DE102008046327A1

DE102008046327A1 - Anordnung mehrerer Produktionsvorrichtungen und Verfahren zur Verwendung der Anordnung bei der Herstellung von Solarzellen

Info

Publication number: DE102008046327A1
Application number: DE200810046327
Authority: DE
Inventors: Jens Kalmbach; Walter Feist; Gerhard Klingebiel
Original assignee: Schmid Technology Systems GmbH
Current assignee: Schmid Technology Systems GmbH
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-04

Abstract

Eine Anordnung mehrerer Produktionsvorrichtungen als Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen zu einem Modul weist Produktionsvorrichtungen für folgende Schritte auf: Bereitstellen der Träger, Vorkonfektionierung der Solarzellen durch Anbringen von Kontaktdrähten, Anordnen von Querkontaktdrähten am Träger, Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf den Träger, Längsverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an den Kontaktdrähten, Querv dem Querkontaktdraht und Zusammenführen der an dem Träger befindlichen Solarzellen an ein Trägerglas zur Fertigung des Moduls.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mehrerer Produktionsvorrichtungen zu einer Anlage zur Verarbeitung bzw. Herstellung von Solarzellen zu einem Modul, als sogenannte Produktionslinien, sowie ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Anordnung.
Produktionslinien für Solarzellen werden üblicherweise aus genau aufeinander abgestimmten Maschinen bzw. Produktionsvorrichtungen zusammengebaut. Diese bilden definiert und fest vorgesehene Produktionslinien. Soll ein Modul aus Solarzellen anderer Art hergestellt werden oder aber eine andere Art von Modul hergestellt werden, so stellt sich in der Praxis häufig das Problem, dass die vorhandenen Produktionslinien nicht flexibel sind, sondern neu aufgebaut werden müssen.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Anordnung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, mit denen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine Produktion von Modulen aus Solarzellen flexibel und vorteilhaft gestaltet sein können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden nur für die Anordnung oder nur für das Verfahren genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Anordnung als auch für das Verfahren gelten können.
Erfindungsgemäß weist die Anordnung mindestens folgende Produktionsvorrichtungen auf. Mindestens eine Produktionsvorrichtung ist vorgesehen zur Vorkonfektionierung der Solarzellen durch Anbringen von Kontaktdrähten oder Blättchen, insbesondere auf den Vorder- und/oder Rückseiten dieser Solarzellen. Es ist mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf einen Träger vorgesehen. Mindestens eine Produktionsvorrichtung ist vorgesehen, um den Träger oder die Träger bereitzustellen, insbesondere um später die vorkonfektionierten Solarzellen aufzulegen. Mindestens eine Produktionsvorrichtung ist vorgesehen, um auf den Träger Querkontaktdrahte aufzulegen oder daran anzubringen. Dabei wird dies in der Produktionsvorrichtung vorteilhaft gemacht, bevor die vorkonfektionierten Solarzellen auf den Träger aufgelegt werden. Mindestens eine Produktionsvorrichtung ist vorgesehen, um die Querverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an den Querkontakten nach dem Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen durchzuführen. Mindestens eine Produktionsvorrichtung ist vorgesehen, um die Längsverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen durchzuführen. Dies wird durch Verbinden der Kontaktdrähte mit jeweils einer benachbarten Solarzelle durchgeführt.
Schließlich ist mindestens eine Produktionsvorrichtung vorgesehen, um die an dem Träger befindlichen Solarzellen an ein Trägerglas zusammenzuführen bzw. anzulegen, um so das Modul zu fertigen. Es können Durch Austausch bestimmter Produktionsvorrichtungen, die jeweils vorteilhaft als abtrennbare bzw. separate Anlagenteile ausgebildet sind, kann die Fertigung gleicher Solarzellen zu Modulen gleichen Typs beeinflusst werden, beispielsweise erweitert werden für erhöhte Produktionskapazität. Des weiteren kann beispielsweise durch Austausch der Produktionsvorrichtungen zum Vorkonfektionieren der Solarzellen variiert werden, welche anderen Typen von frontseitig verschalteten Kontaktdrähten erwünscht sind oder wenn Solarzellen verwendet werden, die nur rückseitig verschaltet werden. Des weiteren kann durch zusätzliche Produktionsvorrichtungen, beispielsweise zur Vorkonfektionierung der Solarzellen sowie zum Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf den Träger, die Taktzeit verringert und die Produktivität erhöht werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl der Produktionsvorrichtungen der Anordnung entlang einer Linie angeordnet sind. Die mindestens eine Produktionsvorrichtung zur Vorkonfektionierung der Solarzellen steht seitlich neben der Produktionsvorrichtung zum Auflegen der Solarzellen auf den Träger. Vorteilhaft sind hier auf jeder der beiden Seiten je mindestens eine Produktionsvorrichtung zur Vorkonfektionierung der Solarzellen vorgesehen, da dies ein relativ zeitaufwendiger Schritt ist und so eine Erhöhung des Durchsatzes erreicht werden kann.
In der Produktionsvorrichtung zur Vorkonfektionierung der Solarzellen werden die Vorderseitenkontakte mit Kontaktdrähten vorbereitet, indem die Kontaktdrähte auf den Vorderseiten der Solarzellen angebracht werden. Insbesondere erfolgt dies durch eine Schweiß- oder Löteinrichtung in dieser Produktionsvorrichtung, bevorzugt wird Lasertöten. Des weite ren ist in dieser Produktionsvorrichtung eine Zuführung der Kontaktdrähten zu den Solarzellen vorgesehen, insbesondere als Abschnitt von einem Endlosband von Kontaktdraht.
In Weiterbildung der Erfindung kann zusätzlich eine Produktionsvorrichtung vorgesehen sein, mit der Träger rückgeführt werden können, nachdem die darauf aufgelegten Solarzellen in der Produktionsvorrichtung zur Zusammenführung mit dem Trägerglas zu einem Modul abgenommen worden sind. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Rückführung entlang einer Bahn verläuft, die oberhalb der vorherigen bzw. vorgeschalteten Produktionsvorrichtungen verläuft. So ist der seitliche Platzbedarf geringer bzw. Null und die Rückführung der Träger, die nicht oder nur ganz selten inspiziert werden müssen, stört nicht an den sonstigen Produktionsvorrichtungen.
In der Produktionsvorrichtung zum Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf den Träger ist mindestens eine elektrische Kontaktierungseinheit einführbar zur Verwendung darin. Eine solche elektrische Kontaktierungseinheit kann dazu dienen, die vorgenannten Kontaktdrähte mit den freien Enden an die benachbarte Solarzelle zu verbinden, an denen sie anliegen. So wird eine Serienverschaltung der Solarzellen durchgeführt. Eine solche Kontaktierungseinheit kann zum Verlöten ausgebildet sein, vorteilhaft als Kontakt-, Induktions- oder Laserlöten. Des weiteren ist es möglich, dass eine Kontaktierungseinheit oberhalb und/oder unterhalb des Trägers, auf den die Solarzellen aufgelegt sind und der in die Produktionsvorrichtung eingeführt wird, vorgesehen ist.
Nach der Produktionsvorrichtung zur Zusammenführung der Solarzellen und des Trägerglases ist vorteilhaft eine Produktionsvorrichtung zum Auflegen weiterer Folien und anschließendem Zusammenlaminieren des Verbundes vorgesehen. Vorteilhaft ist dabei in einer benachbarten Produktionsvorrichtung, insbesondere einer nachgeschalteten Produktionsvorrichtung, eine weitere Produktionsvorrichtung zum Auflegen von La minierfolien auf die Glasscheibe vorgesehen. So kann also aus einer rohen Glasscheibe als Trägerglas und Laminierfolie auch dieser Schritt an der gesamten Anordnung bzw. Produktionslinie selber durchgeführt werden, wobei hier auch durch den Austausch der Produktionsvorrichtung eine große Flexibilität gegeben ist. Diese weitere Produktionsvorrichtung zum Auflegen von Laminierfolien auf das Trägerglas ist vorteilhaft ebenfalls in Längsrichtung der sonstigen Produktionsvorrichtungen bzw. der Anordnung vorgesehen.
Des weiteren ist vorteilhaft eine Transportvorrichtung vorgesehen an der Produktionsvorrichtung zum Zusammenführen der Solarzellen und des Trägerglases zu einem Modul, die mit etwa rechtem Winkel zu der Richtung der Mehrzahl der bisherigen Produktionsvorrichtungen steht. Diese Transportvorrichtung führt das halbfertige Modul weg, das durch Auflegen der Solarzellen auf das Trägerglas samt Laminierfolien erzeugt worden ist. Vor allem werden hier auch auf aufgelegten Solarzellen, also auf die Rückseite des Moduls, weitere Laminierfolien aufgelegt. Diese werden dann in einer üblichen Laminiereinrichtung durch Druck und Temperatur verpresst zum fertigen Modul.
Aus den vorhergehenden Ausführungen wird klar, wie durch Austausch der vorbeschriebenen Produktionsvorrichtung einzelne Produktionsschritte variiert oder erweitert werden können. So ist die eingangs genannte sehr flexible Produktion von Modulen in unterschiedlicher Art und Weise bzw. mit unterschiedlichen Solarzellen möglich.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine stark schematisierte Schrägansicht einer Produktionsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Produktionsanlage, in der Solarzellen auf einen Träger aufgelegt und elektrisch kontaktiert werden,
2 eine Draufsicht auf eine weitere schematische Anordnung einiger erfindungsgemäßer Produktionsvorrichtungen als Blockbild und
3 eine Schrägdarstellung einer gesamten erfindungsgemäßen Produktionsanlage mit zahlreichen Produktionsvorrichtungen.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren ist dargestellt, wie gemäß 3 eine erfindungsgemäße Produktionsanlage 11 insgesamt aussehen kann, und wie sie gemäß der 1 und 2 schematisch veranschaulicht werden kann. Die Produktionsanlage 11 gemäß 3 weist ganz links eine Produktionsvorrichtung 13 zum Bereitstellen von Trägern 14 auf. Diese Träger 14 sind ausgebildet wie in der zeitgleich eingereichten deutschen Patentanmeldung der selben Anmelderin mit dem Zeichen P 49023 DE, auf die hiermit vollumfänglich ausdrücklich Bezug genommen wird. Bei einer Durchlaufrichtung nach rechts schräg oben kommt nach der Produktionsvorrichtung 13 zum Bereitstellen der Träger 14 eine Produktionsvorrichtung 16, in der Querkontaktdrähte in den Träger 14 eingelegt werden. Aus der vorgenannten Patentanmeldung geht auch dieser Vorgang des Einlegens der Querkontaktdrähte in der Produktionsvorrichtung 16 hervor.
Nachfolgend sind links und rechts der Anlage 11 zwei Produktionsvorrichtungen 18 vorgesehen, in denen die Solarzellen vorkonfektioniert werden. Diese Produktionsvorrichtungen 18 sind seitlich neben einer Produktionsvorrichtung 20 vorgesehen, in der zum einen die vorkonfektionierten Solarzellen auf den Träger 14 aufgelegt werden. Des weiteren ist in dieser Produktionsvorrichtung 20, wie aus 1 deutlich wird, vorgesehen, die Solarzellen auch elektrisch zu kontaktieren bzw. miteinander zu verbinden. Dazu sind eine Kontaktierungseinheit 21a oberhalb des Trägers 14 mit aufgelegten, vorkonfektionierten Solarzellen 22 vorgesehen, und eine Kontaktierungseinheit 21b darunter. Dieses Verfahren der Kontaktierung geht aus der zeitgleich von der selben Anmelderin eingereichten deutschen Patentanmeldung mit dem Zeichen P 49024 DE hervor, auf welche hiermit explizit Bezug genommen wird. Die Kontaktierungseinheiten 21a und 21b können zum Verlöten der Solarzellen 22 ausgebildet sein, vorteilhaft durch Laserlöten. Ein Laserlöten mittels der Kontaktierungseinheit 21b erfolgt von unten durch den Träger 14, und zwar durch nicht dargestellte Löcher darin.
Als nächstes kommt eine Produktionsvorrichtung 23, mit der eine Querverschaltung der Solarzellen 22 mit den Querkontaktdrähten erfolgt, so dass das gesamte Modul elektrisch zumindest intern verdrahtet ist. Des weiteren kann in dieser Produktionsvorrichtung 23 auch ein Lichttest des fertigen Moduls bzw. aller Solarzellen 22 durchgeführt werden. Wird hier ein Modul als defekt erkannt, wird es zur Reparatur in Durchlaufrichtung rechts auf einer Rollenbahn herausgeführt.
Als nächstes kommt eine Produktionsvorrichtung 25, mit der der Träger 14 samt Solarzellen 22, die auf dessen Oberseite aufliegen, um 180° auf ein von rechts herangeführtes Trägerglas 26 aufgelegt. Die so hergestellten, fast fertigen Module können dann nach links oder nach rechts auf einer Rollenbahn herausgeführt werden zu einer weiteren Verarbeitung, insbesondere zum Laminieren. Es ist eine weitere Produktionsvorrichtung 28 entlang der Richtung der Produktionsanlage 11 vorgesehen. In dieser Produktionsvorrichtung werden Folien auf ein Trägerglas 26 aufgelegt, zur Vorbereitung, bevor die Solarzellen 22 darauf aufgelegt werden. Des weiteren können in dieser Produktionsvorrichtung 28 auch noch weitere Folien auf die Rückseite der Solarzellen 22 aufgelegt werden. Das so hergestellte, fast fertige Modul muss dann nur noch unter Temperatur verpresst bzw. fertig laminiert werden.
Schließlich ist auch noch eine Produktionsvorrichtung 30 zur Rückführung von Trägern 14 vorgesehen. Diese verläuft, wie gut zu erkennen ist, oberhalb der Produktionsvorrichtungen 16, 20 und 23. Hier werden nach der Produktionsvorrichtung 25 zum Kippen der Träger 14 samt Solarzellen 22 auf ein Trägerglas 26 die nun wieder freien Träger nach oben gefahren und dort auf eine Transporteinrichtung aufgelegt, beispielsweise Bänder oder Rollen. Damit werden sie dann wieder bis nach ganz links an den Anfang der Produktionsanlage 11 gefahren, wo sie in der Produktionsvorrichtung 13 wieder vorbereitet werden.
In 2 ist in Draufsicht dargestellt, wie wesentliche Produktionsvorrichtungen von den eingangs genannten angeordnet sein können, nämlich entlang einer Linie, wie durch die Pfeile für die Durchlaufrichtung der Solarzellen 22 angedeutet ist. Gut zu erkennen ist hier die Anordnung der Produktionsvorrichtungen 18 zur Vorkonfektionierung der Solarzellen 22 links und rechts von der Produktionsvorrichtung 20 zum Auflegen der Solarzellen auf den Träger.
Durch leichten Austausch einer der Produktionsvorrichtungen können andere bzw. unterschiedliche Solarzellen hergestellt bzw. verarbeitet werden. Zur Erhöhung des Durchsatzes könnten beispielsweise mehrere Produktionsvorrichtungen 18 zur Vorkonfektionierung der Solarzellen hinzugefügt werden, ebenso beispielsweise weitere Kontaktierungsein heiten 21. Des weiteren könnten auch mehrere Produktionsvorrichtungen 13, 16 oder 23 vorgesehen sein, dies möglicherweise sogar hintereinander, wobei manche Module eine Produktionsvorrichtung einer Art nur durchfahren, um in der nächsten Produktionsvorrichtung genau dieser Art bearbeitet zu werden. So kann ebenfalls der Durchsatz erhöht werden.

Claims

Anordnung mehrerer Produktionsvorrichtungen zu einer Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen zu einem Modul, wobei die Anordnung mindestens folgendes aufweist: – mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Bereitstellen der Träger, – mindestens eine Produktionsvorrichtung zur Vorkonfektionierung der Solarzellen durch Anbringen von Kontaktdrähten, – mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Anordnen von Querkontaktdrähten am Träger bevor die vorkonfektionierten Solarzellen darauf aufgelegt werden, – mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf einen Träger, – mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Durchführen der Längsverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an den Kontaktdrähten nach dem Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen, – mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Durchführen der Querverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an dem Querkontaktdraht nach dem Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen, – mindestens eine Produktionsvorrichtung zum Zusammenführen der an dem Träger befindlichen Solarzellen an ein Trägerglas zur Fertigung des Moduls.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Produktionsvorrichtungen der Anordnung entlang einer Linie angeordnet sind und die mindestens eine Produktionsvorrichtung, insbesondere zwei Produktionsvorrichtungen, zur Vorkonfektionierung der Solarzellen seitlich neben der Produkti onsvorrichtung zum Auflegen der Solarzellen auf einen Träger angeordnet sind, insbesondere jeweils eine auf jeder Seite.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionsvorrichtung zur Vorkonfektionierung der Solarzelle dazu ausgebildet ist, Vorderseitenkontakte mit Kontaktdrähten vorzubereiten durch Anbringen der Kontaktdrähte auf den Vorderseiten der Solarzellen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Produktionsvorrichtung zur Rückführung von Trägern vorgesehen ist nach dem Zusammenführen der Solarzellen mit dem Trägerglas für ein Modul, wobei vorzugsweise die Produktionsvorrichtung zur Rückführung so ausgebildet ist, dass eine Bahn für die rückgeführten Träger oberhalb der passierten Produktionsvorrichtungen verläuft.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Produktionsvorrichtung zum Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf einen Träger mindestens eine elektrische Kontaktierungseinheit einführbar ist, insbesondere oberhalb und/oder unterhalb des Trägers mit aufgelegten Solarzellen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Produktionsvorrichtung zur Zusammenführung der Solarzellen und des Trägerglases eine Produktionsvorrichtung zum Auflegen weiterer Folien und anschließendes Laminieren des Verbundes vorgesehen ist, wobei vorzugsweise in einer benachbarten Produktionsvorrichtung, insbesondere in Fortsetzung der Richtung der Mehrzahl der vorhergehenden Produktionsvorrichtungen, eine weitere Produktionsvor richtung zum Auflegen von Laminierfolien auf das Trägerglas vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportvorrichtung an der Produktionsvorrichtung zum Zusammenführen der Solarzellen und des Trägerglases zu einem Modul vorgesehen ist, die mit etwa rechtem Winkel von der Richtung der Mehrzahl der bisherigen Produktionsvorrichtungen wegführt.
Verfahren zur Verwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Verarbeitung von Solarzellen zu einem Modul, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen der Träger, – mindestens eine Vorkonfektionierung der Solarzellen durch Anbringen von Kontaktdrähten, – Anordnen von Querverschaltungskontaktdrähten am Träger bevor die vorkonfektionierten Solarzellen darauf aufgelegt werden, – ein Auflegen vorkonfektionierter Solarzellen auf einen Träger, – Durchführen der Längsverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an den Kontaktdrähten nach dem Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen, – Durchführen der Querverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an dem Querverschaltungskontaktdraht nach dem Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen, – Zusammenführen der an dem Träger befindlichen Solarzellen an einem Trägerglas zur Fertigung des Moduls.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Produktionsvorrichtung zur Vorkonfektionierung der Solarzelle Vorderseitenkontakte mit Kontaktdrähten vorbereitet werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Produktionsvorrichtung zur Zusammenführung der Solarzellen und der Glasscheibe ein Auflegen weiterer Folien und anschließendes Laminieren des Verbundes erfolgt, wobei vorzugsweise in einer benachbarten Produktionsvorrichtung, insbesondere in Fortsetzung der Richtung der Mehrzahl der vorhergehenden Produktionsvorrichtungen, eine weitere Produktionsvorrichtung zum Auflegen von Laminierfolien auf die Glasscheibe vorgesehen ist.