DE102008046329A1 - Electrically contacting/combining solar cells to a chain, comprises introducing contact wire to metallized contact area onto front side of first solar cell and to metallized contact area onto rear side of adjacent second solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and status of the technique
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von Solarzellen sowie einen Verbund aus mehreren elektrisch miteinander kontaktierten Solarzellen in Kettenform.The The invention relates to a method for electrical contacting of solar cells as well as a composite of several electrically interconnected contacted solar cells in chain form.
Aus
der
Dabei ergibt sich in der Praxis häufig das Problem, dass wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Solarzelle einerseits und der Kontaktdrähte aus Metall andererseits gewisse Verbiegungen bzw. Verschiebungen stattfinden entlang der Längsrichtung des Verbundes bzw. des Strings. Dadurch kann es passieren, dass ein Verbund nicht genau gerade verläuft, sondern eine gekrümmte Form erhält, entweder mit einer einzigen Krümmung oder möglicherweise mit unterschiedlichen Krümmungen, also beispielsweise S-förmig.there In practice, the problem often arises because of the different thermal expansion coefficient of the solar cell on the one hand and the contact wires of metal on the other certain bends or shifts take place along the Longitudinal direction of the composite or the string. This can it happens that a bond is not exactly straight, but gets a curved shape, either with a single bend or possibly with different curvatures, so for example S-shaped.
Da diese kettenartigen Verbünde bzw. Strings dann parallel zueinander bzw. nebeneinander gelegt und zu großflächigen Modulen verbunden werden, sind die einzuhaltenden Abstände bei verbogenen Strings größer als notwendig. Damit sind die fertigen Module zum Teil deutlich größer als wegen der reinen Fläche der Solarzellen eigentlich benötigt.There these chain-like connections or strings then parallel placed to each other or next to each other and to large areas Modules are connected, the distances to be met with bent strings larger than necessary. In order to The finished modules are sometimes significantly larger as a result of the clean surface of the solar cells actually needed.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie einen dergestalt hergestellten Verbund in Kettenform aus mehreren Solarzellen zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere die elektrische Kontaktierung von Solarzellen mechanisch schonend und/oder mit besserer Genauigkeit möglich ist.Of the Invention is based on the object, an aforementioned method and a composite prepared in the form of a chain of several Creating solar cells with which problems of the prior art can be avoided and in particular the electrical Contacting of solar cells mechanically gentle and / or with better Accuracy is possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Verbund mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird dabei durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Des weiteren werden manche der nachfolgenden Merkmale nur für das Verfahren oder nur für den Verbund beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für den Verbund gelten können.Solved This object is achieved by a method having the features of the claim 1 and a composite with the features of claim 9. Advantageous As well as preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and will be closer in the following explained. The wording of the claims becomes thereby by express reference to the content of the description made. Further, some of the following features are only for the method or only for the composite. However, they should be independent of both the method as well as the composite may apply.
Es ist vorgesehen, dass mindestens ein Kontaktdraht an einen metallischen oder metallisierten Kontaktbereich auf der Vorderseite einer ersten Solarzelle und einen metallischen bzw. metallisierten Kontaktbereich auf einer Rückseite einer dazu benachbarten zweiten Solarzelle aufgebracht wird. Der Kontaktdraht verläuft dabei im Zwischenraum bzw. Abstand zwischen den beiden Solarzellen von der Vorderseite der ersten Solarzelle zur Rückseite der zweiten Solarzelle. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass ein Kontaktdraht auf der Vorderseite der ersten Solarzelle, der zuerst aufgebracht wird, über im wesentlichen die gesamte Länge dieser Solarzelle direkt auf deren metallisierten bzw. metallischen Kontaktbereich aufgelegt und dabei elektrisch kontaktierend befestigt wird, beispielsweise festgelötet wird. Derartige metallische Kontaktbereiche sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden bevorzugt durch streifenförmige Metallbeschichtung einer Seite der Solarzelle erzeugt, beispielsweise durch ein Druckverfahren. Ein Überstandsbereich des Kontaktdrahtes, der vorteilhaft zwischen einem Drittel und einem Zehntel der Länge des Kontaktdrahtes auf der Vorderseite der ersten Solarzelle bzw. des Kontaktbereichs der zweiten Solarzelle beträgt, steht über die erste Solarzelle über, also in der Regel über deren Vorderseite. Dieser Überstandsbereich wird dann bei geringem Abstand der beiden Solarzellen zueinander an den metallischen bzw. metallisierten Kontaktbereich an der Rückseite der zweiten Solarzelle angelegt und elektrisch kontaktierend befestigt. Zum elektrischen Kontaktieren und als Befestigung wird vorteilhaft gelötet.It is provided that at least one contact wire to a metallic or metallized contact area on the front of a first Solar cell and a metallic or metallized contact area on a back side of a second solar cell adjacent thereto is applied. The contact wire runs in the intermediate space or distance between the two solar cells from the front the first solar cell to the back of the second solar cell. According to the invention, it is provided that a Contact wire on the front of the first solar cell, the first is applied over substantially the entire length this solar cell directly on the metallized or metallic Placed contact area while electrically contacting fixed is, for example, soldered. Such metallic Contact areas are known from the prior art and are preferred by strip-shaped metal coating a Side of the solar cell generated, for example by a printing process. A projecting portion of the contact wire, which is advantageous between one third and one tenth the length of the Contact wire on the front of the first solar cell or the Contact area of the second solar cell is, stands over the first solar cell over, so usually over their front. This supernatant area is then at small distance between the two solar cells to each other to the metallic or metallized contact area at the back of the second solar cell applied and fixed electrically contacting. For electrical contacting and as attachment is advantageous soldered.
Durch die Erfindung ist es zumindest möglich, vor allem wenn der Überstandsbereich, wie vorbeschrieben, deutlich kürzer ist als der Kontaktbereich bzw. die Länge der Solarzelle, dass nur wenige Lötpunkte bzw. ein kleiner Lötbereich notwendig ist zur Herstellung der Verbindung, wo durch geringere Spannungen und Materialverformungen entstehen. Des weiteren werden so die Temperaturauswirkungen, die auch zu einer Verformung der Solarzelle an sich führen, auf eine deutlich geringere Länge beschränkt. Dies ist vor allem dann von Bedeutung, wenn, was bevorzugt der Fall ist, diese zweite Solarzelle bereits einen gleichen Kontaktdraht aufweist, der auf ihrer Vorderseite befestigt ist.By The invention is at least possible, especially if the supernatant area, as described above, significantly shorter is the contact area or the length of the solar cell, that only a few soldering points or a small soldering area necessary for making the connection, where by lower voltages and material deformations arise. Furthermore, the temperature effects, which also lead to a deformation of the solar cell itself, limited to a significantly shorter length. This is especially important if, which is the case is, this second solar cell already a same contact wire has, which is attached to its front.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Kontaktdraht bzw. sein Überstandsbereich nur an zwei oder drei Lötpunkten an dem Kontaktbereich an der Rückseite der zweiten Solarzelle angelötet. Die Lötpunkte können beispielsweise einen Abstand von wenigen Zentimetern aufweisen, vorteilhaft etwa 1 cm bis 2 cm. Der Kontaktdraht weist vorteilhaft Flachbandform auf mit einer Breite von etwa 2 mm.In Advantageous embodiment of the invention is the contact wire or its projection area only at two or three solder points at the contact area at the back of the second solar cell soldered. The solder points, for example have a distance of a few centimeters, preferably about 1 cm to 2 cm. The contact wire advantageously has ribbon shape with a width of about 2 mm.
Während in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung der erste Kontaktbereich auf der Vorderseite der ersten Solarzellen nur eine dünne metallische Beschichtung nach üblicher Art und Weise ist, und darauf der Kontaktdraht samt abstehendem Überstandsbereich aufgelötet wird, kann es an der Rückseite vorteilhaft anders gemacht werden. Hier wird, insbesondere ebenfalls bei einer Art Vorkonfektionierung der Solarzelle, auf einem ähnlich metallbeschichteten Kontaktbereich direkt an der Solarzelle zuerst ein Kontaktband als Flachbandmaterial aufgebracht bzw. festgelötet, vorteilhaft mit einigen beabstandeten Lötpunkten. Auf dieses flache Kontaktband wird dann der genannte Überstandsbereich des Kontaktdrahtes aufgelötet auf vorgenannte Art und Weise. Durch dieses sozusagen zwischengeschaltete flache Kontaktband über die gesamte Länge des Kontaktbereichs an der Unterseite einer Solarzelle, welches eine erheblich bessere elektrische Leitfähigkeit aufweist als ein schichtartig metallisierter Kontaktbereich, kann erreicht werden, dass der kurze Überstandsbereich des Kontaktdrahtes mit wenigen Lötpunkten eine ausreichend gute elektrische Kontaktierung ergibt. Des weiteren wird durch dieses flache Kontaktband eine Materialanpassung vorgenom men, so dass der Lötvorgang des Kontaktdrahtes auf einem ebenfalls metallischen, insbesondere identischen, Material stattfindet. Auch dies reduziert mechanische Spannungen aufgrund von Temperaturunterschieden erheblich, was wiederum zu einer erheblich geringeren Belastung der Solarzelle beim Lötvorgang führt sowie dazu, dass ein Verziehen bzw. seitliches Biegen des gesamten Verbundes vermieden werden kann. Somit kann mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus mehreren Solarzellen in Kettenform bzw. in Stringform mit dem vorbeschriebenen Verfahren eine Anzahl von mehreren Solarzellen zu einer genau und gerade ausgerichteten Kette verbunden werden.While in a preferred embodiment of the invention, the first contact area on the front of the first solar cell just a thin one Metallic coating is the usual way, and on it the contact wire together with protruding protrusion area It can be beneficial at the back to be done differently. Here is, in particular also at a Kind of prefabrication of the solar cell, similar to one metal-coated contact area directly on the solar cell first a contact band applied or soldered as a flat strip material, advantageous with some spaced soldering points. On this flat contact band then becomes the said protrusion region of the contact wire soldered in the aforementioned manner. Through this so-called intermediate flat contact band over the entire length of the contact area at the bottom a solar cell, which has a much better electrical conductivity has as a layered metallized contact area, can be achieved that the short protrusion region of the contact wire with few soldering points a sufficiently good electrical Contacting results. Furthermore, by this flat contact band a Materialanpassung vorgenom men, so that the soldering process of the contact wire on a likewise metallic, in particular identical, material takes place. This also reduces mechanical Tensions due to temperature differences considerably, which in turn to a considerably lower load on the solar cell during the soldering process leads and that a warping or lateral bending of the entire network can be avoided. Thus, with a inventive method for producing a Composite of several solar cells in chain form or in string form with the above-described method, a number of a plurality of solar cells be connected to a precisely and just aligned chain.
Der Abstand zweier benachbarter und elektrisch miteinander auf beschriebene Art und Weise kontaktierter Solarzellen kann 1 mm bis 3 mm betragen. Dies wird als ausreichend dafür angesehen, dass ein dünner Kontaktdraht zwischen den Solarzellen von der Vorderseite der ersten Solarzelle an die Rückseite der benachbarten zweiten Solarzelle geführt werden kann.Of the Distance between two adjacent and electrically described on The way contacted solar cells can be 1 mm to 3 mm. This is considered sufficient for being a thinner Contact wire between the solar cells from the front of the first Solar cell to the back of the adjacent second solar cell can be performed.
Ein Überstandsbereich des Kontaktdrahtes über die erste Solarzelle kann eine Länge von einigen Millimetern aufweisen, beispielsweise 10 mm bis 20 mm, vorzugsweise etwa 12 mm bis 16 mm. Dies wird als ausreichend angesehen um die vorgenannten zwei oder drei Lötpunkte an der Unterseite einer Solarzelle vorzusehen.A supernatant area of the contact wire on the first solar cell can a Length of a few millimeters, for example 10 mm to 20 mm, preferably about 12 mm to 16 mm. This is called sufficiently regarded around the aforementioned two or three solder points to provide at the bottom of a solar cell.
An einer Solarzelle, die sich an einem Ende des Verbundes bzw. Strings befindet, kann ein bei einer Vorkonfektionierung direkt auf die Rückseite dieser Solarzelle befestigtes Kontaktband ein Stück über diese Rückseite überstehen, beispielsweise wenige Zentimeter. Dieses überstehende Stück Kontaktband kann dann an mindestens einen nahe dieser Solarzelle verlaufenden, in der Regel dickeren Querkontaktdraht befestigt bzw. gelötet werden. Ein solcher Querkontaktdraht verschaltet mehrere der genannten String in Kettenform zu einem flächigen Modul mit Solarzellen in Reihen und Spalten als Parallelschaltung.At a solar cell located at one end of the composite or string can be located in a prefabricated directly to the Rear side of this solar cell attached contact band Survive over this back piece, for example, a few inches. This protruding piece Contact tape can then be to at least one near this solar cell extending, usually thicker transverse contact wire attached or be soldered. Such a transverse contact wire interconnected several of the mentioned string in chain form to a sheet-like module with solar cells in rows and columns as parallel connection.
Wie zuvor beschrieben worden ist, weist das Vorkonfektionieren der Solarzellen mit einem Kontaktbereich auf ihrer Vorderseite und einem darauf aufgelöteten Kontaktdraht über seine im wesentlichen gesamte Länge den Vorteil auf, dass bei diesem Vorgang bzw. in der Vorrichtung zum Herstellen des Verbundes in Kettenform nur an der Unterseite Lötvorgänge durchgeführt werden müssen. Des weiteren kann so, wie zuvor beschrieben worden ist, ein seitlichen Verziehen oder Verbiegen eines solchen Verbundes vermieden werden. Dabei kann stets eine mit einem Kontaktdraht auf ihrer Vorderseite versehene Solarzelle an die erste Stelle eines solchen Verbundes gelegt werden und dann entsprechende Solarzellen daneben und mit dem Kontaktbereich an ihrer Rückseite auf den Überstand des Kontaktdrahtes von der vorhergehenden Solarzelle.As previously described prefacing the solar cells with a contact area on its front and a soldered on it Contact wire over its substantially entire length the advantage that in this process or in the device for producing the composite in chain form only at the bottom Soldering must be performed. Furthermore, as previously described, a lateral Warping or bending of such a composite can be avoided. It can always be one with a contact wire on its front provided solar cell to the first place of such a composite be placed and then appropriate solar cells next to and with the contact area on its back on the supernatant of the contact wire from the previous solar cell.
Somit ist auf der Vorderseite einer Solarzelle zur elektrischen Leitung von durch Sonneneinstrahlung erzeugtem Strom ein Kontaktdraht über die gesamte Länge der Solarzelle vorgesehen zur Leitung der Elektronen. Dies ergibt einen ausreichend guten Leiterquerschnitt. An der Rückseite der Solarzelle ist ebenfalls durch das Kontaktband ein vom Querschnitt her möglicherweise sogar identischer elektrischer Leiter über die gesamte Länge der Solarzelle vorgesehen, um ebenfalls eine gute Stromleitung zu ermöglichen. Der elektrische Anschluss des kurzen Überstandsbereichs eines weiteren Kontaktdrahtes reicht durch die gute elektrische Verbindung aufgrund des Lötvorgangs zwischen Metall und Metall für eine elektrische Anbindung aus, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Verbund eine ausreichend gute elektrische Verschaltung der Solarzelle möglich ist bei gleichzeitig erreichter präziser Anordnung der Solarzellen zueinander.Consequently is on the front of a solar cell for electrical conduction of solar power generated by a contact wire over the entire length of the solar cell provided for the conduction of Electrons. This results in a sufficiently good conductor cross-section. At the back of the solar cell is also through the Contact band on from the cross section maybe even even identical electrical conductor over the entire length the solar cell provided to also allow a good power line. The electrical connection of the short projection area another contact wire reaches through the good electrical Connection due to the soldering process between metal and Metal for an electrical connection, so with the method according to the invention and the inventive Composite a sufficiently good electrical interconnection of the solar cell is possible at the same time achieved more precise Arrangement of the solar cells to each other.
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 Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features are excluded from the claims also from the description and the drawings, wherein the individual features in each case alone or to several in the form of subcombinations in one embodiment of the Invention and other fields be realized and advantageous as well as for protectable versions represent protection here becomes. The subdivision of the application into individual sections as well Intermediate headlines limit those among them statements made in their generality.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:One Embodiment of the invention is in the drawings schematically illustrated and will be explained in more detail below. In the drawings show:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description the embodiments
In
Im
Biegungsabschnitt
In
der
Es
ist zu erkennen, dass zwar ähnlich wie beim Stand der Technik
der obere Abschnitt
Als
weitere Abweichung bzw. Neuerung zum Stand der Technik ist anzusehen,
dass der untere Abschnitt
In
Während
der obere Abschnitt
Der Überstandsbereich
Wie
zuvor beschrieben worden ist, wird bei einer Vorkonfektionierung
der Solarzellen
Aus
Durch
die aus
Der Überstandsbereich
kann etwa 10 mm bis 20 mm lang sein, vorteilhaft etwa 12 mm bis
16 mm. Eine Solarzelle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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