrückleisten 2b-2e zu erkennen. Jeweils eine Niederhalteleiste 3a-3d weist hierbei einen in Normalenrichtung verlaufenden Schlitz auf, an dessen Rändern sich eine an der jeweils zugeordneten Abdrückleiste 2b-2e angeordnete Schraube abstützt. Durch Lösen der Schraube kann vorteilhafterweise eine Einstellung der relativen Positionierung der Niederhalteleiste 3a-3d und der Abdrückleiste 2b-2e in Normalenrichtung N erfolgen, sodass die Weite eines zwischen der Abdrückleiste 2b-2e und der Brechkante 31 der Niederhalteleiste 3a-3d eines Brechkopfs 5a-5d vorliegenden Spalts einstellbar ist.
• Fig. 4 zeigt den Kulissenschieber 413 mit der Führungskulisse 411 mit dem Ruhebereich 411a, dem Absenkbereich 411b und dem Anhebebereich 411c in Alleinstellung in einer Seitenansicht. Die Führungskulisse 411 kann in bzw. an dem Kulissenschieber 413 insbesondere als Schlitz, d.h. insbesondere den Werkstoff des Kulissenschiebers 413 durchdringend, oder als Nut, d.h. insbesondere den Werkstoff des Kulissenschiebers 413 nicht durchdringend, ausgebildet sein.
• Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Brechvorrichtung 10 in einer Seitenansicht in einem ausgehobenen Zustand, was durch den Pfeil im Bereich des Hubantriebs 8 angedeutet ist. Wie hierin bereits erläutert, wird eine der Brechvorrichtung 10 durch eine Fördervorrichtung zugeführte Solarzelle SC durch Ausheben der Brechvorrichtung 10 von der Fördervorrichtung abgehoben und relativ stationär auf der Halteebene 11 der Haltevorrichtung 1 aufgenommen. Der ausgehobene Zustand der Brechvorrichtung 10 stellt den Ausgangspunkt für die von der Brechvorrichtung 10 an der Solarzelle SC auszuführende Brechvorgänge dar, die in Form von vier Brechungen in den Fig. 6 bis Fig. 9 gezeigt sind.
• Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung 10 bei einem ersten Brechvorgang, der durch die Abdrückleiste 2a und die Niederhalteleiste 3a bewirkt wird. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird die an dem Abdrücckopf 5x angeordnete Abdrückleiste 2a bis über die Auflageebene 11 (siehe Fig. 5) hinaus angehoben und die dem Brechkopf 5a zugeordnete Niederhalteleiste 3a in Richtung der Auflageebene 11 abgesenkt, wodurch die Solarzelle SC an einer ersten Trennlinie an der Brechkante 31 der Niederhalteleiste 3a gebrochen wird, um einen ersten Solarzell-Streifen SCS₁ zu erhalten. Nach Abschluss des ersten
• Brechvorgangs verbleibt die Abdrückleiste 2a in einem angehobenen Zustand, sodass der erhaltene erste Solarzell-Streifen SCS₁ unter einem spitzen Winkel zur Auflageebene vorliegt.
• Die Bewegung der Niederhalteleisten 3a-3d und Abdrückleisten 2a-2e während der Brechvorgänge wird in hierin bereits beschriebener Art und Weise durch die Kulissenführungsanordnung 41 gesteuert, nämlich dadurch, dass der Kulissenschieber 413 durch den Schieber-Aktuator 414 betätigt und dadurch in einer in der Abbildung nach links weisenden Richtung verlagert wird, was in den Fig. 6 bis Fig. 9 jeweils durch einen Pfeil verdeutlicht wird.
• Beim ersten Brechvorgang wird dadurch ein mit der Abdrückleiste 2a gekoppeltes Eingriffselement 412a (siehe bspw. Fig. 1) in den Anhebebereich 411c (siehe Fig. 4) der Führungskulisse 411 bewegt, wodurch die Abdrückleiste 2a über die Stößelstange 66 angehoben wird. Analog für die dem Brechkopf 5a zugeordnete Niederhalteleiste 3a: Dadurch, dass ein mit der Niederhalteleiste 3a gekoppeltes Eingriffselement 412a in den Absenkbereich 411b (siehe Fig. 4) der Führungskulisse 411 bewegt wird, wird die Niederhalteleiste 3a über die Stößelstange 66 abgesenkt. Dieses Grundprinzip gilt für alle weiteren Brechvorgänge gleichermaßen und wird daher nicht für jeden Brechvorgang wiederholt.
• Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung 10 bei einem zweiten Brechvorgang, der durch die Abdrückleiste 2b und die Niederhalteleiste 3b bewirkt wird. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird die dem Brechkopf 5a zugeordnete Abdrückleiste 2b bis über die Auflageebene hinaus angehoben und die dem Brechkopf 5b zugeordnete Niederhalteleiste 3b in Richtung der Auflageebene abgesenkt, wodurch die Solarzelle SC an einer zweiten Trennlinie an der Brechkante 31 der Niederhalteleiste 3b gebrochen wird, um einen zweiten Solarzell-Streifen SCS₂ zu erhalten. Nach Abschluss des zweiten Brechvorgangs verbleibt die Abdrückleiste 2b in einem angehobenen Zustand, sodass der erhaltene zweite Solarzell-Streifen SCS₂ unter einem spitzen Winkel zur Auflageebene vorliegt.
• Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung 10 bei einem dritten Brechvorgang, der durch die Abdrückleiste 2c und die Niederhalteleiste 3c bewirkt wird. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird die dem Brechkopf 5b zugeordnete Abdrückleiste 2c bis über die Auflageebene hinaus angehoben und die dem Brechkopf 5c zugeordnete Niederhalteleiste 3c in Richtung der Auflageebene abgesenkt, wodurch die Solarzelle SC an einer dritten Trennlinie an der Brechkante 31 der Niederhalteleiste 3c gebrochen wird, um einen dritten Solarzell-Streifen SCS₃ zu erhalten. Nach Abschluss des dritten Brechvorgangs verbleibt die Abdrückleiste 2c in einem angehobenen Zustand, sodass der erhaltene dritte Solarzell-Streifen SCS₃ unter einem spitzen Winkel zur Auflageebene vorliegt.
• Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung 10 bei einem vierten Brechvorgang, der durch die Abdrückleiste 2d und die Niederhalteleiste 3d bewirkt wird. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird die dem Brechkopf 5c zugeordnete Abdrückleiste 2d bis über die Auflageebene hinaus angehoben und die dem Brechkopf 5d zugeordnete Niederhalteleiste 3d in Richtung der Auflageebene abgesenkt, wodurch die Solarzelle SC an einer vierten Trennlinie an der Brechkante 31 der Niederhalteleiste 3d gebrochen wird, um einen vierten Solarzell-Streifen SCS₄ zu erhalten. Nach Abschluss des vierten Brechvorgangs verbleibt die Abdrückleiste 2d in einem angehobenen Zustand, sodass der erhaltene vierte Solarzell-Streifen SCS₄ unter einem spitzen Winkel zur Auflageebene vorliegt. Ein nach dem vierten Brechvorgang verbleibender Rest der Solarzelle SC bildet einen fünften Solarzell-Streifen SCS₅.
• Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung auch Brechvorrichtungen 10 erfasst, die dazu eingerichtet sind, weniger oder mehr Brechvorgänge auszuführen, d.h. so angepasst werden kann, dass eine Solarzelle SC auch in weniger oder mehr als fünf Solarzell-Streifen geteilt werden kann.
• Nach Abschluss des letzten Brechvorgangs wird der Kulissenschieber 413 weiter bewegt bis sich alle Eingriffselemente 412a-412e in dem Anhebebereich 411c (siehe Fig. 4) der Führungskulisse 411 befinden. In diesem Zustand liegen dann alle Solarzell-Streifen SCS₁ - SCS₅ unter einem spitzen Winkel zur Auflageebene vor.
• Die Schlitteneinheiten 6a-6d (siehe Fig. 2a,2b), an denen jeweils die Brechköpfe 5a-5d sowie jeweils zumindest ein Halteelement 12 angeordnet sind, befinden sich zu diesem Zeitpunkt weiterhin in ihrem expandierten Zustand, was in Fig. 9 durch den eingezeichneten ersten Längsabstand l₁ verdeutlicht wird.
• In einem darauf folgenden Schritt werden die Schlitteneinheiten 6a-6d in ihren komprimierten Zustand überführt, was in Fig.10a und Fig. 10b gezeigt ist und durch den eingezeichneten zweiten Längsabstand l₂, der kleiner ist als der erste Längsabstand l₁, verdeutlicht wird. Bezüglich der dem zugrundeliegenden Mechanik wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit Fig. 2a verwiesen. In dem komprimierten Zustand der Schlitteneinheiten sind die Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ bezüglich der Längsrichtung L derart angeordnet, dass sie sich zumindest teilweise überlappen. Eine teilweise überlappende Anordnung der Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ stellt die Ausgangsbasis für eine geschindelte Solarzell-Anordnung dar, wie sie für Schindelmodule erforderlich ist.
• In Fig. 10b ist der Umlenkhebel 62, der an dem Lagerblock 621 um die Schwenkachse 621 schwenkbar gelagert ist, zu erkennen, wobei zu diesem Zweck der Lagerblock 621 in der Ansicht der Fig. 10b ausgeblendet wurde.
• In einem darauf folgenden Schritt werden die sich teilweise überlappenden Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ aufeinander abgelegt, wobei zu diesem Zweck die Abdrückleisten 2a-2e, die die Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ bisher noch unter einem spitzen Winkel zur Auflageebene halten, abgesenkt werden. Dies ist in Fig. 11 dargestellt und wird durch die an den Abdrückleisten 2a-2e angeordneten Pfeile verdeutlicht. Das Absenken der Gesamtheit der Abdrückleisten 2a-2e erfolgt durch Zurückverschieben des Kulissenschiebers 413 in seinen Ausgangszustand, sodass alle Eingriffselemente 412a-412e in dem Ruhebereich 411a (siehe Fig. 4) der Führungskulisse vorliegen. Nach dem Ablegen der Solarzell-Streifen SCS₁-SCS₅ aufeinander ergibt ich eine geschindelte Solarzell-Anordnung, die nach dem Absenken der Brechvorrichtung 10 durch den Hubantrieb 8 von einer mit der Brechvorrichtung 10 gekoppelten Fördervorrichtung abtransportiert werden kann.
• Um die Brechvorrichtung 10 für die Verarbeitung einer weiteren Solarzelle vorzubereiten, wird diese schließlich wieder in ihren Ruhezustand gebracht, wozu die Schlitteneinheiten 6a-6d in den expandierten Zustand überführt werden. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass das Stellelement 61 (siehe Fig. 2a,2b) in einen kraftlosen Zustand versetzt wird, wodurch die Schlitteneinheiten 6a-6d unter Einwirkung von durch die Federelemente 64 bereitgestellten Rückstellkräften bezüglich der Längsrichtung L auseinander gedrückt werden.
• Fig. 12 zeigt eine Integration der Brechvorrichtung 10 in eine Anlage 100 zur Verarbeitung von Solarzellen SC. Die Anlage 100 umfasst eine Fördervorrichtung 101 mit zwei parallel zueinander in Längsrichtung L verlaufenden Linearförderern, insbesondere Förderbändern und/oder Förderketten, die durch die in den Abdrückleisten 2a-2d der Brechvorrichtung 10 jeweils vorgesehenen, zur Auflageebene 11 hin offenen Aussparungen 21 (siehe bspw. Fig. 1) geführt sind. Die Brechvorrichtung 10 befindet sich in dem oder Abbildung gezeigten Zustand in ihrem ausgehobenen Zustand, was dadurch zu erkennen ist, dass die Haltevorrichtung 1, auf der die Solarzelle SC aufgenommen ist, in Normalenrichtung N ausgerückt ist und zudem durch den Pfeil im Bereich der Hubvorrichtung 8 verdeutlicht wird.
• Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Anlage 100 zur Verarbeitung von Solarzellen SC. Die Anlage 100 umfasst eine oder mehrere Fördervorrichtungen 101 mit zwei parallel zueinander in Längsrichtung L verlaufenden Linearförderern, insbesondere Förderbändern und/oder Förderketten, durch die eine Solarzelle SC und/oder die Solarzell-Streifen SCS_n nach der Verarbeitung in Form einer geschindelten Solarzell-Anordnung durch die Anlage 100 transportiert werden. Eine zu verarbeitende Solarzelle SC kann die Anlage 100 beispielsweise in einer in der Abbildung von links nach rechts weisenden Richtung durchlaufen.
• Der in der Anlage 100 ausgeführte Verarbeitungsprozess beginnt mit einer unverarbeiteten Solarzelle SC, die in einer Ritzstation 20 mit Ritzlinien 201 bzw. Sollbruchlinien versehenen wird. Die Ritzstation 20 kann ein oder mehrere Ritzmittel, insbesondere Mittel zum Laserritzen, aufweisen. Die mit Ritzlinien 201 versehene Solarzelle SC wird hiernach weiter zu einer Klebstoffauftragsstation 30 gefördert, in der ein Klebstoff, insbesondere ein elektrisch leitfähiger Klebstoff, entlang der Ritzlinien 201 auf die Solarzelle SC aufgetragen wird.
• Der Klebstoff wird dabei in bezüglich der Längsrichtung beidseitig an die Sollbruchlinien 201 angrenzenden Klebstoffauftragsbereichen 301 auf die Solarzelle SC aufgetragen, wobei die Ritzlinien jeweils innerhalb der Klebstoffauftragsbereiche 301 verlaufen. Mit anderen Worten werden die Ritzlinien 201 jeweils von einem Klebstoffauftragsbereich 301 umsäumt.
• Danach wird die sowohl mit Ritzlinien 201 als auch mit Klebstoff in den Klebstoffauftragsbereichen 301 versehene Solarzelle SC weiter zur Brechvorrichtung 10 gefördert, in der die Solarzelle SC entlang der Ritzlinien 201 in eine vorbestimmte Anzahl an Solarzell-Streifen SCSn geteilt wird und die Solarzell-Streifen SCSn zu einer geschindelten Solarzell-Anordnung zusammengefügt werden.
Bezugszeichenliste

10

Brechvorrichtung

1

Auflagevorrichtung

11

Auflageebene

12

Halteelemente, insbesondere Saugelemente

2a-2e

Abdrückleiste

21

Aussparung

3a-3d

Niederhalteleiste

31

Brechkante

4

Antriebseinheit

41

Kulissenführungsanordnung

411

Führungskulisse

411a

Ruhebereich

411b

Absenkbereich

411c

Anhebebereich

412a-412e

Eingriffselement, insbesondere Führungsrolle

413

Kulissenschieber

414

Schieber-Aktuator

414'

Kolbenstange

5a-5d

Brechköpfe

5x

Abdrückkopf

6a-6d

Schlitteneinheiten

61

Stellelement

62

Umlenkhebel

621

Lagerblock

622

Schwenkachse

63

Führungsvorrichtung

64

Federelement

65

Druckstempel

66

Stößelstangen

67

Unterdruckanschlüsse

7

Wegbegrenzungsvorrichtung

71

Muttern

8

Hubantrieb

9

Montageflansch

20

Ritzstation

201

Ritzlinien

30

Klebstoffauftragsstation

301

Klebstoffauftragsbereiche

100

Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen

101

Fördervorrichtung, Linearförderer

L

Längsrichtung

T

Querrichtung

N

Normalenrichtung

E

Einbaurichtung

d1

Erster Abstand

d2

Zweiter Abstand

d3

Dritter Abstand

l1

Erster Längsabstand

l2

Zweiter Längsabstand

SC

Solarzelle

SCS1-SCS5

Solarzell-Streifen

Claims (16)

1. Brechvorrichtung (10) für Solarzellen (SC),

   umfassend eine Auflagevorrichtung (1), die eine Auflageebene (11) für eine zu brechende Solarzelle (SC) definiert, und

   zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e), die in einem Ruhezustand der Brechvorrichtung (10) unterhalb der Auflageebene (11) vorliegt, und zumindest eine Niederhalteleiste (3a-3d) mit einer Brechkante (31), die in dem Ruhezustand der Brechvorrichtung (10) oberhalb der Auflageebene (11) vorliegt,

   wobei die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) und die zumindest eine Niederhalteleiste (3a-3d) sich entlang einer Querrichtung (T) erstrecken, entlang einer Längsrichtung (L) voneinander beabstandet sind und jeweils mit einer Antriebseinheit (4) gekoppelt sind, vermittels der die Abdrückleiste (2a-2e) bis über die Auflageebene (11) hinaus anhebbar ist und die die Niederhalteleiste (3a-3d) in Richtung der Auflageebene (11) absenkbar ist, sodass eine zu brechende Solarzelle (SC) durch Anheben der Abdrückleiste (2a-2e) an der Brechkante (31) der Niederhalteleiste (3a-3d) in zumindest zwei Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) brechbar ist.
2. Brechvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
   wobei die Antriebseinheit (4) eine Kulissenführungsanordnung (41) mit zumindest einer Führungskulisse (411) umfasst, in der jeweils ein mit der zumindest einen Abdrückleiste (2a-2e) und mit der zumindest einen Niederhalteleiste (3a-3d) gekoppeltes Eingriffselement (412a-412e), insbesondere eine Führungsrolle (412a-412e), aufgenommen ist.
3. Brechvorrichtung (10) nach Anspruch 2,
   wobei die Führungskulisse (411) zumindest drei in Längsrichtung (L) benachbarte Abschnitte (411a,411b,411c) aufweist:

   a) einen Ruhebereich (411a) in einem ersten Abstand (d₁) von der Auflageebene (11),

   b) einen Absenkbereich (411b) in einem zweiten Abstand (d₂) von der Auflageebene (11), wobei der zweite Abstand (d₂) größer ist als der erste Abstand (d1), und

   c) einen Anhebebereich (411c) in einem dritten Abstand (d₃) von der Auflageebene (11), wobei der dritte Abstand (d₃) kleiner ist als der erste Abstand (d1).
4. Brechvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche,
   wobei die Auflagevorrichtung (1) eine Mehrzahl an Halteelementen (12), insbesondere Saugelementen (12), umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine zu brechende Solarzelle (SC) und/oder die Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) nach dem Brechen zu halten, wobei jeweils zumindest ein Halteelement (12) bezüglich der Längsrichtung (L) diesseits und zumindest ein weiteres Halteelement (12) jenseits einer Niederhalteleiste (3a-3d) angeordnet ist.
5. Brechvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche,
   wobei sich die zumindest eine Niederhalteleiste (3a-3d) und/oder die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) entlang der Querrichtung (T) zumindest teilweise über eine in einem Benutzungszustand der Brechvorrichtung (10) auf der Auflagevorrichtung (1) aufgenommene zu brechende Solarzelle (SC) erstreckt/erstrecken.
6. Brechvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche,

   wobei die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) zumindest eine zur Auflageebene (11) hin offene Aussparung (21) aufweist, durch die insbesondere ein Linearförderer (101), insbesondere ein Förderband und/oder eine Förderkette, führbar ist,

   insbesondere wobei die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) zwei zur Auflageebene (11) hin offene Aussparungen (21) aufweist, die in der Querrichtung (T) voneinander beabstandet sind.
7. Brechvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche,

   umfassend eine Mehrzahl von Abdrückleisten (2a-2e) und eine Mehrzahl von Niederhalteleisten (3a-3e) mit jeweils einer Brechkante (31),

   wobei zumindest ein Teil der Abdrückleisten (2b-2e) mechanisch mit jeweils einer Niederhalteleiste (3a-3d) gekoppelt ist,

   und wobei die mit Niederhalteleisten (3a-3e) gekoppelten Abdrückleisten (2b-2e) jeweils Brechköpfe (5a-5d) bilden, und wobei die den Brechköpfen (5a-5d) jeweils zugeordneten Abdrückleisten (2b-2e) und Niederhalteleisten (3a-3e) vermittels der Antriebseinheit (4) simultan bewegbar sind.
8. Brechvorrichtung (10) nach Anspruch 7,
   wobei die Brechköpfe (5a-5d) jeweils zusammen mit zumindest einem Halteelement (12) der Auflagevorrichtung (1) an einer Schlitteneinheit (6a-6d) angeordnet sind.
9. Brechvorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8,
   wobei eine Gesamtheit der Schlitteneinheiten (6a-6d) in der Längsrichtung (L) beweglich auf oder an einer Führungsvorrichtung (63) geführt ist, insbesondere wobei die Führungsvorrichtung (63) zumindest einen Führungszylinder oder zumindest eine Führungsschiene umfasst.
10. Brechvorrichtung (10) nach Anspruch 9,
    wobei die Schlitteneinheiten (6a-6d) auf oder an der Führungsvorrichtung (63) von einem expandierten Zustand, in dem die Schlitteneinheiten (6a-6d) in einem ersten Längsabstand (l₁) voneinander vorliegen, in einen komprimierten Zustand, in dem die Schlitteneinheiten (6a-6d) in einem zweiten Längsabstand (l₂), der kleiner ist als der erste Längsabstand (l₁), voneinander vorliegen, überführbar sind und umgekehrt.
11. Anlage (100) zur Verarbeitung von Solarzellen (SC), insbesondere Anlage zur Solarmodulherstellung,
    umfassend zumindest eine Brechvorrichtung (10) nach einem der vorigen Ansprüche und zumindest eine Fördervorrichtung (101), insbesondere einen Linearförderer, mit dem zu brechende Solarzellen (SC) der Brechvorrichtung (10) zuführbar sind und/oder gebrochene Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) von der Brechvorrichtung (10) abführbar sind.
12. Anlage (100) nach Anspruch 11,
    wobei die Brechvorrichtung (10) im Wesentlichen in Normalenrichtung (N) zur Auflageebene (11) der Solarzelle (SC) beweglich gelagert und durch einen Hubantrieb (8) angetrieben ist, sodass eine der Brechvorrichtung (10) von der Fördervorrichtung (101) zugeführte Solarzelle (SC) vermittels der Auflagevorrichtung (1) der Brechvorrichtung (10) von der Fördervorrichtung (101) abhebbar ist.
13. Anlage (100) nach Anspruch 12,

    - wobei die Fördervorrichtung (101) einen Linearförderer, insbesondere zumindest ein Förderband und/oder zumindest eine Förderkette, umfasst

    - und wobei die Brechvorrichtung (10) eine Brechvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10 ist,

    - und wobei der Linearförderer durch die zumindest eine Aussparung (21) der Abdrückleiste (2a-2e) hindurch geführt ist.
14. Verfahren zum Brechen von Solarzellen (SC),

    unter Verwendung einer Brechvorrichtung, insbesondere einer Brechvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

    die Brechvorrichtung (10) umfassend zumindest eine Paarung einer Abdrückleiste (2a-2e) und einer zugeordneten Niederhalteleiste (3a-3d) mit einer Brechkante (31), wobei sich die Abdrückleiste (2a-2e) und die Niederhalteleiste (3a-3d) jeweils entlang einer Querrichtung (T) erstrecken und entlang einer Längsrichtung (L) voneinander beabstandet sind, umfassend die Schritte:

    a) Aufnehmen einer zu brechenden Solarzelle (SC) in einer Auflageebene (11) auf einer Auflagevorrichtung (1) der Brechvorrichtung (10),

    b) Absenken der Niederhalteleiste (3a-3d) in Richtung der Auflageebene (11),

    c) Anheben der Abdrückleiste (2a-2e) bis über die Auflageebene (11) hinaus und dadurch

    d) Brechen der Solarzelle (SC) an der Brechkante (31) der Niederhalteleiste (3a-3d) in zwei Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅).
15. Verfahren nach Anspruch 14,

    wobei die Brechvorrichtung (10) zwei oder mehr Paarungen von Abdrückleisten (2a-2e) und zugeordneten Niederhalteleisten (3a-3e) mit jeweils einer Brechkante (31) umfasst, und wobei

    die Schritte b) bis d) für weitere Paarungen von Niederhalteleisten (3a-3e) und Abdrückleisten (2a-2e) wiederholt werden, um die Solarzelle (SC) in eine vorbestimmte Anzahl an Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) zu zerteilen.
16. Verfahren zum Erzeugen einer geschindelten Solarzell-Anordnung, umfassend ein Verfahren zum Brechen von Solarzellen (SC) nach Anspruch 14 oder 15, wobei

    die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) nach dem Brechen der Solarzelle (SC) in Schritt d) zunächst in ihrem angehobenen Zustand verbleibt und danach Schritt

    e) Entlang der Längsrichtung (L) Zusammenschieben der Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅), sodass sich eine teilweise Überlappung zwischen benachbarten Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) einstellt, ausgeführt wird und anschließend Schritt

    f) Ablegen von benachbarten Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) aufeinander, sodass eine Unterseite eines Solarzell-Streifens (SCS₁-SCS₅) auf einer Oberseite eines benachbarten Solarzell-Streifens (SCS₁-SCS₅) anliegt, ausgeführt wird, wobei zum Ablegen der Solarzell-Streifen (SCS₁-SCS₅) die zumindest eine Abdrückleiste (2a-2e) bis unter die Auflageebene (11) abgesenkt wird.