WO2009049573A1 - Verbindungseinrichtung und verfahren zur verschaltung von solarzellen - Google Patents

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WO2009049573A1
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joining head
solar cells
controlled
cells according
joining
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PCT/DE2007/001917
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Heiko Fischer
Florian Tschoge
Markus MÜNCH
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Solarwatt Ag
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Publication date
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    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
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    • B23K3/0478—Heating appliances electric comprising means for controlling or selecting the temperature or power
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to an automated method and a driven connection device for interconnecting solar cells for solar modules by means of connecting elements, wherein the connection of the solar cells with each other takes place with molded cable connectors and these cable connectors are contacted with the contacting points of the solar cells.
  • connection devices There are a variety of different connection devices and various methods for the automated interconnection of individual solar cells with each other known.
  • a significant problem in the production of thermal and especially in brazed cable connections is that during the cooling and solidification process, ie until the junction is so far cooled and cured and no so-called cold solder joint is formed, a certain force (contact pressure) on the line connector a certain period of time must be exercised.
  • contact pressure contact pressure
  • the object of the invention is to provide a novel driven connection device and a new method for interconnecting solar cells, especially for solar modules, which allows high interconnection performance per unit time is suitable for differently shaped fasteners, the cable connector can be particularly delicate and lightweight, the can be used for different sized plate-shaped solar modules and combined in a single compact constructive
  • the connecting device according to the invention for interconnecting solar cells for solar modules with one another by means of connecting elements consists of a transport device and at least one cyclically controlled feeding and joining head, to which at least one holding device is connected.
  • the connection of the solar cells is preferably carried out with line connectors that make contact by means of thermally available compound material.
  • the drive and the control of the connecting device is analogous, as is common in automatic handling devices (industrial robots), computer-controlled with a specific software.
  • the holding device 2 (or holding devices) arranged in the clocked controlled feed and joining head 1 are likewise integrated, like at least one energy source 3, for heating and joining the line connector 5 in the clocked feeding and joining head 1, such that above all small-sized and light line connectors can be handled.
  • at least one recess 4 whose shape corresponds to the shape of the line connector 5, is arranged in the direction of the solar cell to be contacted, ie preferably at the bottom of the controlled supply and joining head 1. This means that the course of the edges 7 of the recess 4 exactly along the outer dimensions ie the exact shape of the
  • Line connector 5 follows. This makes it possible that the line connector 5 occupies a precisely defined position when removing from a storage device and recording in the feeding and joining head 1 by means of the holding device 2.
  • the feeding and joining head 1 and the holding device 2 are moved and controlled in a clocked manner by means of a driven (handled) connecting device.
  • a driven (handled) connecting device In this case, in the first cycle or multiple training of the supply and joining head 1 within a connecting device several line connector 5 from a storage device by means of a holding device 2 or according to several
  • the or the line connector 5 are preheated by means of one or more arranged energy source (s) 3 via the controlled feed and joining head 1.
  • the preheated or the line connector 5 are positioned during the third clock so that the contact points of the line connector 5 are exactly above the contact points (connection points) of the solar cells to be connected.
  • the supply and joining head 1 acts chronologically in immediate succession both as a heating element and immediately thereafter as a cooling element.
  • the entire process of connection production is very much minimized in time.
  • the connecting device according to the invention and the method according to the invention for shading solar cells for solar modules therefore makes it possible to achieve increased interconnection performance per unit of time.
  • Another advantage is the compact, structurally unified structural unit of all functional elements, wherein all process steps are carried out for the connection by means of the connecting device according to the invention.
  • the joining head plate 6 can, for. B. by means of a screw connection on the supply and joining head 1.
  • the edges 7 along the shape of the recess 4 are inside continuously or stepped chamfered.
  • an eddy-current heating device or resistance heating device is arranged as energy source 3 of the controlled supply and joining head 1.
  • energy source 3 of the controlled supply and joining head 1 By means of these heaters, both the preheating and the heating of the line connector 5 is carried out at the joining temperature.
  • a laser light source is arranged as the energy source 3 of the controlled feeding and joining head 1.
  • the laser light source performs the same function as the eddy current heater.
  • the controlled feed and joining head 1 is provided internally with closed channels, which are formed as a cooling device 11 immediately inside behind the joining head plate 6.
  • This cooling device 11 is supplied with water or gas.
  • the feeding and joining head 1 according to the invention thus enables both a faster heating of the line connector 5 and then a faster cooling of the line connection produced. This makes it possible to significantly reduce the time to reach the mechanically durable connection between line connector 5 and surface to be contacted, which is why the connection device can be operated with significantly shorter cycle times than bislan gg üubt Lich.
  • controlled supply and joining head 1 it is also another embodiment of the controlled supply and joining head 1 possible, in which this is provided with directed to the line connector 5 open channels, which are formed acted upon with gas and thus the joints of the line connector 5 targeted and very fast to the mechanical can cool the fixed area of the line connection.
  • the controlled feeding and joining head 1 can also be designed so that it simultaneously contacts several joints of a single line connector (usually larger then) 5, d. H. a larger trained line connector 5 is contacted at several points simultaneously.
  • the controlled supply and joining head 1 is constructed in such a way that it simultaneously contacts a plurality of joints of a plurality of line connectors 5 at the same time.
  • a plurality of correspondingly shaped depressions 4 for receiving a plurality of line connectors 5 are then arranged within a feed and joining head 1.
  • connection device for shading of solar cells can also consist of several simultaneously clocked and controlled feeding and joining heads 1, which can be constructively combined to form a complex transport and connection unit.
  • the holding device 2 is designed as a vacuum suction device within the controlled feed and joining head 1.
  • the line connector 5 are then sucked from the storage device during removal into the recess 4, preferably via a centrally located in the middle of the feed and joining head 1 opening, precisely positioned and held in this.
  • the vacuum suction device remains in operation until the line connector 5 is placed on the surface of the solar cell by the driven connection device, positioned and pressed.
  • the holding device 2 of the controlled feeding and joining head 1 may be formed as a magnetic fixing device, with the condition that the line connector consists of a ferromagnetic material or is at least partially provided with a ferromagnetic material.
  • FIG. 1 shows a feeding and joining head 1 according to the invention with the embodiment of FIG.
  • FIG. 2 shows a feeding and joining head 1 according to the invention with execution of the energy source 3 as a laser light source for the connecting device
  • Joining head plate 6 is a recess 4 is introduced, which is formed so deep that the line connector 5 protrudes in its holding position in the feed and joining head 1 on the surface of the joining head plate 6.
  • the edge 7 of the recess 4 of the joining head plate 6 has a shape that corresponds to the shape of the line connector 5. This means that _.
  • the exact shape of the line connector 5 follows. This makes it possible for the line connector 5 to occupy a precisely defined position by means of the holding device 2 when it is removed from a storage device, preferably by means of a vacuum suction device and accommodated in the feed and joining head 1. In this case, the preheating of the line connector begins immediately after removal of the line connector 5 from the storage device. Also in the area of the exchangeable joining head plate 6, in the direction of the surface to be contacted, here in FIG. 1, directed downward, in the clocked feeding and joining head 1 a cooling device 11 is arranged and formed. This cooling device 11 can after reaching the predetermined
  • FIG. 2 Another preferred embodiment of a feeding and joining head 1 according to the invention is shown in FIG.
  • the construction of the feeding and joining head 1 according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that, instead of an eddy-current heating device with an induction loop 10, a laser light source as
  • Energy source 3 is arranged.
  • the laser light generated by the laser light source is guided by means of an internally arranged fiber optic 8 through the feeding and joining head 1 and the joining head plate 6 through exactly on the points of the line connector 5, which are to be thermally connected to the surface to be contacted of the solar cell.
  • two contact points of a line connector 5 left and right
  • two pyrometers 9 are integrated into the feed and joining head 1.
  • the cooling device 11 is arranged analogously and acts in the same manner as in the first embodiment.

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Abstract

Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen für Solarmodule mittels Verbindungselementen durch eine Verbindungseinrichtung, bestehend aus einer Transporteinrichtung, einem Zuführ- und Fügekopf (1), mit dem eine Halteeinrichtung (2) und eine Energiequelle 3 verbunden sind. Die Verbindung erfolgt mit thermisch fügbaren Leitungsverbindern (5). In Richtung zur Solarzelle hin ist am Zuführ- und Fügekopf (1) eine Vertiefung (4) angeordnet, deren Form mit der Form des Leitungsverbinders (5) korrespondiert und mit dem die Positionierung des Leitungsverbinders (5) erfolgt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Zuführ- und Fügekopf (1) und die Halteeinrichtung (2) mittels einer gehandhabten Verbindungseinrichtung getaktet bewegt und gesteuert.

Description

Verbindungseinrichtung und Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen
Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Verfahren und eine angetriebene Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen für Solarmodule mittels Verbindungselementen, wobei die Verbindung der Solarzellen untereinander mit geformten Leitungsverbindern erfolgt und diese Leitungsverbinder mit den Kontaktierungsstellen der Solarzellen kontaktiert werden.
Es sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Verbindungseinrichtungen und verschiedene Verfahren zur automatisierten Verschaltung von einzelnen Solarzellen untereinander bekannt. Ein wesentliches Problem bei der Herstellung von thermischen und zwar besonders auch bei gelöteten Leitungsverbindungen ist es, dass während des Abkühlungs- und Erstarrungsprozesses, d. h. bis die Verbindungsstelle so weit abgekühlt und ausgehärtet ist und das keine sogenannte kalte Lötstelle entsteht, eine bestimmte Kraft (Anpressdruck)auf den Leitungsverbinder eine bestimmte Zeitdauer ausgeübt werden muss. Allerdings bedeutet dies, dass durch eine Anpresseinheit die Verbindung sich zwangsläufig langsamer abkühlt, was zu einer verlängerten Zeitdauer für die Verbindungsherstellung führt. Demgegenüber steigt bei der Vielzahl der untereinander mittels Leitungsverbindungen innerhalb eines Solarmoduls zu verbinden einzelnen Solarzellen, die Fertigungszeit zur Verbindungsherstellung immer weiter, so dass die für die Verbindungsherstellung aufzuwendende Zeit einen erheblichen Zeitanteil an der gesamten Montagezeit ausmacht. Hieraus entsteht das Erfordernis diesen Fertigungszeitanteil möglichst zu minimieren. Ein weiteres Problem ist es, die oftmals kleinteiligen Bauelemente, wie insbesondere auch Leitungsverbinder sehr genau zu positionieren um eine elektrisch wirksame und dauerhafte Verbindung herstellen zu können. Gegebenfalls sind auch die beim Abkühlungsprozess auftretenden Schrumpfungen der erhitzen Leitungsverbinder ebenfalls zu berücksichtigen um Leitungsunterbrechungen zuverlässig ausschließen zu können. Zur Herstellung von thermisch hergestellten Verbindungen bei Leiterplatten bzw. Solarzellen sind unterschiedliche technische Lösungen bekannt, die vom bekannten üblichen Lötverfahren über einen Energieeintrag mittels Widerstandserwärmung, Ultraschallerwärmung oder Erwärmung mittels Lichtstrahlung geeigneter Wellenlänge reichen. So ist zum Beispiel aus der DE 32 22 889 C2 eine Widerstandslötvorrichtung bekannt, bei der auf einer Oberfläche einer gedruckten Schaltung eine Leitungsverbindung mit kleinteiligen Leitungsverbindern hergestellt wird, wobei mittels Aufdrücken eines Verbindungsdrahtes auf die Verbindungsfläche und anschließenden Erwärmen mit einer Heizeinrichtung mittels eines Lötmittels kontaktiert wird. Dabei wird die Verbindungsstelle einschließlich Verbindungsdraht und das Lötmittel mit einer Widerstandsheizeinrichtung erwärmt wobei des weiteren die Auflagekraft variabel in Abhängigkeit von der herzustellenden Verbindung gestaltet werden kann. Diese kleinteilige und leichte Ausführung einer Aufschmelz- Widerstandslötvorrichtung ist allerdings nicht für einen Dauerbetrieb geeignet.
In der DE 36 12 269 Al ist ein Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters am Anschlusskontakt einer photovoltaischen Solarzelle mittels Weichlöten bekannt, wo der aufgelegte Verbindungsleiter auf den Anschlusskontakt einer Solarzelle aufgelegt wird und dann die Solarzelle und ihre lichtempfindliche Vorderleite durch kurzzeitiges Einwirken von Licht geeigneter Wellenlänge auf die Löttemperatur erwärmt und dadurch der Verbindungsleiter mit dem Anschlusskontakt elektrisch und mechanisch fest verbunden wird.
Aus der DE 103 45 567 Al ist eine automatisierte, durchlaufende Vorrichtung zum Löten von Solarzellen bekannt, wo sowohl eine Positionierung von relativ großflächigen Siliziumscheiben mittels eines starr angeordneten Vakuumelements als auch ein Vorheizen der Siliziumscheiben erfolgt. Dann werden die Siliziumscheiben einer gesondert angeordneten Lötstation zugeführt. Das Vakuumelement zur Positionierung und die Einrichtung zur Vorheizung sind hierbei körperlich getrennte Einzeleinrichtungen. Zur Handhabung kleinteilige Leitungsverbinder ist diese technische Lösung nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige angetriebene Verbindungseinrichtung und einneues Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen vor allem für Solarmodule zu schaffen, die eine hohe Verschaltungsleistung pro Zeiteinheit ermöglicht für verschieden geformte Verbindungselemente geeignet ist, wobei die Leitungsverbinder besonders filigran und leicht ausgebildet sein können, die sich für verschieden große plattenförmige Solarmodule einsetzen lässt und das in einer einzigen kompakten konstruktiv vereinigten
Einrichtung alle Verfahrensschritte realisiert werden können. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten und zweiten Patentanspruchs gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren rückbezüglichen Unteransprüche. Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen für Solarmodule untereinander mittels Verbindungselementen besteht aus einer Transporteinrichtung und mindestens einem getakteten gesteuerten Zuführ- und Fügekopf, mit dem mindestens eine Halteeinrichtung verbunden ist. Die Verbindung der Solarzellen erfolgt bevorzugt mit Leitungsverbindern, die mittels thermisch fügbaren Verbindungsmaterial die Kontaktierung herstellen. Der Antrieb und die Steuerung der Verbindungseinrichtung erfolgt analog, wie allgemein bei automatischen Handhabeeinrichtungen (Industrierobotern) üblich, rechnergesteuert mit einer spezifischen Software. Die im getakteten gesteuerten Zuführ- und Fügekopf 1 angeordnete Halteeinrichtung 2 (bzw. Halteeinrichtungen) sind gleichfalls wie mindestens eine Energiequelle 3 zum Erwärmen und Fügen des Leitungsverbinders 5 in den getaktet gesteuerten Zuführ- und Fügekopf 1 so integriert, dass vor allem kleinteilige und leichte Leitungsverbinder gehandhabt werden können. Erfindungsgemäß ist des weiteren in Richtung zu der zu kontaktierenden Solarzelle hin, d. h. bevorzugt unten am gesteuerten Zuführ- und Fügekopf 1 mindestens eine Vertiefung 4 angeordnet, deren Form mit der Form des Leitungsverbinders 5 korrespondiert. Dies bedeutet, dass der Verlauf der Kanten 7 der Vertiefung 4 genau entlang der äußeren Abmessungen d. h. der genauen Form des
Leitungsverbinders 5 folgt. Dadurch ist es möglich, dass der Leitungsverbinder 5 bei der Entnahme aus einer Bevorratungseinrichtung und Aufnahme in den Zuführ- und Fügekopf 1 mittels der Halteeinrichtung 2 eine genau definierte Position einnimmt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen für Solarmodule mittels Verbindungselementen, wie insbesondere von thermisch fügbaren Leitungsverbindern 5 wird der Zuführ- und Fügekopf 1 und die Halteeinrichtung 2 mittels einer angetriebenen (gehandhabten) Verbindungseinrichtung getaktet bewegt und gesteuert. Dabei wird im ersten Takt ein bzw. bei mehrfacher Ausbildung des Zuführ- und Fügekopfes 1 innerhalb einer Verbindungseinrichtung mehrere Leitungsverbinder 5 aus einer Bevorratungseinrichtung mittels einer Halteeinrichtung 2 bzw. entsprechend mehrerer
Halteeinrichtungen 2 innerhalb der angetriebenen Verbindungseinrichtung entnommen und im Zuführ- und Fügekopf 1 in einer festen Position oder mehreren definierten Positionen gehalten. Entsprechend sind dann in jedem Zuführ- und Fügekopf 1 oder in einem komplexen Zufuhr- und Fügekopf 1 die erforderliche Anzahl von Vertiefungen 4 angeordnet. Im zweiten Takt während der Zuführung des bzw. der Leitungsverbinder(s) 5 zur Verschaltungsposition werden der bzw. die Leitungsverbinder 5 mittels einer oder mehrerer angeordneten Energiequelle(n) 3 über den gesteuerten Zuführ- und Fügekopf 1 vorgeheizt. Der bzw. die vorgeheizten Leitungsverbinder 5 werden während des dritten Taktes so positioniert, dass die Kontaktstellen der Leitungsverbinder 5 genau über den Kontaktstellen (Anschlussstellen) der zu verbindenden Solarzellen liegen. Dabei erfolgt über den Zuführ- und Fügekopf 1 ein Anpressen des/der Leitungsverbinder(s) 5 auf die Oberfläche der Solarzellen. Gleichzeitig wird jetzt die Temperatur weiter erhöht, wobei es zu einer thermisch bedingten Fügeverbindung der Leitungsverbinder 5 mit den Kontaktflächen der Solarzellen kommt. Durch das Vorheizen wird der Prozess der Verbindung zeitlich erheblich reduziert. Nach dem Erreichen der Fügetemperatur erfolgt im vierten Takt ein Anpressen des bzw. der Leitungsverbinder(s) 5 mit gleichzeitigem Kühlen des/der Leitungsverbinder(s) 5. Der Anpressdruck wird solange aufrecht erhalten, bis der Leitungsverbinder 5 in seiner endgültigen Verschaltungsposition gefügt und die Verbindung mechanisch fest ausgehärtet ist. Durch das neuartige Kühlen wird auch die Zeit bis die Verbindung zwischen den zu kontaktierenden Oberflächen zweier benachbarter Solarzellen und dem bzw. den positionierten Leitungsverbindern 5 mechanisch ausreichend fest ausgehärtet ist, beträchtlich verkürzt. Im fünften Takt wird die angetriebene
Verbindungseinrichtung wieder bis in die Ausgangslage, d. h ihre Startposition oder zur Bevorratungseinrichtung bewegt. Danach kann ein neuer Fügezyklus erfolgen.
In neuartiger erfindungsgemäßer Weise fungiert der Zuführ- und Fügekopf 1 zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgend sowohl als Heizelement als auch unmittelbar anschließend als Kühlelement. Durch diese Funktionsweise im Zusammenhang mit der Vorwärmphase während der Zuführung der Leitungsverbinder 5 wird der gesamte Prozess der Verbindungsherstellung zeitlich sehr stark minimiert. Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Verschattung von Solarzellen für Solarmodule ermöglicht deshalb eine erhöhte Verschaltungsleistung pro Zeiteinheit. Von weiterem Vorteil ist die kompakte, konstruktiv vereinheitlichte bauliche Einheit aller Funktionselemente, wobei alle Verfahrensschritte zur Verbindungsherstellung mittels der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung ausgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vertiefung 4 in einer wechselbaren Fügekopfplatte 6 in Richtung der zu kontaktierenden Oberfläche (in der Regel nach unten gerichtet) am gesteuerten Zufuhr- und Fügekopf 1 angeordnet und ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass durch den Austausch der Fügekopfplatte 6 ein schnelles Umrüsten der
Verbindungseinrichtung für anders geformte Leitungsverbinder 5 möglich ist. Die Fügekopfplatte 6 kann z. B. mittels einer Schraub Verbindung am Zufuhr- und Fügekopf 1 befestigt sein.
In einer speziellen Ausbildung der Vertiefung sind die Kanten 7 entlang der Form der Vertiefung 4 innen durchgängig oder gestuft abgeschrägt ausgebildet. Dadurch wird das Positionieren der Leitungsverbinder 5 bei der Entnahme dieser aus der Bevorratungseinrichtung weiter verbessert, bzw. die Bevorratungseinrichtung muss die Leitungsverbinder 5 nicht millimetergenau vorpositioniert bereitstellen.
Bei einer besonders vorteilhaften Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen ist als Energiequelle 3 des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes 1 eine Wirbelstromheizeinrichtung oder Widerstandsheizeinrichtung angeordnet. Mittels dieser Heizeinrichtungen wird sowohl das Vorwärmen als auch die Erwärmung des Leitungsverbinders 5 auf Fügetemperatur durchgeführt.
In einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung V ist als Energiequelle 3 des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes 1 eine Laserlichtquelle angeordnet. Die Laserlichtquelle erfüllt die gleiche Funktion wie die Wirbelstromheizeinrichtung.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der gesteuerte Zuführ- und Fügekopf 1 innen mit geschlossenen Kanälen versehen ist, die als eine Kühleinrichtung 11 unmittelbar innen hinter der Fügekopfplatte 6 ausgebildet sind. Diese Kühleinrichtung 11 wird mit Wasser oder Gas beaufschlagt. Der erfindungsgemäße Zuführ- und Fügekopf 1 ermöglicht damit sowohl ein schnelleres Erwärmen des Leitungsverbinders 5 als auch anschließend ein schnelleres Abkühlen der hergestellten Leitungs Verbindung. Dadurch ist es möglich die Zeit bis zum Erreichen der mechanisch haltbaren Verbindung zwischen Leitungsverbinder 5 und zu kontaktierender Oberfläche erheblich zu verringern, weshalb die Verbindungseinrichtung mit erheblich kürzeren Taktzeiten als bislan gg üubt lich betrieben werden kann. Es ist auch eine andere Ausbildung des gesteuerten Zufuhr- und Fügekopfes 1 möglich, bei dem dieser mit auf den Leitungsverbinder 5 gerichteten offenen Kanälen versehen ist, die mit Gas beaufschlagbar ausgebildet sind und damit die Fügestellen des Leitungsverbinders 5 zielgerichtet und sehr schnell bis in den mechanisch festen Bereich der Leitungsverbindung kühlen können.
Der gesteuerte Zuführ- und Fügekopf 1 kann auch so ausgebildet sein, dass er gleichzeitig mehrere Fügestellen eines einzelnen Leitungsverbinders (in der Regel dann größeren) 5 gleichzeitig kontaktiert, d. h. ein größer ausgebildeter Leitungsverbinder 5 wird an mehreren Stellen gleichzeitig kontaktiert.
Es ist auch möglich, dass der gesteuerte Zufuhr- und Fügekopf 1 so konstruiert ist, das er gleichzeitig mehrere Fügestellen mehrerer Leitungsverbinder 5 gleichzeitig kontaktiert. Dabei sind dann innerhalb eines Zuführ- und Fügekopfes 1 mehrere entsprechend geformte Vertiefungen 4 zur Aufnahme mehrerer Leitungsverbinder 5 angeordnet. Es ist hierbei auch denkbar gleichzeitig verschieden geformte Leitungsverbinder 5 zu verwenden, wobei es in diesem Fall sinnvoll ist, unterschiedliche Fügeplatten 6 mit den entsprechenden Vertiefungen am Zuführ- und Fügekopf 1 einzusetzen.
Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen kann auch aus mehreren gleichzeitig getakteten und angesteuerte Zuführ- und Fügeköpfen 1 bestehen, die konstruktiv zusammengefasst zu einer komplexen Transport- und Verbindungseinheit zusammengebaut sein können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Halteeinrichtung 2 innerhalb des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes 1 als eine Vakuumsaugeinrichtung ausgebildet ist. Die Leitungsverbinder 5 werden dann aus der Bevorratungseinrichtung bei der Entnahme in die Vertiefung 4, bevorzugt über einen zentral in der Mitte des Zuführ- und Fügekopfes 1 angeordnete Öffnung angesaugt, in dieser genau positioniert und gehalten. Die Vakuumsaugeinrichtung bleibt in Betrieb bis der Leitungsverbinder 5 auf der Oberfläche der Solarzelle durch die angetriebene Verbindungseinrichtung aufgelegt, positioniert und angepresst ist. Es ist auch eine Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen denkbar, bei der die Halteeinrichtung 2 des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes 1 als eine mechanische Greifeinrichtung ausgebildet ist. Die Funktionsweise ist die gleiche wie vorstehend beschrieben.
Ebenfalls kann die Halteeinrichtung 2 des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes 1 als magnetische Fixiereinrichtung ausgebildet sein, wobei Voraussetzung ist, dass der Leitungsverbinder aus einem ferromagnetischen Material besteht oder zumindest teilweise mit einem ferromagnetischen Material versehen ist.
Die Erfindung soll nachstehen in einem Ausführungsbeispiel in zwei vorteilhaften Ausbildungen an Hand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben werden.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Zuführ- und Fügekopf 1 mit Ausführung der
Energiequelle 3 als Wirbelstromheizeinrichtung für die Verbindungseinrichtung
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Zuführ- und Fügekopf 1 mit Ausführung der Energiequelle 3 als Laserlichtquelle für die Verbindungseinrichtung
Im Inneren des getaktet gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes 1 gemäß Figur 1 (Schnittdarstellung durch den Zuführ- und Fügekopf) ist in der Mitte eine Öffnung angeordnet in der die Halteeinrichtung 2 (zeichnerisch nicht dargestellt) integriert ist. Unmittelbar am Zuführ- und Fügekopf 1 befindet sich auch die Energiequelle 3, hier eine elektrische Energiequelle von der aus durch den Zuführ- und Fügekopf 1 die Zuführung zu einer Induktionsschleife 10 erfolgt. Die Induktionsschleife 10 einer liegt dabei unterhalb der Fläche an der die Fügekopfplatte 6 befestigt ist. Damit erfolgt ein optimaler und vor allem schneller Wärmeeintrag in die Fügekopfplatte 6, von der ein direkter Wärmeübergang auf den gehaltenen und in seiner Position fixierten Leitungsverbinder 5 erfolgt. In der
Fügekopfplatte 6 ist eine Vertiefung 4 eingebracht, die so tief ausgebildet ist, dass der Leitungsverbinder 5 in seiner Halteposition im Zuführ- und Fügekopf 1 über die Oberfläche der Fügekopfplatte 6 hervorsteht. Die Kante 7 der Vertiefung 4 der Fügekopfplatte 6 besitzt eine Form, die mit der Form des Leitungsverbinders 5 korrespondiert. Dies bedeutet, dass _.
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der Verlauf der Kanten 7 der Vertiefung 4 genau entlang der äußeren Abmessungen d. h. der genauen Form des Leitungsverbinders 5 folgt. Dadurch ist es möglich, dass der Leitungsverbinder 5 bei der Entnahme aus einer Bevorratungseinrichtung bevorzugt mittels einer Vakuumsaugeinrichtung und Aufnahme in den Zuführ- und Fügekopf 1 mittels der Halteeinrichtung 2 eine genau definierte Position einnimmt. Dabei beginnt das Vorwärmen des Leitungsverbinders unmittelbar nach Entnahme des Leitungsverbinders 5 aus der Bevorratungseinrichtung. Ebenfalls im Bereich der wechselbaren Fügekopfplatte 6 ist in Richtung der zu kontaktierenden Oberfläche hier in Figur 1 nach unten gerichtet, im getaktet gesteuerten Zuführ- und Fügekopf 1 eine Kühleinrichtung 11 angeordnet und ausgebildet. Diese Kühleinrichtung 11 kann nach Erreichen der vorgegebenen
Fügetemperatur den thermisch fügbaren Leitungsverbinder 5 schnell so weit kühlen, bis die Verbindung zwischen Leitungsverbinder 5 und der Kontaktierungsstelle der Solarzelle mechanisch fest gefügt ist. Dadurch ist es möglich die Zeit bis zum Erreichen der mechanisch haltbaren Verbindung zwischen Leitungsverbinder 5 und zu kontaktierender Oberfläche der Solarzelle erheblich zu verringern.
Eine andere bevorzugte Ausbildung eines erfindungsgemäßen Zuführ- und Fügekopfes 1 ist in Figur 2 gezeigt. Der Aufbau des Zuführ- und Fügekopfes 1 gemäß Figur 2 unterscheidet sich gegenüber der Ausführung gemäß Figur 1 dadurch, dass anstelle einer Wirbelstromheizeinrichtung mit Induktionsschleife 10 eine Laserlichtquelle als
Energiequelle 3 angeordnet ist. Das mit der Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht wird mittels einer innen angeordneten Fiberoptik 8 durch den Zuführ- und Fügekopf 1 und die Fügekopfplatte 6 hindurch genau auf die Stellen des Leitungsverbinders 5 geleitet, die mit der zu kontaktierenden Oberfläche der Solarzelle thermisch verbunden werden sollen. Zur Temperaturüberwachung der hier in diesem Ausführungsbeispiel zu verbindenden zwei Kontaktstellen eines Leitungsverbinders 5 (links und rechts) sind zwei Pyrometer 9 in den Zuführ- und Fügekopf 1 integriert. Die Kühleinrichtung 11 ist analog angeordnet und wirkt in gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Die wesentlichen Vorteile dieser Ausführungen sind die minimierte kompakte und konstruktiv vereinheitlichte bauliche Einheit aller Funktionselemente, wobei alle Verfahrensschritte zur Verbindungsherstellung mittels der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung in kürzerer Zeit als bisher ausgeführt werden können. Bezugszeichenliste
I getakteter gesteuerter Zufuhr- und Fügekopf 2 Halteeinrichtung
3 Energiequelle
4 Vertiefung
5 Leitungsverbinder
6 Fügekopfplatte 7 Kanten der Vertiefung
8 Fiberoptik
9 Pyrometer
10 Induktionsschleife
I 1 Kühleinrichtung

Claims

Patentansprüche:
1. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen für Solarmodule mittels Verbindungselementen, insbesondere von lötbaren Leitungsverbindern bestehend aus einer Transporteinrichtung und mindestens einem gesteuerten Zuführ- und Fügekopf und einer
Halteeinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in einem getakteten gesteuerten Zuführ- und Fügekopf (1) mindestens eine
Halteeinrichtung (2) angeordnet ist, in den getaktet gesteuerten Zuführ- und Fügekopf (1) mindestens eine Energiequelle (3) zum Erwärmen und Fügen des Leitungsverbinders (5) integriert ist und in Richtung zu der zu kontaktierenden Solarzelle hin, der gesteuerte Zuführ- und Fügekopf
(1) mindestens eine Vertiefung (4) besitzt, deren Form mit der Form des Leitungsverbinders
(5) korrespondiert.
2. Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen für Solarmodule mittels Verbindungselementen, insbesondere von lötbaren Leitungsverbindern und einem getakteten gesteuerten Zuführ- und Fügekopf (1) und einer Halteeinrichtung (2) mittels einer angetriebenen (gehandhabten) Verbindungseinrichtung (V) nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im ersten Takt ein oder mehrere Leitungsverbinder (5) aus einer
Bevorratungseinrichtung mittels ein oder mehrerer Halteeinrichtung(en) (2) der angetriebenen Verbindungseinrichtung (V) entnommen und im Zuführ- und Fügekopf (1) in einer oder mehreren definierte(n) Position(en) gehalten wird( werden), im zweiten Takt während der Zuführung des/der Leitungsverbinder(s) (5) zur
Verschaltungsposition der/die Leitungsverbinder (5) über den gesteuerten Zuführ- und
Fügekopf (1) vorgeheizt wird( werden), im dritten Takt positioniert, angepresst und in Verschaltungsposition der Leitungsverbinder
(5) gefügt wird( werden), im vierten Takt ein Anpressen des/der Leitungsverbinder(s) (5) mit gleichzeitigem Kühlen des/der Leitungsverbinder(s) (5) erfolgt und im fünften Takt die angetriebene Verbindungseinrichtung (V) wieder in die Ausgangslage oder zur Bevorratungseinrichtung bewegt wird.
3. Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) in einer wechselbaren Fügekopfplatte (6) in Richtung der zu kontaktierenden Oberfläche hin am gesteuerten Zuführ- und Fügekopf (1) angeordnet bzw. ausgebildet ist.
4. Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen nach Anspruch loder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten (7)entlang der Form der Vertiefung (4) innen durchgängig oder gestuft abgeschrägt ausgebildet sind.
5. Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiequelle (3) des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes (1) eine
Wirbelstromheizeinrichtung oder eine Widerstandsheizeinrichtung angeordnet ist.
6. Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiequelle (3) des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes (1) eine Laserheizeinrichtung angeordnet ist.
7. Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im gesteuerte Zuführ- und Fügekopf (1) innen geschlossene Kühlkanäle als
Kühleinrichtung (11) angeordnet sind, die mit Wasser oder Gas beaufschlagt sind und damit der gesteuerte Zuführ- und Fügekopf (1) gleichzeitig als Kühlelement ausgebildet ist.
8. Verbindungseinrichtung zur Verschattung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte Zuführ- und Fügekopf (1) mit auf den Leitungsverbinder (5) gerichteten offenen Kanälen versehen ist, die mit Gas beaufschlagbar ausgebildet sind und damit eine Fügestellenkühlung angeordnet ist.
9. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte Zuführ- und Fügekopf (1) so ausgebildet ist, das er gleichzeitig mehrere Fügestellen eines Leitungsverbinders (5) gleichzeitig kontaktiert.
10. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte Zufuhr- und Fügekopf (1) so ausgebildet ist, das er gleichzeitig die Fügestellen mehrerer Leitungsverbinder (5) gleichzeitig kontaktiert.
11. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichzeitig getaktet angesteuerte Zuführ- und Fügeköpfe (1) in einer Transporteinrichtung angeordnet sind.
12. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (2) des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes (1) als Vakuumsaugeinrichtung (14) ausgebildet ist.
13. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (2) des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes (1) als mechanische Greifeinrichtung ausgebildet ist.
14. Verbindungseinrichtung zur Verschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (2) des gesteuerten Zuführ- und Fügekopfes (1) als magnetische Fixiereinrichtung ausgebildet ist.
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