WO2023232378A1 - Verfahren zur herstellung eines solarzellenmoduls - Google Patents

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WO2023232378A1
WO2023232378A1 PCT/EP2023/061737 EP2023061737W WO2023232378A1 WO 2023232378 A1 WO2023232378 A1 WO 2023232378A1 EP 2023061737 W EP2023061737 W EP 2023061737W WO 2023232378 A1 WO2023232378 A1 WO 2023232378A1
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solar cell
solar
cell
connectors
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PCT/EP2023/061737
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Jan Tobias PASCHEN
Elmar LOHMÜLLER
Puzant Baliozian
Jan Nekarda
Andreas Brand
Florian Clement
Tobias Fellmeth
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
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    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868—Passivation

Definitions

  • photovoltaic solar cells are increasingly being manufactured on larger substrates.
  • the solar cell area of the solar cell integrated in a solar cell module is smaller than the area of the substrate when the solar cell is manufactured. This is because solar cells deliver comparatively high currents and low voltages and it is therefore advantageous to connect several smaller solar cells in series for a given area in order to achieve a larger output voltage.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a cost-effective method for producing a robust solar cell module with high output voltages.
  • the method according to the invention for producing a solar cell module has the following process steps:
  • a solar cell substrate with a plurality of solar cells is provided, the solar cells each having at least one metallic p-contact on a connection side of the solar cell substrate. tion structure of p-polarity and at least one metallic n-contacting structure of n-polarity.
  • the solar cells of the solar cell substrate are therefore designed as solar cells that can be contacted on one side.
  • a method step B the solar cell substrate is divided in order to separate the plurality of solar cells and electrically conductive connections are formed between adjacent solar cells by arranging electrically conductive, flexible cell connectors on the connection side.
  • the cell connectors each electrically conductively connect at least one contacting structure of a solar cell to at least one contacting structure of an adjacent solar cell.
  • the arrangement of the solar cells is retained.
  • the solar cells are typically connected in series in a solar cell string.
  • a cell connector from the front of a solar cell to the back of an adjacent solar cell in order to form an electrical series connection.
  • the method according to the invention uses so-called solar cells that can be contacted on one side, in which metallic contacting structures of both polarities are arranged on one side.
  • Solar cell structures are known which are referred to as back-side contactable solar cell structures.
  • Solar cells that can be contacted on the back have both at least one metallic p-contacting structure of p-polarity and at least one metallic n-contacting structure of n-polarity on a back of the solar cell.
  • the connection of solar cells that can be contacted on the back can therefore be done entirely on the back, so that no cell connectors have to be routed from the front of a solar cell to the back of an adjacent solar cell.
  • rear-contact solar cell structures In rear-contact solar cells (RCC), there is no metallic contacting structure on the front. Typically, both emitter and base regions are formed on the back of such solar cells.
  • EWT Emitter Wrap-Through
  • EWT solar cell structure In an EWT solar cell, there is typically an emitter region on the front and the emitter region is locally guided to a rear emitter region at one or more points, so that the rear emitter region is guided by means of one or more metallic contacting structures can be contacted.
  • An MWT solar cell has one or more metallic feedthroughs from the front to the back, which electrically conductively connect a front-side metallic contacting structure with a rear-side metallic contacting structure.
  • the method according to the invention is characterized in that no additional handling of the isolated solar cells is necessary to form the solar cell module.
  • the solar cells are separated and arranged in a different arrangement and sequence in a separate system for interconnection in a solar cell module.
  • the solar cells have to be transported, whereby there is a particular risk of solar cell breakage and a great deal of mechanical effort is required.
  • the solar cells must be captured optically in order to be able to rearrange them precisely.
  • no transport of individual solar cells, no rearrangement of the solar cells, no optical detection and no precise arrangement is necessary, so that costs are saved and the risk of solar cell breakage is reduced.
  • the use of flexible, electrically conductive cell connectors results in flexibility in the relative movement of the solar cells. each other, so that mechanical stresses and the resulting damage such as solar cell breakage or the detachment of cell connectors can be avoided.
  • the flexibility of the cell connectors can be increased by structuring, for example by inserting expansion folds.
  • the flexible cell connectors are designed in such a way that the isolated solar cells can be spaced apart. This is particularly advantageous if the cell connectors are arranged before the solar cells are separated, since some separation methods, in particular separation using TLS, lead to a slight movement and thus a slight spacing of the solar cells. It is therefore advantageous for the flexible cell connectors to have expansion slots. Alternatively or additionally, it is advantageous for the cell connectors to have one or more expansion folds.
  • the flexible cell connectors are arranged on the connection side before the solar cells are separated.
  • the solar cells are advantageously separated from the side of the solar cell substrate opposite the connection side in order to avoid impairment of the cell connectors during the separation.
  • predetermined breaking lines are formed in the solar cell substrate, preferably on the less recombination-sensitive side of the solar cell substrate, before the flexible cell connectors are arranged. It is within the scope of the invention that the separation is then carried out by mechanical breaking at the predetermined breaking lines.
  • the solar cells are separated using methods known per se for dividing a solar cell substrate, in particular a semiconductor wafer. It is particularly advantageous that in process step B the solar cells are separated using thermal laser separation TLS (TLS, "thermal laser separation”, as in Zuhlke, 2009, “TLS-Dicing - An innovative alternative to known technologies" 20 htt- ps://doi.org/10.1109/ASMC.2009.5155947).
  • TLS thermal laser separation
  • the flexible cell connectors are arranged after the solar cells have been separated, the arrangement of the solar cells being maintained by means of a holding device after the separation and during the arrangement of the flexible cell connectors.
  • This advantageous embodiment of the method according to the invention does have the disadvantage that a holding device is required in order to avoid displacement of the isolated solar cells before arranging the flexible cell connectors.
  • a holding device is required in order to avoid displacement of the isolated solar cells before arranging the flexible cell connectors.
  • a holding device with suction openings is advantageously used and the solar cell substrate is arranged on the holding device before the solar cells are separated and is sucked onto the holding device by means of the suction openings by forming a pressure difference at the suction openings, preferably by means of a suction pump, and the suction is preferably carried out during the separation and the arrangement of the flexible cell connectors in order to avoid shifting of the isolated solar cells relative to one another.
  • each solar cell is electrically connected in series with an adjacent solar cell.
  • all solar cells of the solar cell module are electrically connected in series in order to achieve a high output voltage.
  • the solar cell module has a plurality of solar cell strings connected in parallel, with each solar cell string having a plurality of solar cells connected in series.
  • the solar cell strings are preferably connected in parallel.
  • At least in a subset of the solar cells contact is made by means of the flexible cell connectors on two mutually perpendicular edges of the solar cell.
  • at least a subset of the solar cells arranged on the solar cell substrate, preferably all of them, is designed in such a way that metallic contacting structures of n-polarity and p-polarity are arranged on the back on two mutually perpendicular edges of the solar cell.
  • a particularly compact shape with an aspect ratio equal to 1 or close to 1 of the sides of the solar cell module while simultaneously connecting the solar cells in series is achieved by a meandering series connection.
  • a circuit diagram is repeatedly designed as follows:
  • a first solar cell of a first of the two rows is connected to a second solar cell arranged next to this solar cell in the second row, the second solar cell is connected to a third solar cell located next to the second solar cell in the second row, the third solar cell is connected to one next to the The third solar cell in the first row is connected to the fourth solar cell and the fourth solar cell is connected to a fifth solar cell located next to the fourth solar cell in the first row.
  • the connection is preferably carried out using a flexible, electrically conductive cell connector.
  • the wiring diagram is repeated, with the fifth solar cell representing the first solar cell in accordance with the prescribed diagram during the repetition.
  • the individual arcs of the meandering arrangement have an amplitude with a length of more than two solar cells.
  • at least one further, third row of solar cells is arranged running in parallel between the first and second rows of solar cells.
  • the connection scheme in this advantageous embodiment is as follows: The connection of the first and second solar cells takes place indirectly via the neighboring solar cells lying between the first and second solar cells in the rows between the first and second rows and the connection of the third and fourth solar cells takes place indirectly via the between the third and fourth solar cells in the rows between the second and first rows are adjacent solar cells.
  • the solar cells are arranged in at least four parallel rows, that at least two parallel meandering interconnections of the solar cell are formed and that a plurality of electrical cross-connections are formed by means of the flexible cell connectors, which connect the meandering interconnections of the solar cell to one another in an electrically conductive manner connect.
  • meandering interconnections are arranged in parallel next to one another.
  • Each of these meandering circuits has at least two parallel rows of solar cells. It is within the scope of the invention, as described above, to design the meandering circuits with amplitudes longer than two solar cells, so that each meandering circuit has more than two parallel rows of solar cells.
  • electrical cross-connections are formed between adjacent meandering interconnections, preferably on the mutually facing arcs of the meandering interconnections. These cross-connections each have the same number of solar cells at the start of the meandering connections and are therefore at the same voltage level.
  • These electrical cross-connections ensure additional reliability in the event of damage to the electrically conductive connections caused by the flexible cell connectors, damage to the solar cells and/or partial shading.
  • Edge passivation can be carried out by applying dielectric layers using deposition techniques to create a lower defect density (chemical passivation) and/or by field effect passivation with fixed charges. It is within the scope of the invention to use one of the layers from the group of aluminum oxide layer, silicon nitride layer, silicon oxide layer for edge passivation.
  • the edge passivation can be carried out after the solar cells have been separated and before the solar cells are connected using the flexible cell connectors in order to avoid impairment of the cell connectors by the edge passivation process.
  • the solar cell module is opened in at least a portion of the solar cell rows.
  • neighboring solar cells do not have parallel edges lying next to one another during edge passivation, but rather the edges of these neighboring solar cells include an opening angle, so that a more uniform and/or faster deposition of a passivation layer for edge passivation can take place.
  • the solar cell module is arranged in such a way that at least two adjacent rows of solar cells are opened in a V-shape with the edges facing one another, in particular an opening angle.
  • kel in the range 3° to 180°, preferably in the range 5° to 30°. This results in a better attack surface for depositing the passivation layer.
  • the solar cell module is placed on an edge passivation support with a convex support surface, in particular a uniaxially convex support surface.
  • an edge passivation layer designed as a general cylinder in particular as a half circular cylinder, i.e. a general cylinder with a semicircular cross-sectional area, is advantageous.
  • edge passivation support with a convex support surface makes it possible in a simple manner for several groups of adjacent solar cells, in particular several parallel rows of solar cells, to be opened in a V-shape at the same time with the mutually facing edges and thus offer a better attack surface for depositing the passivation layer.
  • an edge passivation support with a uniaxially convex support surface is particularly advantageous.
  • a V-shaped opening in particular an opening angle, as described above, can be formed in a simple manner on a plurality of rows, in particular on all rows running parallel to the axis of the convex support surface of the edge passivation support.
  • the solar cell module is rotated by 90° and placed on the edge passivation support or a further edge passivation support, so that V-shaped openings are formed on the mutually facing edges of solar cell rows, which run perpendicular to the solar cell rows of the first step .
  • Edge passivation is then carried out again with the deposition of a passivation layer.
  • edge passivation can therefore take place in two passivation steps. It is therefore advantageous that after arranging the flexible cell connectors (6) and before carrying out the edge passivation, at least two edge passivation steps are carried out, wherein in a first edge passivation step the solar cell module is arranged in such a way that at least a first group of two adjacent rows of solar cells are connected to each other facing edges are opened in a V-shape, in particular have an opening angle in the range of 3° to 180°, preferably in the range of 5° to 30° and in a second edge passivation step the solar cell module is arranged in such a way that at least a second group of two adjacent rows of solar cells are opened in a V-shape with the edges facing each other, in particular have an opening angle in the range of 3° to 180°, preferably in the range of 5° to 30°, the rows of the first group running perpendicular to the rows of the second group.
  • the flexible cell connectors are preferably formed on metal foil and preferably have a thickness in the range 5 pm to 50 pm. It is within the scope of the invention to make the cell connectors from aluminum foil. Likewise, the cell connectors can be made from metal foils of other metals, in particular from copper foil. Furthermore, it is within the scope of the invention to form the cell connectors from a film coated with one or more metal layers. It is within the scope of the invention that the flexible cell connectors are designed with an adhesive layer, in particular have an adhesive layer made of conductive adhesive. This results in easy handling, since the cell connectors can be arranged mechanically or electrically conductively on the solar cells even without the effects of heat, in particular without the use of laser radiation.
  • a particularly good attack surface on the edges for depositing a passivation layer results if the solar cell module is folded before the passivation layer is deposited, so that at least for a subset of the solar cells the edge lies parallel above or below the edge of the neighboring solar cell, thus making the edges one Include an angle of 180°.
  • the solar cell module is folded, so that at least a subset of the solar cells have front surfaces that lie against one another. or adjacent back sides are arranged.
  • the folding thus takes place along one or more dividing lines along which the solar cell substrate was divided. Due to the connection of the solar cells using flexible cell connectors, the solar cell module can be folded along the dividing lines even after the cell connectors have been arranged, so that the solar cells, which lie opposite the folding line, lie against one another with the front or back.
  • the mechanical and electrically conductive arrangement of the cell connectors on the metallic contacting structures of the solar cells is preferably carried out by means of heat, particularly preferably by partially melting the cell connector on the contact area of the cell connector to the metallic contacting structure of the solar cell.
  • Local heating is advantageously carried out using electromagnetic radiation, particularly preferably using laser radiation, particularly preferably in the wavelength range 350 nm-1100 nm, in order to adjust the absorption well depending on the cell connector material.
  • the use of an nd-yag laser with a wavelength of 1064 nm for local heating is advantageous.
  • the method according to the invention can be scaled as desired; Solar cell modules with a small number of solar cells and also solar cell modules with a large number of solar cells can therefore be produced.
  • the solar cell substrate provided and thus also the solar cell module produced by the method has at least four, preferably at least eight, more preferably at least ten, particularly preferably at least 20 solar cells.
  • the solar cells are advantageously arranged on the solar cell substrate and thus also on the solar cell module produced using the method at least in two rows, particularly preferably at least in two straight lines. against parallel rows.
  • the solar cell module thus preferably has at least two, preferably at least four rows of solar cells arranged in parallel, each row preferably having at least two, particularly preferably at least four solar cells.
  • a cell connector film is arranged on the connection side of the solar cell substrate before separating the solar cells and the cell connector film is then divided in order to form the cell connectors.
  • the electrical and mechanical connection of the cell connectors to the solar cells is formed, particularly preferably by means of laser radiation, so that when the cell connector film is divided, the cell connectors already adhere to the connection side of the solar cell substrate.
  • the cell connector film is applied to the solar cell substrate in a form-fitting manner using negative pressure.
  • a support for the solar cell substrate which has a plurality of suction openings all around the edge of the solar cell substrate, and the cell connector film is arranged to cover the solar cell substrate and the suction openings, so that a positive fit is achieved by suctioning the cell connector film using the suction openings of the cell connector film to the solar cell substrate.
  • Figures 1 to 3 process steps of a first scrap example of a process according to the invention
  • Figure 4 shows the final result of a modification of the first exemplary embodiment
  • Figure 5 shows the end result of a further modification of the first exemplary embodiment
  • Figures 9 to 11 show the end result of a further modification of the first exemplary embodiment, with several adjacent meandering circuits and electrical cross-connectors and
  • Figure 12 shows a further modification of the first exemplary embodiment with edge passivation.
  • Figures 1 - 3 show partial steps of a first exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • a solar cell substrate 1 with a plurality of solar cells 2 is provided.
  • the solar cells 2 are designed as MWT solar cells.
  • 1 shows a plan view from above of a front side of the solar cell substrate 1, in which a metallic front side contacting structure 3 is arranged on the front side of the four solar cells 2 of the solar cell substrate 1.
  • the front side contacting structure 3 of each solar cell 2 has a plurality of metal contacting fingers arranged in parallel, which are electrically conductively connected by a metal contacting bus arranged perpendicular to the contacting fingers.
  • the front side metallizations of the solar cells 2 are thus designed like a comb in a manner known per se.
  • Two through-metallizations 4 are arranged on the bus bars of the front side metallizations 3 of the solar cells 2.
  • the through-metallizations 4 are designed as cylindrical metallic electrically conductive connections, which electrically conductively connect the front side contacting structure 3 to the back, so that the front side Contacting structure 3 can be contacted on the back, as explained in more detail below.
  • Figure 2 shows a top view of the back of the solar cell substrate 1 shown in Figure 1.
  • each solar cell 2 On the back of each solar cell 2, a plurality of straight, parallel metallic contacting fingers are arranged, which are electrically conductively connected to a base of the solar cell 2.
  • the contacting fingers shown in Figure 2 thus each represent a p-contacting structure of the solar cell 2.
  • a p-contacting structure is marked with the reference number 5 in each solar cell 2.
  • the through-metallizations 4 which are electrically conductively connected to the front side contacting structures 3, can be contacted on the back.
  • the area of the through-metallization 4 that is exposed on the back thus represents the rear n-contacting structure of the solar cells 2.
  • a method step B in the present exemplary embodiment, flexible, electrically conductive cell connectors 6 are now arranged in order to form electrically conductive connections between adjacent solar cells 2.
  • the back of the solar cell substrate 1 thus represents the connection side.
  • the cell connectors 6 are arranged in such a way that, on the one hand, an electrically conductive connection of a cell connector 6 with all p-contacting structures 5 of a solar cell 2 and, on the other hand, an electrically conductive connection of this cell connector with all through-metallizations 4 of an adjacent solar cell 2 is formed.
  • the cell connectors are arranged by placing the cell connectors in the intended location and then using laser radiation at the contact points to the p-contacting structures 5 and the diameters.
  • Tallization 4 a mechanical and electrically conductive connection is formed by partially melting the cell connector 6 designed as a metal foil.
  • the four solar cells 2 are connected in series by means of the cell connectors 6.
  • two module connectors 7, which are also designed as metal foil and are therefore flexible, electrically conductive, are arranged, which enable the arrangement shown in Figure 3 to be connected to external connections or with enable further module components.
  • the solar cell substrate 1 is divided in order to separate the four solar cells 2.
  • the dividing takes place along the lines marked A and B, in this case dividing takes place from the front of the solar cell substrate using TLS.
  • the solar cell substrate 1 is placed on a holding device with a plurality of suction openings, the holding device being designed such that each solar cell 2 rests on a plurality of suction openings.
  • suction i.e. H.
  • the substrate is fixed to the holding device.
  • the solar cell substrate is then divided from the back of the solar cell substrate 2 in order to separate the four solar cells 2, with this modification being carried out using a chip saw (dicing).
  • the cell connectors 6 and module connectors 7 are arranged as described above and the suction is then stopped.
  • a solar cell substrate 2 which has two parallel rows of six solar cells 2 each.
  • the two solar cells on top as shown are marked with the reference number 2.
  • the solar cells 2 are thus arranged in 2 parallel rows and are connected to each other in a meandering manner using the flexible cell connectors 6:
  • a first solar cell 2a is connected in series with a cell connector 6 with a second solar cell 2b arranged next to the solar cell 2a in the second row.
  • the second solar cell 2b is connected in series with a cell connector 6 with a third solar cell 2c located next to the second solar cell 2b in the second row.
  • the third solar cell 2c is connected in series with a fourth solar cell 2d located next to the third solar cell in the first row.
  • the fourth solar cell 2d is connected in series with a fifth solar cell 2e located next to the fourth solar cell in the first row.
  • This wiring diagram continues upwards in the illustration according to FIG. 4, with the fifth solar cell 2e as the first solar cell according to the prescribed wiring diagram.
  • the solar cell substrate is then divided using TLS from the front at the dividing lines between the solar cells 2.
  • FIG. 5 shows a further modification of the exemplary embodiment of a method according to the invention described in Figures 1 to 3.
  • This modification uses rear contact cells (RCC).
  • RRC rear contact cells
  • These solar cells have two comb-like, interlocking metallic contacting structures on the back.
  • the comb-like contacting structures each have a plurality of parallel contacting fingers and a busbar running perpendicular to the contacting fingers, which connects the contacting fingers in an electrically conductive manner.
  • An n-contacting structure 8 has the n-polarity and, accordingly, a p-contacting structure 5 has the p-polarity.
  • the solar cells are arranged along a line, so that in the case of two adjacent solar cells, a busbar of a p-contacting structure 5 is opposite a busbar of an n-contacting structure 8.
  • the flexible cell connectors 6 two adjacent solar cells are connected and thus connected in series.
  • a module connector 7 is arranged at each end.
  • MWT solar cells are used, which have the previously described contacting scheme shown in Figure 5 on the back.
  • the MWT solar cells also do not have a metallic contact structure on the front sides.
  • the MWT solar cells have an emitter on the front, which, in contrast to the RCC solar cells, extends over an emitter connection area to an emitter on the rear.
  • FIG. 6 to 8 show exemplary embodiments of cell connectors which enable a slight spacing of the isolated solar cells.
  • cell connectors according to FIG. 6 are used and/or the cell connectors are arranged according to FIG. 7 or FIG. 8.
  • Figure 6 shows a presently rectangular flexible cell connector, which has expansion slots marked by oblique lines. These slots therefore allow the length or width of the cell connector to be changed to a small extent.
  • FIG. 7 shows schematically a flexible cell connector 6 connecting the back of two adjacent solar cells, which is arranged with a length reserve and thus forms an expansion fold.
  • the expansion fold is not shown to scale. It is advantageous to form smaller expansion folds with shorter length reserves than shown in Figure 7.
  • FIG. 8 shows a variant of a cell connector 6 with several expansion folds, which form a zigzag pattern in cross section. In an alternative embodiment to the exemplary embodiment shown in FIG. 8, this takes place Formation of the cell connectors with several expansion folds, which form a wave shape.
  • the design and arrangement of the cell connectors according to FIGS. 6 to 8 also enable the solar cells 2 to be spaced apart.
  • cell connectors 6 according to the previously described embodiments according to Figures 6 to 8 is particularly advantageous if the cell connectors are attached before the solar cells are separated, so that there is a slight displacement and spacing during the separation process, i.e. during the separation of the solar cell substrate 1 of solar cells is made possible. This is particularly advantageous if, as previously described in the exemplary embodiment, the solar cell substrate is divided using TLS.
  • FIGS. 9 to 11 show the end result of a further modification of the exemplary embodiment of a method according to the invention described in FIGS. 1 to 3.
  • meandering series connections are formed as shown in Figure 4.
  • the solar cells are arranged in a matrix of 6x6 and thus a total of 36 solar cells, with three meandering circuits running parallel as shown in FIGS. 9 to 11 and horizontally running as shown in the figures.
  • FIG. 9 shows the rear view of the separated solar cells 2, which were connected in a meandering manner in three strings in series using flexible cell connectors 6, with module connectors 7 being arranged at the ends.
  • the top two meandering series connections have common module connectors 7.
  • solar cells 2, cell connectors 6 and module connectors 7 are marked with reference numbers only as examples.
  • the module connectors and cell connectors are each shown by dashed lines.
  • the solar cells 2 are designed as MWT solar cells as described in FIGS. 1 to 4 and have the metallic ones described in FIGS. 1 to 4. see contacting structures, in particular the p-contacting structures 5 and through-metallizations 4 described there.
  • FIG. 11 shows a front view of the solar cell module.
  • Figure 10 shows a wiring diagram of the rear view shown in Figure 9, with meandering series connections being shown by dotted lines.
  • three parallel, horizontally extending meandering series connections were formed by means of the flexible cell connectors 6, as shown in Figure 10, each series connection having twelve solar cells and thus a string length of twelve solar cells 2.
  • the flexible cell connectors designated by reference number 9 in Figure 9 have a dual function: On the one hand, the cell connectors 9 electrically conductively connect two horizontally adjacent solar cells of the respective solar cell strings. In addition, these cell connectors 9 are additionally designed as cross connectors and electrically connect arcs of the meandering series interconnections that face each other in an electrically conductive manner. This electrically conductive cross connection of the cross connectors 9 is shown in FIG. 10 as a solid line.
  • the cross connectors to the module connectors 7 in both meandering strings which are connected in an electrically conductive manner by the cross connectors 9, each have the same number of solar cells, so that the cross connectors thus electrically connecting the solar cell strings at the same voltage potentials.
  • FIGS. 9-11 shows an edge passivation step of a modification of the exemplary embodiment of a method according to the invention described in FIGS. 9-11.
  • a solar cell module is formed as shown in FIGS. 9-11 with 6 rows of 6 solar cells 2 each.
  • the connection side of the solar cell module is placed on an edge passivation pad 10.
  • the edge passivation support 10 is designed as a half circular cylinder and the solar cell module is placed on the convex support surface of the edge passivation support 10.
  • V-shaped openings are formed on the mutually facing edges of two adjacent rows of solar cells 2.
  • Figure 12 shows a sectional drawing, with the drawing plane perpendicular to the cylinder axis the edge passivation layer 10 runs. Accordingly, the rows of solar cells 2 according to the previous description also run perpendicular to the plane of the drawing in the illustration according to FIG. 12. Since the solar cells 2 are connected to one another with the flexible cell connectors 6, the V is formed by placing them on the edge passivation pad 10 without any further action -shaped openings each in the area of the flexible cell connectors 6, at the mutually facing edges of the solar cells 2. Edge passivation then takes place by depositing a dielectric layer, in this case a silicon dioxide layer.
  • a dielectric layer in this case a silicon dioxide layer.
  • the solar cell module is then rotated by 90° and placed on the edge passivation support 10. This results in the identical sectional view according to FIG. 12, with V-shaped openings now being formed between rows of solar cells 2, which run perpendicular to the rows of solar cells 2 of the previous passivation step.
  • Edge passivation is then carried out again by depositing a dielectric layer, in this case a silicon dioxide layer, as in the previous passivation step.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines Solarzellensubstrats (1) mit einer Mehrzahl von Solarzellen (2), wobei die Solarzellen (2) jeweils an einer Verbindungsseite des Solarzellensubstrats (1 ) zumindest eine metallische p-Kontaktierungsstruktur (5) der p-Polarität und zumindest eine metallische n-Kontaktierungsstruktur der n-Polarität aufweisen und Zerteilen des Solarzellensubstrats (1), um die Mehrzahl von Solarzellen (2) zu Vereinzeln und Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen (2) mittels Anordnen elektrisch leitender, flexibler Zellverbinder (6) an der Verbindungsseite, welche jeweils zumindest eine Kontaktierungsstruktur einer Solarzelle (2) mit zumindest einer Kontaktierungsstruktur einer benachbarten Solarzelle (2) elektrisch leitend verbinden, wobei die Anordnung der Solarzellen (2) beibehalten wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls
Beschreibung
Zur Verringerung der Herstellungskosten werden photovoltaische Solarzellen zunehmend auf größeren Substraten hergestellt. Es ist für viele Anwendungen jedoch wünschenswert, dass die Solarzellenfläche der in einem Solarzellenmodul integrierten Solarzelle kleiner ist als die Fläche des Substrats bei Herstellung der Solarzelle. Dies ist darin begründet, dass Solarzellen vergleichsweise hohe Ströme und niedrige Spannungen liefern und es daher vorteilhaft ist, bei einer gegebenen Fläche mehrere kleinere Solarzellen in Reihe zu schalten, um eine größere Ausgangsspannung zu erzielen.
Es ist daher bekannt, auf einem Solarzellensubstrat mehrere Solarzellen auszubilden und anschließend das Solarzellensubstrat zu zerteilen, um die Solarzellen zu vereinzeln.
Insbesondere für die autarke Stromversorgung kleinerer elektronischer Geräte besteht Bedarf nach einem Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von Solarzellenmodulen mit hoher Ausgangsspannung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines robusten Solarzellenmoduls mit hohen Ausgangsspannungen zur Verfügung zu stellen.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls weist folgende Verfahrensschritte auf:
In einem Verfahrensschritt A erfolgt ein Bereitstellen eines Solarzellensubstrats mit einer Mehrzahl von Solarzellen, wobei die Solarzellen jeweils an einer Verbindungsseite des Solarzellensubstrats zumindest eine metallische p-Kontaktie- rungsstruktur der p-Polarität und zumindest eine metallische n-Kontaktierungs- struktur der n-Polarität aufweisen. Die Solarzellen des Solarzellensubstrats sind somit als einseitig kontaktierbare Solarzellen ausgebildet.
In einem Verfahrensschritt B erfolgt ein Zerteilen des Solarzellensubstrats, um die Mehrzahl von Solarzellen zu vereinzeln und ein Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen mittels Anordnen elektrisch leitender, flexibler Zellverbinder an der Verbindungsseite. Die Zellverbinder verbinden jeweils zumindest eine Kontaktierungsstruktur einer Solarzelle mit zumindest einer Kontaktierungsstruktur einer benachbarten Solarzelle elektrisch leitend. In Verfahrensschritt B wird die Anordnung der Solarzellen beibehalten.
Bei photovoltaischen Solarzellen erfolgt typischerweise eine Reihenschaltung der Solarzellen in einem Solarzellenstrang („string“). Bei typischen Solarzellenstrukturen ist es daher notwendig, einen Zellverbinder von der Vorderseite einer Solarzelle zur Rückseite einer benachbarten Solarzelle zu führen, um eine elektrische Reihenschaltung auszubilden. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet hingegen sogenannten einseitig kontaktierbare Solarzellen, bei denen metallische Kontaktierungsstrukturen beider Polaritäten auf einer Seite angeordnet sind.
Es sind Solarzellenstrukturen bekannt, welche als rückseitenkontaktierbare Solarzellenstrukturen bezeichnet werden. Rückseitenkontaktierbare Solarzellen weisen an einer Rückseite der Solarzelle sowohl zumindest eine metallische p- Kontaktierungsstruktur der p-Polarität als auch zumindest eine metallische n- Kontaktierungsstruktur der n-Polarität auf. Die Verschaltung rückseitenkontaktierbarer Solarzellen kann somit vollständig an der Rückseite erfolgen, sodass keine Zellverbinder von der Vorderseite einer Solarzelle zur Rückseite einer benachbarten Solarzelle geführt werden müssen.
Es sind verschiedene rückseitenkontaktierbare Solarzellenstrukturen bekannt: Bei Rückseitenkontaktsolarzellen (RCC) befindet sich keine metallische Kontaktierungsstruktur auf der Vorderseite. Typischerweise sind bei solchen Solarzellen sowohl Emitter- als auch Basisbereiche an der Rückseite ausgebildet. Eine Weiterbildung stellt die EWT (Emitter Wrap-Through)-Solarzellenstruktur dar. Bei einer EWT-Solarzelle befindet sich typischerweise ein Emitterbereich an der Vorderseite und es ist lokal an einer oder mehreren Stellen der Emitterbereich zu einem rückseitigen Emitterbereich geführt, sodass der rückseitige Emitterbereich mittels einer oder mehrerer metallischer Kontaktierungsstrukturen kontaktiert werden kann.
Eine weitere rückseitenkontaktierbare Solarzelle stellt die MWT (Metal Wrap- Through)- Solarzellenstruktur dar. Eine MWT-Solarzelle weist eine oder mehrere metallische Durchleitungen von der Vorder- zu der Rückseite auf, welche eine vorderseitige metallische Kontaktierungsstruktur mit einer rückseitigen metallischen Kontaktierungsstruktur elektrisch leitend verbinden.
All diesen Solarzellenstrukturen ist gemein, dass eine Verschaltung der Solarzellen in einem Solarzellenmodul und insbesondere eine Reihenschaltung in einem Solarzellenstrang ausschließlich an der Rückseite erfolgen kann. Es liegt im Rahmen der Erfindung, RCC, MWT, und/oder EWT-Solarzellen zur Ausbildung des Solarzellenmoduls zu verwenden. Ebenso können andere rückseitig verschaltbare Solarzellen verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass kein zusätzliches Handling der vereinzelten Solarzellen zum Ausbilden des Solarzellenmoduls notwendig ist. Bei vorbekannten Verfahren werden die Solarzellen vereinzelt und in geänderter Anordnung und Reihenfolge in einer separaten Anlage zum Verschalten in einem Solarzellenmodul angeordnet. Hierfür müssen die Solarzellen transportiert werden, wobei insbesondere ein Risiko von Solarzellenbruch besteht und ein großer maschineller Aufwand erzeugt wird. Die Solarzellen müssen optisch erfasst werden, um sie präzise neu anordnen zu können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zwischen Vereinzeln der Solarzellen und Verschalten der Solarzellen im Solarzellenmodul kein Transport einzelner Solarzellen, keine Umordnung der Solarzellen, keine optische Erfassung und kein präzises anordnen notwendig, sodass Kosten eingespart werden und das Risiko von Solarzellenbruch verringert wird.
Darüber hinaus ergibt sich durch die Verwendung von flexiblen, elektrisch leitenden Zellverbindern eine Flexibilität bei Relativbewegung der Solarzellen zu- einander, sodass mechanische Spannungen und hieraus entstehende Schäden wie Solarzellenbruch oder das Ablösen von Zellverbindern vermieden werden kann. Die Flexibilität der Zellverbinder kann durch Strukturierung, z.B. dem Einfügen von Dehnungsfalten, gesteigert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die flexiblen Zellverbinder derart ausgebildet, dass eine Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglicht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen angeordnet werden, da manche Vereinzelungsverfahren, insbesondere die Vereinzelung mittels TLS zu einer geringfügigen Bewegung und somit einer geringfügigen Beabstandung der Solarzellen führen. Es ist daher vorteilhaft, dass die flexiblen Zellverbinder Dehnungsschlitze aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, dass die Zellverbinder eine oder mehrere Dehnungsfalten aufweisen.
Vorteilhafterweise erfolgt in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder an der Verbindungsseite vor Vereinzeln der Solarzellen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anordnung der Solarzellen relativ zueinander durch das Solarzellensubstrat fest vorgegeben ist. Vorteilhafterweise erfolgt das Vereinzeln der Solarzellen hierbei von der der Verbindungsseite gegenüberliegenden Seite des Solarzellensubstrats, um eine Beeinträchtigung der Zellverbinder bei dem Vereinzeln zu vermeiden.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt in Verfahrensschritt B daher vor Anordnen der flexiblen Zellverbinder ein Ausbilden von Sollbruchlinien in dem Solarzellensubstrat, bevorzugt an der weniger Rekombinations-sensiblen Seite des Solarzellensubstrats. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Vereinzelung anschließend durch mechanisches Brechen an den Sollbruchlinien erfolgt.
Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Vereinzeln der Solarzellen mittels an sich bekannter Methoden zum Zerteilen eines Solarzellensubstrats, insbesondere eines Halbleiterwafers erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, dass in Verfahrensschritt B das Vereinzeln der Solarzellen mittels thermischer Laserseparation TLS erfolgt (TLS, "thermal laser separation", wie in Zuhlke, 2009, "TLS-Dicing - An innovative alternative to known technologies" 20 htt- ps://doi.org/10.1109/ASMC.2009.5155947 beschrieben). Die Verwendung von TLS zum Vereinzeln der Solarzellen stellt ein besonders schonendes Verfahren dar und ist daher insbesondere vorteilhaft, wenn wie zuvor beschrieben das Anordnen der flexiblen Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder nach Vereinzeln der Solarzellen, wobei die Anordnung der Solarzellen mittels einer Haltevorrichtung nach dem Vereinzeln und während des Anordnens der flexiblen Zellverbinder beibehalten wird.
Diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zwar den Nachteil auf, dass eine Haltevorrichtung benötigt wird, um ein Verschieben der vereinzelten Solarzellen vor Anordnen der flexiblen Zellverbinder zu vermeiden. Es ergibt sich jedoch der Vorteil, dass geringere Anforderungen an das zum Zerteilen des Solarzellensubstrats verwendete Verfahren bestehen, da kein Risiko der Beschädigung der Zellverbinder besteht. Ebenso besteht während des Zerteilens ein Bewegungsspielraum der vereinzelten Solarzellen, der nicht durch die Zellverbinder eingeschränkt ist. Dies ist insbesondere bei Verwendung des TLS-Prozesses für die Vereinzelung vorteilhaft.
Vorteilhafterweise wird eine Haltevorrichtung mit Ansaugöffnungen verwendet und das Solarzellensubstrat wird vor Vereinzeln der Solarzellen an der Haltevorrichtung angeordnet und mittels der Ansaugöffnungen an die Haltevorrichtung angesaugt, indem an den Ansaugöffnungen eine Druckdifferenz, bevorzugt mittels einer Säugpumpe, ausgebildet wird und das Ansaugen wird bevorzugt während des Vereinzelns und des Anordnens der flexiblen Zellverbinder beibehalten, um ein Verschieben der vereinzelten Solarzellen relativ zueinander zu vermeiden.
Zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung ist es vorteilhaft, dass zumindest eine Teilmenge der Solarzellen mittels der flexiblen Zellverbinder in Reihe geschaltet wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass zumindest bei einer Teilmenge der Solarzellen jede Solarzelle mit einer benachbarten Solarzelle elektrisch in Reihe geschaltet wird. Für Stromversorgungen, insbesondere von elektronischen Geräten, ist es vorteilhaft, dass alle Solarzellen des Solarzellenmoduls elektrisch in Reihe geschaltet sind, um eine hohe Ausgangsspannung zu erzielen.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Solarzellenmodul mehrere parallel geschaltete Solarzellenstränge (strings) aufweist, wobei jeder Solarzellenstrang eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Solarzellen aufweist. Die Solarzellenstränge sind bevorzugt parallel geschaltet.
Vorteilhafterweise erfolgt zumindest bei einer Teilmenge der Solarzellen die Kontaktierung mittels der flexiblen Zellverbinder an zwei senkrecht zueinander stehenden Kanten der Solarzelle. Vorteilhafterweise ist daher zumindest eine Teilmenge der, bevorzugt alle auf dem Solarzellensubstrat angeordneten Solarzellen derart ausgebildet, dass an der Rückseite metallische Kontaktierungsstrukturen der n-Polarität und der p-Polarität an zwei senkrecht zueinander stehenden Kanten der Solarzelle angeordnet sind.
Eine besonders kompakte Form mit einem Aspektverhältnis gleich 1 oder nahe 1 der Seiten des Solarzellenmoduls bei gleichzeitiger Reihenschaltung der Solarzellen wird durch eine mäandernde Reihenschaltung erzielt.
Vorteilhafterweise sind in zumindest einer ersten und einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die beiden Reihen parallel verlaufend angeordnet sind und die Solarzellen mittels der flexiblen Zellverbinder mäandrierend miteinander verschaltet sind, insbesondere mäandrierend in Reihe miteinander verschaltet sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass wiederholend ein Verschaltungsschema wie folgt ausgebildet wird:
Eine erste Solarzelle einer ersten der beiden Reihen ist mit einer neben dieser Solarzelle in der zweiten Reihe angeordneten zweiten Solarzelle verschaltet, die zweite Solarzelle ist mit einer neben der zweiten Solarzelle in der zweiten Reihe liegenden dritten Solarzelle verschaltet, die dritte Solarzelle ist mit einer neben der dritten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden vierten Solarzelle verschaltet und die vierte Solarzelle ist mit einer neben der vierten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden fünften Solarzelle verschaltet. Die Verschaltung erfolgt bevorzugt jeweils mittels eines flexiblen, elektrisch leitenden Zellverbinders. Aus- gehend von der fünften Solarzelle wird das Verschaltungsschema wiederholt, wobei die fünfte Solarzelle bei der Wiederholung die erste Solarzelle gemäß des vorgeschriebenen Schemas darstellt.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die einzelnen Bögen der mäandrierenden Anordnung eine Amplitude mit einer Läge von mehr als zwei Solarzellen aufweisen. In diesem Fall ist bei der zuvor beschriebenen Anordnung somit zwischen der der ersten und der zweiten Reihe von Solarzellen zumindest eine weitere, dritte Reihe von Solarzellen parallel verlaufend angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Verschaltungsschema bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung wie folgt: Die Verschaltung von erster und zweiter Solarzelle erfolgt mittelbar über die zwischen erster und zweiter Solarzelle in den Reihen zwischen erster und zweiter Reihe liegenden benachbarten Solarzellen und die Verschaltung von dritter und vierter Solarzelle erfolgt mittelbar über die zwischen dritter und vierter Solarzelle in den Reihen zwischen zweiter und erster Reihe liegenden benachbarten Solarzellen.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Solarzellen in zumindest vier parallelen Reihen angeordnet sind, dass zumindest zwei parallel verlaufende mäandrierende Verschaltungen der Solarzelle ausgebildet werden und dass eine Mehrzahl von elektrischen Querverbindungen mittels der flexiblen Zellverbinder ausgebildet werden, welche die mäandernden Verschaltungen der Solarzelle elektrisch leitend miteinander verbinden.
Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung werden somit mehrere mäandernde Verschaltungen parallel nebeneinander angeordnet. Jede dieser mäandernden Verschaltungen weist zumindest zwei parallele Reihen von Solarzellen auf. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wie zuvor beschrieben die mäandernden Verschaltungen mit Amplituden mit einer Länger von mehr als zwei Solarzellen auszubilden, so dass jede mäandernde Verschaltung mehr als zwei parallele Reihen von Solarzellen aufweist. Wesentlich ist bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung, dass elektrische Querverbindungen zwischen benachbarten mäandernden Verschaltungen ausgebildet werden, bevorzugt an den einander zugewandten Bögen der mäandernden Verschaltungen. Diese Querverbindungen weisen jeweils zu einem Beginn der mäandernden Verschaltungen die gleiche Anzahl von Solarzellen auf und befinden sich somit auf dem gleichen Spannungsniveau. Vorteilhaft an diesen elektrischen Querverbindungen ist, dass eine zusätzliche Ausfallsicherheit gegeben ist, im Falle einer Beschädigung der elektrisch leitenden Verbindungen durch die flexiblen Zellverbinder, einer Beschädigung der Solarzellen und/oder einer teilweisen Abschattung.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der vereinzelten Solarzellen ist es vorteilhaft, dass in Verfahrensschritt B eine Kantenpassivierung der vereinzelten Solarzellen erfolgt, um eine Ladungsträgerrekombination an den umlaufenden Kanten der Solarzellen, welche bei der Vereinzelung entstehen, zu verringern. Vorteilhafterweise erfolgt die Kantenpassivierung wie folgt: Die Kantenpassivierung kann durch das Aufbringen dielektrischer Schichten mit Hilfe von Abscheidetechniken zur Schaffung einer geringeren Defektdichte (chemische Passivierung) und/oder durch Feldeffektpassivierung mit festen Ladungen erfolgen. Es liegt im Rahmen der Erfindung eine der Schichten aus der Gruppe Aluminiu- moxidschicht, Siliziumnitridschicht, Siliziumoxidschicht zur Kantenpassivierung zu verwenden.
Die Kantenpassivierung kann nach Vereinzeln der Solarzellen und vor dem Verschalten der Solarzellen mittels der flexiblen Zellverbinder erfolgen, um eine Beeinträchtigung der Zellverbinder durch das Kantenpassivierungsverfahren zu vermeiden.
Vorteilhafterweise erfolgt nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder und vor Durchführen der Kantenpassivierung eine Öffnung des Solarzellenmoduls an zumindest einem Teilbereich der Solarzellenreihen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass benachbarte Solarzellen während der Kantenpassivierung keine parallel nebeneinanderliegende Kanten aufweisen, sondern die Kanten dieser benachbarten Solarzellen einen Öffungswinkel einschließen, so dass eine gleichmäßigere und/oder schnellere Abscheidung einer Passivierungsschicht zur Kantenpassivierung erfolgen kann.
Es ist daher vorteilhaft, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder und vor Durchführen der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest zwei benachbarte Reihen von Solarzellen mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswin- kel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine bessere Angriffsfläche zum Abscheiden der Passivierungsschicht.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass vor Durchführung der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul auf eine Kantenpassivierungsauflage mit einer konvexen Auflagefläche, insbesondere einer einachsig konvexen Auflagefläche aufgelegt wird. Insbesondere ist die Verwendung einer als allgemeiner Zylinder, insbesondere als halber Kreiszylinder, d.h. allgemeiner Zylinder mit einer halbkreisförmigen Querschnittsfläche ausgebildeten Kantenpassivierungsauflage vorteilhaft.
Die Verwendung einer Kantenpassivierungsauflage mit einer konvexen Auflagefläche ermöglicht in einfacher Weise, dass entlang mehrere Gruppen benachbarter Solarzellen, insbesondere mehrere parallel verlaufende Reihen von Solarzellen gleichzeitig mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind und somit eine bessere Angriffsfläche zum Abscheiden der Passivierungsschicht bieten.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Kantenpassivierungsauflage mit einer einachsig konvexen Auflagefläche. Durch Auflegen des Solarzellenmoduls auf solch eine Kantenpassivierungsauflage kann in einfacher Weise an einer Mehrzahl, insbesondere an allen parallel zur der Achse der konvexen Auflagefläche der Kantenpassivierungsauflage verlaufenden Reihen jeweils eine V-för- mige Öffnung, insbesondere ein Öffnungswinkel wie zuvor beschrieben ausgebildet werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird nach Durchführen eines ersten Kantenpassivierungsschritts das Solarzellenmodul um 90° gedreht auf die Kantenpassivierungsauflage oder eine weitere Kantenpassivierungsauflage aufgelegt, so dass V-förmige Öffnungen an den einander zugwandten Kanten von Solarzellenreihen ausgebildet werden, die senkrecht zu den Solarzellenreihen des ersten Schritts verlaufen. Anschließend wird erneut eine Kantenpassivierung mit Abscheiden einer Passivierungsschicht ausgeführt.
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann somit eine hochwertige Kantenpassivierung in zwei Passivierungsschritten erfolgen. Es ist daher vorteilhaft, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) und vor Durchführen der Kantenpassivierung zumindest zwei Kantenpassivierungsschritte durchgeführt werden, wobei in einem ersten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine erste Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen und in einem zweiten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine zweite Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen, wobei die Reihen der ersten Gruppe senkrecht zu den Reihen der zweiten Gruppe verlaufen.
Die flexiblen Zellverbinder sind bevorzugt auf Metallfolie ausgebildet und weisen bevorzugt eine Dicke im Bereich 5 pm bis 50 pm auf. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Zellverbinder aus Aluminiumfolie auszubilden. Ebenso können die Zellverbinder aus Metallfolien anderer Metalle, insbesondere aus Kupferfolie ausgebildet sein. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, die Zellverbinder aus einer mit einer oder mehreren Metallschichten beschichteten Folie auszubilden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die flexiblen Zellverbinder mit einer Klebeschicht ausgebildet sind, insbesondere eine Klebeschicht aus Leitkleber aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine einfache Handhabung, da ein mechanisches oder elektrisch leitendes Anordnen der Zellverbinder an den Solarzellen auch ohne Wärmeeinwirkung insbesondere ohne die Verwendung von Laserstrahlung erfolgen kann.
Eine besonders gute Angriffsfläche an den Kanten zum Abscheiden einer Passivierungsschicht ergibt sich, wenn vor Abscheiden der Passivierungsschicht eine Faltung des Solarzellenmoduls erfolgt, so dass zumindest für eine Teilmenge der Solarzellen die Kante parallel über oder unter der Kante der benachbarten Solarzelle liegt, die Kanten somit einen Winkel von 180° einschließen.
Vorteilhafterweise erfolgt daher nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder und vor Durchführen der Kantenpassivierung eine Faltung des Solarzellenmoduls, so dass zumindest eine Teilmenge der Solarzellen mit aneinanderlegenden Vorder- oder aneinanderlegenden Rückseiten angeordnet sind. Die Faltung erfolgt somit entlang einer oder mehrerer Trennlinien, entlang derer das Solarzellensubstrat zerteilt wurde. Aufgrund des Verbindens der Solarzellen mittels flexibler Zellverbinder kann auch nach Anordnen der Zellverbinder das Solarzellenmodul entlang der Trennlinien gefaltet werden, so dass die Solarzellen, welche der Faltungslinie gegenüberliegen, mit Vorder- oder Rückseite aneinanderliegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Kanten der Solarzellen nach der Faltung nach außen zeigen und somit eine bessere Angriffsfläche zum Abscheiden einer Passivierungsschicht zur Kantenpassivierung bieten.
Das mechanische und elektrisch leitende Anordnen der Zellverbinder an den metallischen Kontaktierungsstrukturen der Solarzellen erfolgt bevorzugt mittels Wärmeeinwirkung, insbesondere bevorzugt durch teilweises Aufschmelzen des Zellverbinders an den Kontaktbereich des Zellverbinders zu der metallischen Kontaktierungsstruktur der Solarzelle.
Vorteilhafterweise erfolgt eine lokale Erwärmung mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere bevorzugt mittels Laserstrahlung, besonders bevorzugt im Wellenlängenbereich 350 nm-1100 nm, um die Absorption je nach nach Zellverbindermaterial gut einzustellen.
Bei Ausbilden der Zellverbinder aus Aluminiumfolie ist die Verwendung eines nd-yag-Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm zur lokalen Erwärmung vorteilhaft.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist beliebig skalierbar; es können somit Solarzellenmodule mit einer geringen Anzahl an Solarzellen und ebenso Solarzellenmodule mit einer großen Anzahl an Solarzellen hergestellt werden. Vorteilhafterweise weist das bereitgestellte Solarzellensubstrat und somit auch das mittels des Verfahrens hergestellte Solarzellenmodul zumindest vier, bevorzugt zumindest acht, weiter bevorzugt zumindest zehn, insbesondere bevorzugt zumindest 20 Solarzellen auf.
Vorteilhafterweise sind die Solarzellen auf dem Solarzellensubstrat und somit auch auf dem mit dem Verfahren hergestellten Solarzellenmodul zumindest in zwei Reihen angeordnet, insbesondere bevorzugt zumindest in zwei geradlini- gen parallelen Reihen. Das Solarzellenmodul weist somit bevorzugt zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier parallel angeordnete Reihen von Solarzellen auf, wobei jede Reihe bevorzugt zumindest zwei, insbesondere bevorzugt zumindest vier Solarzellen aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Anordnen der flexiblen Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen eine Zellverbinderfolie an die Verbindungsseite des Solarzellensubstrats angeordnet und die Zellverbinderfolie wird anschließend zerteilt, um die Zellverbinder auszubilden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass nicht einzelne Zellverbinder gehandhabt werden müssen, sondern großflächig, bevorzugt ganzflächig die Verbindungsseite des Solarzellensubstrats bedeckend eine Zellverbinderfolie, bevorzugt eine Metallfolie an der Verbindungsseite angeordnet wird und anschließend die Zellverbinderfolie zerteilt wird. Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn für das Zerteilen der Zellverbinderfolie Laserstrahlung verwendet wird. Vorteilhafterweise wird nach Anordnen der Zellverbinderfolie und vor Zerteilen der Zellverbinderfolie zur Ausbildung der Zellverbinder die elektrische und mechanische Verbindung der Zellverbinder mit den Solarzellen ausgebildet, insbesondere bevorzugt mittels Laserstrahlung, so dass bei Zerteilen der Zellverbinderfolie die Zellverbinder bereits an der Verbindungsseite des Solarzellensubstrats haften.
Vorteilhafterweise wird die Zellverbinderfolie mittels Unterdrück formschlüssig an das Solarzellensubstrat angelegt. Insbesondere ist es vorteilhaft, eine Auflage für das Solarzellensubstrat zu verwenden, welche umlaufend um den Rand des Solarzellensusbtrats eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen aufweist, und die Zellverbinderfolie das Solarzellensubstrat und die Ansaugöffnungen überdeckend angeordnet wird, so dass durch Ansaugen der Zellverbinderfolie mittles der Ansaugöffnungen ein formschlüssiges Anlegen der Zellverbinderfolie an das Solarzellensubstrat erzielt wird.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand der Figuren und von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigt:
Figuren 1 bis 3 Verfahrensschritte eines ersten Ausschussbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 4 das Endergebnis einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels;
Figur 5 das Endergebnis einer weiteren Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels;
Figuren 6 bis 8 Zellverbinder, welche eine Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglichen,
Figuren 9 bis 11 das Endergebnis einer weiteren Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, mit mehreren nebeneinanderliegenden mäandernden Verschaltungen und elektrischen Querverbindern und
Figur 12 eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels mit Kantenpassivierung.
Sämtliche Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleich oder gleich wirkende Elemente.
In den Figuren 1 - 3 sind Teilschritte eines ersten Aufführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
In einem Verfahrensschritt erfolgt das Bereitstellen eines Solarzellensubstrats 1 mit einer Mehrzahl an Solarzellen 2.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Solarzellen 2 als MWT-Solar- zellen ausgebildet. In Figur 1 ist eine Draufsicht von oben auf eine Vorderseite des Solarzellensubstrats 1 gezeigt, bei welchem zu den vier Solarzellen 2 des Solarzellensubstrats 1 jeweils eine metallische Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 auf der Vorderseite angeordnet ist. Die Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 jeder Solarzelle 2 weist eine Mehrzahl parallel angeordneter metallischer Kontaktierungsfinger auf, die durch einen senkrecht zu den Kontaktierungsfingern angeordneten metallischen Kontaktierungsbus elektrisch leitend verbunden sind. Die Vorderseitenmetallisierungen der Solarzellen 2 sind somit in an sich bekannter Weise kammartig ausgebildet. An den Busbars der Vorderseitenmetallisierungen 3 der Solarzellen 2 sind jeweils zwei Durchmetallisierungen 4 angeordnet. Die Durchmetallisierungen 4 sind als zylindrische metallische elektrisch leitende Verbindungen ausgebildet, welche die Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 mit der Rückseite elektrisch leitend verbinden, sodass die Vorderseiten- kontaktierungsstruktur 3 rückseitig kontaktierbar ist, wie nachfolgend näher erläutert.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite des in Figur 1 dargestellten Solarzellensubstrats 1 .
An der Rückseite jeder Solarzelle 2 ist eine Mehrzahl geradliniger parallel angeordneter metallischer Kontaktierungsfinger angeordnet, welche mit einer Basis der Solarzelle 2 elektrisch leitend verbunden sind. Die in Figur 2 dargestellten Kontaktierungsfinger stellen somit jeweils eine p-Kontaktierungsstruktur der Solarzelle 2 dar. Exemplarisch ist bei jeder Solarzelle 2 eine p-Kontaktierungs- struktur mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet.
Zusätzlich ist in Figur 2 ersichtlich, dass an der Rückseite die Durchmetallisierungen 4, welche mit den Vorderseitenkontaktierungsstrukturen 3 elektrisch leitend verbunden sind, kontaktierbar sind. Der an der Rückseite offenliegende Bereich der Durchmetallisierung 4 stellt somit die rückseitige n-Kontaktierungs- struktur der Solarzellen 2 dar.
In einem Verfahrensschritt B werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nun flexible, elektrisch leitende Zellverbinder 6 angeordnet, um elektrisch leitende Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen 2 auszubilden. Die Rückseite des Solarzellensubstrats 1 stellt somit die Verbindungsseite dar.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Umrandungen der Zellverbinder 6 gestrichelt dargestellt.
Die Zellverbinder 6 sind derart angeordnet, dass einerseits eine elektrisch leitende Verbindung eines Zellverbinders 6 mit allen p-Kontaktierungsstrukturen 5 einer Solarzelle 2 und andererseits eine elektrisch leitende Verbindung dieses Zellverbinders mit allen Durchmetallisierungen 4 einer benachbarten Solarzelle 2 ausgebildet ist.
Das Anordnen der Zellverbinder erfolgt, indem die Zellverbinder an den vorgesehenen Ort aufgelegt werden und anschließend mittels Laserstrahlung an den Kontaktierungspunkten zu den p-Kontaktierungsstrukturen 5 und den Durchme- tallisieru ngen 4 mittels teilweisem Aufschmelzen der als Metallfolie ausgebildeten Zellverbinder 6 eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung ausgebildet wird.
Wie in Figur 3 ersichtlich, erfolgt somit mittels der Zellverbinder 6 eine Reihenschaltung der vier Solarzellen 2. Zusätzlich sind zwei ebenfalls als Metallfolie ausgebildete und somit flexible, elektrisch leitende Modulverbinder 7 angeordnet, welche eine Verschaltung der in Figur 3 gezeigten Anordnung mit externen Anschlüssen oder mit weiteren Modulkomponenten ermöglichen.
Nach Anordnen der Zellverbinder 6 und der Modulverbinder 7 erfolgt ein Zerteilen des Solarzellensubstrats 1 um die vier Solarzellen 2 zu vereinzeln. Das Zerteilen erfolgt entlang der mit A und B gekennzeichneten Linien, wobei vorliegend von der Vorderseite des Solarzellensubstrats ein Zerteilen mittels TLS erfolgt.
In einer Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels wird das Solarzellensubstrat 1 auf eine Haltevorrichtung mit einer Mehrzahl von Ansaugöffnungen aufgelegt, wobei die Haltevorrichtung derart ausgebildet ist, dass jeder Solarzelle 2 auf einer Mehrzahl von Ansaugöffnungen aufliegt. Mittels Ansaugen, d. h. Erzeugen einer Druckdifferenz an den Ansaugöffnungen, wird das Substrat an der Haltevorrichtung fixiert. Anschließend erfolgt von der Rückseite des Solarzellensubstrats 2 ein Zerteilen des Solarzellensubstrats, um die vier Solarzellen 2 zu vereinzeln, wobei bei dieser Abwandlung das Zerteilen mittels einer Chipsäge (dicing) erfolgt. Nach Vereinzeln der Solarzellen 2 erfolgt das Anordnen der Zellverbinder 6 und Modulverbinder 7 wie zuvor beschrieben und anschließend wird das Ansaugen beendet.
In Figur 4 ist das Ergebnis einer Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt:
Bei dieser Weiterbildung wird in Verfahrensschritt A ein Solarzellensubstrat 2 bereitgestellt, welches zwei parallele Reihen von jeweils sechs Solarzellen 2 aufweist. Exemplarisch sind in Figur 4 die beiden gemäß der Darstellung oben- liegenden Solarzellen mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet. Die Solarzellen 2 sind somit in 2 parallel verlaufenden Reihen angeordnet und werden mittels der flexiblen Zellverbinder 6 mäandrierend miteinander verschaltet:
Eine erste Solarzelle 2a ist mit einem Zellverbinder 6 mit einer neben der Solarzelle 2a in der in der zweiten Reihe angeordneten zweiten Solarzelle 2b in Reihe geschaltet. Die zweite Solarzelle 2b ist mit einem Zellverbinder 6 mit einer neben der zweiten Solarzelle 2b in der zweiten Reihe liegenden dritten Solarzelle 2c in Reihe geschaltet. Die dritte Solarzelle 2c ist mit einer neben der dritten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden vierten Solarzelle 2d in Reihe geschaltet. Und die vierte Solarzelle 2d ist mit einer neben der vierten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden fünften Solarzelle 2e in Reihe geschaltet. Dieses Verschaltungsschema setzt sich in der Darstellung gemäß Figur 4 nach oben fort, mit der fünften Solarzelle 2e als erste Solarzelle gemäß dem vorgeschriebenen Verschaltungsschema.
Im Ergebnis ist bei dem in Figur 4 dargestellten Verschaltungsschema eine Reihenschaltung der zwölf Solarzellen 2 des Solarzellenmoduls ausgebildet.
Anschließend erfolgt wie zuvor bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ein Zerteilen des Solarzellensubstrats mittels TLS von der Vorderseite an den Trennlinien zwischen den Solarzellen 2.
Figur 5 zeigt eine weitere Abwandlung des zu den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Abwandlung werden Rückseitenkontaktzellen (RCC) verwendet. Diese Solarzellen weisen an der Rückseite zwei kammartige, ineinander verschränkte metallische Kontaktierungsstrukturen auf. Die kammartigen Kontaktierungsstrukturen weisen jeweils mehrere parallel verlaufende Kontaktierungsfinger und einen senkrecht zu den Kontaktierungsfingern verlaufenden Busbar auf, der die Kontaktierungsfinger elektrisch leitend verbindet.
Eine n-Kontaktierungsstruktur 8 weist die n-Polarität auf und entsprechend eine p-Kontaktierungsstruktur 5 die p-Polarität. An den Vorderseiten der RCC-Solar- zellen sind keine metallischen Kontaktierungsstrukturen angeordnet. Gemäß dieser Abwandlung sind die Solarzellen entlang einer Linie angeordnet, so dass bei zwei benachbarten Solarzellen jeweils ein Busbar einer p-Kontaktie- rungsstruktur 5 eine Busbar einer n-Kontaktierungsstruktur 8 gegenüberliegt. Mittels der flexiblen Zellverbinder 6 erfolgt eine Verbindung von jeweils zwei benachbarten Solarzellen und somit eine Reihenverschaltung. An den Enden ist jeweils ein Modulverbinder 7 angeordnet.
In einer weiteren Abwandlung werden MWT-Solarzellen verwendet, welche an der Rückseite das zuvor beschriebene und in Figur 5 gezeigte Kontaktierungsschema aufweisen. Die MWT-Solarzellen weisen ebenfalls keine metallische Kontaktierungsstruktur an den Vorderseiten auf. Die MWT-Solarzellen weisen an der Vorderseite einen Emitter auf, welcher im Unterschied zu den RCC-Solarzel- len sich über einen Emitterverbindungsbereich zu einem rückseitigen Emitter erstreckt.
In den Figuren 6 bis 8 sind Ausführungsbeispiele von Zellverbindern gezeigt, welche eine geringfügige Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglichen. Vorteilhafterweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren daher Zellverbinder gemäß Figur 6 verwendet und/oder die Zellverbinder gemäß Figur 7 oder Figur 8 angeordnet.
Figur 6 zeigt einen vorliegend rechteckigen flexiblen Zellverbinder, welcher durch schräge Linien gekennzeichnete Dehnungsschlitze aufweist. Diese Schlitze ermöglichen somit in geringem Umfang eine Längen- oder Breitenänderung des Zellverbinders.
In Figur 7 ist schematisch ein die Rückseite von zwei nebeneinanderliegenden Solarzellen verbindender flexibler Zellverbinder 6 gezeigt, welcher mit einer Längenreserve angeordnet ist und somit eine Dehnungsfalte ausbildet. Zur besseren Darstellung ist die Dehnungsfalte nicht maßstabsgetreu dargestellt. Vorteilhaft ist die Ausbildung kleinerer Dehnungsfalten mit kürzeren Längenreserven, als in Figur 7 gezeigt.
In Figur 8 ist eine Variante eines Zellverbinders 6 mit mehreren Dehnungsfalten gezeigt, welche ein Zickzack-Muster im Querschnitt ausbilden. In einer alternativen Ausgestaltung zu dem in Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausbildung der Zellverbinder mit mehreren Dehnungsfalten, welche eine Wellenform ausbilden.
Auch die Ausgestaltung und Anordnung der Zellverbinder gemäß Figur 6 bis Figur 8 ermöglichen somit eine Beabstandung der Solarzellen 2.
Die Verwendung und Ausbildung von Zellverbindern 6 gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen gemäß der Figuren 6 bis 8 ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen angebracht werden, so dass während des Vereinzelungsprozesses, d.h. während des Trennens des Solarzellensubstrats 1 eine geringfügige Verschiebung und Beabstandung der Solarzellen ermöglicht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn wie in dem Ausführungsbeispiel zuvor beschrieben, das Zerteilen des Solarzellensubstrats mittels TLS erfolgt.
In den Figuren 9 bis 11 ist das Endergebnis einer weiteren Abwandlung des zu den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Bei dieser Abwandlung werden mäandrierende Reihenschaltungen wie in Figur 4 gezeigt ausgebildet. Die Solarzellen sind vorliegend jedoch in einer Matrix von 6x6 und somit insgesamt 36 Solarzellen angeordnet, wobei gemäß den Darstellungen in den Figuren 9 bis 11 drei parallel und gemäß den Darstellungen in den Figuren waagrecht verlaufende mäandrierende Verschaltungen ausgebildet wurden.
In Figur 9 ist die Rückseitenansicht der separierten Solarzellen 2, welche mäandrierend in drei Strings in Reihe mittels flexibler Zellverbinder 6 verschaltet wurden, wobei an den Enden jeweils Modulverbinder 7 angeordnet sind. Die oberen beiden mäandrierenden Reihenschaltungen weisen gemeinsame Modulverbinder 7 auf. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind lediglich exemplarisch Solarzellen 2, Zellverbinder 6 und Modulverbinder 7 mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Modulverbinder und Zellverbinder sind jeweils durch gestrichelte Linien dargestellt.
Die Solarzellen 2 sind wie zu den Figuren 1 bis 4 beschrieben als MWT-Solar- zellen ausgebildet und weisen die zu den Figuren 1 bis 4 beschriebenen metalli- sehen Kontaktierungsstrukturen auf, insbesondere die dort beschriebenen p- Kontaktierungsstrukturen 5 und Durchmetallisierungen 4.
In Figur 11 ist entsprechend eine Vorderseitenansicht des Solarzellenmoduls gezeigt.
Figur 10 zeigt ein Verschaltungsschema der in Figur 9 gezeigten Rückseitenansicht, wobei jeweils mäandrierende Reihenverschaltungen durch gepunktete Linien dargestellt sind. Wie in Figur 10 ersichtlich, wurden mittels der flexiblen Zellverbinder 6 drei parallel verlaufende, gemäß der Darstellung in Figur 10 waagrecht verlaufende mäandrierende Reihenverschaltungen ausgebildet, wobei jede Reihenverschaltung zwölf Solarzellen aufweist und somit eine Stringlänge von zwölf Solarzellen 2.
Wesentlich ist, dass die in Figur 9 mit Bezugszeichen 9 bezeichneten flexiblen Zellverbinder eine Doppelfunktion aufweisen: Die Zellverbinder 9 verbinden einerseits elektrisch leitend zwei waagrecht nebeneinanderliegende Solarzellen der jeweiligen Solarzellenstrings. Darüber hinaus sind diese Zellverbinder 9 zusätzlich als Querverbinder ausgebildet und verbinden elektrisch leitend jeweils einander zugewandte Bögen der mäandrierenden Serienverschaltungen. Diese elektrisch leitende Querverbindung der Querverbinder 9 ist in Figur 10 jeweils als durchgezogene Linie dargestellt.
Ausgehend von den in den Darstellungen gemäß den Figuren 9 bis 11 links liegenden Modulverbindern 7 weisen die Querverbinder zu den Modulverbindern 7 in beiden mäandrierenden Strings, welche durch die Querverbinder 9 elektrisch leitend verbunden werden, jeweils die gleiche Anzahl von Solarzellen auf, so dass die Querverbinder somit die Solarzellenstrings jeweils an gleichen Spannungspotentialen elektrisch leitend verbinden.
In Figur 12 ist ein Kantenpassivierungsschritt einer Abwandlung des zu den Figuren 9-11 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Bei der vorliegenden Abwandlung wird ein Solarzellenmodul gemäß den Darstellungen in den Figuren 9-11 mit 6 Reihen von jeweils 6 Solarzellen 2 ausgebildet. Nach ausbilden des Solarzellenmoduls wird das Solarzellenmodul mit der Verbindungsseite auf eine Kantenpassivierungsauflage 10 aufgelegt. Die Kantenpassivierungsauflage 10 ist als halber Kreiszylinder ausgebildet und das Solarzellenmodul wird auf die konvexe Auflagefläche der Kantenpassivierungsauflage 10 aufgelegt. Wie in Figur 12 ersichtlich, erfolgt durch das Auflegen des Solarzellenmoduls auf die Kantenpassivierungsauflage 10 ein ausbilden von V-förmi- gen Öffnungen an den einander zugewandten Kanten jeweils zweier benachbarter Reihen von Solarzellen 2. Figur 12 zeigt eine Schnittzeichnung, wobei die Zeichenebene senkrecht zur Zylinderachse der Kantenpassivierungsauflage 10 verläuft. Entsprechend verlaufen auch die Reihen von Solarzellen 2 gemäß der vorherigen Beschreibung senkrecht zur Zeichenebene bei der Darstellung gemäß Figur 12. da die Solarzellen 2 mit den flexiblen Zellverbinder 6 miteinander verbunden sind, erfolgt durch das Auflegen auf die Kantenpassivierungsauflage 10 ohne weiteres Zutun das Ausbilden der V-förmigen Öffnungen jeweils im Bereich der flexiblen Zellverbinder 6, bei den einander zugewandten Kanten der Solarzellen 2. Anschließend erfolgt eine Kantenpassivierung durch Abscheiden einer dielektrischen Schicht, vorliegend einer Siliziumdioxidschicht.
Anschließend wird das Solarzellenmodul um 90° gedreht auf die Kantenpassivierungsauflage 10 aufgelegt. Es ergibt sich die identische Schnittdarstellung gemäß Figur 12, wobei nun V-förmige Öffnungen zwischen Reihen von Solarzellen 2 ausgebildet werden, die senkrecht zu den Reihen von Solarzellen 2 des vorherigen Passivierung Schritts verlaufen. Anschließend erfolgt erneut eine Kantenpassivierung durch Abscheiden einer dielektrischen Schicht, vorliegend einer Siliziumdioxidschicht wie bereits bei dem vorangegangenen Passivierungsschritt.
Bezugszeichen liste 1 Solarzellensubstrat
2 Solarzellen
3 Vorderseitenkontaktierungsstruktur
4 Durch metal lisierung
5 p-Kontaktierungsstruktur
6 Zellverbinder
7 Modulverbinder
8 n-Kontaktierungsstruktur
9 Querverbinder
10 Kantenpassivierungsauflage

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, mit den Verfahrensschritten
A. Bereitstellen eines Solarzellensubstrats (1 ) mit einer Mehrzahl von Solarzellen (2), wobei die Solarzellen (2) jeweils an einer Verbindungsseite des Solarzellensubstrats (1 ) zumindest eine metallische p-Kontaktie- rungsstruktur (5) der p-Polarität und zumindest eine metallische n-Kon- taktierungsstruktur der n-Polarität aufweisen.
B. Zerteilen des Solarzellensubstrats (1 ), um die Mehrzahl von Solarzellen (2) zu Vereinzeln und Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen (2) mittels Anordnen elektrisch leitender, flexibler Zellverbinder (6) an der Verbindungsseite, welche jeweils zumindest eine Kontaktierungsstruktur einer Solarzelle (2) mit zumindest einer Kontaktierungsstruktur einer benachbarten Solarzelle (2) elektrisch leitend verbinden, wobei im Verfahrensschritt B die Anordnung der Solarzellen (2) beibehalten wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) an der Verbindungsseite vor Vereinzeln der Solarzellen (2) erfolgt, insbesondere, dass in Verfahrensschritt B vor Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) Sollbruchlinien in dem Solarzellensubstrat (1 ) ausgebildet werden, bevorzugt an einer weniger rekombinationssensiblen Seite des Solarzellensubstrats (1 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B das Vereinzeln der Solarzellen (2) mittels thermischer Laserseparation erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) nach Vereinzeln der Solarzellen (2) erfolgt, wobei die Anordnung Solarzellen (2) mittels einer Haltevorrichtung nach dem Vereinzeln und während des Anordnens der flexiblen Zellverbinder (6) beibehalten wird, insbesondere, dass eine Haltevorrichtung mit Ansaugöffnungen verwendet wird, dass das Solarzellensubstrat (1 ) vor Vereinzeln der Solarzelle (2) an der Haltevorrichtung angeordnet und mittels der Ansaugöffnungen an die Haltevorrichtung angesaugt wird und das Ansaugen während des Vereinzelns und während des Anordnens der flexiblen Zellverbinder (6) beibehalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer Teilmenge der Solarzellen (2) die Kontaktierung mittels der flexiblen Zellverbinder (6) an zwei senkrecht zueinander stehenden Kanten der Solarzelle (2) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) in zumindest einer ersten und einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die beiden Reihen parallel verlaufend angeordnet sind und die Solarzellen (2) mittels der flexiblen Zellverbinder (6) mäandrierend miteinander verschaltet sind, insbesondere mäandrierend in Reihe miteinander verschaltet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich wiederholend ein Verschaltungsschema ausgebildet wird: eine erste Solarzelle (2) der ersten Reihe mittelbar oder bevorzugt unmittelbar mit einer mittelbar oder bevorzugt unmittelbar neben dieser Solarzelle (2) in der zweiten Reihe angeordneten zweiten Solarzelle (2), die zweite Solarzelle (2) mit einer neben der zweiten Solarzelle (2) in der zweiten Reihe liegenden dritten Solarzelle (2), die dritte Solarzelle (2) mittelbar oder bevorzugt unmittelbar mit einer mittelbar oder bevorzugt unmittelbar neben der dritten Solarzelle (2) in der ersten Reihe liegenden vierten Solarzelle (2) und die vierte Solarzelle (2) mit einer neben der vierten Solarzelle (2) in der ersten Reihe liegenden fünften Solarzelle verschaltet und ausgehend von der fünften Solarzelle (2) als erste Solarzelle (2) das Verschaltungsschema wiederholt wird, insbesondere, dass zwischen der ersten und zweiten Reihe zumindest eine weitere Reihe von Solarzellen angeordnet ist und die Verschaltung von erster und zweiter Solarzelle (2) mittelbar über die zwischen erster und zweiter Solarzelle in den Reihen zwischen erster und zweiter Reihe liegenden benachbarten Solarzellen (2) erfolgt und die Verschaltung von dritter und vierter Solarzelle (2) mittelbar über die zwischen dritter und vierter Solarzelle in den Reihen zwischen zweiter und erster Reihe liegenden benachbarten Solarzellen (2) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) in zumindest vier parallelen Reihen angeordnet sind, dass zumindest zwei parallel verlaufende mäandernde Verschaltungen der Solarzellen (2) ausgebildet werden und dass eine Mehrzahl von elektrischen Querverbindungen mittels der flexiblen Zellverbinder als Querverbinder (9) ausgebildet werden, welche die mäandernden Verschaltungen der Solarzellen (2) elektrisch leitend miteinander verbinden. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B eine Kantenpassivierung der vereinzelten Solarzellen (2) erfolgt, insbesondere mittels Abscheiden einer dielektrischen Schicht, insbesondere einer Schicht aus der Gruppe Aluminiumoxidschicht, Siliziumnitridschicht, Siliziumoxidschicht, insbesondere, dass die Kantenpassivierung nach dem Verschalten der Solarzellen (2) mittels der flexiblen Zellverbinder (6) erfolgt. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) und vor Durchführen der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest zwei benachbarte Reihen von Solarzellen (2) mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswin- kel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul auf eine Kantenpassivierungsauflage (10) mit einer konvexen Auflagefläche, insbesondere einer einachsig konvexen Auflagefläche aufgelegt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) und vor Durchführen der Kantenpassivierung zumindest zwei Kantenpassivierungsschritte durchgeführt werden, wobei in einem ersten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine erste Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen (2) mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen und in einem zweiten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine zweite Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen (2) mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen, wobei die Reihen der ersten Gruppe senkrecht zu den Reihen der zweiten Gruppe verlaufen.
13. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Zellverbinder (6) aus Metallfolie ausgebildet sind, insbesondere mit einer Dicke im Bereich 5 pm bis 50 pm.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Zellverbinder derart ausgebildet werden, dass eine Beab- standung der vereinzelten Solarzellen ermöglicht wird, insbesondere dass die flexiblen Zellverbinder Dehnungsschlitze und/oder eine oder mehrere Dehnungsfalten aufweisen. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) vor Vereinzeln der Solarzellen (6) eine Zellverbinderfolie an die Verbindungsseite des Solarzellensubstrats (1 ) angeordnet wird und die Zellverbinderfolie zerteilt wird, um die Zellverbinder (6) auszubilden, bevorzugt mittels Laserstrahlung.
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