WO2010063540A2 - Solar cell system, solar cell module, and method for producing a solar cell system - Google Patents

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WO2010063540A2
WO2010063540A2 PCT/EP2009/064935 EP2009064935W WO2010063540A2 WO 2010063540 A2 WO2010063540 A2 WO 2010063540A2 EP 2009064935 W EP2009064935 W EP 2009064935W WO 2010063540 A2 WO2010063540 A2 WO 2010063540A2
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solar cell
cell system
contact
region
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Jörg Müller
Michael Sedlacek
Markus TRÄGER
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Q-Cells Se
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a solar cell system, a solar cell module and a method for producing a solar cell system.
  • a solar cell system generally comprises a plurality of solar cells, which are electrically connected by means of connectors to so-called strings.
  • both sides contacted solar cells make special demands on the interconnection process.
  • solar cells are typically metallized on their front sides, the light incident sides, with different materials than on their backsides.
  • back side contacts are usually made relatively inexpensively over the entire surface of an aluminum paste or by vapor deposition, sputtering or the like.
  • the front side contacts are usually made of silver, whereby even very thin electrodes with adequate electrical conductivity can be produced in order to shade as little solar cell surface as possible against the incident light.
  • a cell connector which consists of a metal, usually of coated copper.
  • the problem here is that the copper cell connector is difficult to connect to the aluminum backside contact.
  • additional metallization in the form of busbars or pads, which can be better connected with copper are provided. Disadvantage of such solutions are the additional work steps involved in the production and the additional material costs.
  • the core of the invention is to use a connector for shading the solar cells, which comprises at least two connector regions, which are formed of different materials.
  • the materials comprising metals and / or metal alloys may then be chosen for each connector region so that a good bond between the respective connector region and the associated contact on the solar cell can be easily made.
  • a desired physical property of the connector can be adjusted, for example, a thermo-mechanical behavior can be controlled. Linked to this is also the advantage of a more reliable connection.
  • the connector can be made of a copper strip on which aluminum is applied, for example by means of
  • the connector can also be produced by connecting two metal layers, for example of sheet metal, to one another by means of pressure and / or heat, for example by means of a rolling process.
  • the existing aluminum connector area can now much easier with the aluminum contact on the solar cell connect, for example by means of ultrasonic welding.
  • the connectors may be supplied in a continuous tape during manufacture of the solar cell system which is separated, eg cut or punched, into individual connectors during the manufacturing process. Such bands are also referred to as clads.
  • the individual connectors can also be arranged on a carrier, for example on a carrier foil, wherein for separating the connectors either the carrier is correspondingly dismembered or the connectors are removed from the carrier.
  • the production of the two connector areas on the connector can be effected by means of vapor deposition, sputtering, screen printing or other coating methods.
  • connector areas made of different materials can be made separately and then soldered, glued,
  • the connector is stretched along an extension direction.
  • the connector may for example be band or wire-shaped, but there are also flat connectors conceivable. - A -
  • the first connector portion adjoins the second connector portion along a connection surface that extends transversely to the extension direction of the connector.
  • the connection surface extends essentially along an entire cross-sectional area of the connector.
  • connection surface is arranged substantially in the middle of the connector.
  • center along the direction of extension between two ends of the connector to understand, which are each connected to a contact.
  • the first connector portion adjoins the second connector portion along a connection surface, the connection surface extending along the extension direction of the connector.
  • a connector thus comprises two connecting regions, which are connected to one another in a planar manner.
  • it may be a conventional metal and / or metal alloy connector on which another metal and / or metal alloy is applied, for example, by a coating method, solder, or adhesive.
  • the two connection regions can also be connected to one another by means of further known methods, for example by means of welding methods,
  • the bonding surface extends substantially along an entire or a half length and / or along an entire or a half cross-sectional area of the connector.
  • a connector can be manufactured as a continuous band by forming a band on a band of metal or metal alloy made of another metal or another metal alloy and connected to it.
  • the extension of the connecting surface over only half the length or half the cross-sectional area or over an even smaller portion of the length or cross-sectional area has the advantage of saving material.
  • a band consisting of two equal bands of a different material possibly easier and cheaper to produce.
  • the connector has an intermediate region between the two connector regions.
  • the intermediate area may contribute as a network layer for stronger and / or easier connection of the two connector areas.
  • physical properties for example thermomechanical properties of the connector, can be influenced with the aid of the intermediate region.
  • a solder and / or a conductive adhesive or adhesive is applied to at least one of the connector areas. This has the advantage that the solder or the adhesive or adhesive does not have to be externally supplied during the shading of the solar cells.
  • the solder is preferably a low-melting solder.
  • the contacts comprise a front-side contact and a rear-side contact.
  • the connector is used to interconnect bilaterally contacted solar cells.
  • the first connector region consists essentially of copper and the second connector region consists essentially of aluminum.
  • the connector can be connected to the connection region made of copper, for example with a good solderable metal contact, while the connector region made of aluminum is connected to an aluminum contact.
  • the contact comprises silver or copper and the further contact comprises aluminum.
  • the silver can be applied by screen printing, electroplating, chemical or other deposition methods, while the aluminum can also be applied by screen printing or by vapor deposition or sputtering.
  • the first connector region is connected to the contact and / or the second connector region is connected to the further contact by means of ultrasonic welding, by means of bonding, by means of a soldering process and / or by means of an adhesive or adhesive process.
  • the gluing process can be carried out, for example, by means of a conductive or UV-curing conductive adhesive or by means of pressing.
  • a solder and / or a conductive adhesive or adhesive is applied to at least one of the two contacts prior to connection to the associated connector region. This may be done alternatively or in addition to the provision of a connection means on at least one of the connector areas. Also conceivable is the use of a multi-component adhesive, wherein one or more components are applied to one solar cell contact and the other component (s) on the associated connector area.
  • connection means when connecting at least one of the contacts to the associated connector region of the connector, a connection means is supplied externally.
  • the connecting means is an optionally low-melting solder, while for a bonding or adhesion process preferably a conductive adhesive or adhesive is used.
  • connecting the first connector region to the contact and / or the second connector region to the further contact occurs simultaneously with laminating the solar cell system.
  • a low melting solder or a thermosetting, conductive adhesive or bonding agent may be used for bonding such that the melting of the solder or the curing of the adhesive / adhesive takes place during the warm-up phase during lamination of the solar cell system.
  • FIG. 1 shows a solar cell system with two solar cells connected by means of a connector
  • Fig. 2 shows a connector of an embodiment different from the connector of Fig. 2
  • FIG. 3 shows a connector according to a further embodiment.
  • FIG. 1 shows a solar cell 3 with a contact 31 and a further solar cell 5 with a further contact 51.
  • the solar cells 3, 5 are interconnected to form a solar cell system 7 by means of a connector 1 electrically interconnecting the contacts 31, 51.
  • the contacts 31, 51 may be contact fingers, busbars or (completely) planar contacts of the respective solar cell 3, 5, for example a back contact layer.
  • the flat contacts may also be structured conductive coatings.
  • the connector shown schematically in FIG. 1 has a first connector region 13, which is connected to the contact 3 of the solar cell 31, and a second connector region 15, which is connected to the further contact 31 of the further solar cell 51. Between the first connector portion 13 and the second connector portion 15 extends a connecting surface 17, which in the present case is transverse to an extension direction of the connector 1 and over an entire cross section of the connector 1 extends. Alternatively, the connection surface 17 may extend only over part of the cross section.
  • connection surface 17 extends parallel to an extension direction of the connector 1 and substantially along its half length.
  • the connector 1 comprises the first connector portion 13 of a certain material, on one surface of which the second one
  • Connector portion 15 is applied from a different material covering half of this surface.
  • solder layer 8 in other embodiments may be replaced by other connecting means, for example adhesives and / or adhesives.
  • the solder layer 8 can be made by immersing the connector 1 in a solder bath when the second connection region 15 consists of a material that is hard or not wettable with solder, such as, for example, aluminum.
  • the solder layer 8 may also have been applied to the first connector region 13 and optionally cover only a part of the surface uncovered by the second connector region 15, namely only the part which is to contact the contact 31 of the solar cell 3.
  • FIG. 3 again shows another shape of a connector 1 having a first connection region 13 and a second connection region 15, which contact each other along an entire length of the connector 1 and form a connection surface 17.
  • the preparation of this connector 1 can be done by stacking and connecting two metallic bands of different materials.
  • Such connectors 1 may be purchased, for example, as continuous long tapes, which are then cut into strips of individual connectors 1.
  • a metallic band For example, from copper, which forms the first connector portion 13, a layer of aluminum, for example, which forms the second connector portion 15 can be applied. Again, a layer of solder could be applied to one or both of the connector areas 13, 15.
  • connection surface 17 While the two connector regions 13, 15 are in direct contact with each other at the connection surface 17 in all the cases described above, intermediate regions or intermediate layers may also be provided between them which influence the bonding behavior between the connector regions 13, 15 or also influence the physical properties of the connector 1, for example, on the thermal expansion.

Abstract

The invention relates to a solar cell system (7), to a solar cell module, and to a method for producing a solar cell system (7), wherein a solar cell (3) is provided with a contact (31) which is electrically connected to a first connector area (13) of a connector (1), and a further solar cell (5) is provided with a further contact (51) which is electrically connected to a second connector area (15) of the connector (1) in such a way that the connector (1) forms an electrical connection between the two contacts (31, 51), wherein the connector (1) is composed of at least two different metals and/or metal alloys, the first connector area (13) is composed substantially of a first of the two metals and/or metal alloys, and the second connector area (15) is composed substantially of a second of the two metals and/or metal alloys.

Description

Titel: Title:
Solarzellensystem, Solarzellenmodul und Verfahren zur Herstellung eines SolarzellensystemsSolar cell system, solar cell module and method of manufacturing a solar cell system
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Solarzellensystem, ein Solarzellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellensystems.The invention relates to a solar cell system, a solar cell module and a method for producing a solar cell system.
Ein Solarzellensystem umfasst in der Regel mehrere Solarzellen, welche mittels Verbinder zu sogenannten Strings elektrisch verschaltet sind. Hierbei stellen insbesondere beidseitig kontaktierten Solarzellen besondere Anforderungen an das Verschaltungsverfahren. Als Ergebnis von Kosten- und Effizienzabwägungen und einer hieraus folgenden Kompromisslösung, werden derartige Solarzellen üblicherweise auf ihren Vorderseiten, den Lichteinfallseiten, mit unterschiedlichen Materialien metallisiert, als auf ihren Rückseiten.A solar cell system generally comprises a plurality of solar cells, which are electrically connected by means of connectors to so-called strings. In particular, both sides contacted solar cells make special demands on the interconnection process. As a result of cost and efficiency considerations and a consequent compromise solution, such solar cells are typically metallized on their front sides, the light incident sides, with different materials than on their backsides.
Beispielsweise werden Rückseitenkontaktierungen üblicherweise relativ kostengünstig ganzflächig aus einer Aluminiumpaste oder mittels Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen hergestellt. Demgegenüber sind die Vorderseiten- kontaktierungen in der Regel aus Silber gebildet, wodurch auch sehr dünne Elektroden mit angemessener elektrischer Leitfähigkeit hergestellt werden können, um möglichst wenig Solarzellenoberfläche gegenüber dem ein- fallenden Licht abzuschatten. Um derartige Solarzellen miteinander in Serie zu verschalten, wird bei bekannten Verfahren jeweils der Rückseitenkontakt einer Solarzelle mit den Vorderseitenkontakten einer weiteren Solarzelle mittels eines Zellverbinders elektrisch verbunden, der aus einem Metall besteht, in der Regel aus beschichtetem Kupfer. Hierbei besteht das Problem, dass sich der Kupfer-Zellverbinder mit dem Aluminium-Rückseitenkontakt schwer verbinden lässt. Um dieses Problem zu umgehen, werden üblicherweise auf Solarzellen zusätzliche, mit Kupfer besser verbindbare Metallisierungen in Form von Busbars oder Pads vorgesehen. Nachteil derartiger Lösungen sind die anfallenden zusätzlichen Arbeitsschritte bei der Herstellung und die hinzukommenden Materialkosten.For example, back side contacts are usually made relatively inexpensively over the entire surface of an aluminum paste or by vapor deposition, sputtering or the like. In contrast, the front side contacts are usually made of silver, whereby even very thin electrodes with adequate electrical conductivity can be produced in order to shade as little solar cell surface as possible against the incident light. In order to interconnect such solar cells with each other in series, in known methods each of the rear side contact of a solar cell with the front side contacts of another solar cell is electrically connected by means of a cell connector, which consists of a metal, usually of coated copper. The problem here is that the copper cell connector is difficult to connect to the aluminum backside contact. To circumvent this problem, usually on solar cells additional metallization in the form of busbars or pads, which can be better connected with copper, are provided. Disadvantage of such solutions are the additional work steps involved in the production and the additional material costs.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Solarzellensystem, ein Solarzellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellensystems vorzuschlagen, derart, dass die Verschattung der Solarzellen untereinander effizient und kostengünstig erfolgt.It is therefore an object of the invention to propose a solar cell system, a solar cell module and a method for producing a solar cell system, such that the shading of the solar cells takes place efficiently and cost-effectively.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Solarzellensystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , einem Solarzellenmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentan- spruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention the object is achieved with a solar cell system having the features of patent claim 1, a solar cell module having the features of patent claim 14 and a method having the features of patent claim 15. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Kern der Erfindung besteht darin, zur Verschattung der Solarzellen einen Verbinder zu verwenden, welcher zumindest zwei Verbinderbereiche umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Die Materialien, welche Metalle und / oder Metalllegierungen umfassen, können dann für jeden Verbinderbereich so gewählt werden, dass eine gute Verbindung zwischen dem jeweiligen Verbinderbereich und dem zugehörigen Kontakt auf der Solarzelle auf einfache Weise hergestellt werden kann. Darüber hinaus kann durch die Wahl der Materialien und Abmessungen für die unterschiedlichen Verbinderbereiche eine gewünschte physikalische Eigenschaft des Verbinders eingestellt werden, beispielsweise ein thermo-mechanisches Verhalten gesteuert werden. Hiermit zusammenhängend ist auch der Vorteil einer zuverlässigeren Verbindung.The core of the invention is to use a connector for shading the solar cells, which comprises at least two connector regions, which are formed of different materials. The materials comprising metals and / or metal alloys may then be chosen for each connector region so that a good bond between the respective connector region and the associated contact on the solar cell can be easily made. In addition, by choosing the materials and dimensions for the different connector areas, a desired physical property of the connector can be adjusted, for example, a thermo-mechanical behavior can be controlled. Linked to this is also the advantage of a more reliable connection.
Als Beispiel sollen im Folgenden die Verhältnisse bei dem vorangehend erläuterten Fall der Aluminium-Rückseitenkontakierung behandelt werden. Da sich Aluminiumkontakte durch herkömmliche Weichlote schlecht benetzten lassen, handelt es sich bei Aluminium um ein schlecht lötbares Material. Dies hängt im Wesentlichen damit zusammen, dass sich auf dem Aluminium-Kontakt eine Oxidschicht bildet, die eine Benetzung durch das Lot erschwert. Um diesem Problem zu begegnen, kann der Verbinder aus einem Kupferband bestehen, auf dem Aluminium aufgebracht ist, beispielsweise mittelsAs an example, the relationships in the above-explained case of the aluminum rear side contacting will be discussed below. Since aluminum contacts are poorly wetted by conventional soft solders let aluminum be a poorly solderable material. This is essentially due to the fact that forms an oxide layer on the aluminum contact, which makes wetting by the solder difficult. To address this problem, the connector can be made of a copper strip on which aluminum is applied, for example by means of
Aufdampfen. Alternativ kann der Verbinder auch dadurch hergestellt sein, dass zwei Metallschichten, beispielsweise aus Metallblech, mittels Druck und / oder Wärmezufuhr beispielsweise mittels eines Walzverfahrens miteinander verbunden werden. Der aus Aluminium bestehende Verbinderbereich lässt sich nun viel einfacher mit dem Aluminium-Kontakt auf der Solarzelle verbinden, beispielweise mittels Ultraschall-Schweißen.Vapor deposition. Alternatively, the connector can also be produced by connecting two metal layers, for example of sheet metal, to one another by means of pressure and / or heat, for example by means of a rolling process. The existing aluminum connector area can now much easier with the aluminum contact on the solar cell connect, for example by means of ultrasonic welding.
Die Verbinder können bei der Herstellung des Solarzellensystems in einem zusammenhängenden Band zugeführt werden, welches während des Her- Stellungsverfahrens in einzelne Verbinder getrennt, beispielsweise geschnitten oder gestanzt wird. Derartige Bänder werden auch als Clads bezeichnet. Alternativ können die einzelnen Verbinder auch auf einem Träger angeordnet sein, beispielsweise auf einer Trägerfolie, wobei zur Vereinzelung der Verbinder entweder der Träger entsprechend zerstückelt wird, oder die Verbinder vom Träger genommen werden.The connectors may be supplied in a continuous tape during manufacture of the solar cell system which is separated, eg cut or punched, into individual connectors during the manufacturing process. Such bands are also referred to as clads. Alternatively, the individual connectors can also be arranged on a carrier, for example on a carrier foil, wherein for separating the connectors either the carrier is correspondingly dismembered or the connectors are removed from the carrier.
Das Erzeugen der beiden Verbinderbereiche auf dem Verbinder kann mittels Aufdampfen, Sputtern, Siebdruck oder anderer Beschichtungsverfahren erfolgen. Alternativ können Verbinderbereiche aus unterschiedlichen Materialien getrennt hergestellt und anschließend mittels Löten, Kleben,The production of the two connector areas on the connector can be effected by means of vapor deposition, sputtering, screen printing or other coating methods. Alternatively, connector areas made of different materials can be made separately and then soldered, glued,
Kaltverschweißung oder anderer Verbindungstechniken zusammengefügt werden.Cold welding or other joining techniques are joined together.
Zweckmäßigerweise ist der Verbinder entlang einer Erstreckungsrichtung gestreckt ist. Der Verbinder kann beispielsweise band- oder drahtförmig sein, es sind aber auch flächige Verbinder denkbar. - A -Conveniently, the connector is stretched along an extension direction. The connector may for example be band or wire-shaped, but there are also flat connectors conceivable. - A -
In einer bevorzugten Ausführungsform grenzt der erste Verbinderbereich entlang einer Verbindungsfläche am zweiten Verbinderbereich an, die sich quer zur Erstreckungsrichtung des Verbinders erstreckt. In einer zweckmäßigen Fortbildung erstreckt sich die Verbindungsfläche im Wesentlichen entlang einer gesamten Querschnittsfläche des Verbinders. Ein derartiger Verbinder kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass zwei Bänder aus unterschiedlichen Metalle und / oder Metalllegierungen an ihren Stirnseiten miteinander verbunden werden.In a preferred embodiment, the first connector portion adjoins the second connector portion along a connection surface that extends transversely to the extension direction of the connector. In an expedient development, the connection surface extends essentially along an entire cross-sectional area of the connector. Such a connector can be produced, for example, by connecting two strips of different metals and / or metal alloys at their end faces.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Verbindungsfläche im Wesentlichen in der Mitte des Verbinders angeordnet. Hierbei ist die Mitte entlang der Erstreckungsrichtung zwischen zwei Enden des Verbinders zu verstehen, die jeweils mit einem Kontakt verbunden werden.In an advantageous embodiment, the connection surface is arranged substantially in the middle of the connector. Here, the center along the direction of extension between two ends of the connector to understand, which are each connected to a contact.
In einer bevorzugten Ausführungsform grenzt der erste Verbinderbereich entlang einer Verbindungsfläche am zweiten Verbinderbereich an, wobei sich die Verbindungsfläche entlang der Erstreckungsrichtung des Verbinders erstreckt. Ein derartiger Verbinder umfasst somit zwei Verbindungsbereiche, die flächig miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann es sich um einen herkömmlichen Verbinder aus einem Metall und / oder einer Metalllegierung handeln, auf dem ein anderes Metall und / oder eine andere Metalllegierung aufgebracht ist, beispielsweise mittels eines Beschichtungsverfahrens, mittels eines Lots oder mittels eines Klebe- oder Haftmittels. Die beiden Verbindungsbereiche können auch mittels weiterer bekannter Verfahren miteinander verbunden sein, beispielsweise mittels Schweißverfahren,In a preferred embodiment, the first connector portion adjoins the second connector portion along a connection surface, the connection surface extending along the extension direction of the connector. Such a connector thus comprises two connecting regions, which are connected to one another in a planar manner. For example, it may be a conventional metal and / or metal alloy connector on which another metal and / or metal alloy is applied, for example, by a coating method, solder, or adhesive. The two connection regions can also be connected to one another by means of further known methods, for example by means of welding methods,
Walzverfahren, Elektroplattierung, unterschiedlicher Bonding-Verfahren oder dergleichen.Rolling method, electroplating, different bonding method or the like.
Bevorzugterweise erstreckt sich die Verbindungsfläche im Wesentlichen entlang einer gesamten oder einer halben Länge und / oder entlang einer gesamten oder einer halben Querschnittsfläche des Verbinders. Ein derartiger Verbinder kann beispielsweise als ein fortlaufender Band hergestellt werden, indem auf einem Band aus einem Metall oder einer Metalllegierung ein Band aus einem anderen Metall oder einer anderen Metalllegierung aufgelegt und hiermit verbunden wird. Das Erstrecken der Verbindungsfläche über nur der halben Länge oder der halben Querschnittsfläche oder über einen noch kleineren Anteil der Länge oder Querschnittsfläche hat den Vorteil einer Material- einsparung. Demgegenüber sind andere Ausführungsformen, beispielsweise ein Band bestehend aus zwei gleich großen Bändern aus einem jeweils anderen Material, möglicherweise leichter und kostengünstiger herstellbar.Preferably, the bonding surface extends substantially along an entire or a half length and / or along an entire or a half cross-sectional area of the connector. For example, such a connector can be manufactured as a continuous band by forming a band on a band of metal or metal alloy made of another metal or another metal alloy and connected to it. The extension of the connecting surface over only half the length or half the cross-sectional area or over an even smaller portion of the length or cross-sectional area has the advantage of saving material. In contrast, other embodiments, for example, a band consisting of two equal bands of a different material, possibly easier and cheaper to produce.
Der Verbinder weist in einer bevorzugten Weiterbildung zwischen den beiden Verbinderbereichen einen Zwischenbereich auf. Der Zwischenbereich kann beispielsweise als eine Vermittlungsschicht zur stärkeren und / oder einfacheren Verbindung der beiden Verbinderbereiche beitragen. Ferner können mit Hilfe des Zwischenbereichs physikalische, beispielsweise thermo- mechanische, Eigenschaften des Verbinders beeinflusst werden.In a preferred development, the connector has an intermediate region between the two connector regions. For example, the intermediate area may contribute as a network layer for stronger and / or easier connection of the two connector areas. Furthermore, physical properties, for example thermomechanical properties of the connector, can be influenced with the aid of the intermediate region.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf zumindest einem der Verbinderbereiche ein Lot und / oder ein leitfähiges Klebe- oder Haftmittel aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass das Lot oder das Klebe- oder Haftmittel nicht während der Verschattung der Solarzellen extern zugeführt werden muss. Bei dem Lot handelt es sich vorzugsweise um ein niedrig schmelzendes Lot.In an advantageous embodiment, a solder and / or a conductive adhesive or adhesive is applied to at least one of the connector areas. This has the advantage that the solder or the adhesive or adhesive does not have to be externally supplied during the shading of the solar cells. The solder is preferably a low-melting solder.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontakte einen vorderseitigen Kontakt und einen rückseitigen Kontakt umfassen. Mit anderen Worten, der Verbinder wird verwendet, um beidseitig kontaktierte Solarzellen miteinander zu verschalten.In an expedient embodiment it is provided that the contacts comprise a front-side contact and a rear-side contact. In other words, the connector is used to interconnect bilaterally contacted solar cells.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Verbinderbereich im Wesentlichen aus Kupfer besteht und der zweite Verbinderbereich im Wesentlichen aus Aluminium besteht. Dies hat den Vorteil, dass der Verbin- der mit dem Verbindungsbereich aus Kupfer beispielsweise mit einem gut lötbaren Metallkontakt verbunden werden kann, während der Verbinderbereich aus Aluminium mit einem Aluminiumkontakt verbunden wird. Alternativ können anstelle des Aluminiums auch andere schlecht lötbare Materialien und / oder anstelle des Kupfers andere gut lötbare Metalle verwendet werden.In a preferred embodiment it is provided that the first connector region consists essentially of copper and the second connector region consists essentially of aluminum. This has the advantage that the connector can be connected to the connection region made of copper, for example with a good solderable metal contact, while the connector region made of aluminum is connected to an aluminum contact. Alternatively you can instead of aluminum, other poorly solderable materials and / or other good solderable metals instead of copper may be used.
Vorteilhafterweise umfasst bei einer Ausführungsform der Kontakt Silber oder Kupfer und der weitere Kontakt Aluminium. Das Silber kann mittels Siebdruck, galvanisch, chemisch oder durch andere Abscheideverfahren aufgetragen sein, während das Aluminium ebenfalls mittels Siebdruck oder mittels Aufdampfen oder Sputtern aufgetragen sein kann.Advantageously, in one embodiment, the contact comprises silver or copper and the further contact comprises aluminum. The silver can be applied by screen printing, electroplating, chemical or other deposition methods, while the aluminum can also be applied by screen printing or by vapor deposition or sputtering.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der erste Verbinderbereich mit dem Kontakt und / oder der zweite Verbinderbereich mit dem weiteren Kontakt mittels Ultraschall-Schweißen, mittels Bonding, mittels eines Lötvorgangs und / oder mittels eines Klebe- oder Haftvorgangs verbunden. Der Klebevorgang kann beispielsweise mittels eines thermisch oder durch UV-Licht aushärtenden, leitfähigen Klebers oder mittles Anpressen erfolgen.In an advantageous embodiment, the first connector region is connected to the contact and / or the second connector region is connected to the further contact by means of ultrasonic welding, by means of bonding, by means of a soldering process and / or by means of an adhesive or adhesive process. The gluing process can be carried out, for example, by means of a conductive or UV-curing conductive adhesive or by means of pressing.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung wird auf zumindest einem der beiden Kontakte vor dem Verbinden mit dem zugehörigen Verbinderbereich ein Lot und / oder ein leitfähiges Klebe- oder Haftmittel aufgebracht. Dies kann alter- nativ oder zusätzlich zu dem Vorsehen eines Verbindungsmittels auf zumindest einem der Verbinderbereiche geschehen. Denkbar ist auch die Verwendung eines Mehrkomponentenklebers, wobei eine oder mehrere Komponenten auf einem Solarzellenkontakt aufgetragen sind und die weitere(n) Komponente(n) auf dem zugehörigen Verbinderbereich.In an expedient refinement, a solder and / or a conductive adhesive or adhesive is applied to at least one of the two contacts prior to connection to the associated connector region. This may be done alternatively or in addition to the provision of a connection means on at least one of the connector areas. Also conceivable is the use of a multi-component adhesive, wherein one or more components are applied to one solar cell contact and the other component (s) on the associated connector area.
Bevorzugterweise wird beim Verbinden zumindest eines der Kontakte mit dem zugehörigen Verbinderbereich des Verbinders ein Verbindungsmittel extern zugeführt. Bei einem Lötvorgang handelt es sich bei dem Verbindungsmittel um ein gegebenenfalls niedrig schmelzendes Lot, während für einen Klebe- oder Haftvorgang vorzugsweise ein leitfähiges Klebe- oder Haftmittel verwendet wird. In einer effizienten Ausführungsform erfolgt das Verbinden des ersten Verbinderbereichs mit dem Kontakt und / oder des zweiten Verbinderbereichs mit dem weiteren Kontakt gleichzeitig mit einem Laminieren des Solarzellen - Systems. Beispielsweise kann zum Verbinden ein niedrig schmelzendes Lot oder ein thermisch aushärtendes, leitfähiges Klebe- oder Haftmittel verwendet werden derart, dass das Schmelzen des Lots oder das Aushärten des Klebe- /Haftmittels während der Aufwärmphase beim Laminieren des Solarzellensystems erfolgt.Preferably, when connecting at least one of the contacts to the associated connector region of the connector, a connection means is supplied externally. In a soldering process, the connecting means is an optionally low-melting solder, while for a bonding or adhesion process preferably a conductive adhesive or adhesive is used. In an efficient embodiment, connecting the first connector region to the contact and / or the second connector region to the further contact occurs simultaneously with laminating the solar cell system. For example, a low melting solder or a thermosetting, conductive adhesive or bonding agent may be used for bonding such that the melting of the solder or the curing of the adhesive / adhesive takes place during the warm-up phase during lamination of the solar cell system.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein Solarzellensystem mit zwei mittels eines Verbinders verschalteten Solarzellen; Fig. 2 einen Verbinder einer sich von dem Verbinder aus der Fig. 2 unterscheidenden Ausführungsform; und Fig. 3 einen Verbinder gemäß einer weiteren Ausführungsform.1 shows a solar cell system with two solar cells connected by means of a connector; Fig. 2 shows a connector of an embodiment different from the connector of Fig. 2; and FIG. 3 shows a connector according to a further embodiment.
Die Fig. 1 zeigt eine Solarzelle 3 mit einem Kontakt 31 und eine weitere Solarzelle 5 mit einem weiteren Kontakt 51. Die Solarzellen 3, 5 sind mittels eines die Kontakte 31 , 51 miteinander elektrisch verbindenden Verbinder 1 untereinander zu einem Solarzellensystem 7 verschaltet. Bei den Kontakten 31 , 51 kann es sich hierbei um Kontaktfinger, um Busbars oder um (ganz)flächige Kontakte der jeweiligen Solarzelle 3, 5 handeln, beispielsweise um eine Rückseitenkontaktschicht. Bei den flächigen Kontakten kann es sich auch um strukturierte leitfähige Beschichtungen handeln.FIG. 1 shows a solar cell 3 with a contact 31 and a further solar cell 5 with a further contact 51. The solar cells 3, 5 are interconnected to form a solar cell system 7 by means of a connector 1 electrically interconnecting the contacts 31, 51. The contacts 31, 51 may be contact fingers, busbars or (completely) planar contacts of the respective solar cell 3, 5, for example a back contact layer. The flat contacts may also be structured conductive coatings.
Der in der Fig. 1 schematisch dargestellte Verbinder weist einen ersten Verbinderbereich 13 auf, welcher mit dem Kontakt 3 der Solarzelle 31 verbunden ist, und einen zweiten Verbinderbereich 15, welcher mit dem weiteren Kontakt 31 der weiteren Solarzelle 51 verbunden ist. Zwischen dem ersten Verbinderbereich 13 und dem zweiten Verbinderbereich 15 verläuft eine Verbindungsfläche 17, welche sich im vorliegenden Fall quer zu einer Erstreckungsrichtung des Verbinders 1 und über einen gesamten Querschnitt des Verbinders 1 erstreckt. Alternativ kann sich die Verbindungsfläche 17 auch nur über einen Teil des Querschnitts erstrecken.The connector shown schematically in FIG. 1 has a first connector region 13, which is connected to the contact 3 of the solar cell 31, and a second connector region 15, which is connected to the further contact 31 of the further solar cell 51. Between the first connector portion 13 and the second connector portion 15 extends a connecting surface 17, which in the present case is transverse to an extension direction of the connector 1 and over an entire cross section of the connector 1 extends. Alternatively, the connection surface 17 may extend only over part of the cross section.
Ein Verbinder 1 zum Verschalten von Solarzellen 3, 5 für ein Solarzellensystem 7 gemäß einer anderen Ausführungsform ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier erstreckt sich die Verbindungsfläche 17 parallel zu einer Erstreckungs- richtung des Verbinders 1 und im Wesentlichen entlang seiner halben Länge. Mit anderen Worten, der Verbinder 1 umfasst den ersten Verbinderbereich 13 aus einem bestimmten Material, auf dessen eine Oberfläche der zweiteA connector 1 for interconnecting solar cells 3, 5 for a solar cell system 7 according to another embodiment is shown in FIG. Here, the connection surface 17 extends parallel to an extension direction of the connector 1 and substantially along its half length. In other words, the connector 1 comprises the first connector portion 13 of a certain material, on one surface of which the second one
Verbinderbereich 15 aus einem anderen Material aufgebracht ist, der die Hälfte dieser Oberfläche bedeckt.Connector portion 15 is applied from a different material covering half of this surface.
Die restliche Oberfläche des Verbinderbereichs 13 ist vorliegend mit einer Lotschicht 8 bedeckt, welche in anderen Ausführungsformen durch andere Verbindungsmittel, beispielsweise Klebe- und / oder Haftmittel ersetzt sein kann. Die Lotschicht 8 kann im einfachsten Fall mittels Eintauchen des Verbinders 1 in ein Lotbad erfolgen, wenn der zweite Verbindungsbereich 15 aus einem mit Lot schwer oder nicht benetzbaren Material wie beispielsweise Aluminium besteht. Alternativ kann die Lotschicht 8 auch auf den ersten Verbinderbereich 13 aufgetragen worden sein und gegebenenfalls lediglich einen Teil der von dem zweiten Verbinderbereich 15 unbedeckten Oberfläche bedecken, nämlich nur den Teil, welcher den Kontakt 31 der Solarzelle 3 kontaktieren soll.In the present case, the remaining surface of the connector region 13 is covered with a solder layer 8, which in other embodiments may be replaced by other connecting means, for example adhesives and / or adhesives. In the simplest case, the solder layer 8 can be made by immersing the connector 1 in a solder bath when the second connection region 15 consists of a material that is hard or not wettable with solder, such as, for example, aluminum. Alternatively, the solder layer 8 may also have been applied to the first connector region 13 and optionally cover only a part of the surface uncovered by the second connector region 15, namely only the part which is to contact the contact 31 of the solar cell 3.
Die Fig. 3 zeigt wiederum eine weitere Gestalt eines Verbinders 1 mit einem ersten Verbindungsbereich 13 und einem zweiten Verbindungsbereich 15, die sich entlang einer gesamten Länge des Verbinders 1 berühren und eine Verbindungsfläche 17 bilden. Die Herstellung dieses Verbinders 1 kann mittels Aufeinanderlegen und Verbinden zweier metallischer Bänder aus unterschiedlichen Materialien erfolgen. Derartige Verbinder 1 können beispielsweise als fortlaufende lange Bänder erworben werden, die dann in Streifen einzelner Verbinder 1 geschnitten werden. Alternativ kann auf einem metallischen Band beispielsweise aus Kupfer, das den ersten Verbinderbereich 13 bildet, eine Schicht beispielsweise aus Aluminium aufgetragen werden, die den zweiten Verbinderbereich 15 bildet. Auch hier könnte eine Lotschicht auf einem der oder auf beide Verbinderbereiche 13, 15 angebracht sein.FIG. 3 again shows another shape of a connector 1 having a first connection region 13 and a second connection region 15, which contact each other along an entire length of the connector 1 and form a connection surface 17. The preparation of this connector 1 can be done by stacking and connecting two metallic bands of different materials. Such connectors 1 may be purchased, for example, as continuous long tapes, which are then cut into strips of individual connectors 1. Alternatively, on a metallic band For example, from copper, which forms the first connector portion 13, a layer of aluminum, for example, which forms the second connector portion 15 can be applied. Again, a layer of solder could be applied to one or both of the connector areas 13, 15.
Während sich die beiden Verbinderbereiche 13, 15 in allen vorangehend beschriebenen Fällen an der Verbindungsfläche 17 unmittelbar berühren, können zwischen ihnen auch Zwischenbereiche oder Zwischenschichten vorgesehen sein, die Einfluss auf das Bindungsverhalten zwischen den Verbinderbereichen 13, 15 oder auch Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften des Verbinders 1 haben können, beispielsweise auf die thermische Ausdehnung. While the two connector regions 13, 15 are in direct contact with each other at the connection surface 17 in all the cases described above, intermediate regions or intermediate layers may also be provided between them which influence the bonding behavior between the connector regions 13, 15 or also influence the physical properties of the connector 1, for example, on the thermal expansion.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Verbinder1 connector
13 erster Verbinderbereich13 first connector area
15 zweiter Verbinderbereich15 second connector area
17 Verbindungsfläche17 interface
3 Solarzelle3 solar cell
31 Kontakt31 contact
5 weitere Solarzelle5 more solar cells
51 weiterer Kontakt51 more contact
7 Solarzellensystem7 solar cell system
8 Lotschicht 8 solder layer

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Solarzellensystem (7) mit einer Solarzelle (3) mit einem Kontakt (31 ), welcher mit einem ersten Verbinderbereich (13) eines Verbinders (1 ) elektrisch verbunden ist und einer weiteren Solarzelle (5) mit einem weiteren Kontakt (51 ), welcher mit einem zweiten Verbinderbereich (15) des Verbinders (1 ) elektrisch verbunden ist derart, dass der Verbinder (1 ) eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten (31 , 51 ) bildet, wobei der Verbinder (1 ) aus zumindest zwei unterschiedlichen Metallen und / oder Metalllegierungen besteht,A solar cell system (7) having a solar cell (3) with a contact (31) which is electrically connected to a first connector region (13) of a connector (1) and a further solar cell (5) with a further contact (51), which is electrically connected to a second connector region (15) of the connector (1) such that the connector (1) forms an electrical connection between the two contacts (31, 51), the connector (1) being made of at least two different metals and / or metal alloys,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass der erste Verbinderbereich (13) im Wesentlichen aus einem ersten und der zweite Verbinderbereich (15) im Wesentlichen aus einem zweiten der beiden Metalle und / oder Metalllegierungen bestehen.in that the first connector region (13) essentially consists of a first and the second connector region (15) essentially of a second of the two metals and / or metal alloys.
2. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinder (1 ) entlang einer Erstreckungsrichtung gestreckt ist.2. solar cell system (7) according to claim 1, characterized in that the connector (1) is stretched along an extension direction.
3. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbinderbereich (13) entlang einer Verbindungsfläche (17) am zweiten Verbinderbereich (15) angrenzt, die sich quer zur Erstreckungsrichtung des Verbinders (1 ) erstreckt.The solar cell system (7) according to claim 2, characterized in that said first connector portion (13) is adjacent to said second connector portion (15) along a connecting surface (17) extending transversely to the extending direction of said connector (1).
4. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsfläche (17) im Wesentlichen entlang einer gesamten Querschnittsfläche des Verbinders (1 ) erstreckt.4. solar cell system (7) according to claim 3, characterized in that the connecting surface (17) extends substantially along an entire cross-sectional area of the connector (1).
5. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfläche (17) im Wesentlichen in der Mitte des Verbinders (1 ) angeordnet ist. 5. solar cell system (7) according to claim 4, characterized in that the connecting surface (17) is arranged substantially in the center of the connector (1).
6. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbinderbereich (13) entlang einer Verbindungsfläche (17) am zweiten Verbinderbereich (15) angrenzt, wobei sich die Verbindungsfläche entlang der Erstreckungsrichtung des Verbinders (1 ) erstreckt.A solar cell system (7) according to claim 2, characterized in that the first connector portion (13) adjoins the second connector portion (15) along a connection surface (17), the connection surface extending along the extension direction of the connector (1).
7. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsfläche (17) im Wesentlichen entlang einer gesamten oder einer halben Länge und / oder entlang einer gesamten oder einer halben Querschnittsfläche des Verbinders (1 ) erstreckt.7. solar cell system (7) according to claim 6, characterized in that the connecting surface (17) extends substantially along an entire or a half length and / or along an entire or a half cross-sectional area of the connector (1).
8. Solarzellensystem (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinder (1 ) zwischen den beiden Verbinderbereichen (13, 15) einen Zwischenbereich (17) aufweist.8. solar cell system (7) according to any one of the preceding claims, characterized in that the connector (1) between the two connector portions (13, 15) has an intermediate region (17).
9. Solarzellensystem (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem der Verbinderbereiche (13, 15) ein Lot und / oder ein leitfähiges Klebe- oder Haftmittel aufgebracht ist.9. solar cell system (7) according to any one of the preceding claims, characterized in that on at least one of the connector regions (13, 15) a solder and / or a conductive adhesive or adhesive is applied.
10. Solarzellensystem (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (31 , 51 ) einen vorderseitigen Kontakt (31 ) und einen rückseitigen Kontakt (51 ) umfassen.10. Solar cell system (7) according to one of the preceding claims, characterized in that the contacts (31, 51) comprise a front-side contact (31) and a rear-side contact (51).
11. Solarzellensystem (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbinderbereich (13) im Wesentlichen aus Kupfer besteht und der zweite Verbinderbereich (15) im Wesentlichen aus Aluminium besteht.11. Solar cell system (7) according to one of the preceding claims, characterized in that the first connector portion (13) consists essentially of copper and the second connector portion (15) consists essentially of aluminum.
12. Solarzellensystem (7) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (31 ) Silber oder Kupfer umfasst und der weitere Kontakt (51 ) Aluminium umfasst. 12. Solar cell system (7) according to claim 11, characterized in that the contact (31) comprises silver or copper and the further contact (51) comprises aluminum.
13. Solarzellensystem (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbinderbereich (13) mit dem Kontakt (31 ) und / oder der zweite Verbinderbereich (15) mit dem weiteren Kontakt (51 ) mittels Ultraschall-Schweißen, mittels Bonding, mittels eines Lötvorgangs und / oder mittels eines Klebe- oder Haftvorgangs verbunden ist.13. Solar cell system (7) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first connector portion (13) with the contact (31) and / or the second connector portion (15) with the further contact (51) by means of ultrasonic welding, by means of Bonding, connected by means of a soldering operation and / or by means of an adhesive or adhesive process.
14. Solarzellenmodul mit mehreren miteinander verschalteten Solarzellensystemen (7) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.14. Solar cell module with a plurality of interconnected solar cell systems (7) according to one of the preceding claims.
15. Verfahren zum Herstellen eines Solarzellensystems (7) mit zwei mittels eines Verbinders (1 ) elektrisch miteinander verbundenen Solarzellen (3, 5), wobei ein Kontakt (31 ) einer Solarzelle (3) mit einem ersten Verbinderbereich (13) des Verbinders (1 ) elektrisch verbunden wird und ein weiterer Kontakt (51 ) einer weiteren Solarzelle (5) mit einem zweiten Verbinderbereich (15) des Verbinders (1 ) elektrisch verbunden wird derart,15. A method for producing a solar cell system (7) with two solar cells (3, 5) electrically interconnected by means of a connector (1), wherein a contact (31) of a solar cell (3) with a first connector region (13) of the connector (1 ) is electrically connected and a further contact (51) of another solar cell (5) with a second connector portion (15) of the connector (1) is electrically connected such
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass ein Verbinder (1 ) aus zumindest zwei unterschiedlichen Metallen und / oder Metalllegierungen eingesetzt wird, wobei der erste Verbinderbereich (13) im Wesentlichen aus einem ersten und der zweite Verbinderbereich (15) im Wesentlichen aus einem zweiten der beiden Metalle und / oder Metalllegierungen bestehen.in that a connector (1) made of at least two different metals and / or metal alloys is used, wherein the first connector region (13) essentially consists of a first and the second connector region (15) substantially of a second of the two metals and / or metal alloys ,
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem der beiden Kontakte (31 , 51 ) vor dem Verbinden mit dem zugehörigen Verbinderbereich (13, 15) ein Lot und / oder ein leitfähiges Klebe- oder Haftmittel aufgebracht wird.16. The method according to claim 15, characterized in that on at least one of the two contacts (31, 51) before connecting to the associated connector portion (13, 15) a solder and / or a conductive adhesive or adhesive is applied.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verbinden zumindest eines der Kontakte (31 , 51 ) mit dem zugehörigen Verbinderbereich (13) des Verbinders (1 ) ein Verbindungsmittel extern zugeführt wird.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that when connecting at least one of the contacts (31, 51) with the associated Connector portion (13) of the connector (1), a connecting means is externally supplied.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des ersten Verbinderbereichs (13) mit dem Kontakt (31 ) und / oder des zweiten Verbinderbereichs (15) mit dem weiteren Kontakt (51 ) gleichzeitig mit einem Laminieren des Solarzellensystems (7) erfolgt. A method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that connecting the first connector portion (13) to the contact (31) and / or the second connector portion (15) with the further contact (51) simultaneously with lamination of the Solar cell system (7) takes place.
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