WO2019086075A1 - Contacting element and device for temporarily contacting a solar cell - Google Patents

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WO2019086075A1
WO2019086075A1 PCT/DE2018/100881 DE2018100881W WO2019086075A1 WO 2019086075 A1 WO2019086075 A1 WO 2019086075A1 DE 2018100881 W DE2018100881 W DE 2018100881W WO 2019086075 A1 WO2019086075 A1 WO 2019086075A1
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WO
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contacting
contact
solar cell
elements
electrical
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Application number
PCT/DE2018/100881
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael QUINQUE
André Schwingel
Björn Reiche
Original Assignee
Hanwha Q Cells Gmbh
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a contacting element and a device for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module.
  • the invention relates to a contacting device having segmented spring-loaded contact stems or contact bars for contacting solar cells during a measurement (for example, for detecting a current-voltage characteristic or an electroluminescence measurement).
  • a test is carried out on the solar cells in order to determine their quality and to classify them according to the determined characteristic data.
  • a temporary electrical contact with at least one solar cell or a part of the finished photovoltaic module is usually produced in order to carry out corresponding measurements.
  • Various measurement technologies are available to determine different solar cell properties. These are, for example, electroluminescent image representations, thermal imaging or the detection of a current-voltage characteristic.
  • the inverse principle of the photovoltaic module cells is used, ie a corresponding current or a corresponding voltage is applied to the cells and the generated radiation (electroluminescence) is detected by a camera system. In this way, it can be determined which solar cells or which parts of solar cells have a sufficient quality and which only have a lower quality.
  • the solar cells can be irradiated with an artificial light source and an electrical contacting system can be used together with electronic measuring devices to measure and test the solar cells accordingly.
  • Solar cells / photovoltaic modules are typically electrically contacted on a front side via narrow contact fingers which extend parallel to the front side starting from optional current bus bars.
  • the contacting from the rear side takes place, for example, via a backside metallization (for example, if no light is incident therefrom).
  • a backside metallization for example, if no light is incident therefrom.
  • the semiconductor material of the solar cell / photovoltaic module is also electrically contacted from the rear side via current busbars / contact fingers.
  • the active areas of the solar cell surface can be measured reliably with the electrical contact system.
  • An optimal electrical contacting system is therefore able to contact only inactive areas and to create only minimal shadow on the active areas.
  • the contact resistance should be very low (i.e., comparable to a solder joint) and the contact points should be evenly distributed.
  • spring-biased contacting elements see WO 2012/127411
  • bent wires see DE 10 2008 038 184 Ai
  • Spring biased styli include acicular pins biased in telescoping tubes with springs.
  • a plurality of these spring-biased feeler elements are fixed and aligned via a carrier element. The contact areas are very small compared to the contact fingers.
  • Fig. 4 shows such a conventional contacting device based on acicular pins for electrically contacting solar cells, wherein a plurality of punctiform contacting elements 400 are arranged along a row.
  • the contacting elements 400 are alternately applied with a voltage value, wherein interposed contacting elements 400 dissipate a current signal, so that a current-voltage characteristic for different areas can be detected.
  • a four-point measurement can be carried out in which, for example, a known current flows between two contacting elements and two further contacting elements are used to measure a voltage drop present there (or vice versa). All contacting elements can also serve for current measurement / current injection.
  • the measuring bar should have a good conductive material.
  • a disadvantage of these conventional contacting elements 400 is that the contacting accuracy is insufficient. Thus, it is often difficult to contact with the needle-shaped contact pins exactly the contact fingers of the solar cells. Likewise, it often happens that the individual contact pins when moving a contact pressure easier to move or twist and thus do not allow accurate measurement.
  • the present invention relates to a contacting element for a device for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module.
  • the contacting element comprises a longitudinally shaped contact stamp for electrically contacting the solar cell or the photovoltaic module under a bias voltage at at least one position.
  • the contacting element for electrical connection of the Kon- taktst Zis a rod-shaped connecting element with two parts which are movable into each other and are biased by a spring (eg in the form of a telescopic spring).
  • a spring eg in the form of a telescopic spring
  • the elongate contact stamp comprises two opposite long sides and two opposite short sides (the short side being shorter than the long side), wherein optionally latching elements are provided on the two opposite short sides, so that the contact stamp with other contact punches in at least one direction positively is connectable to achieve a stable linear alignment of the contacting elements.
  • the latching elements may have a projection and a recess, wherein the recess is designed to hold the projection in at least one direction in a form-fitting manner.
  • the contact stamp includes a patterned bonding surface that includes one or more edges or peaks to increase the contact pressure during temporary bonding (e.g., formed to be sufficiently acute).
  • the contacting element comprises one or more insulating regions formed to provide lateral electrical isolation to adjacent contacting elements.
  • the elongate shaped contact punch comprises a first length along a longitudinal direction in a range between 3 and 10 mm, a second length in a transverse direction between 0.5 and 3 mm and a thickness in a range between 1 and 3 mm.
  • the present invention also relates to a device having a plurality of contact elements as defined above, a contact carrier and electrical supply lines.
  • the contact carrier is designed to hold the contacting elements along a straight or curved line.
  • the electrical supply lines are configured to impress or tap current values or voltage values at different positions on the solar cell or the photovoltaic module.
  • the contact carrier is designed to alternately apply or pick off a first electrical variable, in particular specific electrical voltage values, and a second electrical variable, in particular electrical current values, at the contacting elements. Therefore, the contacting elements can be used alternately for measuring / applying a voltage and for adding or removing charge carriers (current measurement).
  • a pair of contacting elements may each comprise a so-called current-carrying contacting element and a voltage-measuring contacting element. It is also possible to use a measurement bar for a four-point measurement. Likewise, all contacting elements can be used for current measurement / current application or for voltage measurement / voltage application.
  • the measuring strip comprises a good conductive material.
  • the contact carrier comprises a first carrier element and a second carrier element, which each hold at least one electrical contacting element and are designed to electrically contact the solar cell or the photovoltaic module on opposite sides (in particular at different positions).
  • the present invention also relates to a use of at least one contacting element in a device as defined above or a corresponding method for determining characteristic data of at least one solar cell in a measuring device using the contacting element and the device.
  • the segmented spring-loaded contact punches can in particular enable a continuous contact along a line and also offer a high mechanical stability and security against rotation. This compensates the positioning inaccuracies of a machine so that reliable contacting is always possible. It is possible to contact solar cells with arbitrarily shaped current busbars (busbars) or without current busbars. Compared to conventional contacting devices, the number of contact be reduced due to the bar or stamp form. Likewise, a better distribution of force is achieved by the contact stamp. This minimizes the risk of breakage. Thus, embodiments allow for better electrical contacts, more accurate electrical measurements, improved process feedback (poor manufacturing quality can be quickly detected), and long life (because of higher production quality).
  • contact stamp allows an uninterrupted contact line, but in the contacting direction anyway due to the suspension can adapt to an uneven surface. Thus, for example, after every 3-5 mm height adjustment by the respective following contact stamp done.
  • Fig. 1 shows an apparatus for temporarily contacting a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A, 2B show a side view and a plan view of a contacting element according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 3 illustrates the juxtaposition of a plurality of contacting elements.
  • Fig. 4 shows a conventional contacting profile for contacting a
  • the device 50 comprises a plurality of contacting elements 100, each having a longitudinally shaped contact stamp 110 and being designed to electrically contact the solar cell or the photovoltaic module under a bias voltage at at least one position.
  • the contacting elements 100 each comprise a rod-shaped connecting element 120 for electrically connecting the contact stamps 110, wherein the connecting element 120 may have a spring (not visible in FIG. 1) for applying the prestressing. In this way, a variety of telescopic springs.
  • device 50 includes a contact carrier 130 for holding the contacting elements 100 along a line and for impressing or tapping current values or voltage values at different positions on the solar cell or the photovoltaic module.
  • the contacting elements 100 are thus formed in the embodiment shown as a spring-loaded Kunststofftechnikslashe that can compensate for unevenness on the surface of the solar cell / photovoltaic modules and provide sufficient contact pressure for secure contact.
  • the contacting elements 100 may extend through the contact carrier 130 so as to be electrically contacted on the back side of the contact carrier 130.
  • the contact carrier could be made easier, with a flexible contacting is still possible. However, this is not necessarily so. It is also possible that the electrical leads are formed in the contact carrier 130.
  • FIG. 2A shows a side view of a contacting element 100 for contacting the solar cell or the photovoltaic module according to one exemplary embodiment.
  • the contacting element 100 comprises the contact stamp 110 and a rod-shaped connecting element 120 which, for example, has an external thread 121 on a side opposite the contact stamp 110, in order to provide the contacting screw element 100 into a corresponding carrier 130. In other embodiments, no external thread 121 is provided. Instead, the connecting elements 120 can be inserted into the carrier 130 (eg, using a snap closure).
  • the connector 120 also includes a first portion 122 and a second portion 123 telescopically slidable with a spring (not visible in FIG. 2) formed in the connector 120 for biasing the connector 120 under a bias hold.
  • Fig. 2B shows a top view of the contact stamp 110, which is designed substantially rectangular with a long side of the length Li and a short side of the length L2. On the short side, a recess (notch) 111 is formed and on the opposite short side, a projection 122 is provided. The recess 111 is formed such that it could receive the projection 112. Thus, a plurality of the contacting elements 100 shown may be arranged along a line, with the respective projections 112 engaging the respective recesses 111, so that a stable fixation along the longitudinal direction is achieved.
  • the shape of the projection 112 or recess 111 can be chosen arbitrarily.
  • the protrusion 112 and the recess 111 are made square (or rectangular).
  • the present invention should not be limited to any particular form of the contacting elements. Rather, any shapes can be formed, as long as they allow electrical contacting of the solar cells.
  • the projection 112 and the recess 111 have a semicircular shape or a triangular shape or any other shape.
  • the protrusion 112 is head-shaped with a neck-like taper. If the recess 111 is designed to enclose the head-like projection 112, the contact punches 110 can be placed on each other as in puzzle pieces, thus providing high stability (e.g., displacement of the contacting device).
  • the contact stamp 110 is significantly wider along the long side (eg by more than twice) as the diameter d of the connecting element 120. This makes it possible to reduce the number of contacting elements 100 to be provided.
  • the contact stamp 110 along the long side have a length Li of about 6 mm or in a range between 4 and 10 mm.
  • the length L2 of the short side is for example 2 mm or in a range between 1 and 4 mm.
  • the diameter d of the connecting element 120 may for example be in a range between 1 and 3 mm or about 2 mm.
  • the contact stamp 110 may also have a thickness or depth B of 1 to 3 mm or about 2 mm. These dimensions are only an example, the invention should not be limited to certain dimensions. In general, the dimensions of the contact stamps 110 can be adapted to the specific requirements.
  • This beam-like shape of the contacting elements 100 ensures that neither incident light nor light emitted by the solar cell is shaded during contacting.
  • the contact stamp 110 may have a contacting surface with a surface structure 115, which facilitates contacting of the solar cell or of the photovoltaic module or of corresponding finger contacts / busbars.
  • surface structure 115 may include a plurality of tapered pyramidal structures to achieve reliable electrical contact.
  • the textured bonding surface 115 may include one or more edges or peaks to increase the contact pressure during temporary bonding (e.g., by selecting the edges / peaks to be sharp or fine, respectively).
  • Fig. 3 illustrates the juxtaposition of a plurality ofmaschineticians- elements 100 which mutually engage on the projections 112 and recesses 111 with each other to form a line-shapedmaschineticians-2. This makes it possible to contact the exemplary solar cell or the photovoltaic module at various points electrically linear.
  • the individual contacting elements 100 can now be connected to supply lines 210, 220 are electrically contacted to impress corresponding electric signals on the solar cell or the photovoltaic module or tap.
  • an electrical voltage can be applied to each second contacting element 100a via a first supply line 210 (for example, ground or an electrical voltage can be tapped there), while a corresponding current signal is fed or generated by the contacting elements 100b arranged therebetween via the second supply line 220 Electricity (eg at a light irradiation) is tapped.
  • the individual contacting elements 100a, 100b or a part thereof can be electrically connected to one another. However, it is also possible that at least some of them are controlled separately, for example by each or many contacting elements 100 receive their own, independent electrical supply line. However, it is also possible for all the contacting elements 100 to be used for current measurement (or current injection) or for voltage measurement (or voltage application).
  • the middle contacting element 100b may serve for signal detection, while the two outer contacting elements 100a may be reference elements, e.g. to generate the reference signal with a defined, non-interfering reference potential (e.g., ground potential) are applied.
  • a defined, non-interfering reference potential e.g., ground potential
  • all areas of the solar cell or the photovoltaic modules are set to a certain voltage or all areas a certain current is supplied.
  • the individual sections of the solar cell or of the photovoltaic module can be optically detected with a camera in order to be able to record the quality of the respective solar cell from the luminous intensity.
  • the current can also be measured to determine the local current-voltage characteristic.
  • the contact stamps 110 can have insulations which are formed on the surface regions which are located between two adjacent contact stamps 110. After insertion of the projection 122 into the recess 111 of the As a result, both contacting elements 100 are electrically insulated from one another.
  • the surfaces between the contact punches 110 in FIG. 3 can be provided with an insulating surface coating for this purpose.
  • foil-like insulating elements can also be arranged between the contacting elements 110.
  • the solar cell is contacted from two opposite sides.
  • the device as shown in FIG. 1 may contact the solar cell from a front side, while the back side of the solar cell may be electrically powered by a separate contact or also by a device 50 as shown in FIG will be contacted.
  • Embodiments allow the contacting device 50 to be mounted on a single connection, as well as the simultaneous contacting of a complex connection structure or a busbar.
  • the parallel contact fingers can also be contacted with the described contact device 50. It is also possible to use the contacting device 50 for solar cells which have no current busbars. Likewise, the account assignment device 50 can be used for solar cells which are contacted exclusively via the rear side.
  • the present invention also relates to a use of the described contacting device 50 for measurements of characteristics of solar cells, e.g. at an automated measuring station, wherein the contacting device 50 is used for temporarily electrically contacting the front and / or back of the solar cells.
  • the contacting device 50 can be used in a mirror image, so that the solar cell is held between a first carrier element with contacting elements 100 and a second carrier element with further contacting elements 100.

Abstract

The invention relates to a contacting element (100) for a device (50) for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module, wherein said contacting element (100) has an elongate contacting stamp (110) for electrically contacting the solar cell or the photovoltaic module, under pretension, at at least one position.

Description

Kontaktierungselement und Vorrichtung zum temporären  Contacting element and device for temporary
Kontaktieren einer Solarzelle  Contacting a solar cell
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktierungselement und eine Vorrichtung zum temporären Kontaktieren einer Solarzelle oder eines Photovoltaikmo- duls. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kontaktierungsvorrichtung mit segmentiert gefederten Kontaktstempel oder Kontaktbalken zur Kontaktierung von Solarzellen während einer Messung (z.B. zur Erfassung einer Strom-Spannungs- Kennlinie oder einer Elektrolumineszenz-Messung). The present invention relates to a contacting element and a device for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module. In particular, the invention relates to a contacting device having segmented spring-loaded contact stems or contact bars for contacting solar cells during a measurement (for example, for detecting a current-voltage characteristic or an electroluminescence measurement).
Hintergrund background
Häufig wird am Ende der Solarzellenproduktion ein Test an den Solarzellen durchgeführt, um deren Qualität zu bestimmen und nach den ermittelten Kenndaten zu klassifizieren. Dazu wird in der Regel ein temporärer elektrischer Kontakt mit zumindest einer Solarzelle oder einem Teil des fertigzustellenden Photovoltaikmoduls hergestellt, um entsprechende Messungen durchzuführen. Hierbei sind verschiedene Messtechnologien verfügbar, um unterschiedliche Solarzelleneigenschaften zu bestimmen. Dies sind zum Beispiel Elektrolumineszenz-Bilddarstellungen, thermische Bilddarstellungen oder das Erfassen einer Strom-Spannungs-Kennlinie. Frequently, at the end of the solar cell production, a test is carried out on the solar cells in order to determine their quality and to classify them according to the determined characteristic data. For this purpose, a temporary electrical contact with at least one solar cell or a part of the finished photovoltaic module is usually produced in order to carry out corresponding measurements. Various measurement technologies are available to determine different solar cell properties. These are, for example, electroluminescent image representations, thermal imaging or the detection of a current-voltage characteristic.
Bei der Elektrolumineszenz- Bilddarstellung wird das inverse Prinzip der Photovolta- ikmodulzellen genutzt, d.h. es wird ein entsprechender Strom oder eine entsprechende Spannung an den Zellen angelegt und die erzeugte Strahlung (Elektrolumineszenz) wird über ein Kamerasystem erfasst. Auf diese Weise lässt sich feststellen, welche Solarzellen oder welche Teile von Solarzellen eine ausreichende Qualität aufweisen und welche nur eine mindere Qualität haben. Bei der Erfassung der Strom- Spannungs-Kennlinie können die Solarzellen mit einer künstlichen Lichtquelle bestrahlt werden und ein elektrisches Kontaktierungssystem kann zusammen mit elektronischen Messgeräten genutzt werden, um die Solarzellen entsprechend zu vermessen und zu testen. Solarzellen/Photovoltaikmodule werden auf einer Vorderseite typischerweise über schmale Kontaktfinger elektrisch kontaktiert, die sich ausgehend von optionalen Stromsammeischienen parallel entlang der Vorderseite erstrecken. Die Kontaktie- rung von der Rückseite erfolgt beispielsweise über eine Rückseitenmetallisierung (z.B. wenn von dort kein Licht einfällt). Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass das Halbleitermaterial der Solarzelle/Photovoltaikmodul auch von der Rückseite über Stromsammeischienen/Kontaktfingern elektrisch kontaktiert wird. In the electroluminescent image display, the inverse principle of the photovoltaic module cells is used, ie a corresponding current or a corresponding voltage is applied to the cells and the generated radiation (electroluminescence) is detected by a camera system. In this way, it can be determined which solar cells or which parts of solar cells have a sufficient quality and which only have a lower quality. When acquiring the current-voltage characteristic, the solar cells can be irradiated with an artificial light source and an electrical contacting system can be used together with electronic measuring devices to measure and test the solar cells accordingly. Solar cells / photovoltaic modules are typically electrically contacted on a front side via narrow contact fingers which extend parallel to the front side starting from optional current bus bars. The contacting from the rear side takes place, for example, via a backside metallization (for example, if no light is incident therefrom). However, it is likewise possible that the semiconductor material of the solar cell / photovoltaic module is also electrically contacted from the rear side via current busbars / contact fingers.
Sowohl bei der Elektrolumineszenz-Messung als auch bei der Erfassung der Stromspannungskennlinie ist es wichtig, dass mit dem elektrischen Kontaktsystem die aktiven Bereiche der Solarzellenoberfläche zuverlässig vermessen werden können. Ein optimales elektrisches Kontaktierungssystem ist daher in der Lage, nur inaktive Bereiche zu kontaktieren und nur einen minimalen Schatten auf den aktiven Bereichen zu erzeugen. Außerdem ist es bei dem Erfassen der Stromspannungskennlinie wichtig, einen zur Verwendung von gelöteten Kontaktfingern vergleichbaren elektrischen Kontakt herzustellen. Insbesondere sollte der Kontaktwiderstand sehr gering sein (d.h. vergleichbar mit einer Lötverbindung) und die Kontaktierungspunkte sollten gleichmäßig verteilt sein. Both in the electroluminescence measurement and in the detection of the current-voltage characteristic, it is important that the active areas of the solar cell surface can be measured reliably with the electrical contact system. An optimal electrical contacting system is therefore able to contact only inactive areas and to create only minimal shadow on the active areas. Moreover, in detecting the current-voltage characteristic, it is important to make an electrical contact comparable to the use of soldered contact fingers. In particular, the contact resistance should be very low (i.e., comparable to a solder joint) and the contact points should be evenly distributed.
Bisher sind im Wesentlichen zwei Kontaktierungssysteme bekannt: federvorgespannte Kontaktierungselemente (siehe WO 2012/127411) und gebogene Drähte (siehe DE 10 2008 038 184 Ai), die beide zum elektrischen Kontaktieren von Solarzellen bereits genutzt werden. Federvorgespannte Tastelemente umfassen nadeiförmige Pins, die in teleskopartigen Röhren mit Federn vorgespannt sind. Zum Kontaktieren der Solarzellen werden mehrere dieser federvorgespannten Tastelemente über ein Trägerelement fixiert und ausgerichtet. Die Kontaktbereiche sind im Vergleich zu den Kontakt- fingern sehr klein. So far, essentially two contacting systems are known: spring-biased contacting elements (see WO 2012/127411) and bent wires (see DE 10 2008 038 184 Ai), both of which are already used for the electrical contacting of solar cells. Spring biased styli include acicular pins biased in telescoping tubes with springs. For contacting the solar cells, a plurality of these spring-biased feeler elements are fixed and aligned via a carrier element. The contact areas are very small compared to the contact fingers.
Fig. 4 zeigt eine solche konventionelle Kontaktierungsvorrichtung basierend auf nadeiförmigen Pins zum elektrischen Kontaktieren von Solarzellen, wobei eine Vielzahl von punktförmigen Kontaktierungselementen 400 entlang einer Reihe angeordnet sind. Die Kontaktierungselemente 400 werden abwechselnd mit einem Spannungswert beaufschlagt, wobei dazwischen angeordnete Kontaktierungselemente 400 ein Stromsignal abführen, so dass eine Stromspannungskennlinie für verschiedene Bereiche erfassbar ist. So kann für eine Messleiste eine Vier-Punkt-Messung durchgeführt werden, bei der beispielsweise zwischen zwei Kontaktierungselementen ein bekannter Strom fließt und zwei weitere Kontaktierungselemente genutzt werden, um einen dort vorhandenen Spannungsabfall zu messen (oder umgekehrt). Alle Kontaktierungselemente können aber auch zur Strommessung/Stromaufprägung dienen. Die Messleiste sollte ein gut leitfähiges Material aufweisen. Fig. 4 shows such a conventional contacting device based on acicular pins for electrically contacting solar cells, wherein a plurality of punctiform contacting elements 400 are arranged along a row. The contacting elements 400 are alternately applied with a voltage value, wherein interposed contacting elements 400 dissipate a current signal, so that a current-voltage characteristic for different areas can be detected. Thus, for a measuring strip, a four-point measurement can be carried out in which, for example, a known current flows between two contacting elements and two further contacting elements are used to measure a voltage drop present there (or vice versa). All contacting elements can also serve for current measurement / current injection. The measuring bar should have a good conductive material.
Ein Nachteil dieser konventionellen Kontaktierungselemente 400 besteht darin, dass die Kontaktierungsgenauigkeit nur unzureichend ist. So ist es häufig schwierig, mit den nadeiförmigen Kontaktpins genau die Kontaktfinger der Solarzellen zu kontaktieren. Ebenso kommt es häufig dazu, dass die einzelnen Kontaktpins beim Ausüben eines Kontaktdruckes sich leichter verschieben oder verdrehen und somit keine genaue Messung erlauben. A disadvantage of these conventional contacting elements 400 is that the contacting accuracy is insufficient. Thus, it is often difficult to contact with the needle-shaped contact pins exactly the contact fingers of the solar cells. Likewise, it often happens that the individual contact pins when moving a contact pressure easier to move or twist and thus do not allow accurate measurement.
Daher besteht ein Bedarf nach verbesserten Kontaktierungsmöglichkeiten von Solarzellen oder Photovoltaikmodulen, die die obengenannten Probleme nicht aufweisen. Therefore, there is a demand for improved contacting possibilities of solar cells or photovoltaic modules which do not have the above-mentioned problems.
Zusammenfassung Summary
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Kontaktierungselement nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 7 und eine Verwendung des Kontaktierungselemen- tes oder der Vorrichtung gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen des Kontaktierungselementes nach Anspruch 1 oder der Vorrichtung nach Anspruch 7. The above object is achieved by a contacting element according to claim 1, a device according to claim 7 and a use of the Kontaktierungselemen- tes or the device. The dependent claims relate to advantageous developments of the contacting element according to claim 1 or the device according to claim 7.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktierungselement für eine Vorrichtung zum temporären Kontaktieren einer Solarzelle oder eines Photovoltaikmo- duls. Das Kontaktierungselement umfasst einen länglich geformten Kontaktstempel, um die Solarzelle oder das Photovoltaikmodul unter einer Vorspannung an zumindest einer Position elektrisch zu kontaktieren. The present invention relates to a contacting element for a device for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module. The contacting element comprises a longitudinally shaped contact stamp for electrically contacting the solar cell or the photovoltaic module under a bias voltage at at least one position.
Optional umfasst das Kontaktierungselement zur elektrischen Verbindung des Kon- taktstempels ein stabförmiges Verbindungselement mit zwei Teilen, die ineinander verschiebbar sind und durch eine Feder vorgespannt sind (z.B. in Form einer Teleskopfeder). Optionally, the contacting element for electrical connection of the Kon- taktstempels a rod-shaped connecting element with two parts which are movable into each other and are biased by a spring (eg in the form of a telescopic spring).
Der längliche Kontaktstempel umfasst zwei gegenüberliegende lange Seiten und zwei gegenüberliegende kurze Seiten (wobei die kurze Seite kürzer ist als die lange Seite), wobei an den zwei gegenüberliegenden kurzen Seiten optional Einrastelemente vorgesehen sind, so dass der Kontaktstempel mit weiteren Kontaktstempeln in zumindest einer Richtung formschlüssig verbindbar ist, um eine stabile lineare Ausrichtung der Kontaktierungselemente zu erreichen. Beispielsweise können die Einrastelemente einen Vorsprung und eine Ausnehmung aufweisen, wobei die Ausnehmung ausgebildet ist, um den Vorsprung in zumindest einer Richtung formschlüssig zu halten. The elongate contact stamp comprises two opposite long sides and two opposite short sides (the short side being shorter than the long side), wherein optionally latching elements are provided on the two opposite short sides, so that the contact stamp with other contact punches in at least one direction positively is connectable to achieve a stable linear alignment of the contacting elements. For example, the latching elements may have a projection and a recess, wherein the recess is designed to hold the projection in at least one direction in a form-fitting manner.
Optional umfasst der Kontaktstempel eine strukturierte Kontaktierungsoberfläche, die eine oder mehrere Kanten oder Spitzen umfasst, um den Auflagedruck bei der temporären Kontaktierung zu erhöhen (z.B. ausreichend spitz gebildet sind). Optionally, the contact stamp includes a patterned bonding surface that includes one or more edges or peaks to increase the contact pressure during temporary bonding (e.g., formed to be sufficiently acute).
Optional umfasst das Kontaktierungselement einen oder mehrere Isolierbereiche, die ausgebildet sind, um eine seitliche elektrische Isolierung zu benachbarten Kontaktie- rungselementen bereitzustellen. Optionally, the contacting element comprises one or more insulating regions formed to provide lateral electrical isolation to adjacent contacting elements.
Optional umfasst der länglich geformte Kontaktstempel eine erste Länge entlang einer Längsrichtung in einem Bereich zwischen 3 und 10 mm, eine zweite Länge in einer Querrichtung zwischen 0,5 und 3 mm und ein Dicke in einem Bereich zwischen 1 und 3 mm. Optionally, the elongate shaped contact punch comprises a first length along a longitudinal direction in a range between 3 and 10 mm, a second length in a transverse direction between 0.5 and 3 mm and a thickness in a range between 1 and 3 mm.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung mit mehreren Kontaktelementen, wie sie zuvor definiert wurden, einem Kontaktträger und elektrischen Zuführungsleitungen. Der Kontaktträger ist ausgebildet, um die Kontaktierungselemente entlang einer gerade oder gekrümmten Linie zu halten. Die elektrischen Zuführungsleitungen sind ausgebildet, um Stromwerte oder Spannungswerte an verschiedenen Positionen auf der Solarzelle oder dem Photovoltaikmodul aufzuprägen oder abzugreifen. Optional ist der Kontaktträger ausgebildet, um an den Kontaktierungselementen abwechselnd eine erste elektrische Größe, insbesondere bestimmte elektrische Spannungswerte, und eine zweite elektrische Größe, insbesondere elektrische Stromwerte, anzulegen oder abzugreifen. Daher können die Kontaktierungselemente abwechselnd genutzt werden zur Messung/Anlegen einer Spannung und zum Zu- oder Abführen von Ladungsträgern (Strommessung). Ein Paar von Kontaktierungselementen kann beispielsweise jeweils ein sogenanntes stromführendes Kontaktierungselement und ein spannungsmessendes Kontaktierungselement umfassen. Es ist ebenfalls möglich, eine Messleiste für eine Vier- Punkt-Messung zu nutzen. Ebenso können alle Kontaktierungselemente zur Strommessung/Stromaufprägung oder zur Spannungsmessung/Spannungsaufprägung dienen. Vorteilhafterweise umfasst die Messleiste ein gut leitfähiges Material. The present invention also relates to a device having a plurality of contact elements as defined above, a contact carrier and electrical supply lines. The contact carrier is designed to hold the contacting elements along a straight or curved line. The electrical supply lines are configured to impress or tap current values or voltage values at different positions on the solar cell or the photovoltaic module. Optionally, the contact carrier is designed to alternately apply or pick off a first electrical variable, in particular specific electrical voltage values, and a second electrical variable, in particular electrical current values, at the contacting elements. Therefore, the contacting elements can be used alternately for measuring / applying a voltage and for adding or removing charge carriers (current measurement). For example, a pair of contacting elements may each comprise a so-called current-carrying contacting element and a voltage-measuring contacting element. It is also possible to use a measurement bar for a four-point measurement. Likewise, all contacting elements can be used for current measurement / current application or for voltage measurement / voltage application. Advantageously, the measuring strip comprises a good conductive material.
Optional umfasst der Kontaktträger ein erstes Trägerelement und ein zweites Trägerelement, die jeweils zumindest ein elektrisches Kontaktierungselement halten und ausgebildet sind, um die Solarzelle oder das Photovoltaikmodul auf gegenüberliegenden Seiten elektrisch zu kontaktieren (insbesondere an verschiedenen Positionen). Optionally, the contact carrier comprises a first carrier element and a second carrier element, which each hold at least one electrical contacting element and are designed to electrically contact the solar cell or the photovoltaic module on opposite sides (in particular at different positions).
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verwendung von zumindest einem Kontaktierungselement in einer Vorrichtung, wie sie zuvor definiert wurden, oder ein entsprechendes Verfahren zum Ermitteln von Kenndaten von zumindest einer Solarzelle in einer Messeinrichtung unter Verwendung des Kontaktierungsele- ments und der Vorrichtung. The present invention also relates to a use of at least one contacting element in a device as defined above or a corresponding method for determining characteristic data of at least one solar cell in a measuring device using the contacting element and the device.
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bieten die folgenden Vorteile: Embodiments of the present invention provide the following advantages:
Die segmentierten gefederten Kontaktstempel können insbesondere eine durchgehende Kontaktierung entlang einer Linie ermöglichen und bieten außerdem eine hohe mechanische Stabilität und Verdrehsicherheit. Damit werden Positionierungs- ungenauigkeiten einer Maschine ausgeglichen, so dass eine zuverlässige Kontaktierung stets möglich ist. Es können Solarzellen mit beliebig geformten Stromsammeischienen (Busbars) oder ohne Stromsammeischienen kontaktiert werden. Im Vergleich zu konventionellen Kontaktierungsvorrichtungen kann die Anzahl der Kontak- tierungspunkte aufgrund der Balken- oder Stempelform reduziert werden. Ebenso wird eine bessere Kraftverteilung durch die Kontaktstempel erreicht. Damit wird die Gefahr von Brüchen minimiert. Somit erlauben Ausführungsbeispiele bessere elektrische Kontakte, genauere elektrische Messungen, eine verbesserte Prozessrückkopplung (eine schlechte Herstellungsqualität kann schnell erfasst werden), und eine hohe Standzeit (wegen der höheren Produktionsqualität). The segmented spring-loaded contact punches can in particular enable a continuous contact along a line and also offer a high mechanical stability and security against rotation. This compensates the positioning inaccuracies of a machine so that reliable contacting is always possible. It is possible to contact solar cells with arbitrarily shaped current busbars (busbars) or without current busbars. Compared to conventional contacting devices, the number of contact be reduced due to the bar or stamp form. Likewise, a better distribution of force is achieved by the contact stamp. This minimizes the risk of breakage. Thus, embodiments allow for better electrical contacts, more accurate electrical measurements, improved process feedback (poor manufacturing quality can be quickly detected), and long life (because of higher production quality).
Die Wahl der Kontaktstempel ermöglicht eine unterbrechungsfreie Kontaktlinie, die aber in der Kontaktierungsrichtung trotzdem aufgrund der Federung sich an eine unebene Oberfläche anpassen kann. So kann zum Beispiel nach jeweils 3-5 mm eine Höhenanpassung durch den jeweils folgenden Kontaktstempel erfolgen. The choice of contact stamp allows an uninterrupted contact line, but in the contacting direction anyway due to the suspension can adapt to an uneven surface. Thus, for example, after every 3-5 mm height adjustment by the respective following contact stamp done.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen. The embodiments of the present invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings, which should not be construed as limiting the disclosure to the specific embodiments but are for explanation and understanding only.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum temporären Kontaktieren einer Solarzelle nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 shows an apparatus for temporarily contacting a solar cell according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2A, 2B zeigen eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Kontaktierungs- element gemäß einem Ausführungsbeispiel. FIGS. 2A, 2B show a side view and a plan view of a contacting element according to one exemplary embodiment.
Fig. 3 veranschaulicht die Aneinanderreihung einer Vielzahl von Kontaktie- rungselementen.  3 illustrates the juxtaposition of a plurality of contacting elements.
Fig. 4 zeigt ein konventionelles Kontaktierungsprofil zur Kontaktierung einer  Fig. 4 shows a conventional contacting profile for contacting a
Solarzelle. Detaillierte Beschreibung Solar cell. Detailed description
Fig. l zeigt eine Vorrichtung 50 zum temporären Kontaktieren einer Solarzelle oder eines Photovoltaikmoduls (nicht gezeigt in der Fig. 1). Die Vorrichtung 50 umfasst mehrere Kontaktierungselemente 100, die jeweils einem länglich geformten Kontaktstempel 110 aufweisen und ausgebildet sind, um die Solarzelle oder das Photovolta- ikmodul unter einer Vorspannung an zumindest einer Position elektrisch zu kontaktieren. Die Kontaktierungselemente 100 umfassen jeweils ein stabförmiges Verbindungselement 120 zur elektrischen Verbindung der Kontaktstempel 110, wobei das Verbindungselement 120 eine Feder (in der Fig. 1 nicht zu sehen) aufweisen kann, um die Vorspannung aufzubringen. Auf diese Weise entstehen eine Vielzahl von Teleskopfedern. Außerdem umfasst Vorrichtung 50 einen Kontaktträger 130, um die Kontaktierungselemente 100 entlang einer Linie zu halten und um Stromwerte oder Spannungswerte an verschiedenen Positionen auf der Solarzelle oder dem Photovol- taikmodul aufzuprägen oder abzugreifen. 1 shows a device 50 for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module (not shown in FIG. 1). The device 50 comprises a plurality of contacting elements 100, each having a longitudinally shaped contact stamp 110 and being designed to electrically contact the solar cell or the photovoltaic module under a bias voltage at at least one position. The contacting elements 100 each comprise a rod-shaped connecting element 120 for electrically connecting the contact stamps 110, wherein the connecting element 120 may have a spring (not visible in FIG. 1) for applying the prestressing. In this way, a variety of telescopic springs. In addition, device 50 includes a contact carrier 130 for holding the contacting elements 100 along a line and for impressing or tapping current values or voltage values at different positions on the solar cell or the photovoltaic module.
Die Kontaktierungselemente 100 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel somit als federbelastete Kontaktierungsstifte ausgebildet, die Unebenheiten auf der Oberfläche der Solarzell en/Photovoltaikmodule ausgleichen können und einen ausreichenden Kontaktdruck zur sicheren Kontaktierung bereitstellen. The contacting elements 100 are thus formed in the embodiment shown as a spring-loaded Kontaktierungsstifte that can compensate for unevenness on the surface of the solar cell / photovoltaic modules and provide sufficient contact pressure for secure contact.
Wie in der Fig. 1 gezeigt, können sich die Kontaktierungselemente 100 durch den Kontaktträger 130 hindurch erstrecken, um so auf der Rückseite des Kontaktträgers 130 elektrisch kontaktiert zu werden. Dadurch könnte der Kontaktträger einfacher gefertigt werden, wobei eine flexible Kontaktierung trotzdem möglich ist. Dies ist jedoch nicht zwingend so. Es ist ebenfalls möglich, dass die elektrischen Zuleitungen in dem Kontaktträger 130 ausgebildet sind. As shown in FIG. 1, the contacting elements 100 may extend through the contact carrier 130 so as to be electrically contacted on the back side of the contact carrier 130. As a result, the contact carrier could be made easier, with a flexible contacting is still possible. However, this is not necessarily so. It is also possible that the electrical leads are formed in the contact carrier 130.
Fig. 2A zeigt eine Seitenansicht eines Kontaktierungselementes 100 zum Kontaktieren der Solarzelle oder des Photovoltaikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kontaktierungselement 100 umfasst den Kontaktstempel 110 und ein stabförmiges Verbindungselement 120, welches beispielhaft an einer dem Kontaktstempel 110 gegenüberliegenden Seite ein Außengewinde 121 aufweist, um das Kontaktierungs- element 100 in einen entsprechenden Träger 130 einzuschrauben. Bei weiteren Ausführungsformen ist kein Außengewinde 121 vorgesehen. Stattdessen können die Verbindungselemente 120 in den Träger 130 eingesteckt werden (z.B. unter Nutzung eines Schnappverschlusses). Das Verbindungselement 120 umfasst außerdem einen ersten Teil 122 und ein zweiten Teil 123, die teleskopartig ineinander verschiebbar sind, wobei eine Feder (in der Fig. 2 nicht zu sehen) in dem Verbindungselement 120 ausgebildet sein kann, um das Verbindungselement 120 unter einer Vorspannung zu halten. FIG. 2A shows a side view of a contacting element 100 for contacting the solar cell or the photovoltaic module according to one exemplary embodiment. The contacting element 100 comprises the contact stamp 110 and a rod-shaped connecting element 120 which, for example, has an external thread 121 on a side opposite the contact stamp 110, in order to provide the contacting screw element 100 into a corresponding carrier 130. In other embodiments, no external thread 121 is provided. Instead, the connecting elements 120 can be inserted into the carrier 130 (eg, using a snap closure). The connector 120 also includes a first portion 122 and a second portion 123 telescopically slidable with a spring (not visible in FIG. 2) formed in the connector 120 for biasing the connector 120 under a bias hold.
Fig. 2B zeigt eine Draufsicht auf den Kontaktstempel 110, der im Wesentlichen rechtförmig mit einer langen Seite der Länge Li und einer kurzen Seite der Länge L2 gestaltet ist. An der kurzen Seite ist eine Ausnehmung (Einkerbung) 111 ausgebildet und an der gegenüberliegenden kurzen Seite ist ein Vorsprung 122 vorgesehen. Die Ausnehmung 111 ist derart gebildet, dass sie den Vorsprung 112 aufnehmen könnte. Somit können mehrere der gezeigten Kontaktierungselemente 100 entlang einer Linie angeordnet werden, wobei die jeweiligen Vorsprünge 112 die jeweiligen Ausnehmungen 111 in Eingriff nehmen, sodass eine stabile Fixierung entlang der Längsrichtung erreicht wird. Fig. 2B shows a top view of the contact stamp 110, which is designed substantially rectangular with a long side of the length Li and a short side of the length L2. On the short side, a recess (notch) 111 is formed and on the opposite short side, a projection 122 is provided. The recess 111 is formed such that it could receive the projection 112. Thus, a plurality of the contacting elements 100 shown may be arranged along a line, with the respective projections 112 engaging the respective recesses 111, so that a stable fixation along the longitudinal direction is achieved.
Die Form des Vorsprungs 112 beziehungsweise Ausnehmung 111 kann beliebig gewählt werden. In der Fig. 2B ist der Vorsprung 112 und die Ausnehmung 111 quadratisch (oder rechteckförmig) gestaltet. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf eine bestimmte Form der Kontaktierungselemente eingeschränkt werden. Vielmehr können beliebige Formen ausgebildet sein, solange sie eine elektrische Kontaktierung der Solarzellen erlaubt. So ist es ebenfalls möglich, dass der Vorsprung 112 und die Ausnehmung 111 eine halbrunde Form oder eine dreieckige Form oder eine beliebige andere Form aufweisen. Es ist auch möglich, dass der Vorsprung 112 kopfartig mit einer halsartigen Verjüngung gestaltet ist. Wenn die Ausnehmung 111 dementsprechend gestaltet ist, dass sie den kopfartigen Vorsprung 112 umschließt, können die Kontaktstempel 110 wie bei Puzzleteilen aufeinandergesetzt werden und bieten so eine hohe Stabilität (z.B. bei einer Verschiebung der Kontaktierungsvorrichtung). The shape of the projection 112 or recess 111 can be chosen arbitrarily. In Fig. 2B, the protrusion 112 and the recess 111 are made square (or rectangular). However, the present invention should not be limited to any particular form of the contacting elements. Rather, any shapes can be formed, as long as they allow electrical contacting of the solar cells. Thus, it is also possible that the projection 112 and the recess 111 have a semicircular shape or a triangular shape or any other shape. It is also possible that the protrusion 112 is head-shaped with a neck-like taper. If the recess 111 is designed to enclose the head-like projection 112, the contact punches 110 can be placed on each other as in puzzle pieces, thus providing high stability (e.g., displacement of the contacting device).
Der Kontaktstempel 110 ist entlang der langen Seite deutlich breiter ausgebildet (z.B. um mehr als das Doppelte) als der Durchmesser d des Verbindungselementes 120. Dadurch wird es möglich, die Anzahl der vorzusehenden Kontaktierungselemente 100 zu verringern. So kann beispielsweise der Kontaktstempel 110 entlang der langen Seite eine Länge Li von ca. 6 mm oder in einem Bereich zwischen 4 und 10 mm aufweisen. Die Länge L2 der kurzen Seite ist beispielsweise 2 mm oder in einem Bereich zwischen 1 und 4 mm. Der Durchmesser d des Verbindungselementes 120 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 1 und 3 mm oder ca. 2 mm betragen. Der Kontaktstempel 110 kann außerdem eine Dicke oder Tiefe B von 1 bis 3 mm oder ca. 2 mm aufweisen. Diese Maße verstehen sich nur beispielhaft, die Erfindung soll nicht auf bestimmte Maße eingeschränkt werden. Im Allgemeinen können die Dimensionen der Kontaktstempel 110 an den konkreten Erfordernissen angepasst werden. The contact stamp 110 is significantly wider along the long side (eg by more than twice) as the diameter d of the connecting element 120. This makes it possible to reduce the number of contacting elements 100 to be provided. For example, the contact stamp 110 along the long side have a length Li of about 6 mm or in a range between 4 and 10 mm. The length L2 of the short side is for example 2 mm or in a range between 1 and 4 mm. The diameter d of the connecting element 120 may for example be in a range between 1 and 3 mm or about 2 mm. The contact stamp 110 may also have a thickness or depth B of 1 to 3 mm or about 2 mm. These dimensions are only an example, the invention should not be limited to certain dimensions. In general, the dimensions of the contact stamps 110 can be adapted to the specific requirements.
Durch diese balkenartige Form der Kontaktierungselemente 100 wird erreicht, dass bei der Kontaktierung weder einfallendes Licht noch von der Solarzelle emittiertes Licht abgeschattet wird. This beam-like shape of the contacting elements 100 ensures that neither incident light nor light emitted by the solar cell is shaded during contacting.
Außerdem kann der Kontaktstempel 110 eine Kontaktierungsoberfläche mit einer Oberflächenstruktur 115 aufweisen, die eine Kontaktierung der Solarzelle oder des Photovoltaikmoduls oder entsprechender Fingerkontakte/Busbars erleichtert. Die Oberflächenstruktur 115 kann beispielsweise eine Vielzahl von spitz zulaufenden pyramidenartigen Strukturen umfassen, um eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zu erreichen. Hierzu kann die strukturierte Kontaktierungsoberfläche 115 eine oder mehrere Kanten oder Spitzen umfassen, um den Auflagedruck bei der temporären Kontaktierung zu erhöhen (z.B. indem die Kanten/Spitzen entsprechend scharf oder fein gewählt werden). In addition, the contact stamp 110 may have a contacting surface with a surface structure 115, which facilitates contacting of the solar cell or of the photovoltaic module or of corresponding finger contacts / busbars. For example, surface structure 115 may include a plurality of tapered pyramidal structures to achieve reliable electrical contact. To this end, the textured bonding surface 115 may include one or more edges or peaks to increase the contact pressure during temporary bonding (e.g., by selecting the edges / peaks to be sharp or fine, respectively).
Fig. 3 veranschaulicht die Aneinanderreihung einer Vielzahl von Kontaktierungs- elementen 100, die wechselseitig über die Vorsprünge 112 und Ausnehmungen 111 miteinander in Eingriff stehen, um eine linienförmige Kontaktierungsreihe zu bilden. Damit wird es möglich, die beispielhafte Solarzelle oder das Photovoltaikmodul an verschiedenen Stellen elektrisch linienförmig zu kontaktieren. Fig. 3 illustrates the juxtaposition of a plurality of Kontaktierungs- elements 100 which mutually engage on the projections 112 and recesses 111 with each other to form a line-shaped Kontaktierungsreihe. This makes it possible to contact the exemplary solar cell or the photovoltaic module at various points electrically linear.
Die einzelnen Kontaktierungselemente 100 können nun mit Zuführungsleitungen 210, 220 elektrisch kontaktiert werden, um entsprechende elektrische Signale auf die Solarzelle oder das Photovoltaikmodul einzuprägen oder abzugreifen. Beispielsweise kann über eine erste Zuleitung 210 jedes zweite Kontaktierungselement 100a mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden (zum Beispiel Masse oder eine elektrische Spannung kann dort abgegriffen werden), während von den dazwischen angeordneten Kontaktierungselemente 100b über die zweite Zuleitung 220 ein entsprechendes Stromsignal zugeführt oder der erzeugte Strom (z.B. bei einer Lichteinstrahlung) abgegriffen wird. Die einzelnen Kontaktierungselemente 100a, 100b oder ein Teil davon können elektrisch miteinander verbunden sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass zumindest einige davon separat angesteuert werden, zum Beispiel indem jedes oder viele Kontaktierungselemente 100 eine eigene, unabhängige elektrische Zuleitung erhalten. Es können aber auch alle Kontaktierungselemente 100 zur Strommessung (oder Stromaufprägung) oder zur Spannungsmessung (oder Spannungsaufprägung) dienen. The individual contacting elements 100 can now be connected to supply lines 210, 220 are electrically contacted to impress corresponding electric signals on the solar cell or the photovoltaic module or tap. By way of example, an electrical voltage can be applied to each second contacting element 100a via a first supply line 210 (for example, ground or an electrical voltage can be tapped there), while a corresponding current signal is fed or generated by the contacting elements 100b arranged therebetween via the second supply line 220 Electricity (eg at a light irradiation) is tapped. The individual contacting elements 100a, 100b or a part thereof can be electrically connected to one another. However, it is also possible that at least some of them are controlled separately, for example by each or many contacting elements 100 receive their own, independent electrical supply line. However, it is also possible for all the contacting elements 100 to be used for current measurement (or current injection) or for voltage measurement (or voltage application).
Beispielsweise kann bei drei benachbarten Kontaktierungselement en 100 das mittlere Kontaktierungselement 100b zur Signalerfassung dienen, während die beiden äußeren Kontaktierungselemente 100a Referenzelemente sind, die z.B. zur Erzeugung des Referenzsignales mit einem definierten, die Messung nicht beeinträchtigenden Referenzpotential (z.B. Massepotential) beaufschlagt sind. For example, with three adjacent contacting elements 100, the middle contacting element 100b may serve for signal detection, while the two outer contacting elements 100a may be reference elements, e.g. to generate the reference signal with a defined, non-interfering reference potential (e.g., ground potential) are applied.
Mit dieser Anordnung ist es beispielsweise möglich, dass alle Bereiche der Solarzelle bzw. der Photovoltaikmodule auf eine bestimmte Spannung gelegt werden oder allen Bereichen ein bestimmter Strom zugeführt wird. Danach können die einzelnen Abschnitte der Solarzelle oder des Photovoltaikmoduls mit einer Kamera optisch erfasst werden, um aus der Leuchtintensität die Qualität der jeweiligen Solarzelle erfassen zu können. Der Strom kann auch gemessen werden, um die lokale Strom-Spannungs- Charakteristik zu bestimmen. With this arrangement, it is possible, for example, that all areas of the solar cell or the photovoltaic modules are set to a certain voltage or all areas a certain current is supplied. After that, the individual sections of the solar cell or of the photovoltaic module can be optically detected with a camera in order to be able to record the quality of the respective solar cell from the luminous intensity. The current can also be measured to determine the local current-voltage characteristic.
Um die Messwerte unabhängig voneinander abgreifen zu können, können die Kontaktstempel 110 Isolierungen aufweisen, die an den Oberflächenbereichen ausgebildet sind, die sich gegenüberliegend zwischen zwei benachbarten Kontaktstempel 110 befinden. Nach einem Einführen des Vorsprungs 122 in die Ausnehmung 111 des benachbarten Kontaktierungselementes 100 werden dadurch beide Kontaktierungs- elemente 100 elektrisch voneinander isoliert. Beispielsweise können dazu die Oberflächen zwischen den Kontaktstempeln 110 in der Fig. 3 mit einer isolierenden Ober- flächenbeschichtung versehen werden. Optional können ebenfalls folienartige Isolierelemente zwischen den Kontaktierungselementen 110 angeordnet werden. In order to be able to tap the measured values independently of one another, the contact stamps 110 can have insulations which are formed on the surface regions which are located between two adjacent contact stamps 110. After insertion of the projection 122 into the recess 111 of the As a result, both contacting elements 100 are electrically insulated from one another. For example, the surfaces between the contact punches 110 in FIG. 3 can be provided with an insulating surface coating for this purpose. Optionally, foil-like insulating elements can also be arranged between the contacting elements 110.
Optional ist es ebenfalls möglich, dass die Solarzelle von zwei gegenüberliegenden Seiten kontaktiert wird. So kann beispielsweise die Vorrichtung, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, die Solarzelle von einer Vorderseite kontaktieren, während die Rückseite der Solarzelle durch einen separaten Kontakt oder ebenfalls durch eine Vorrichtung 50, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, elektrisch kontaktiert wird. Optionally, it is also possible that the solar cell is contacted from two opposite sides. For example, the device as shown in FIG. 1 may contact the solar cell from a front side, while the back side of the solar cell may be electrically powered by a separate contact or also by a device 50 as shown in FIG will be contacted.
Ausführungsbeispiele erlauben das Aufsetzen der Kontaktierungsvorrichtung 50 auf einem einzelnen Anschluss, ebenso wie das gleichzeitige Kontaktieren einer komplexen Anschlussstruktur oder einer Stromsammeischiene (Busbar). Auch die parallel verlaufenden Kontaktfinger sind mit der beschriebenen Kontaktvorrichtung 50 kon- taktierbar. Es ist auch möglich, die Kontaktierungsvorrichtung 50 für Solarzellen zu nutzen, die keine Stromsammeischienen aufweisen. Ebenso kann die Kontierungs- vorrichtung 50 für Solarzellen genutzt werden, die ausschließlich über die Rückseite kontaktiert werden. Embodiments allow the contacting device 50 to be mounted on a single connection, as well as the simultaneous contacting of a complex connection structure or a busbar. The parallel contact fingers can also be contacted with the described contact device 50. It is also possible to use the contacting device 50 for solar cells which have no current busbars. Likewise, the account assignment device 50 can be used for solar cells which are contacted exclusively via the rear side.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verwendung der beschriebenen Kontaktierungsvorrichtung 50 für Messungen von Kenndaten von Solarzellen, z.B. an einem automatisierten Messplatz, wobei die Kontaktierungsvorrichtung 50 zum temporären elektrischen Kontaktieren der Vorderseite und/ oder Rückseite der Solarzellen genutzt wird. Für die Kontaktierung der Rückseite kann die Kontaktierungsvorrichtung 50 spiegelbildlich genutzt werden, sodass die Solarzelle zwischen einem ersten Trägerelement mit Kontaktierungselementen 100 und einem zweiten Trägerelement mit weiteren Kontaktierungselementen 100 gehalten wird. The present invention also relates to a use of the described contacting device 50 for measurements of characteristics of solar cells, e.g. at an automated measuring station, wherein the contacting device 50 is used for temporarily electrically contacting the front and / or back of the solar cells. For contacting the rear side, the contacting device 50 can be used in a mirror image, so that the solar cell is held between a first carrier element with contacting elements 100 and a second carrier element with further contacting elements 100.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures may be essential for the realization of the invention either individually or in any combination. LIST OF REFERENCE NUMBERS
50 Kontaktierungsvorrichtung 50 contacting device
100,100a,.. Kontaktierungselemente 100, 100a, .. contacting elements
110 Kontaktstempel  110 contact stamp
111 Ausnehmungen 111 recesses
112 Vorsprünge  112 protrusions
115 strukturierte Kontaktierungsoberfläche  115 structured contacting surface
120 stabförmiges Verbindungselement  120 rod-shaped connecting element
121 Befestigungsmittel (z.B. Gewinde)  121 fasteners (e.g., threads)
122,123 Teile der Verbindungselemente 122.123 parts of the connecting elements
130 Kontaktträger  130 contact carrier
210,220 elektrische Zuführungen  210,220 electrical feeders
400 konventionelle punktförmige Kontaktierungselemente 400 conventional punctiform contact elements
Li, L2 Längen des Kontaktstempels Li, L2 lengths of the contact punch
B Tiefe/Dicke des Kontaktstempels B depth / thickness of the contact stamp

Claims

Ansprüche claims
1. Kontaktierungselement (100) für eine Vorrichtung (50) zum temporären Kontaktieren einer Solarzelle oder eines Photovoltaikmoduls, wobei das Kontaktierungselement (100) einen länglich geformten Kontaktstempel (110) aufweist, um die Solarzelle oder das Photovoltaikmodul unter einer Vorspannung an zumindest einer Position elektrisch zu kontaktieren. 1. contacting element (100) for a device (50) for temporarily contacting a solar cell or a photovoltaic module, wherein the contacting element (100) has a longitudinally shaped contact stamp (110) to the solar cell or the photovoltaic module under a bias voltage at least one position electrically to contact.
2. Kontaktierungselement (100) nach Anspruch 1, das außerdem zur Verbindung des Kontaktstempels (110) ein stabförmiges Verbindungselement (120) mit zwei Teilen (122, 123) aufweist, die ineinander verschiebbar sind und eine Feder zum Aufbringen der Vorspannung vorgesehen ist. 2. contacting element (100) according to claim 1, further comprising for connecting the contact stamp (110) has a rod-shaped connecting element (120) with two parts (122, 123) which are slidable into each other and a spring for applying the bias voltage is provided.
3. Kontaktierungselement (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der längliche Kontaktstempel (110) zwei gegenüberliegende lange Seiten und zwei gegenüberliegende kurze Seiten aufweist, wobei an den zwei gegenüberliegenden kurzen Seiten Einrastelemente (111, 112) vorgesehen sind, so dass der Kontaktstempel (110) mit weiteren Kontaktstempeln in zumindest einer Richtung formschlüssig verbindbar ist, um eine stabile lineare Ausrichtung von mehreren Kontaktierungselementen (100) zu erreichen. 3. Contacting element (100) according to claim 1 or claim 2, wherein the elongate contact stamp (110) has two opposite long sides and two opposite short sides, wherein on the two opposite short sides latching elements (111, 112) are provided, so that the Contact stamp (110) with further contact punches in at least one direction is positively connected to achieve a stable linear alignment of a plurality of contacting elements (100).
4. Kontaktierungselement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kontaktstempel (110) eine strukturierte Kontaktierungsoberfläche (115) aufweist, die eine oder mehrere Kanten oder Spitzen umfasst, um den Auflagedruck bei der temporären Kontaktierung zu erhöhen. 4. contacting element (100) according to one of claims 1 to 3, wherein the contact stamp (110) has a structured contacting surface (115), which comprises one or more edges or peaks in order to increase the contact pressure in the temporary contacting.
5. Kontaktierungselement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem Isolierbereiche aufweist, die ausgebildet sind, um eine seitliche elektrische Isolierung zu benachbarten Kontaktierungselemente bereitzustellen. 5. contacting element (100) according to any one of the preceding claims, further comprising insulating regions which are formed to provide a lateral electrical insulation to adjacent contacting elements.
6. Kontaktierungselement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der länglich geformte Kontaktstempel (110) eine erste Länge (Li) ent- lang einer Längsrichtung in einem Bereich zwischen 3 und 10 mm, eine zweite Länge (L2) in einer Querrichtung zwischen 0,5 und 3 mm und ein Dicke (B) in einem Bereich zwischen 1 und 3 mm aufweisen. 6. contacting element (100) according to any one of the preceding claims, wherein the elongated shaped contact stamp (110) has a first length (Li) have a longitudinal length in a range between 3 and 10 mm, a second length (L2) in a transverse direction between 0.5 and 3 mm and a thickness (B) in a range between 1 and 3 mm.
7. Vorrichtung (50) mit: mehreren Kontaktierungselementen (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; einem Kontaktträger (130), der ausgebildet ist, um die Kontaktierungselemen- te (100) entlang einer gerade oder gekrümmten Linie zu halten; und elektrischen Zuführungsleitungen (210, 220), um Stromwerte oder Spannungswerte an verschiedenen Positionen auf der Solarzelle oder dem Photo- voltaikmodul aufzuprägen oder abzugreifen. 7. A device (50) comprising: a plurality of contacting elements (100) according to one of the preceding claims; a contact carrier (130) configured to hold the contacting members (100) along a straight or curved line; and electrical supply lines (210, 220) for impressing or tapping current values or voltage values at various positions on the solar cell or the photovoltaic module.
8. Vorrichtung (50) nach Anspruch 7, wobei der Kontaktträger (130) ausgebildet ist, um an den Kontaktierungselementen (100) abwechselnd eine erste elektrische Größe, insbesondere bestimmte elektrische Spannungswerte, und eine zweite elektrische Größe, insbesondere elektrische Stromwerte, anzulegen oder abzugreifen. 8. Device (50) according to claim 7, wherein the contact carrier (130) is designed to alternately apply or pick off at the contacting elements (100) a first electrical variable, in particular specific electrical voltage values, and a second electrical variable, in particular electric current values ,
9. Vorrichtung (50) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der Kontaktträger (130) ein erstes Trägerelement und ein zweites Trägerelement aufweist, die jeweils zumindest ein elektrisches Kontaktierungselement (100) halten und ausgebildet sind, um die Solarzelle oder das Photovoltaikmodul auf gegenüberliegenden Seiten elektrisch zu kontaktieren. 9. Device (50) according to claim 7 or claim 8, wherein the contact carrier (130) comprises a first carrier element and a second carrier element, each hold at least one electrical contacting element (100) and are formed to the solar cell or the photovoltaic module on opposite Contact sides electrically.
10. Verwenden zumindest eines Kontaktierungselementes (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Vorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 zum Ermitteln von Kenndaten von zumindest einer Solarzelle in einer Messeinrichtung. 10. Use of at least one contacting element (100) according to one of claims 1 to 6 in a device (50) according to one of claims 7 to 9 for determining characteristic data of at least one solar cell in a measuring device.
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