DE102010014554A1 - Standardsolarzelle mit kleiner Abschattung - Google Patents

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Abstract

Solarzelle 1 aus Halbleitermaterial, bevorzugt auf Basis von Silizium mit Frontkontakten an der Sonnenseite zur Ableitung des generierten Stromes mit vielen Kontaktfingern 2 und mindestens einem Busbar. Der mindestens eine Busbar 9 ist erfindungsgemäß als Leiter 6 ausgeführt, der durch Galvanisieren mit den vielen parallelen Kontaktfingern 2 mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist. Durch den Leiter-Busbar 9 wird bei gleich gutem oder besserem elektrischen Leitwert des Leiters 6 die Abschattung der Solarzelle im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich verringert. Zugleich dient der überstehende Leiter 6 zum kathodischen Kontaktieren beim Galvanisieren der Frontkontakte und zur späteren Verschaltung der Solarzellen zum Solarmodul als Verbindungsleiter. Damit entfällt der Arbeitsschritt des Anlötens der nach dem Stand der Technik erforderlichen Bänder. Ebenfalls entfällt sehr vorteilhaft das beim Galvanisieren üblicherweise erforderliche Entmetallisieren der Kontaktmittel.

Description

  • Die Erfindung betrifft Solarzellen aus Halbleitermaterialien, bevorzugt aus Silizium. Nach mehreren Prozessen zur Herstellung der Solarzellen mit ihrem p–n Übergang ist die Sonnenseite, auch Frontseite genannt, mit elektrisch leitenden Stromsammlern zu versehen. Bei einer Standardsolarzelle bestehen diese aus einer elektrisch leitenden Gridstruktur, den so genannten Frontkontakten. Eine Vielzahl von metallischen Leitern mit einem sehr kleinen Querschnitt verlaufen parallel über die Frontseite der Solarzelle. Diese Leiter werden nachfolgend als Kontaktfinger bezeichnet. Sie kreuzen elektrisch verbindend und bevorzugt rechtwinklig so genannte Busbars zur Ableitung des von der Solarzelle generierten Stromes zum Verbraucher. Weil der Spitzenstrom einer Solarzelle, z. B. mit den Abmessungen 156 × 156 mm2, bis zu 7 Ampere betragen kann, haben die Busbars im Vergleich zu den Kontaktfingern einen wesentlich größeren Querschnitt. Dies wird in nachteiliger Weise durch breite und damit abschattende Busbars erreicht. Die nachfolgenden quantitativen Daten beziehen sich auf die bekannte Standardsolarzelle mit den Abmessungen 156 × 156 mm2. Die Erfindung ist jedoch uneingeschränkt auch für alle anderen Abmessungen und Formen von Solarzellen anwendbar.
  • Die Busbars haben üblicherweise eine Breite von 2 mm. Zusammen mit den vielen Kontaktfingern ergibt dies eine nicht unerhebliche abschattende Fläche, die den erreichbaren Wirkungsgrad der Solarzelle reduziert. Sei der Standardsolarzelle beträgt die Abschattung durch die Frontkontakte ca. 7% der geometrischen Fläche. Daher wird auf verschiedene Art und Weise versucht, diese Abschattung zu reduzieren. Ein Beispiel hierfür wird in der Druckschrift DE 10 2008 030 262 A1 beschrieben. Die Solarzelle wird zunächst nur mit den Kontaktfingern und kurzen Sammelanschlüssen, d. h. ohne Busbars fertiggestellt. Erst danach werden die Sammelanschlüsse mittels unterschiedlich langer und unterschiedlich dicker Anschlussdrähte mit einer externen Anschlusseinrichtung elektrisch leitend verbunden. Die Anschlusseinrichtung wird nach einem bestimmten Schema so mit den Kontaktfingern bzw. Sammelanschlüssen verbunden, dass sich durch diese Anschlussdrähte eine minimale Abschattung ergibt. Das elektrisch leitende Verbinden der Anschlussdrähte mit den Kontaktfingern bzw. mit den Sammelanschlüssen ist nach Fertigstellung der Solarzelle, d. h. nach der Metallisierung der Kontaktfinger ein zusätzlicher Arbeitsschritt. Grundsätzlich kann es bei der Produktion der bruchempfindlichen Solarzelle bei jedem Prozess- oder Arbeitsschritt zu einem Bruch kommen. Dies gilt auch für das vorgeschlagene Löten oder Wire-Bonding der Anschlussdrähte an den Wafer bzw. an die Solarzelle.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus einem Halbleiter-Wafer bestehende Solarzelle mit folgenden Eigenschaften zu beschreiben:
    • • Geringere Abschattung im Vergleich zum Stand der Technik.
    • • Kürzere Prozesszeit bei der elektrolytischen Verstärkung der Metallisierung der Gridstruktur.
    • • Kein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse für die Ableitung des generierten Stromes.
    • • Weniger Arbeitsschritte bei der weiteren Verarbeitung der fertigen Solarzellen.
    • • Wählbarer Linienwiderstand der Busbars ohne Layoutänderung der Gridstruktur.
    • • Vermeidung oder Reduzierung der erforderlichen Menge an Leitpaste für die Saatschicht der Gridstruktur im Vergleich zum Stand der Technik.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Solarzelle mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Die Erfindung eignet sich für jede geometrische Form und Größe von Solarzellen aus Halbleitermaterialien. Sie eignet sich daher auch für die Standardsolarzellen mit den bekannten Größen und Formen. Diese Vielseitigkeit hat den Vorteil, dass bestehende Anlagen zur elektrolytischen oder drucktechnischen Metallisierung der Gridstruktur weitgehend verwendet werden können.
  • Die Erfindung sieht Verbesserungen der Standardsolarzelle im Bereich der Busbars vor. Diese neuartigen Busbars bestehen jeweils aus einem nicht isolierten elektrischen Leiter. Dieser Leiter wird mit der Startschicht bzw. Saatschicht der Gridstruktur elektrisch leitend verbunden. Bevorzugt erfolgt diese Verbindung durch einen galvanischen Prozess. Es besteht auch die Möglichkeit der Einbettung in die per Druckprozess aufgebrachte elektrisch leitfähige Paste mit anschließender Einbrennung bzw. Feuerung. Das Galvanisieren der Leiter an die elektrisch leitende Saatschicht ist jedoch technisch einfacher realisierbar und kostengünstiger.
  • Der erfindungsgemäße Leiter des Busbars ist im Querschnitt frei wählbar. Er kann größer und damit niederohmiger dimensioniert werden als die gedruckten und/oder galvanisierten Busbars nach dem Stand der Technik. Dennoch ist die Abschattung vergleichsweise kleiner. Ein runder Kupferdraht mit dem Durchmesser von z. B. 0,4 mm hat einen deutlich geringeren Linienwiderstand als z. B. ein 2 mm breiter Busbar, bestehend aus einer Silberleitpaste, die darüber hinaus auch noch teurer ist als der Kupferdraht.
  • Im Vergleich zu den bekannten vollständig galvanisierten Frontkontakten, bestehend aus Silber, kann die Galvanisierzeit bei der erfindungsgemäßen Solarzelle deutlich reduziert werden, weil der Leiter nur mit kleiner Schichtdicke an die Saatschicht anzugalvanisieren ist. Bisher übliche galvanisierte Busbars haben Schichtdicken von 20 μm und mehr. Für die Erfindung reicht dagegen eine Schichtdicke von z. B. 5 μm aus. Die Schichtdicke an den dünnen Kontaktfingern ist wegen der dortigen Feldlinienkonzentration mit ihrer größeren Stromdichte größer als die 5 μm im Bereich eines Busbars, z. B. 10 μm. Wenn dies mit einem Busbar pro Solarzeile nicht ausreichen sollte, d. h. wenn der Linienwiderstand der Kontaktfinger bei einem einzigen Busbar infolge ihrer Länge zu groß ist, kann ein weiterer Busbar mit seiner geringen erfindungsgemäßen Abschattung geschaffen werden. Grundsätzlich kann die Anzahl der Busbars von einem einzigen pro Solarzelle bis zu mehreren gewählt werden.
  • Dies erlaubt ein vorteilhaftes und kostengünstiges Optimieren des Wirkungsgrades der Solarzelle, u. a. durch Gestaltung des Layouts der Gridstruktur.
  • Das elektrochemische Anwachsen des Leiters als Busbar erfordert keinen zusätzlichen Arbeitsschritt, wenn zur Herstellung bzw. Verstärkung der Gridstruktur und der Busbars ein Galvanisierprozess vorgesehen wird. Dies ist wegen der größeren Kosten der alternativen Drucktechnik mit einer Leitpaste auch zu bevorzugen. Dennoch ist eine alleinige Einbettung des Busbar-Leiters in eine Leitpaste mit anschließender Einbrennung erfindungsgemäß auch möglich.
  • Die Linienwiderstände der Busbars gehen beim praktischen Betrieb der Solarzelle in den gesamten Wirkungsgrad eines Solarmoduls ein. Daher ist darauf zu achten, dass der Linienwiderstand klein ist, nicht zuletzt, weil Solarzellen in der Regel bei einer hohen Betriebstemperatur arbeiten. Diese vergrößert jeden Linienwiderstand mit ca. 4% pro 10 K Temperaturerhöhung. Die Erfindung erlaubt es auch, den Linienwiderstand der Busbars durch Wahl des Querschnittes in Form und Größe des Leiters zu optimieren.
  • Mit zunehmendem Querschnitt des erfindungsgemäßen Leiters wird der Linienwiderstand reduziert. Allerdings nimmt dadurch auch die absolute Festigkeit des Leiters zu. Dies hat Konsequenzen bei der thermischen Wechselbelastung, der die Solarzellen sowohl bei der Modulherstellung als auch im praktischen Betrieb ausgesetzt sind. Die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silizium und einem elektrisch gut leitenden Metall, wie z. B. Kupfer, beträgt ca. 15·10–6/K. Bei einer Temperaturänderung von 100 K beträgt die Differenz der Längenausdehnungen ca. 0,2 mm. Von daher muss dafür gesorgt werden, dass die Saatschicht für den Leiter-Busbar eine sehr gute Haftfestigkeit auf dem Wafer aufweist. Unterstützend kann die Festigkeit bzw. die Elastizität des Leitermaterials z. B. durch Weichglühen oder durch Verwendung von mehrdrahtigen Leitern als Litzen herabgesetzt werden. Sehr wirkungsvoll ist auch ein nicht gestreckter Verlauf des Leiters auf der Solarzelle. Zur Aufnahme von thermischen Ausdehnungsdifferenzen sind z. B. mäanderförmige, dreieckförmige oder sinusförmige Verläufe geeignet. Dabei kann die Amplitude der jeweiligen Wellenform im Bereich von z. B. 0,1 mm bis 5 mm betragen. Die Halbwellenlänge kann so lang sein, wie der Abstand von zwei parallelen Kontaktfingern, die den Leiter kreuzen. Der Abstand kann auch größer sein. Die dadurch bedingte Leiterlängenzunahme und damit die Erhöhung des Linienwiderstandes sowie der Abschattung ist im Vergleich zu einem gestreckten Leiter-Busbar gering. Die Saatschicht des Leiter-Busbars kann geradlinig oder auch so wellenförmig ausgeführt werden, wie der Leiter selbst.
  • Der Leiter erweist sich beim Galvanisierprozess sehr vorteilhaft zur direkten kathodischen Kontaktierung der Saatschicht innerhalb des Elektrolyten. Er wird dabei an den Oberflächenbereichen, die sich im Elektrolyten befinden, ebenso metallisiert wie die Gridstruktur, was erfindungsgemäß beabsichtigt ist. Mindestens ein Ende des Leiters ragt nach oben aus dem Elektrolyten über dessen Niveau als Leiterüberstand hinaus. An diesem trockenen Leiterende wird der Galvanogleichrichter angeschlossen. Die hierzu erforderlichen Klemmen oder Kontakte werden nicht metallisiert. Von daher entfällt die üblicherweise nach dem Stand der Technik erforderliche technisch und zeitlich sehr aufwändige Entmetallisierung der kathodischen Kontakte vollständig.
  • Wegen der erfindungsgemäßen direkten elektrischen Kontaktierung der galvanisch zu metallisierenden Oberfläche kann auch auf Kontaktierungen der trockenen Rückseiten der Solarzellen verzichtet werden. Dieses bekannte LIP Verfahren (lichtinduziertes Galvanisieren) erfordert im Elektrolyten eine technisch aufwändige Beleuchtung der Sonnenseite, damit die Solarzellen für den Galvanisierstrom niederohmig werden.
  • Der Leiter ist in der einfachsten Ausführung ein gestreckter blank gezogener Draht, z. B. aus Kupfer. Er kann auch, wie beschrieben, wellenförmig ausgeführt werden, um bei größeren Temperaturunterschieden die mechanischen Spannungen zwischen dem Silizium und dem Metall auszugleichen. Der Leiter kann auch auf anderem Wege hergestellt werden, z. B. durch Stanzen, Formätzen und Schneiden aus entsprechenden Halbzeugen wie z. B. Blechen. Dies erlaubt besonders vielseitige Ausführungen der Formen bezüglich des Ausgleiches von Temperaturunterschieden. Für gestreckte Leiter mit größerem Querschnitt eignen sich auch Legierungen, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient an den von Silizium bzw. an das Halbleitermaterial angepasst ist. Ein Beispiel hierfür ist der unter der Handelsbezeichnung Kovar erhältliche Werkstoff. Allerdings ist der elektrische Leitwert erheblich geringer als der von z. B. Kupfer.
  • Auf den mindestens einen erfindungsgemäßen Leiter, der sich z. B. an einem geeigneten Aufnehmer oder Träger befindet, wird die Solarzelle bei der Beschickung der Durchlaufanlage zum Transport durch diese Anlage aufgelegt. Weil der Leiter mit der Solarzelle auch mechanisch fest verbunden wird, ergibt sich ein sehr sicherer Transport mit äußerst geringer Bruchrate. Dabei kann die Rückseite der Solarzelle trocken bleiben, ohne hierfür anlagentechnische Maßnahmen zu ergreifen. Lediglich die Höheneinstellung des tragenden Leiters ist zum Niveau des Elektrolyten zu beachten.
  • Der erfindungsgemäße Leiter als Busbar hat noch einen weiteren sehr großen Vorteil, wenn er in seiner Länge mindestens einseitig über die Fläche der Solarzelle hinausragt. Dieses mindestens eine freie Leiterende pro Busbar kann, an der Solarzelle verbleibend, später zur elektrischen Verschaltung der einzelnen Solarzellen zu üblichen Solarmodulen verwendet werden. Das nach dem Stand der Technik erforderliche Anlöten von metallischen Bändchen für diese elektrischen Verbindungen entfällt völlig. Dies ist nicht nur eine Kostenreduzierung, sondern es entfällt auch hierdurch die Gefahr des Bruches einzelner Solarzellen beim ansonsten erforderlichen Löten der Anschlussbändchen.
  • Werden die Leiter, wie oben beschrieben, z. B. durch Stanzen, Ätzen oder Schneiden hergestellt, so bestehen vielseitige Gestaltungsmöglichkeiten für die Leiterüberstände. Dies besonders im Hinblick auf die späteren elektrischen Verbindungen in den Solarmodulen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht exakt maßstäblichen 1 und 2 weiter beschrieben.
  • 1 zeigt im oberen Teil eine Solarzelle nach dem Stand der Technik, bestehend aus einem Halbleiterwafer. Dieser ist im unteren Teil der Figur im Ausschnitt vergrößert als Schnitt A–B dargestellt.
  • 2 zeigt im oberen Teil eine Solarzelle gemäß der Erfindung. Diese ist im unteren Teil nochmals vergrößert im Ausschnitt mit einem Rundleiter als Busbar, der durch Galvanisieren mit der Solarzelle mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist, dargestellt.
  • 1 zeigt im oberen Teil eine bekannte Standardsolarzelle 1 mit Blick auf die Frontseite. Die Strom sammelnden Kontaktfinger 2 der Gridstruktur verlaufen quer über die gesamte Solarzelle 1. Sie bestehen aus elektrisch leitfähigem Material, z. B. aus gedruckter Silberleitpaste oder elektrolytisch abgeschiedenem Silber. Die Kontaktfinger 2 sind mit den Busbars 3 elektrisch verbunden. Diese werden zugleich und ebenso hergestellt wie die Kontaktfinger 2. Die Kontaktfinger 2 sind ca. 0,15 mm breit. Ihre Höhe ist abhängig vom Prozess der Herstellung. Beim industriellen Siebdruckprozess beträgt die Höhe ca. 12 μm. Beim Hotmeltprozess wird eine Höhe von bis zu 30 μm erreicht. Das noch wenig verbreitete Galvanisieren der Gridstruktur erlaubt die Einstellung der Höhe ebenfalls in diesen Größenordnungen.
  • Der untere Teil der 1 zeigt eine Vergrößerung im Bereich eines Busbars 3 im Querschnitt A–B. Die dotierten Schichten auf dem Wafer 4 zur Bildung der Solarzelle 1 sind in dieser Figur nicht dargestellt. Der Busbar 3 hat in der Regel eine unebene Oberfläche. Die Breite b1 beträgt z. B. 2 mm.
  • Die Höhe h1 entspricht etwa der Höhe der Kontaktfinger 2. So beträgt z. B. bei b1 = 2 mm und h1 = 0,03 mm der Querschnitt ca. 0,06 mm2. Wenn an jedem Ende der zwei Busbars der generierte Strom zu je ½ ausgeleitet wird, dann beträgt bei einem Spitzenstrom der Solarzelle von insgesamt 7 Ampere die Stromdichte an den Enden der Busbars ca. 30 A pro mm2.
  • Weil diese Stromdichte insbesondere bei einer erwärmten Solarzelle zu groß ist, werden die Enden mit den bekannten flachen Bändchen nachträglich verstärkt. Bei galvanisch hergestellten Busbars auf den Solarzellen werden bessere elektrische Leitwerte erzielt. Auch deshalb wird versucht, die Frontkontakte 2 auf diesem Wege herzustellen. Allerdings erschweren die dafür erforderlichen elektrischen Kontaktierungen im Elektrolyten und die anschließende Entmetallisierung der Kontaktmittel dieses Herstellungsverfahren, zumal dabei die Rückseite der Solarzelle in der Regel nicht mit dem Elektrolyten in Berührung kommen darf.
  • Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Solarzelle 1 gemäß der Erfindung. Die Maßstäbe der unteren Teile der 1 und 2 sind untereinander sehr unterschiedlich groß gewählt, was bei einem Vergleich der beiden Figuren zu beachten ist. Der im Ausschnitt dargestellte Wafer 4 trägt eine elektrisch leitende Saatschicht 5 des Layouts der Gridstruktur, d. h. der Kontaktfinger 2 und der Bereiche, die für die erfindungsgemäßen Busbars, d. h. der Leiter-Busbars 9 vorgesehen sind. Diese Saatschicht 5 besteht z. B. aus einem dünnen elektrisch leitfähigen Pastendruck oder aus aufgesprühten elektrisch leitfähigen Partikeln oder leitfähiger Tinte. Das Maß b2 kennzeichnet wieder die Breite der Saatschicht 5 bzw. der Busbar-Saatschicht und der Galvanisierschicht bzw. der Leitpastenschicht im Bereich eines Busbars, die hier wesentlich kleiner ist als die Breite b1 beim Stand der Technik.
  • Die Saatschicht 5 muss zum Galvanisieren kathodisch geschaltet werden. Als Kontakt zur Stromzuführung dient sehr vorteilhaft der Leiter 6, der z. B. aus Kupfer besteht. Er liegt entlang der Busbarstrecke vollständig oder partiell an der Saatschicht 5 an. Das abzuscheidende Metall, z. B. Kupfer oder Silber, wächst beim Galvanisieren vom kathodischen Leiter 6 zur Saatschicht 5 und beim Vorhandensein von mindestens einer anfänglichen Kontaktierungsstelle des Leiters 6 an der Saatschicht 5 von dieser auch zum Leiter 6. Es entsteht eine elektrisch gut leitende Galvanisierschicht 7. Diese verbindet den Leiter 6 mit der Saatschicht 5 und damit mit dem Wafer 4 bzw. der Solarzelle 1 sehr gut, d. h. sowohl mechanisch fest als auch elektrisch leitend. Gleiches gilt für eine Einbettung des Leiters 6 in eine Leitpastenschicht mit der Breite b2.
  • Zu erkennen ist, dass der Querschnitt des Leiters 6 in Form und Größe als Leiter-Busbar 9 in weiten Grenzen wählbar ist. Dennoch bleibt bei senkrechter Sonneneinstrahlung auf die Solarzelle die Abschattung im Vergleich zum Stand der Technik klein. Diese beträgt nur ¼, wenn das Maß b2 sowie der Durchmesser eines runden Leiters 6 z. B. mit 0,5 mm gewählt werden. Das Maß b2 der Galvanisierschicht 7 kann noch kleiner gewählt werden. Es wird nur von der erreichbaren Genauigkeit der Positionierung bzw. der Platzierung der Saatschicht 5 des Wafers 4 auf dem Leiter 6 bei der Beschickung der Anlage bestimmt.
  • Wenn durch anlagentechnische Maßnahmen sichergestellt ist, dass der Leiter 6 alle Saatschichten 5 der vielen kreuzenden und parallel verlaufenden Kontaktfinger 2 elektrisch kontaktiert, bzw. wenn von dem kathodischen Leiter 6 das Abscheidungsmetall an alle Kontaktfinger 2 elektrolytisch anwächst, dann kann auf die Saatschicht entlang des Busbars bzw. des Leiters 6 völlig verzichtet werden. Dies verringert die Abschattung nochmals bei schräg einfallendem Licht auf die Solarzelle. Damit wird das mögliche Minimum der Abschattung erreicht.
  • Bei einer Breite von b2 = 0,5 mm der Saatschicht 5 und damit der Galvanisierschicht 7 unter den zwei Leiter-Busbars 9 verringert sich bei einem gestreckten Leiter 6 die Abschattung im Vergleich zu einer Solarzelle nach dem Stand der Technik um cirka 2%, bezogen auf die geometrische Gesamtfläche. Dies ist ein außerordentlich großer Wert zur Verbesserung des Wirkungsgrades einer Solarzelle.
  • In 2 liegt als Beispiel zu Beginn des Galvanisierens der Leiter 6 nicht an der Saatschicht 5 an. Der geringfügige Spalt wird beim Galvanisieren metallisch ausgefüllt. Dieses Ausfüllen wird durch einen gut streuenden Elektrolyten unterstützt. Anzustreben ist jedoch die Anlage des Leiters 6 an der Saatschicht 5 von Anfang an, um einen noch größeren Querschnitt des Stromüberganges zu erreichen. Der runde Querschnitt des Leiters 6 ist vorteilhaft. Er lässt sich technisch kostengünstig be- und verarbeiten, z. B. auch biegen. Andere Formen des Querschnittes, z. B. oval oder vieleckig sowie in der Längsausdehnung ohne und mit Wellenform sind jedoch ebenso möglich. In Abhängigkeit von der Fläche der Solarzelle 1 und vom Werkstoff des Leiters 6 kann dessen Querschnitt im Bereich von 0,02 mm2 bis zu 10 mm2 liegen. Bevorzugt von 0,1 mm2 bis zu 1 mm2. Im Bereich des Leiterüberstandes 8 lässt sich der Leiter 6 flachdrücken, um ihn an die zur Zeit praktizierte elektrische Verschaltung zu Solarmodulen mittels dünner Bänder anzupassen. Der erfindungsgemäße Leiterüberstand 8 übernimmt die Funktion der nach dem Stand der Technik erforderlichen Leitbänder.
  • Über diese Leiter 6 bzw. Leiterüberstände 8 wird bei der elektrolytischen Metallisierung der Solarzellen sehr vorteilhaft auch der kathodische Galvanisierstrom eingeleitet. Weil in der Regel die 2 nicht dargestellte Rückseite der Solarzelle beim Galvanisieren nicht mit dem Elektrolyten in Berührung kommen soll, erfolgt dieser Galvanisierprozess, anders als unten in dieser Figur dargestellt, kopfüber. Nur die Frontseite der Solarzelle befindet sich dabei zusammen mit dem z. B. gestreckten Leiter 6 im Elektrolyten der elektrolytischen Zelle. Die Leiterüberstände 8 befinden sich teilweise außerhalb des Elektrolyten, wodurch diese und die dahin führenden Kontaktmittel nicht metallisiert werden.
  • Die strukturierte Saatschicht 5 der Kontaktfinger 2 befindet sich ebenfalls im Elektrolyten. Durch das Galvanisieren entstehen im Vergleich zum Pastendruck elektrisch sehr gut leitende Kontaktfinger 2. Daher ist auch eine geringere Höhe h2 zum Ableiten des generierten und eingesammelten Stromes ausreichend. Bei Bedarf lässt sich auch die Anzahl der Leiter-Busbars 9 erhöhen oder reduzieren.
  • Zur Erzielung eines besonders großen Wirkungsgrades der Solarzelle 1 und des kompletten Solarmoduls besteht die Möglichkeit, den Leiter 6 als dünnes elektrisch leitendes Rohr auszuführen. Durch dieses Röhrchen kann ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium gefördert werden. Dieses bewirkt eine Kühlung der elektrischen Leiter, nämlich der Busbars und eine Entwärmung der gesamten Umgebung in einem versiegelten Solarmodul. Auch dies trägt zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Solarzellen und des Solarmoduls bei, ohne die Abschattung zu vergrößern.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Solarzelle
    2
    Kontaktfinger, Gridstruktur
    3
    Busbar
    4
    Wafer
    5
    Saatschicht, Startschicht
    6
    Leiter
    7
    Galvanisierschicht, Leitpaste
    8
    Leiterüberstand
    9
    Leiter-Busbar
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008030262 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Solarzelle (1) aus Halbleitermaterial, bevorzugt auf Basis von Silizium mit Frontkontakten an der Sonnenseite zur Ableitung des generierten Stromes mit vielen Kontaktfingern (2) und mindestens einem Busbar an der Sonnenseite, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Solarzelle (1) mindestens ein Busbar angeordnet ist, der als Leiter-Busbar (9) ausgeführt ist, der mit den Kontaktfingern (2) mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist.
  2. Solarzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Busbar-Saatschicht, die mit der Kontaktfinger-Saatschicht elektrisch leitend verbunden ist, eine mechanisch feste und elektrisch leitende Verbindung mit den Leiter-Busbar(s) (9) durch Galvanisieren oder Einbetten und Einbrennen in eine Leitpaste aufweist.
  3. Solarzelle (1) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter-Busbars (9) zum elektrischen Anschluss der Solarzelle (1) mindestens an einer Seite der Solarzelle (1) über die Fläche derselben als Leiterüberstand (8) hinausragen.
  4. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform des Leiters (6) rund, oval oder vieleckig ist, mit einem Querschnitt, der in Abhängigkeit von der Fläche der Solarzelle (1) und vom Werkstoff des Leiters (6) im Bereich von 0,02 mm2 bis zu 10 mm2, bevorzugt von 0,1 mm2 bis zu 1 mm2 liegt und biegsam verformbar ist.
  5. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung des Leiters (6) an alle Kontaktfinger (2) dieser Leiter (6) ohne Busbar-Saatschicht nur an die Kontaktfinger (2) angalvanisiert oder in der Leitpaste eingebettet ist.
  6. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Saatschicht (5) aus einem elektrisch leitfähigen Pastendruck oder aus aufgesprühten, elektrisch leitfähigen Partikeln oder leitfähiger Tinte besteht.
  7. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (6) der Busbars (9) rohrförmig zur Durchleitung eines Kühlmediums ausgeführt sind.
  8. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (6) langgestreckt oder mäanderförmig, dreieckförmig oder sinusförmig ausgeführt ist, wobei die Wellenform von einem Draht, Stanzteil, Ätzteil oder Schnittteil gebildet ist.
  9. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Leiters (6) in seiner Festigkeit durch Weichglühen herabgesetzt ist.
  10. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Leiters (6) durch eine Legierung an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silizium angepasst ist.
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