EP2553733A2 - Solar cells and method for producing same - Google Patents

Solar cells and method for producing same

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EP2553733A2
EP2553733A2 EP11712182A EP11712182A EP2553733A2 EP 2553733 A2 EP2553733 A2 EP 2553733A2 EP 11712182 A EP11712182 A EP 11712182A EP 11712182 A EP11712182 A EP 11712182A EP 2553733 A2 EP2553733 A2 EP 2553733A2
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EP
European Patent Office
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conductor
solar cell
busbar
conductive
conductors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11712182A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Egon Hübel
André RICHTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Somont GmbH
Original Assignee
Somont GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to solar cells in which at least one conductor is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell and / or other conductors, by a conductive coating, wherein the conductive coating is preferably electrolytically or galvanically deposited from a solution or produced by plasma spraying. Furthermore, the invention is directed to a method for connecting solar cells with at least one conductor and / or conductors to solar cells with each other, wherein at least one electrically conductive conductor by the deposition of a conductive coating of solution on the solar cell and / or on at least one another conductor is mechanically and electrically connected.
  • the invention also relates to a device for depositing a mechanically connecting and electrically conductive coating from solution onto solar cells in electrolytic cells, comprising means for accommodating at least one conductor, preferably bus bar conductor, in the electrolyte of the electrolytic cell at the surface to be deposited, preferably a seed layer of the solar cell at least partially preferably electrically abutting contact and preferably at the same time is the carrier of the solar cell.
  • a conductor preferably bus bar conductor
  • Solar cells made of semiconductor materials, in particular of silicon are produced in several steps.
  • the solar side of the solar cells also called the front side
  • electrically conductive current collectors which usually consists of an electrically conductive grid structure, the so-called front contacts.
  • rear contacts usually, a plurality of metallic conductors with a very small cross-section, hereinafter referred to as contact fingers, runs parallel over the contact side of the solar cell.
  • contact fingers intersect electrically connecting and usually at right angles so-called bus bars, in particular bus bars, ie long contact-type bus bars for discharging the current supplied by many contact fingers and generated by the solar cell to the load. Because the short-circuit current of a solar cell, for example, with the usual dimensions of 156 x 156 mm 2 to more than 12 amps
  • CONFIRMATION COPY can, the busbars compared to the contact fingers have a much larger cross-section. This is achieved by a broad and thus shadowing construction, usually with a width of 2 mm.
  • metallic ribbon as busbar (s) contact surface soldered This results in a not insignificant shading surface on the solar cell, which reduces the efficiency of the solar cell. In a conventional solar cell shading by front contacts is about 7% of the geometric area. Therefore, attempts are made in various ways to reduce this shadowing.
  • DE 10 2008 030 262 A1 describes that a solar cell is initially completed only with the contact fingers and short hunt groups, ie without contact-type busbars, and then the short hunt groups are electrically conductively connected by means of lead wires of different lengths and thicknesses of different thicknesses to an external terminal become.
  • the connection device is connected according to a specific scheme with the contact fingers or short hunt groups that results in a minimal shadowing.
  • DE 10 2005 039 100 A1 discloses a galvanizing device for metallizing the grid structure of fracture-sensitive solar cells.
  • a frame is used that can accommodate several solar cells and transport them through a continuous flow system.
  • the frame is equipped with seals so that the backs of the solar cells are not wetted with electrolyte.
  • At protrusions contacts are arranged, which direct the Galvanisierstrom directly to the surface to be metallized. Since the contacts as well as the electroplated to be metallized in the electrolyte, they must be cleaned at intervals or stripped free.
  • DE 10 2005 038 450 A1 relates to a further contact production method for solar cells in a continuous-flow system.
  • the electrical contacting takes place outside the electrolyte on the dry and non-to-be-plated back of the solar cell, which is the top side here.
  • intensive illumination of the solar side of the solar cell takes place during the galvanizing.
  • a solar cell in which at least one conductor is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell and / or further conductors by a conductive coating.
  • the conductive coating which mechanically and electrically conductively interconnects the conductor and solar cell or conductor on the solar cell is preferably the result of an electrolytic, i. Galvanic (electroconductive) or electrochemical (electroless) deposition from solution or formed by plasma spraying the conductor.
  • an arc between the anode and cathode is usually generated by a DC voltage, which passes through the plasma torch flowing gas or gas mixture through the arc and thereby ionized.
  • the ionization generates a highly heated (up to 20000 K) electrically conductive gas of positive ions and
  • Electrons In this Plasmajet produced powder (usual particle size distribution: 5- 120 ⁇ , in certain devices is also a grain size of down to 100 nm possible) injected, which is melted by the high plasma temperature.
  • the plasma stream entrains the powder particles and hurls them at the workpiece to be coated, here solar cell and conductor.
  • the gas molecules return to a stable state after only a short time and so the plasma temperature drops again after a short distance.
  • the plasma coating is carried out in normal atmosphere, inert atmosphere (under inert gas such as argon), in vacuum or under water.
  • the Speed temperature and the composition of the plasma gas of importance.
  • the mechanical and electrically conductive connection of the conductor to the solar cell or conductors to one another is characterized in that in the deposition of the coating conductor / solar cell and / or conductor / conductor and / or solar cell / solar cell in contact or at such a small distance from each other are arranged that during the electrolytic or plasma deposition of the conductive precipitate, that is, the conductive coating, the mechanically and electrically conductively connects respective components.
  • This joint deposition by co-deposition occurs precisely where the conductor and the solar cell or the two conductors are electrically conductive and in contact or alternatively in a small spatial proximity. The method is therefore particularly well suited for both small-area and large-area connections.
  • the components can be partially surface-insulated to avoid the mechanical connection and of a conductive coating
  • the conductive coating there is the possibility of precise conductive surface design of non-conductive materials such as silicon wafers with a conductive seed layer.
  • the compound formed by the conductive coating also has the advantage that the conductive coating is uniform in composition, thickness and expansion, whereby the conductive properties as well as the mechanical strength are uniform and controllable.
  • the light-induced or laser-induced electroplating is used.
  • the deposition in the area provided for this purpose is controlled by local temperature increase and / or light-induced chemical excitation.
  • seed layers and also insulation prints can be partially or completely replaced.
  • the laser can be moved along the area to be galvanized (conductor / solar cell) and thus activate a deposition with pinpoint accuracy.
  • the term conductor in connection with solar cells generally means any form of electrically conductive connection which dissipates the electricity produced by the solar cell to the consumer. Usual conductors are wires and printed, soldered or surface-mounted on the solar cell printed circuit traces.
  • the solar cell according to the invention relates to those solar cells in which the conductor is selected from among
  • contact fingers preferably contact fingers, busbars, preferably busbars, more preferably ladder busbars (to be discussed below) and solar cell connection conductors.
  • These conductors can tap as a contact finger, the current at the solar cell, directly or preferably via bus bars or Forward busbars / conductor busbars to the consumer, while the connecting conductors electrically connect individual solar cells together.
  • the conductors such as contact fingers, bus bars, preferably busbars, more preferably ladder busbar and / or solar cell connection conductors, preferably all these connection conductors are designed as conductor wires. That is not necessary.
  • contact-type conductors can also be provided with further conductors, in particular wire conductors, by electrolytic deposition or plasma spraying of conductive conductors Coverings are connected.
  • Contact paths with the solar cell can be connected, for example, by depositing conductive coatings with wire conductors (vertical connection, one above the other) or by applying an electrically conductive seed layer on the solar cell between two contact-surface wire conductors (horizontal connection, adjacent) electrolytically or by plasma spraying.
  • solar cells and conductors or conductors and conductors can be connected in a mechanically and electrically conductive manner by superimposing (vertically) and depositing / spraying on the conductive coating or even horizontally adjacent conductors.
  • Particularly preferred is the vertical, ie superposed connection of solar cell with conductor (s) and / or conductors with each other by means of conductive coatings.
  • a distinction must be made between the already customary galvanic contact-type production of contact fingers or busbars and the connection according to the invention of two existing components such as conductor / solar cell or conductor / conductor through a common and electrolytically deposited or plasma sprayed coating according to the invention.
  • the solar cell according to the invention is suitable for any geometric shape, size and technology of solar cells, in particular for crystalline and
  • Thin-film solar cells preferably those based on semiconductor materials such as silicon and gallium arsenide.
  • solar cells can be prepared on an organic basis according to the invention.
  • the present invention also generally relates to a solar cell, preferably of semiconductor material, particularly preferably based on silicon or gallium arsenide, with front and / or rear contacts for discharging the generated current with many contact fingers and with at least one busbar the at least one bus bar is designed as a conductor busbar whose conductor is mechanically and electrically conductively connected to the contact fingers.
  • the bus bar conductor is a conductor other than the deposition coating described above, preferably a conductive solid such as a metal wire or a (preferably flexible) conductor plate with a conductor usually made of metal (particularly suitable for back contact cells), the conductor being co-located with the deposited one conductive coating generally forms the conductive conductor busbar and the coating also ensures the desired mechanical and electrically conductive contact to the solar cell and / or other conductors.
  • the busbar is the electrodeposited mass itself (a conductive substance component); in the case of a conductor busbar, it consists of at least two components, a pure conductor, eg metal wire and a contact material such as the galvanization coating, electrochemical coating, plasma spray coating or Solders.
  • the front contacts are solar side, ie the contact fingers and / or the conductor busbar are arranged on the sun side.
  • the conductor busbar according to the invention is a non-contact-surface design of a busbar which, in the
  • busbars preferably as a wire-shaped conductor, that is designed wire-shaped conductor bus bar.
  • the novel ladder busbars consist of a non-insulated electrical conductor.
  • This conductor is preferably electrically conductively connected to the start layer or seed layer of the grid structure of the solar cell.
  • This compound is preferably carried out by the advantageous galvanic, electrochemical or plasma spray deposition methods already described above.
  • this ladder-busbar solar cell also has the possibility of conventional embedded in the electrically conductive paste applied by printing process with subsequent firing or firing.
  • the electroplating of the conductors, for example, to the electrically conductive seed layer of the solar cell is technically easier to implement and less expensive.
  • the invention accordingly relates to a solar cell with a conductor busbar, in which at least one conductor busbar is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell by a galvanization coating, in which the busbar conductor is preferably configured as a wire.
  • the invention relates to an o.g. Solar cell, wherein at least one busbar seed layer, which is electrically conductively connected to a contact finger seed layer, has a mechanical (preferably solid) and electrically conductive connection with at least one conductor busbar, this connection of busbar seed layer and busbar preferably by (i) electroplating or (ii) embedding and baking in a conductive paste.
  • the conductive coating of the solar cell according to the invention is made of electrolytic, i. Electrochemically or galvanically selected from solution or by plasma spraying coatings.
  • the conductive coating for the solar cells according to the invention preferably consists of conductive metals or metal alloys, preferably metals and metal alloys based on copper, silver, nickel and / or tin, conductive hydrocarbons and / or carbons, for example nanotubes and fullerenes.
  • the conductive coating used according to the invention may preferably consist of one or more identical or different coating layers, preferably of different conductive materials.
  • a layer of nickel or other conductive coating compatible with the base material may be deposited first to avoid direct contact of the solar cell with copper, and then copper or a cheaper conductive one Coating, which produces the desired compound of the solar cell components in volume, are deposited to a good connection with the conductor, eg
  • Coating layer are deposited against the oxidation of the copper.
  • each layer is applied with separate devices.
  • An embodiment of the solar cell according to the invention with a conductor, preferably bus bar or conductor bus bar, which protrudes in its length at least on one side over the surface of the solar cell, has the further advantage that the outstanding free conductor end to the solar cell remaining later to the electrical interconnection of the individual solar cells usual solar cell assemblies / modules can be used. That according to the state of
  • the at least one conductor preferably a bus bar, more preferably a conductor bus bar, preferably for the electrical connection of the solar cell, protrude over at least one side of the solar cell over the surface thereof as a conductor supernatant.
  • the inventive preferably wire-shaped conductor of the busbar is freely selectable in shape and in cross section.
  • the cross-sectional shape of the busbar conductor may preferably be round, oval, or polygonal, preferably with a conductor cross-section (preferably, depending on the area of the solar cell and the material of the conductor) of 0.0002 mm 2 to 10 mm 2 , preferably 0.001 mm 2 to 1 mm 2 , more preferably with a conductor cross section of 0.02 mm 2 to 10 mm 2 , preferably 0.1 mm 2 to 1 mm 2 , and wherein the busbar conductor is preferably flexible deformable.
  • the busbar conductor can be made larger and therefore lower-impedance than the usual printed ones and / or galvanized busbars.
  • a round copper wire with the diameter of eg 0.4 mm has a much lower line resistance than eg a 2 mm wide busbar consisting of a silver conductive paste, which is also more expensive than the copper wire.
  • Solar cell of the conductor preferably bus or busbar conductor by a (naturally reliable) electrical contact of the conductor, preferably
  • the seed layer is usually a thin electrically conductive layer on the solar cell, which preferably consists of an electrically conductive paste printing or of sprayed, electrically conductive particles, conductive ink or a conductive (eg a region of the TCO (transparent conductive oxide) layer) or nucleating Area on the solar cell exists.
  • Non-conductive seed layers having a nucleating function for example of palladium, titanium, titanium / tungsten, etc., are also suitable for activating the surface of solar cells and conductors prior to deposition.
  • the nucleation causes the preferential deposition of the conductive coating at the thus activated sites, so that over the seed seed layers full surface conductive seed layers are formed at which conductors / solar cells / other solar cell components can be electrically connected by means of the deposition of conductive coatings.
  • one or more conductors of the solar cell can be embodied as a thin electrically conductive tube.
  • a liquid or gaseous cooling medium can be promoted, which is a cooling of the / the electrical conductor (s), preferably of the / the bus bar (s), more preferably the / the conductor bus bar (s) and the entire environment in one Solar cell or solar module offers.
  • At least one of the conductors preferably a busbar conductor, more preferably a busbar conductor of the solar cell according to the invention, is designed to be tubular for the passage of a cooling medium.
  • the conductor in the simplest embodiment is a stretched bare wire, e.g. made of or based on copper or silver.
  • Copper core with a copper diffusion barrier layer such as nickel or tin. With lower conductivity requirements, iron-nickel alloys can also be used.
  • the conductor can also, as described, be carried out wavy, to compensate for larger temperature differences, the mechanical stresses between the silicon and the metal.
  • the conductor can also be made by other means, for. B. by punching, etching and cutting from corresponding semi-finished products such. B. sheets. This allows particularly versatile designs of the forms with respect to the compensation of temperature differences. For stretched conductors with a larger cross section, alloys whose thermal expansion coefficient is adapted to those of silicon or to the semiconductor material are also suitable. An example of this is that available under the trade name Kovar
  • the electrical conductance is considerably lower than that of z. B. copper.
  • the at least one conductor of the solar cell, in particular the bus bar or busbar conductor of a solar cell according to the invention (elongated) is stretched, meandering, triangular or sinusoidal, wherein the mold is preferably formed by a wire, stamped part, etched part or cut part ,
  • the material of the conductor is reduced in its strength by soft annealing, so that the conductor can better adapt to the thermomechanical loads of the solar cell.
  • the solar cell according to the invention is preferably made of semiconductor material or thin-film material, more preferably based on silicon or gallium arsenide or other semiconductors, wherein the thermal expansion coefficient of the conductor, preferably Busbar conductor or adapted, for example, by an alloy or physical processing to the thermal expansion coefficient of the solar cell wafer.
  • the electrolytic deposition time, in particular the plating time in the solar cell according to the invention can be significantly reduced, because the conductor, preferably busbar or busbar conductor only with a small layer thickness, for example, the seed layer on the solar cell is to galvanize.
  • Previously used galvanized busbars have layer thicknesses of 20 ⁇ and more.
  • conductor busbars with a layer thickness of, for example, 5 ⁇ are sufficient.
  • the layer thickness at the thin contact fingers is larger because of the local field line concentration with their larger current density than the 5 ⁇ in the region of a busbar, eg 10 ⁇ .
  • the conductor according to the invention as a busbar has a further very great advantage if it protrudes in its length at least on one side over the surface of the solar cell.
  • This at least one free conductor end per busbar, remaining at the solar cell, can later be used for the electrical connection of the individual solar cells to conventional solar modules.
  • the required prior art soldering of metallic tape for these electrical connections is completely eliminated. This is not only a cost reduction, but it also eliminates the risk of breakage of individual solar cells in otherwise required soldering the connection ribbon.
  • the solar cell connection conductors extend at least over 50%, preferably 60%, more preferably 70%, most preferably 80% of one dimension, ie length or width of the solar cell, preferably in the direction of current flow.
  • Another advantage of producing a conductive coating by plating is that the contacts to the power source used for electroplating do not become galvanized and therefore do not need to be periodically cleaned or even replaced.
  • the present invention relates to a method for connecting solar cells with at least one conductor and / or conductors to each other with solar cells, in which at least one electrically conductive conductor by depositing a conductive coating of solution on the solar cell and / or on at least another conductor is mechanically and electrically connected.
  • the conductive coating is selected from coatings produced electrolytically, galvanically or by plasma spraying. It is further preferred that the conductive coating is selected from conductive metals or metal alloys, preferably metals and metal alloys based on copper, silver, nickel and / or tin, aluminum, conductive hydrocarbons and / or carbons.
  • the conductive coating preferably consists of one or more coating layers, preferably of different conductive materials.
  • the conductor is selected from the group consisting of contact fingers, bus bars, conductor busbars and solar cell connection conductors.
  • the invention relates to a
  • At least one electrically conductive conductor preferably a busbar or busbar conductor, for supplying the electroplating current so as to at least partially electrically contact the surface of the solar cell to be electroplated. Bend rests that this conductor is permanently mechanically and electrically connected by electroplating with the solar cell.
  • the at least one conductor preferably busbar or busbar conductor, extends to transducers or carriers extending beyond the length of the solar cell during electroplating of the solar cell Carry in the electrolytic cell and preferably position in the altitude and preferably transport that only the underside of the solar cell to be plated is in the electrolyte.
  • the at least one conductor preferably a collecting or busbar conductor, is preferably provided on one side of the solar cell and by means of an abutment (s)
  • the inventive method are particularly efficient and therefore preferably carried out in continuous systems, dip baths or Cup Platern so that the at the solar cell angalvanis elected or electrochemically or by plasma spraying deposited conductors, preferably collector or busbar conductor, remain on this and without subsequent demetallization for further Processing of the finished solar cell can be used.
  • the method according to the invention is used to connect conductors such as contact fingers, busbars and / or busbars to the solar cell or to one another.
  • the process is suitable for the production of solar cells, preferably the abovementioned solar cells according to the invention.
  • the coating deposition method according to the invention is fundamentally suitable for mechanically and electrically conductively connecting any form of electrical conductor, in particular in the form of wires and printed conductors, as a substrate by means of a conductive coating to an electrically conductive or electrically conductive material.
  • the present invention relates
  • An additional preferred embodiment is directed to solar cells according to the invention and processes for their production in which the solar cells are designed and / or manufactured without bus bar conductors and also without contact fingers, and the wires to be connected by conductive coating to deposition-active areas of the solar cells Solar cell, such as seed layers, seed layers are.
  • An additional preferred embodiment is directed to solar cells according to the invention and processes for their production, in which the solar cells are preferably designed and / or manufactured without bus bar conductors and also without contact fingers, and the current is dissipated through many small conductive coatings the solar cell and / or interconnected - wires takes place.
  • the total conductor cross-section can be distributed over many wires and thus the ohmic losses are minimized.
  • the solar cell can be completely dispensed busbars and fingers.
  • the deposition-active areas during the electroplating, electrochemical and plasma spraying processes may be part of or an entire cell side of the solar cell.
  • the deposition-active region can also comprise both polarities of the solar cell on one side, in particular solar cells with both polarities on one side, in which one wire serves one polarity, but in the deposition of the conductive coating both polarities are simultaneously amplified.
  • the wires of the solar cell does not have to be continuously conductive: such as a printed circuit board with leads, as an insulating core, which is rendered partially conductive (eg by metallization).
  • the inventive method can be used not only for the mechanical and electrically conductive connection of solar cells and conductors with each other, but also for the mechanical and electrically conductive connection of solar cells and / or conductors with special elements such as non-solar active components with bypass, protection and / or connection function become.
  • solar cells can also be connected directly to other solar cells by means of the conductive coating according to the invention, if they can be brought so close in space that a conductive compound can be formed by depositing the coating.
  • the present invention is directed to an apparatus for electroplating solar cells in electrolytic cells, comprising means for accommodating at least one conductor, preferably bus bar conductor, in the electrolyte of the electrolytic cell at the surface to be plated, preferably a seed layer Solar cell at least partially, preferably electrically abutting contact and preferably at the same time carrier of the solar cell, wherein the conductor projections for connecting the Galvano Eisenrichters preferably extend beyond the level of the electrolyte.
  • such devices include transducers as means for
  • the device according to the invention also comprises means which exert an attractive or pressing force between the conductor and the solar cell, with or without abutments, preferably as pressing pressure, weight force, dynamic pressure, magnetic force, spring force or suction.
  • the device according to the invention comprises means for positioning the solar cell in a working container such that the level of the electrolyte only reaches as far as the underside of the solar cell.
  • the inventive method is suitable for the electrolytic and plasma spray treatment of solar cells on the sunny side or the front, the back or both sides.
  • the to be treated are suitable for the electrolytic and plasma spray treatment of solar cells on the sunny side or the front, the back or both sides.
  • the untreated sides pointing upwards preferably remain dry.
  • the electrical contacting takes place in the electrolyte directly on the structured and usually provided with an electrically conductive seed layer surface.
  • the cathodic contact means are also galvanically metallized, which are located within the electrolytic cell in the electrolyte. This metallization is used according to the invention, whereby the otherwise usual demetallization completely eliminated.
  • the contact means according to the invention consists of at least one preferably wire-shaped, non-insulated electrical conductor.
  • the solar cells to be coated by electroplating are placed on the at least one preferably (preferably long) elongated conductor during the charging of the electroplating plant.
  • the positioning takes place in such a way that the course of the conductor or conductors provided, preferably collecting or busbars of the solar cell, coincides with the wire-shaped contact means.
  • the solar cell thus rests on the preferably two (long) elongated conductors.
  • These conductors are located on an electrically insulated support or a pick-up, which positions the solar cells lying on the ladders in the vertical position so that only the conductors and the surface to be treated, preferably the front of the solar cell are below the level of the electrolyte.
  • the carrier or pickup can also be used to transport the solar cell through the continuous system.
  • the carrier is preferably an integral part of this cup.
  • the preferably projecting beyond the edges of the solar cell conductor ends are deflected upward, whereby they protrude above the level of the electrolyte as a conductor projections. They thus remain dry and can not be metallized in this area.
  • the conductors along the collecting or busbars provided on the solar cells are, according to the invention, galvanized onto the preferably present seed layer. So they are mechanically fixed and electrically connected to each other. They form together with the preferably projecting conductor ends a permanent unit. Thus, no Entmetallmaschine the contact means is required.
  • the projecting conductor ends or conductor projections can later advantageously be used for the electrical connection of the solar cells to the solar modules. The previously required soldering of connecting conductors or reinforcing conductors is completely eliminated in the inventive method. Because the fracture-sensitive solar cells in the inventive
  • Plating on the ladders galvanically grow on these conductors, they can very safely and gently, i. be transported through a continuous system without breakage.
  • the direct electrical contacting of the surface of the grid structure to be plated also does not require the illumination of the known LIP method (light-induced galvanization) by means of intense light sources in the electrolyte in order to make the solar cells for the galvanizing current low-resistance. This saves considerable energy in the production of solar cells according to the invention.
  • bus bars and busbars preferably ladder busbars, can be used in the
  • the galvanic method according to the invention also allows a shorter exposure time in comparison to a previously usual complete galvanization of the front contacts.
  • a layer thickness of about 5 ⁇ is required for the inventive mechanical and electrical connection of conductors as a bus bar or busbar with the preferred seed layer. This is about 20% of the layer thickness of the known galvanic methods. The exposure time is correspondingly shorter.
  • FIG. 1 shows in the upper part of a conventional solar cell 1 with a view of the front (sun) side.
  • the current collecting contact fingers 2 of the grid structure extend across the entire solar cell 1. They consist of electrically conductive material, eg. As printed silver conductive paste or electrodeposited silver.
  • the contact fingers 2 are electrically connected to the recognizable wider busbars 3. These are usually made at the same time as well as the contact fingers 2.
  • the contact fingers 2 are usually about 0.15 mm wide. Their height is production-dependent.
  • the height is approx. 5 to 25 ⁇ m.
  • the height of the hotmelt process reaches up to 40 pm.
  • the still less common plating of the grid structure allows the adjustment of the height also in these orders of magnitude.
  • the specific conductivity of electrodeposited layers is very high.
  • FIG. 1 shows an enlargement in the region of the busbar 3 in cross-section A-B.
  • the doped layers on the wafer 4 for forming the solar cell 1 are not shown in this figure.
  • the busbar 3 usually has an uneven surface.
  • the width b 1 is for example 2 mm.
  • the height h 1 corresponds approximately to the height of the contact fingers 2.
  • the cross section is approximately 0.06 mm 2 . If at each end of the two busbars the generated power is halfway out, then for a current at the maximum power point of the 7-ampere solar cell, the current density at the ends of the busbars is about 30 A per mm 2 .
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a solar cell 1 according to the invention.
  • the scales of the lower parts of FIGS. 1 and 2 are chosen to be different in size, which would have to be taken into account when comparing the two figures.
  • the cut-out wafer 4 carries an electrically conductive seed layer 5 of the layout of the grid structure, i. the contact fingers 2 and the areas used for the busbars according to the invention, i. the conductor busbars 9 are provided.
  • This seed layer 5 consists e.g. from a thin electrically conductive paste printing or sprayed on electrically conductive particles or conductive ink.
  • the dimension b 2 again indicates the width of the seed layer 5 or the busbar seed layer (5) and the electroplating layer (7) or the conductive paste layer in the region of a busbar, which is substantially smaller than the width b 1 in the prior art.
  • the seed layer 5 must be switched cathodically for electroplating.
  • the electrode 6 it is very advantageous to use the electrode 6 to be electroplated itself, e.g. made of copper. It lies completely or partially along the busbar route on the seed layer 5.
  • the metal to be deposited e.g. Copper or silver, when electroplating from the cathodic conductor 6 to the seed layer 5 and in the presence of at least one initial contact point of the conductor 6 at the seed layer 5 of this also to the conductor 6.
  • the cross section of the conductor 6 in shape and size as a conductor busbar 9 can be selected within wide limits. Nevertheless, the shading remains small in the case of vertical solar irradiation on the solar cell in comparison to the prior art. This is only if the measure b 2 and the diameter of a round conductor 6 are selected, for example, with 0.5 mm. The dimension b 2 of the electroplating layer 7 can be selected even smaller. It is determined only by the achievable accuracy of the positioning or placement of the seed layer 5 of the wafer 4 on the conductor 6 at the loading of the system.
  • the conductor 6 does not rest against the seed layer 5.
  • the slight gap is filled with metal during electroplating. This filling is supported by a well scattering electrolyte.
  • the aim of the plant of the conductor 6 at the seed layer 5 from the beginning to achieve an even larger cross-section of the current transition.
  • the round cross section of the conductor 6 is advantageous. It can be processed and processed cost-effectively, for example bending. Other forms of cross-section, for example, oval or polygonal and in the longitudinal extent without and with waveform are also possible.
  • its cross section may be, for example, in the range of 0.02 mm 2 to 10 mm 2 .
  • the conductor 6 can preferably be flattened in order to adapt it to the currently practiced electrical interconnection to solar modules by means of thin strips.
  • the conductor supernatant 8 according to the invention assumes the function of the necessary according to the prior art Leitb. Via this conductor 6 or conductor projections 8, the cathodic galvanizing current is very advantageously introduced in the electrolytic metallization of the solar cells. Because, in one embodiment, the rear side of the solar cell, not shown in FIG. 2, is not intended to come into contact with the electrolyte during electroplating, this electroplating process takes place upside down, as shown below in this figure.
  • the conductor 6 can be designed as a thin electrically conductive tube.
  • a liquid or gaseous cooling medium can be promoted, which causes cooling of the electrical conductors, namely the busbars and the entire environment in a sealed solar module and thus contributes to increasing the efficiency of the solar cell and the solar module, without increasing the shading.
  • FIG. 3 shows a working container 10 with at least one anode 11, which is located in the electrolyte 12.
  • This may be a dip bath or a continuous flow system.
  • the solar cell 1 is galvanized. Their underside to be electroplated is in the structured seed layer 5 in the electrolyte 12. The upper surface, which is above the level 13, is free in this embodiment of electrolyte, which could otherwise chemically attack and damage this side of the solar cell. She stays dry.
  • the solar cell 1 is supported by at least one rectilinear, preferably slightly tensioned conductor 6 and positioned in height in the electrolyte 12 so that the top remains dry. This requires a precise transport of the solar cell 1 by the system partially shown here, in particular with respect to the altitude.
  • the back sides of the substrates 1 which are not to be electroplated can or should be wetted with electrolyte, these can also be arranged completely below the level 13 by means of a corresponding height position of the conductors 6.
  • the conductor 6 has a round cross-section in the example of FIG. Other cross sections, z. B. oval or polygonal, are also possible.
  • the solar cell 1 or its seed layer 5 rests as possible on the entire length of the conductor 6, this must be stretched, i. be at least slightly tensioned.
  • the required pickups for the conductors 6 are not shown in FIG.
  • the conductor 6 is deflected upward by the sensors and led out of the electrolyte 12.
  • a mechanically mechanically stable conductor as a stamped part, etched part, cut part or the like can also be carried in a preformed manner by a pickup.
  • the at least one free end of the conductor projection 8 protrudes beyond the level 13 of the electrolyte 12. There it can, without being galvanized, be electrically connected to the Galvano rectifier.
  • the conductor 6 as a contact means according to the invention is electroplated in the electrolyte 12 and outside the electrolyte 12, it is not metallized. This avoids very advantageous demetallization of the contact means.
  • the conductor 6 acts as a conductor bus bar 9. It remains as well as the conductor projections 8 on the finished solar cell 1.
  • the sensors are made of an electrically insulating material, so that these surfaces are not metallized, even if they are the bare cathodic conductor 6 in the electrolyte record and redirect.
  • the transducers are transported on a carrier or conveyor through the conveyor system. They are designed so that a free space 14 remains on top of the solar cell 1, which, as will be shown, can be used to support the electroplating of the solar cell 1.
  • FIG. 2 shows the top view of a corner of a solar cell 1.
  • the rectilinear round conductor 6 carries the solar cell 1, wherein also here the sensors are not shown. In the region of the transducer, the conductor supernatant 8 is formed.
  • FIG. 4 shows an example of a device according to the invention in a continuous-flow system, wherein the conductors 6 are arranged stretched or not tensioned on a receiver 15. Above is the side view and shown below the top view in section A - B.
  • the pickup 15 are here U-shaped formed so that the space 14 is formed over the solar cell 1.
  • the free space 14 allows, inter alia, the loading and unloading of the conveyor 19 with the solar substrates 1.
  • the conductor 6 is bent in this embodiment, over the legs of the transducer 15 and deflected upwards.
  • the conductor 6 is clamped by two terminals 16 to the transducer 15 and thus fixed.
  • the clamps 16 are pressed manually in this example by means of a clamping screw 17 with associated wing nut to the transducer 15.
  • this handling and picking up of the conductors 6 will advantageously take place automatically. This also guarantees a reproducibility of the processes.
  • At the free ends of the conductors 6, and to the conductor supernatant 8 of the Galvano rectifier is connected with its negative pole. In this case, there is no undesirable metallization of the contact means, because they are outside of the electrolyte 12. Only a small part of the cathodic wire projection 8 is galvanized, which has no disadvantageous effect on the method according to the invention.
  • the positive pole of the Galvano Eisenrichters is electrically connected to the soluble or insoluble anode 11, which is located in the lower region of the working container 10.
  • the invention also enables the use of unipolar and bipolar pulse rectifiers.
  • the receivers 15 together with the clamping members 16, 17 form conveying means 19, for example, which transport the solar cells 1 through the conveyor system.
  • the conveyor 19 is conveyed in the direction of the transport arrow 21. In this case, for example, the altitude of the conveyor 19 is adjusted so that the bottom of the substrate or the solar cell 1 is below the level 13 of the electrolyte 12 and the top outside of it.
  • the solar cell 1 to be electroplated is preferably placed automatically on the stretched conductor (s) 6.
  • the altitude of most two conductors 6 is set with respect to the level 13 of the electrolyte 12 so that forms a liquid meniscus. This pulls the solar cell 1 downwards in the direction of the conductor 6. This force fixes the solar cell 1 at the beginning of the electroplating process on the conductors.
  • the counter-layers 22, 23 are set at the level to the galvanizing and the level 13 so that only the bottom of the solar cell 1, ie the sunny side, is wetted by the electrolyte 12. Downpipes in the region of the counter-layers 22, 23 and close to the conductors 6 allow the circulated through the working container 10 promoted electrolyte 12 to flow out. The resulting suction pulls the solar cell 1 very gently against the respective conductor 6, which is supported by the counter-layers 22, 23.
  • weights in the free space 14 can be placed on the solar cells 1. These press the solar cells 1 in the direction of the counter-supported conductor 6. Furthermore, it is possible to direct a fluid (gas or liquid), preferably a gas stream, in the free space 14 against the solar cells 1. The flow or the back pressure meets there on the dry upper side of the solar cell 1, where in each case at the bottom of the supported by the counter-layers 22, 23 conductor 6 in the continuous system or Tauchbadstrom runs. Finally, the solar cell 1 to be electroplated can also be pressed against the respective supported conductor 6 by means of gentle spring forces emanating from the sensor 15. With increasing cross section of the conductor according to the invention is the line resistance is reduced. However, this also increases the absolute strength of the conductor.
  • the difference of the thermal expansion coefficients of silicon and an electrically highly conductive metal such as copper, is about 15 * 10 "6 / K. At a temperature change of 100 K, the difference in linear expansion is approximately 0.2 mm.
  • the seed layer for the conductor bus bar has a very good adhesion to the wafer, supporting the strength or elasticity of the conductor material can be reduced eg by soft annealing or by using multi-wire conductors as strands is very effective
  • meander-shaped, triangular or sinusoidal curves are suitable for recording thermal expansion differences, whereby the amplitude of the respective waveform can be in the range of, for example, 0.1 mm to 5 mm can be as long as the distance from two parallel contact fingers connecting the conductor k The distance can be greater.
  • the consequent conductor length increase and thus the increase of the line resistance and shading is low compared to a stretched conductor bus bar.
  • the seed layer of the conductor bus bar can be rectilinear or even wave-shaped, as the conductor itself. Because such shaped conductors can only be slightly tensioned, the measures described above for contacting the conductor with the seed layer at the beginning of electroplating are particularly advantageous.
  • FIG. 5 shows a top view of a carrier 24 which conveys four solar cells 1, for example, by means of a horizontal continuous system.
  • the carrier 24 consists at least on the surface of an electrically insulating material.
  • the conductors 6 are deflected in openings 25 from the wet area to the dry area.
  • the associated transducers for the conductors 6 are not shown in this figure 5.
  • the electrical connection of the carrier 24 for the galvanizing, for example, via a busbar 26 and, for example, sliding contacts 27, which slide along the grinding path 28.
  • the carrier 24 provides space on the dry top for eg electrical equipment.
  • These can be electronic Controllers or measuring devices for quality monitoring or alarm devices for breaking detection or, as shown, current distribution resistors 29. These match the in practice always slightly unequal Operanikwideriron the here eight times parallel electrical circuit to each other. Again, it is very advantageous that after passing through the continuous system neither the carrier 24 nor the contact means must be demetallised.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a cup plater for electroplating wafers and solar cells 1 according to the invention.
  • the cup 30 has a cross-section which is adapted to the shape of the substrate or the solar cell 1.
  • the electrolyte 12 flows from below. It flows through an anode 11 and reaches the underside of the solar cell 1 to be electroplated.
  • the flow arrows 31 show the directions of the flows.
  • At the upper edge of the cup 30 are resting stretched ladder 6 as busbars.
  • the optionally required clamping force 32 acts in the illustrated arrow directions.
  • the upper part 33 of the cup 30 can rest on the ladders 6. Through the gap formed, the electrolyte 12 flows out of the cup 30 on all sides.
  • the conductors 6 When force is applied in the direction of the force arrows 34, the conductors 6 can be clamped by the upper part 33.
  • the free space 14 again provides space for the means for approaching the solar cell 1 and conductor 6, as has been described using the example of FIG.
  • counterparts (not shown) can be arranged on the underside in the region of the conductors 6 in the cup 30. Because the electrical connection of the galvanic rectifier, not shown, takes place outside the electrolyte 12 or the electrolytic cell, it is not necessary to demount the contact means.
  • the conductor supernatant 8 can be used again for subsequent electrical interconnection of the individual solar cells 1 to solar modules. As a result, work steps that are required in the prior art can be saved. Because of the direct electrical contact see the surface to be plated is also here
  • the conductors or conductor busbars are in the useful range, ie the few underlying circuits are not usable later. Especially with wafers with However, due to the large-area feed of the galvanizing current, a very good layer thickness distribution is achieved with a large diameter.
  • Figure 7 shows a conventional vertically oriented electroplating apparatus with electrolyte (12), filled container (30), five longitudinally vertically stacked solar cells (1), which are connected to each other in the electroplating of solar cell connection conductors (6).
  • This vertical electroplating plant is also suitable for producing galvanized solar cells according to the invention, but can realize higher current densities in comparison to the cup plater described in FIG. 6 and thus lead to faster deposition rates.
  • Figure 8 shows a vertically oriented electroless plating apparatus for producing solar cells according to the invention, in which the mechanically and electrically conductive plating is electrochemically, i. produced by redox deposition on the solar cell and conductors.
  • the mechanically and electrically conductive plating is electrochemically, i. produced by redox deposition on the solar cell and conductors.
  • FIG. 9 schematically shows a solar cell arrangement according to the invention of three solar cells (1) in cross section.
  • longitudinal conductors 6 ' are arranged above and below the cells (1) and transverse conductors 6 "in the interspace of adjacent cells .
  • these conductors (6', 6") are mechanically and electrically electroplated by the resulting plating coating (7 ' ) conductively connected.
  • these conductors (6 ', 6 ") are then partially separated so that the desired circuit, here a series connection of the cells results
  • Processes can be easily and inexpensively produced solar cell strings or complete matrices of solar cells.
  • FIG. 10 schematically shows two solar cells (1) resting on a flexible printed circuit board (6) with integrated lines.
  • the solar cells (1) have vias (35) to guide the current from the sunny side (top) to the back (bottom).
  • vias (35) to guide the current from the sunny side (top) to the back (bottom).
  • an electrolyte supply (36) here as
  • Electrolyte supply also be carried out by an electrolyte bath) - electrically conductive
  • Electroplating is therefore only controlled on sites provided with electrolyte.
  • electrolyte supply orzugmik preferably produced electrochemically, galvanically or by plasma spraying

Abstract

The invention relates to solar cells, in which at least one conductor is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell and/or further conductors by a conductive cladding, wherein the conductive cladding is preferably deposited electrolytically or galvanically from a solution or is produced by plasma spraying. The invention further relates to a method for connecting solar cells (1) by means of at least one conductor and/or for connecting conductors on solar cells (1), wherein at least one electrically conductive conductor is mechanically and electrically connected by depositing a conductive cladding (7) from solution onto the solar cell (1) and/or onto at least one further conductor. The invention further relates to a device for depositing a mechanically connecting and electrically conductive cladding (7) from solution onto solar cells (1) in electrolytic cells, comprising means (15, 16, 30, 32, 33) for receiving at least one conductor, preferably a collector or bus bar conductor (6) contacting the surface to be deposited in the electrolyte (12) of the electrolytic cell, preferably at least partially providing preferably electrical contact with a seed layer (5) of the solar cell (1), and preferably simultaneously supporting the solar cell (1).

Description

SOLARZELLEN UND HERSTELLVERFAHREN DAFÜR  SOLAR CELLS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
Die vorliegende Erfindung betrifft Solarzellen, bei denen wenigstens ein Leiter mechanisch und elektrisch leitend mit der Solarzelle und/oder weiteren Leitern, durch einen leitfähigen Überzug verbunden ist, wobei der leitfähige Überzug vorzugsweise aus einer Lösung elektrolytisch oder galvanisch abgeschieden bzw. durch Plasmasprühen hergestellt wird. Des Weiteren ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Verbinden von Solarzellen mit wenigstens einem Leiter und/oder von Leitern auf Solarzellen miteinander gerichtet, bei dem mindestens ein elektrisch leitfähiger Leiter durch das Abscheiden eines leitfähigen Überzugs aus Lösung auf der Solarzelle und/oder auf mindestens einem weiteren Leiter mechanisch und elektrisch verbunden wird. Zusätzlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Abscheidung eines mechanisch verbindenden und elektrisch leitfähigen Überzugs aus Lösung auf Solarzellen in elektrolytischen Zellen, umfassend Mittel zum Aufnehmen von mindestens einem Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbarleiter, der im Elektrolyten der elektrolytischen Zelle an der abzuscheidenden Oberfläche, vorzugsweise einer Saatschicht der Solarzelle mindestens partiell vorzugsweise elektrisch kontaktge- bend anliegt und vorzugsweise zugleich Träger der Solarzelle ist. The present invention relates to solar cells in which at least one conductor is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell and / or other conductors, by a conductive coating, wherein the conductive coating is preferably electrolytically or galvanically deposited from a solution or produced by plasma spraying. Furthermore, the invention is directed to a method for connecting solar cells with at least one conductor and / or conductors to solar cells with each other, wherein at least one electrically conductive conductor by the deposition of a conductive coating of solution on the solar cell and / or on at least one another conductor is mechanically and electrically connected. In addition, the invention also relates to a device for depositing a mechanically connecting and electrically conductive coating from solution onto solar cells in electrolytic cells, comprising means for accommodating at least one conductor, preferably bus bar conductor, in the electrolyte of the electrolytic cell at the surface to be deposited, preferably a seed layer of the solar cell at least partially preferably electrically abutting contact and preferably at the same time is the carrier of the solar cell.
Solarzellen aus Halbleitermaterialien, insbesondere aus Silizium werden in mehreren Schritten hergestellt. Dabei wird meist die Sonnenseite der Solarzellen, auch Frontseite genannt, mit elektrisch leitenden Stromsammlern versehen, die üblicherweise aus einer elektrisch leitenden Gridstruktur, den so genannten Frontkontakten besteht. Alternativ gibt es auch Ausführungen mit rückseitigen Kontakten. Üblicherweise verläuft eine Vielzahl von metallischen Leitern mit einem sehr kleinen Querschnitt, nachfolgend als Kontaktfinger bezeichnet, parallel über die Kontaktseite der Solarzelle. Diese Kontaktfinger kreuzen elek- trisch verbindend und üblicherweise rechtwinklig so genannte Sammelleiter, insbesondere Busbars, d.h. lange kontaktflächige Sammelleiter zur Ableitung des von vielen Kontaktfingern gelieferten und von der Solarzelle generierten Stroms zum Verbraucher. Weil der Kurzschlussstrom einer Solarzelle, z.B. mit den üblichen Abmessungen 156 x 156 mm2 bis mehr als 12 Ampere betragen Solar cells made of semiconductor materials, in particular of silicon, are produced in several steps. In this case, usually the solar side of the solar cells, also called the front side, provided with electrically conductive current collectors, which usually consists of an electrically conductive grid structure, the so-called front contacts. Alternatively, there are versions with rear contacts. Usually, a plurality of metallic conductors with a very small cross-section, hereinafter referred to as contact fingers, runs parallel over the contact side of the solar cell. These contact fingers intersect electrically connecting and usually at right angles so-called bus bars, in particular bus bars, ie long contact-type bus bars for discharging the current supplied by many contact fingers and generated by the solar cell to the load. Because the short-circuit current of a solar cell, for example, with the usual dimensions of 156 x 156 mm 2 to more than 12 amps
BESTÄTIGUNGSKOPIE kann, haben die Busbars im Vergleich zu den Kontaktfingern einen wesentlich größeren Querschnitt. Dies wird durch eine breite und damit abschattende Bauweise mit üblicherweise einer Breite von 2 mm erreicht. Hierzu werden in der Regel nach Fertigstellung der Solarzelle elektrische Leiter in Form von z. B. metallischen Bändchen als Busbar(s) kontaktflächig angelötet. Zusammen mit den vielen Kontaktfingern ergibt dies eine nicht unerhebliche abschattende Fläche auf der Solarzelle, die den Wirkungsgrad der Solarzelle reduziert. Bei einer üblichen Solarzelle beträgt die Abschattung durch Frontkontakte ca. 7 % der geometrischen Fläche. Daher wird auf verschiedene Art und Weise ver- sucht, diese Abschattung zu reduzieren. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2008 030 262 A1 , dass eine Solarzelle zunächst nur mit den Kontaktfingern und kurzen Sammelanschlüssen, d.h. ohne kontaktflächige Busbars fertig gestellt wird und danach die kurzen Sammelanschlüsse mittels unterschiedlich langer und unterschiedlich dicker Anschlussdrähte mit einer externen Anschluss- einrichtung elektrisch leitend verbunden werden. Dabei wird die Anschlusseinrichtung nach einem bestimmten Schema so mit den Kontaktfingern bzw. kurzen Sammelanschlüssen verbunden, dass sich durch dadurch eine minimale Abschattung ergibt. Das elektrisch leitende Verbinden der Anschlussdrähte mit den Kontaktfingern bzw. mit den Sammel- oder Busbaranschlüssen ist nach Fertigstellung der Solarzelle, d.h. üblicherweise nach der Metallisierung der Kontaktfinger, ein zusätzlicher Arbeitsschritt. Jedoch kann es grundsätzlich bei jedem Prozessoder Arbeitsschritt der empfindlichen Solarzelle zu einem Bruch kommen. Dies gilt auch für das Löten oder Wire-Bonding der Anschlussdrähte, Sammelleiter, Busbars und Kontaktfinger an den Wafer bzw. an die Solarzelle. Neben dem Löten sind zur Herstellung der Kontakte, d.h. der Kontaktfinger und der Busbars oder kurzer Sammelleiter im Wesentlichen zwei Verfahren bekannt. Weit verbreitet ist das Bedrucken des Wafers mit einer elektrischen Leitpaste und anschließendes Einbrennen, auch Feuerung genannt. Nachteilig sind dabei jedoch die Kosten der Leitpaste für das Siebdruckverfahren sowie die Grenzen zur Erzielung von schmalen und möglichst hohen Kontaktfingern. Schmale Kontaktfinger verringern die Abschattung. Deshalb wird zunehmend versucht, die Metallisierung der Gridstruktur durch Galvanisierung herzustellen. Die hier- für erforderliche strukturierte und elektrisch leitfähige dünne Saatschicht kann präziser hergestellt werden. Im Vergleich zum Pastendruck ermöglicht die Galvanisierung schmalere Kontaktfinger und damit eine etwas geringere Abschattung. Außerdem ist das elektrochemische Verfahren kostengünstiger als das Drucken und Einbrennen von elektrisch leitenden Pasten mit größerer Schichtdicke und es vermeidet hohe Temperaturbelastungen des Materials. Die DE 10 2005 039 100 A1 offenbart eine Galvanisiervorrichtung zur Metallisierung der Gridstruktur von bruchempfindlichen Solarzellen. Dazu wird ein Rahmen verwendet, der mehrere Solarzellen aufnehmen und diese durch eine Durchlaufanlage transportieren kann. Der Rahmen ist derart mit Dichtungen ausgestattet, dass die Rückseiten der Solarzellen nicht mit Elektrolyt benetzt werden. An Vorsprüngen sind Kontakte angeordnet, die den Galvanisierstrom direkt an die zu metallisierende Oberfläche leiten. Da die Kontakte ebenso wie das Galvanisiergut im Elektrolyten metallisiert wird, müssen diese in zeitlichen Abständen gesäubert bzw. frei gestrippt werden. CONFIRMATION COPY can, the busbars compared to the contact fingers have a much larger cross-section. This is achieved by a broad and thus shadowing construction, usually with a width of 2 mm. For this purpose, after completion of the solar cell electrical conductors in the form of z. B. metallic ribbon as busbar (s) contact surface soldered. Together with the many contact fingers, this results in a not insignificant shading surface on the solar cell, which reduces the efficiency of the solar cell. In a conventional solar cell shading by front contacts is about 7% of the geometric area. Therefore, attempts are made in various ways to reduce this shadowing. For example, DE 10 2008 030 262 A1 describes that a solar cell is initially completed only with the contact fingers and short hunt groups, ie without contact-type busbars, and then the short hunt groups are electrically conductively connected by means of lead wires of different lengths and thicknesses of different thicknesses to an external terminal become. In this case, the connection device is connected according to a specific scheme with the contact fingers or short hunt groups that results in a minimal shadowing. The electrically conductive connection of the connecting wires to the contact fingers or to the bus bar or busbar connections after completion of the solar cell, ie usually after the metallization of the contact fingers, an additional step. However, basically there may be a break in each process or operation of the sensitive solar cell. This also applies to the soldering or wire-bonding of the connecting wires, bus bars, busbars and contact fingers to the wafer or to the solar cell. In addition to the soldering, essentially two methods are known for producing the contacts, ie the contact fingers and the busbars or short bus bars. Widely used is the printing of the wafer with an electrical conductive paste and subsequent firing, also called firing. The disadvantage here, however, the cost of the conductive paste for the screen printing process and the limits to achieve narrow and the highest possible contact fingers. Narrow contact fingers reduce shading. Therefore, attempts are increasingly being made to produce the metallization of the grid structure by galvanization. This one- for required patterned and electrically conductive thin seed layer can be made more precise. Compared to the paste printing, the galvanization allows narrower contact fingers and thus a slightly lower shading. In addition, the electrochemical process is less expensive than the printing and baking of electrically conductive pastes with greater layer thickness and it avoids high thermal stress of the material. DE 10 2005 039 100 A1 discloses a galvanizing device for metallizing the grid structure of fracture-sensitive solar cells. For this purpose, a frame is used that can accommodate several solar cells and transport them through a continuous flow system. The frame is equipped with seals so that the backs of the solar cells are not wetted with electrolyte. At protrusions contacts are arranged, which direct the Galvanisierstrom directly to the surface to be metallized. Since the contacts as well as the electroplated to be metallized in the electrolyte, they must be cleaned at intervals or stripped free.
Die DE 10 2007 020 449 A1 lehrt die Metallisierung von bruchempfindlichen Solarzellen in einem so genannten„Cup Plater", bei dem Galvanisergut an der oberen Öffnung des Cups auf mehreren Auflagen liegt, die zugleich die elektrischen Kontakte für die Einleitung des Galvanisierstroms an die Gridstruktur aus Kontaktfingern und Sammelleiter (Busbars und kurze verbundene Sammelleiter) herstellen. Weil sich diese kathodischen Kontakte im Elektrolyten befinden, müssen sie bei Bedarf entmetallisiert werden.  DE 10 2007 020 449 A1 teaches the metallization of fracture-sensitive solar cells in a so-called "cup plater", in which plating material lies on the upper opening of the cup on multiple supports, which at the same time the electrical contacts for the introduction of Galvanisierstroms to the grid structure Contact fingers and busbars (busbars and short connected busbars) Because these cathodic contacts are in the electrolyte, they must be demetallised if necessary.
Die DE 10 2005 038 450 A1 betrifft ein weiteres Kontaktherstellungsverfahren für Solarzellen in einer Durchlaufanlage. Dabei erfolgt die elektrische Kontaktie- rung außerhalb des Elektrolyten an der trockenen und nicht zu galvanisierenden Rückseite der Solarzelle, die hier die Oberseite ist. Damit die Solarzelle für den Galvanisierstrom niederohmig wird, erfolgt eine intensive Beleuchtung der Sonnenseite der Solarzelle während des Galvanisierens.  DE 10 2005 038 450 A1 relates to a further contact production method for solar cells in a continuous-flow system. In this case, the electrical contacting takes place outside the electrolyte on the dry and non-to-be-plated back of the solar cell, which is the top side here. In order for the solar cell to become low-resistance for the galvanizing current, intensive illumination of the solar side of the solar cell takes place during the galvanizing.
Die DE 10 2007 022 877 A1 lehrt maschenartige Leiterdrahtsysteme zum Verbinden einzelner Solarzellen, bei denen alternierend Strom von Emitter- und Basiselektorden in nebeneinander angeordneten Solarzellen entweder durch direkten Elektrodenkontakt oder über Busleiterkontakte abgeleitet wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Solarzellen sowie Verfahren und Vorrichtungen zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Solarzellen mit stromabführenden Leitern, insbesondere Kontaktfingern, Sammelleitern, insbesondere Busbars und Solarzellenverbindungsleitern zu versehen, die eine geringere als derzeit übliche Abschattung gewährleisten. Zudem sollen die Solarzellen mit dem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren sowie der dafür nutzbaren erfindungsgemässen Vorrichtung einfacher, kostengünstiger und robuster hergestellt werden. DE 10 2007 022 877 A1 teaches mesh-type conductor wire systems for connecting individual solar cells, in which alternating current of emitter and base selector elements in adjacent solar cells is derived either by direct electrode contact or via bus conductor contacts. It is the object of the present invention to provide improved solar cells as well as methods and devices for their production. In particular, it is the object of the present invention to provide solar cells with current-carrying conductors, in particular contact fingers, busbars, in particular busbars and solar cell connection conductors, which ensure a lower than currently conventional shading. In addition, the solar cells with the inventive manufacturing method and the device usable for this purpose are easier, cheaper and more robust to manufacture.
Diese Aufgaben werden mit einer Solarzelle gelöst, bei der wenigstens ein Leiter mechanisch und elektrisch leitend mit der Solarzelle und/oder weiteren Leitern durch einen leitfähigen Überzug verbunden ist. Der leitfähige Überzug, der Leiter und Solarzelle bzw. Leiter auf der Solarzelle miteinander mechanisch und elektrisch leitend verbindet, ist vorzugsweise das Ergebnis einer elektrolytischen, d.h. galvanischen (stromführenden) oder elektrochemischen (stromlosen) Abscheidung aus Lösung oder entsteht durch Plasmasprühen des Leiters. These objects are achieved with a solar cell in which at least one conductor is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell and / or further conductors by a conductive coating. The conductive coating which mechanically and electrically conductively interconnects the conductor and solar cell or conductor on the solar cell is preferably the result of an electrolytic, i. Galvanic (electroconductive) or electrochemical (electroless) deposition from solution or formed by plasma spraying the conductor.
Beim Plasmasprühen, auch Plasmaspritzen oder Plasmabeschichtung genannt, wird üblicherweise durch eine Gleichspannung ein Lichtbogen zwischen Anode und Kathode erzeugt, das durch den Plasmabrenner strömende Gas oder Gasgemisch durch den Lichtbogen geleitet und hierbei ionisiert. Die Ionisation erzeugt ein hoch aufgeheiztes (bis 20000 K) elektrisch leitendes Gas aus positiven Ionen undIn plasma spraying, also called plasma spraying or plasma coating, an arc between the anode and cathode is usually generated by a DC voltage, which passes through the plasma torch flowing gas or gas mixture through the arc and thereby ionized. The ionization generates a highly heated (up to 20000 K) electrically conductive gas of positive ions and
Elektronen. In diesem erzeugten Plasmajet wird Pulver (übliche Kornverteilung: 5- 120 μηι, bei bestimmten Geräten ist auch eine Körnung von bis hinunter zu 100 nm möglich) eingedüst, das durch die hohe Plasmatemperatur aufgeschmolzen wird. Der Plasmastrom reißt die Pulverteilchen mit und schleudert sie auf das zu beschichtende Werkstück, hier Solarzelle und Leiter. Die Gasmoleküle kehren bereits nach kürzester Zeit wieder in einen stabilen Zustand zurück und so sinkt die Plasmatemperatur bereits nach kurzer Wegstrecke wieder ab. Die Plasmabeschichtung erfolgt in normaler Atmosphäre, inerter Atmosphäre (unter Schutzgas wie Argon), in Vakuum oder auch unter Wasser. Für die Schichtqualität sind die Geschwindigkeit, Temperatur als auch die Zusammensetzung des Plasmagases von Bedeutung. Electrons. In this Plasmajet produced powder (usual particle size distribution: 5- 120 μηι, in certain devices is also a grain size of down to 100 nm possible) injected, which is melted by the high plasma temperature. The plasma stream entrains the powder particles and hurls them at the workpiece to be coated, here solar cell and conductor. The gas molecules return to a stable state after only a short time and so the plasma temperature drops again after a short distance. The plasma coating is carried out in normal atmosphere, inert atmosphere (under inert gas such as argon), in vacuum or under water. For the layer quality are the Speed, temperature and the composition of the plasma gas of importance.
Vorteilhaft kommen bei der Herstellung der erfindungsgemässen Solarzellen Ver- fahren zum Einsatz, die Solarzelle und Leiter bzw. Leiter und Leiter verbinden, ohne eine der beiden Komponenten wesentlich zu erhitzen, ohne wesentliche Kräfte auf die zu verbindenden Komponenten auszuüben und bei denen zudem direkt leitfähige Strukturen als Überzüge abgeschieden werden. Daher werden Zellen und Leiter weniger als bei herkömmlichen Verbindungstechniken wie Löten oder Kleben belastet, was zu geringeren Bruchraten führt. Auch wird dabei dieAdvantageously, in the production of the solar cells according to the invention, methods are used which connect the solar cell and conductors or conductors and conductors without significantly heating one of the two components without exerting significant forces on the components to be connected and in which also directly conductive structures be deposited as coatings. As a result, cells and conductors are loaded less than traditional joining techniques such as soldering or gluing, resulting in lower breakage rates. Also will be the
Problematik unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Solarzelle und Leiter (z.B. Kupfer, Silber) vermieden, die beim Abkühlen und Verfestigen des Lots zu mechanischen Spannungen führt. Des Weiteren wird im Gegensatz zum Kleben die Freisetzung von Lösungsmittel, die beschränkte Stromtragfähigkeit des Klebers und die mit dem Auftrag und Aushärten des Kleber entstehenden mechanischen Belastungen bei dem vorteilhaften Verbinden mit abgeschiedenen Überzügen vermieden. Problems of different coefficients of thermal expansion of solar cell and conductor (e.g., copper, silver) avoided, which leads to mechanical stresses during cooling and solidification of the solder. Furthermore, unlike gluing, the release of solvent, the limited current carrying capacity of the adhesive, and the mechanical stresses associated with the application and curing of the adhesive are avoided in the advantageous bonding with deposited coatings.
Es gibt andere bekannte Verfahren, die leitende Strukturen nur auflegen und eine leitfähige Verbindung durch kontinuierliches Anpressen herstellen. Problematisch ist dabei das Sicherstellen des Anpressens über Jahre und die mögliche Oxidbildung zwischen Leiter und Solarzelle, insbesondere da sich die Solarzellen bei Sonneneinstrahlung ausdehnen und danach schrumpfen. Die Erfindung wird im Folgenden meist unter Verweis auf galvanisch und elektrochemisch, vorzugsweise galvanisch hergestellte mechanische und elektrisch leitende Überzüge erläutert. Diese Ausführungsformen sind zwar bevorzugt, jedoch grösstenteils auch auf durch Plasmasprühen hergestellte Überzüge übertragbar. Die mechanische und elektrisch leitende Verbindung des Leiters mit der Solarzelle oder Leitern untereinander erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass bei der Abscheidung des Überzugs Leiter/Solarzelle und/oder Leiter/Leiter und/oder Solarzelle/Solarzelle in Kontakt stehen bzw. in einem solch geringen Abstand zueinander angeordnet sind, dass bei der elektrolytischen oder Plasmaab- Scheidung der leitende Niederschlag, sprich der leitfähige Überzug, die jeweiligen Komponenten mechanisch und elektrisch leitend verbindet. Diese Verbindung durch gemeinsamen Abscheidungsüberzug kommt präzise genau dort zustande, wo der Leiter und die Solarzelle bzw. die beiden Leiter elektrisch leitend und in Kontakt bzw. alternativ in geringer räumlicher Nähe sind. Das Verfahren eignet sich daher besonders gut für geringflächige wie auch grossflächige Verbindungen. Zum einen können die Komponenten zur Vermeidung der mechanischen Verbindung und eines leitfähigen Überzugs teilweise oberflächenisoliert werden, andererseits besteht die Möglichkeit der präzisen leitenden Oberflächengestaltung von Nichtleitermaterialien wie Siliziumwafern mit einer leitenden Saatschicht. Die durch den leitfähigen Überzug entstandene Verbindung hat auch den Vorteil, dass der leitfähige Überzug gleichmässig in Bezug auf die Zusammensetzung, Dicke und Ausdehnung ist, wodurch die Leitungseigenschaften und auch die mechanische Festigkeit gleichmässig und steuerbar ausfallen. There are other known methods that only apply conductive structures and make a conductive connection by continuous pressing. The problem here is ensuring the contact pressure for years and the possible oxide formation between the conductor and the solar cell, in particular because the solar cells expand in sunlight and then shrink. The invention will be explained below with reference to galvanic and electrochemical, preferably galvanically produced, mechanical and electrically conductive coatings. While these embodiments are preferred, they are largely transferable to plasma sprayed coatings. The mechanical and electrically conductive connection of the conductor to the solar cell or conductors to one another according to the invention is characterized in that in the deposition of the coating conductor / solar cell and / or conductor / conductor and / or solar cell / solar cell in contact or at such a small distance from each other are arranged that during the electrolytic or plasma deposition of the conductive precipitate, that is, the conductive coating, the mechanically and electrically conductively connects respective components. This joint deposition by co-deposition occurs precisely where the conductor and the solar cell or the two conductors are electrically conductive and in contact or alternatively in a small spatial proximity. The method is therefore particularly well suited for both small-area and large-area connections. On the one hand, the components can be partially surface-insulated to avoid the mechanical connection and of a conductive coating, on the other hand, there is the possibility of precise conductive surface design of non-conductive materials such as silicon wafers with a conductive seed layer. The compound formed by the conductive coating also has the advantage that the conductive coating is uniform in composition, thickness and expansion, whereby the conductive properties as well as the mechanical strength are uniform and controllable.
Vorteilhaft kommt bei der Herstellung der erfindungsgemässen Solarzellen mittels Galvanisieren das licht- bzw. laserinduzierte Galvanisieren zum Einsatz. Dabei wird die Abscheidung im dafür vorgesehenen Bereich durch lokale Temperaturerhöhung und/oder lichtinduzierte chemische Anregung gesteuert. Dadurch können Saatschichten und auch Isolationsdrucke teilweise oder ganz ersetzt werden. Beispielsweise kann der Laser entlang des zu galvaniserenden Bereichs (Leiter/Solarzelle) bewegt werden und so punktgenau eine Abscheidung aktivieren. Unter dem Begriff Leiter in Verbindung mit Solarzellen versteht man im Allgemeinen jede Form von elektrisch leitender Verbindung, die den von der Solarzelle produzierten Strom zum Verbraucher ableitet. Übliche Leiter sind Drähte und gedruckte, gelötete oder auf die Solarzelle flächig aufgalvanisierte Leiterbahnen. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die erfindungsgemässe Solarzelle solche Solarzellen, bei denen der Leiter ausgewählt ist aus derAdvantageously, in the production of the solar cells according to the invention by means of electroplating, the light-induced or laser-induced electroplating is used. The deposition in the area provided for this purpose is controlled by local temperature increase and / or light-induced chemical excitation. As a result, seed layers and also insulation prints can be partially or completely replaced. For example, the laser can be moved along the area to be galvanized (conductor / solar cell) and thus activate a deposition with pinpoint accuracy. The term conductor in connection with solar cells generally means any form of electrically conductive connection which dissipates the electricity produced by the solar cell to the consumer. Usual conductors are wires and printed, soldered or surface-mounted on the solar cell printed circuit traces. In a preferred embodiment, the solar cell according to the invention relates to those solar cells in which the conductor is selected from among
Gruppe bestehend aus Kontaktfingern, Sammelleitern, vorzugsweise Busbars, mehr bevorzugt Leiter-Busbars (die weiter unten erläutert werden) und Solarzellenverbindungsleitern. Diese Leiter können als Kontaktfinger den Strom an der Solarzelle abgreifen, direkt oder vorzugsweise über Sammelleiter bzw. Busbars/Leiter-Busbars an den Verbraucher weiterleiten, während die Verbindungsleiter einzelne Solarzellen elektrisch miteinander verbinden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Leiter wie Kontaktfinger, Sammelleiter, vorzugsweise Busbars, mehr bevorzugt Leiter-Busbar und/oder Solarzellenverbindungsleiter, vorzugsweise alle diese Verbindungsleiter als Leiterdrähte ausgeführt. Das ist jedoch nicht notwendig. Wenn beispielsweise die Solarzelle bereits kontaktflächig aufliegende Sammelleiter/Busbars und/oder Kontaktfinger aufweist, wie gedruckte und ggf. eingebrannte elektrisch leitende Pasten oder aufgalvanisierte Leiterbahnen, so können auch diese kontaktflä- chigen Leiter mit weiteren Leitern, insbesondere Drahtleitern durch elektrolytische Abscheidung oder Plasmasprühen von leitfähigen Überzügen verbunden werden. Mit der Solarzelle kontaktflächige Leiterbahnen können beispielsweise durch Abscheiden leitfähiger Überzüge mit Drahtleitern (Vertikalverbindung, übereinander) oder auch durch Auftragen einer elektrisch leitenden Saatschicht auf der Solarzelle zwischen zwei zu verbindenden kontaktflächigen Drahtleitern (Horizontalverbindung, benachbart) elektrolytisch oder durch Plasmasprühen verbunden werden. Mit anderen Worten, in der erfindungsgemässen Solarzelle können Solarzelle und Leiter bzw. Leiter und Leiter durch Übereinanderlegen (vertikal) und Abscheiden/Aufsprühen des leitfähigen Überzugs oder auch horizontal benachbarte Leiter derart mechanisch und elektrisch leitend verbunden werden. Besonders bevorzugt ist die vertikale, d.h. übereinander liegende Verbindung von Solarzelle mit Leiter(n) und/oder Leitern untereinander mittels leitfähiger Überzüge. Dabei ist zu unterscheiden zwischen dem bereits üblichen galvanischen kontaktflächigen Herstellen von Kontaktfingern oder Sammellei- tern bzw. Busbars und der erfindungsgemässen Verbindung von zwei bestehenden Komponenten wie Leiter/Solarzelle oder Leiter/Leiter durch einen gemeinsamen und erfindungsgemässen elektrolytisch abgeschiedenen oder plasmagesprühten Überzug. Die erfindungsgemässe Solarzelle eignet sich für jede geometrische Form, Größe und Technologie von Solarzellen, insbesondere für kristalline und Group consisting of contact fingers, busbars, preferably busbars, more preferably ladder busbars (to be discussed below) and solar cell connection conductors. These conductors can tap as a contact finger, the current at the solar cell, directly or preferably via bus bars or Forward busbars / conductor busbars to the consumer, while the connecting conductors electrically connect individual solar cells together. In a particularly preferred embodiment, the conductors such as contact fingers, bus bars, preferably busbars, more preferably ladder busbar and / or solar cell connection conductors, preferably all these connection conductors are designed as conductor wires. That is not necessary. If, for example, the solar cell already has contact conductors / busbars and / or contact fingers which lie against the contact surface, such as printed and possibly baked electrically conductive pastes or galvanized conductor tracks, these contact-type conductors can also be provided with further conductors, in particular wire conductors, by electrolytic deposition or plasma spraying of conductive conductors Coverings are connected. Contact paths with the solar cell can be connected, for example, by depositing conductive coatings with wire conductors (vertical connection, one above the other) or by applying an electrically conductive seed layer on the solar cell between two contact-surface wire conductors (horizontal connection, adjacent) electrolytically or by plasma spraying. In other words, in the solar cell according to the invention, solar cells and conductors or conductors and conductors can be connected in a mechanically and electrically conductive manner by superimposing (vertically) and depositing / spraying on the conductive coating or even horizontally adjacent conductors. Particularly preferred is the vertical, ie superposed connection of solar cell with conductor (s) and / or conductors with each other by means of conductive coatings. In this case, a distinction must be made between the already customary galvanic contact-type production of contact fingers or busbars and the connection according to the invention of two existing components such as conductor / solar cell or conductor / conductor through a common and electrolytically deposited or plasma sprayed coating according to the invention. The solar cell according to the invention is suitable for any geometric shape, size and technology of solar cells, in particular for crystalline and
Dünnschichtsolarzellen, vorzugsweise solche auf Basis von Halbleitermaterialien wie Silizium und Galliumarsenid. Auch können Solarzellen auf organischer Basis erfindungsgemäss hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft in einer bevorzugten Ausführungsform auch ganz allgemein eine Solarzelle, vorzugsweise aus Halbleitermaterial, besonders bevorzugt auf Basis von Silizium oder Galliumarsenid, mit front- und/oder rückseitigen Kontakten zur Ableitung des generierten Stroms mit vielen Kontaktfingern und mit mindestens einem Busbar, wobei der mindestens eine Busbar als Leiter-Busbar ausgeführt ist, dessen Leiter mit den Kontaktfingern mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist. Bei dem Busbar-Leiter handelt es sich um einen vom zuvor beschriebenen Abscheidungsüberzug verschiedenen Leiter, vorzugsweise einen leitfähigen Festkörper wie einen Metalldraht oder eine (vorzugsweise flexible) Leiterpatte mit Leiter üblicherweise aus Metall (besonderes geeignet für Rückkontaktzellen), wobei der Leiter zusammen mit dem abgeschiedenen leitfähigen Überzug insgesamt den leitenden Leiter- Busbar bildet und der Überzug zudem den gewünschten mechanischen und elektrisch leitenden Kontakt zur Solarzelle und/oder anderen Leitern gewährleistet. Bei herkömmlichen galvanisch hergestellten Busbars ist der Busbar die galvanisch abgeschiedene Masse selbst (eine leitende Stoffkomponente), bei einem Leiter-Busbar besteht dieser aus mindestens zwei Komponenten, einem reinen Leiter, z.B. Metalldraht und einem Kontaktmaterial wie beispielsweise dem Galvanisierungsüberzug, elektrochemischen Überzug, Plasmasprühüberzug oder Lötmaterial. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Frontkontakte sonnenseitig, d.h. die Kontaktfinger und/oder der Leiter-Busbar sind sonnenseitig angeordnet. Bei dem erfindungsgemässen Leiter-Busbar handelt es sich um eine nicht-kontaktflächige Ausführung eines Busbars, die im Thin-film solar cells, preferably those based on semiconductor materials such as silicon and gallium arsenide. Also, solar cells can be prepared on an organic basis according to the invention. In a preferred embodiment, the present invention also generally relates to a solar cell, preferably of semiconductor material, particularly preferably based on silicon or gallium arsenide, with front and / or rear contacts for discharging the generated current with many contact fingers and with at least one busbar the at least one bus bar is designed as a conductor busbar whose conductor is mechanically and electrically conductively connected to the contact fingers. The bus bar conductor is a conductor other than the deposition coating described above, preferably a conductive solid such as a metal wire or a (preferably flexible) conductor plate with a conductor usually made of metal (particularly suitable for back contact cells), the conductor being co-located with the deposited one conductive coating generally forms the conductive conductor busbar and the coating also ensures the desired mechanical and electrically conductive contact to the solar cell and / or other conductors. In the case of conventional galvanically produced busbars, the busbar is the electrodeposited mass itself (a conductive substance component); in the case of a conductor busbar, it consists of at least two components, a pure conductor, eg metal wire and a contact material such as the galvanization coating, electrochemical coating, plasma spray coating or Solders. In a preferred embodiment, the front contacts are solar side, ie the contact fingers and / or the conductor busbar are arranged on the sun side. The conductor busbar according to the invention is a non-contact-surface design of a busbar which, in the
Gegensatz zu den üblichen Lötpasten- und Aufgalvaniserungsformen von Busbars vorzugsweise als drahtförmiger Leiter, sprich drahtförmiger Leiter- Busbar ausgestaltet ist. Contrary to the usual solder paste and Aufgalvanisungsformen of busbars preferably as a wire-shaped conductor, that is designed wire-shaped conductor bus bar.
Die neuartigen Leiter-Busbars bestehen aus einem nicht isolierten elektrischen Leiter. Dieser Leiter wird vorzugsweise mit der Startschicht bzw. Saatschicht der Gridstruktur der Solarzelle elektrisch leitend verbunden. Bevorzugt erfolgt diese Verbindung durch die oben bereits beschriebenen vorteilhaften galvanischen, elektrochemischen oder Plasmasprühabscheidungsverfahren. Alternativ besteht für diese Leiter-Busbar-Solarzelle auch die Möglichkeit der konventio- nellen Einbettung in die per Druckprozess aufgebrachte elektrisch leitfähige Paste mit anschließender Einbrennung bzw. Feuerung. Das Galvanisieren der Leiter, z.B. an die elektrisch leitende Saatschicht der Solarzelle ist jedoch technisch einfacher realisierbar und kostengünstiger. The novel ladder busbars consist of a non-insulated electrical conductor. This conductor is preferably electrically conductively connected to the start layer or seed layer of the grid structure of the solar cell. This compound is preferably carried out by the advantageous galvanic, electrochemical or plasma spray deposition methods already described above. Alternatively, this ladder-busbar solar cell also has the possibility of conventional embedded in the electrically conductive paste applied by printing process with subsequent firing or firing. The electroplating of the conductors, for example, to the electrically conductive seed layer of the solar cell, however, is technically easier to implement and less expensive.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung demnach eine Solarzelle mit Leiter-Busbar, bei der wenigstens ein Leiter-Busbar mechanisch und elektrisch leitend mit der Solarzelle durch einen Galvanisierungs- überzug verbunden ist, bei der der Busbar-Leiter vorzugsweise drahtförmig ausgestaltet ist. In a further preferred embodiment, the invention accordingly relates to a solar cell with a conductor busbar, in which at least one conductor busbar is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell by a galvanization coating, in which the busbar conductor is preferably configured as a wire.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine o.g. Solarzelle, wobei mindestens eine Busbar-Saatschicht, die mit einer Kontaktfinger-Saatschicht elektrisch leitend verbunden ist, eine mechanische (vorzugs- weise feste) und elektrisch leitende Verbindung mit mindestens einem Leiter- Busbar aufweist, wobei diese Verbindung von Busbar-Saatschicht und Busbar vorzugsweise durch (i) Galvanisieren oder (ii) Einbetten und Einbrennen in eine Leitpaste hergestellt wurde. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der leitfähige Überzug der erfindungsgemässen Solarzelle aus elektrolytisch, d.h. elektrochemisch oder galvanisch aus Lösung oder durch Plasmasprühen hergestellten Überzügen ausgewählt. Vorzugsweise besteht der leitfähige Überzug für die erfindungsgemässen Solarzellen aus leitfähigen Metallen oder Metalllegierungen, vorzugs- weise Metallen und Metalllegierungen auf Basis von Kupfer, Silber, Nickel und/oder Zinn, leitfähigen Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffen, beispielsweise Nanotubes und Fullerenen. In another preferred embodiment, the invention relates to an o.g. Solar cell, wherein at least one busbar seed layer, which is electrically conductively connected to a contact finger seed layer, has a mechanical (preferably solid) and electrically conductive connection with at least one conductor busbar, this connection of busbar seed layer and busbar preferably by (i) electroplating or (ii) embedding and baking in a conductive paste. In a particularly preferred embodiment, the conductive coating of the solar cell according to the invention is made of electrolytic, i. Electrochemically or galvanically selected from solution or by plasma spraying coatings. The conductive coating for the solar cells according to the invention preferably consists of conductive metals or metal alloys, preferably metals and metal alloys based on copper, silver, nickel and / or tin, conductive hydrocarbons and / or carbons, for example nanotubes and fullerenes.
Der erfindungsgemäss eingesetzte leitfähige Überzug kann vorzugsweise aus einer oder mehreren gleichen oder verschiedenen Überzugsschichten bestehen, vorzugsweise aus verschiedenen leitfähigen Materialien. Beispielsweise kann zuerst eine Schicht Nickel oder ein anderer mit dem Basismaterial kompatibler leitfähiger Überzug abgeschieden werden, um den direkten Kontakt der Solarzelle mit Kupfer zu vermeiden, und dann erst Kupfer oder ein preiswerterer leitfähiger Überzug, der die gewünschte Verbindung der Solarzellenkomponeten im Volumen herstellt, abgeschieden werden, um eine gute Verbindung mit dem Leiter, z.B. The conductive coating used according to the invention may preferably consist of one or more identical or different coating layers, preferably of different conductive materials. For example, a layer of nickel or other conductive coating compatible with the base material may be deposited first to avoid direct contact of the solar cell with copper, and then copper or a cheaper conductive one Coating, which produces the desired compound of the solar cell components in volume, are deposited to a good connection with the conductor, eg
Kupferdraht herzustellen. Dann kann noch eine Silber-, Zinn- oder andere To produce copper wire. Then another silver, tin or other
Überzugsschicht gegen das Oxidieren des Kupfers abgeschieden werden. Coating layer are deposited against the oxidation of the copper.
Vorzugsweise wird jede Schicht mit separaten Vorrichungen aufgebracht. Preferably, each layer is applied with separate devices.
Eine Ausführung der erfindungsgemässen Solarzelle mit Leiter, vorzugsweise Sammelleiter oder Leiter-Busbar, der in seiner Länge mindestens einseitig über die Fläche der Solarzelle hinausragt, hat den weiteren Vorteil, dass das herausragende freie Leiterende an der Solarzelle verbleibend später zur elektrischen Verschaltung der einzelnen Solarzellen zu üblichen Solarzellenan- ordnungen/-modulen verwendet werden kann. Das nach dem Stand der An embodiment of the solar cell according to the invention with a conductor, preferably bus bar or conductor bus bar, which protrudes in its length at least on one side over the surface of the solar cell, has the further advantage that the outstanding free conductor end to the solar cell remaining later to the electrical interconnection of the individual solar cells usual solar cell assemblies / modules can be used. That according to the state of
Technik erforderliche Anlöten von metallischen Bändchen für diese elektrischen Verbindungen entfällt unter Kosten red uzierung und Vermeidung einer Bruchge- fahr einzelner Solarzellen beim ansonsten erforderlichen Löten der Anschluss- bändchen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der mindestens eine Leiter, vorzugsweise ein Sammelleiter, mehr bevorzugt ein Leiter-Busbar, vorzugsweise zum elektrischen Anschluss der Solarzelle, mindestens an einer Seite der Solarzelle über die Fläche derselben als Leiterüberstand hinausragen. Technique required soldering of metallic ribbons for these electrical connections eliminates cost reductions and avoiding the risk of breakage of individual solar cells in otherwise required soldering the connection strips. In a preferred embodiment, the at least one conductor, preferably a bus bar, more preferably a conductor bus bar, preferably for the electrical connection of the solar cell, protrude over at least one side of the solar cell over the surface thereof as a conductor supernatant.
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. When the conductors, as described above, e.g. produced by stamping, etching or cutting, so there are versatile design options for the conductor projections. This is especially true with regard to the later electrical connections in the solar modules.
Der erfindungsgemäße vorzugsweise drahtförmige Leiter des Busbars ist in der Form und im Querschnitt frei wählbar. Die Querschnittsform des Busbar-Leiters kann vorzugsweise rund, oval, oder vieleckig sein, vorzugsweise mit einem Leiterquerschnitt (vorzugsweise in Abhängigkeit von der Fläche der Solarzelle und des Werkstoffes des Leiters) von 0,0002 mm2 bis 10 mm2, vorzugsweise 0,001 mm2 bis 1 mm2, mehr bevorzugt mit einem Leiterquerschnitt von 0,02 mm2 bis 10 mm2, vorzugsweise 0,1 mm2 bis 1 mm2, und wobei der Busbar- Leiter vorzugsweise biegsam verformbar ist. Der Busbar-Leiter kann größer und damit niederohmiger dimensioniert werden als die üblichen gedruckten und/oder galvanisierten Busbars. 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 als der Kupferdraht ist. The inventive preferably wire-shaped conductor of the busbar is freely selectable in shape and in cross section. The cross-sectional shape of the busbar conductor may preferably be round, oval, or polygonal, preferably with a conductor cross-section (preferably, depending on the area of the solar cell and the material of the conductor) of 0.0002 mm 2 to 10 mm 2 , preferably 0.001 mm 2 to 1 mm 2 , more preferably with a conductor cross section of 0.02 mm 2 to 10 mm 2 , preferably 0.1 mm 2 to 1 mm 2 , and wherein the busbar conductor is preferably flexible deformable. The busbar conductor can be made larger and therefore lower-impedance than the usual printed ones and / or galvanized busbars. Nevertheless, the shading is comparatively smaller. A round copper wire with the diameter of eg 0.4 mm has a much lower line resistance than eg a 2 mm wide busbar consisting of a silver conductive paste, which is also more expensive than the copper wire.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei der erfindungsgemässen In a preferred embodiment, in the inventive
Solarzelle der Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbar-Leiter durch einen (natürlich zuverlässigen) elektrischen Kontakt des Leiters, vorzugsweise Solar cell of the conductor, preferably bus or busbar conductor by a (naturally reliable) electrical contact of the conductor, preferably
Busbar-Leiters an viele, vorzugsweise alle Kontaktfinger ohne eine Busbar- Saatschicht nur an die Kontaktfinger angalvanisiert oder in der Leitpaste eingebettet. Busbar conductor to many, preferably all contact fingers without a busbar seed layer only at the contact fingers angalvanisiert or embedded in the conductive paste.
Die Saatschicht ist üblicherweise eine dünne elektrisch leitende Schicht auf der Solarzelle, die vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Pastendruck oder aus aufgesprühten, elektrisch leitfähigen Partikeln, leitfähiger Tinte oder einem leitfähigen (z.B. ein Bereich der TCO-(transparent conductive oxide)-Schicht) oder keimbildenden Bereich auf der Solarzelle besteht. Es sind auch nicht leitende Saatschichten mit keimbildender Funktion, beispielsweise aus Palladium, Titan, Titan/Wolfram, etc. zur Aktivierung der Oberfläche von Solarzellen und Leitern vor der Abscheidung geeignet. Die Keimbildung bewirkt das bevorzugte Abscheiden des leitfähigen Überzugs an den so aktivierten Stellen, so dass dann über den Keimsaatschichten vollflächige leitfähige Saatschichten entstehen, an denen Leiter/Solarzellen/andere Solarzellkomponenten mittels der Abscheidung von leitfähigen Überzügen elektrisch verbunden werden können. The seed layer is usually a thin electrically conductive layer on the solar cell, which preferably consists of an electrically conductive paste printing or of sprayed, electrically conductive particles, conductive ink or a conductive (eg a region of the TCO (transparent conductive oxide) layer) or nucleating Area on the solar cell exists. Non-conductive seed layers having a nucleating function, for example of palladium, titanium, titanium / tungsten, etc., are also suitable for activating the surface of solar cells and conductors prior to deposition. The nucleation causes the preferential deposition of the conductive coating at the thus activated sites, so that over the seed seed layers full surface conductive seed layers are formed at which conductors / solar cells / other solar cell components can be electrically connected by means of the deposition of conductive coatings.
Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades der erfindungsgemässen Solarzelle sowie eines aus solchen Solarzellen bestehenden kompletten Solarmoduls kann man einen oder mehrere Leiter der Solarzelle(n), vorzugsweise den/die Sammel-, mehr bevorzugt den/die Busbar-Leiter als dünnes elektrisch leitendes Rohr auszuführen. Durch dieses Röhrchen kann ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium gefördert werden, das eine Kühlung des/der elektrischen Leiter(s), vorzugsweise des/der Sammelleiter(s), mehr bevorzugt des/der Leiter- Busbar(s) und der gesamten Umgebung in einer Solarzelle bzw. Solarmodul bietet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher zur Steigerung der Effizienz der elektrischen Leitung mindestens einer der Leiter, vorzugsweise ein Sammel-, mehr bevorzugt ein Busbar-Leiter der erfindungsgemässen Solarzelle rohrförmig zur Durchleitung eines Kühlmediums ausgeführt. In order to achieve a high degree of efficiency of the solar cell according to the invention and of a complete solar module consisting of such solar cells, one or more conductors of the solar cell (s), preferably the collector (s), more preferably the busbar conductor (s), can be embodied as a thin electrically conductive tube. Through this tube, a liquid or gaseous cooling medium can be promoted, which is a cooling of the / the electrical conductor (s), preferably of the / the bus bar (s), more preferably the / the conductor bus bar (s) and the entire environment in one Solar cell or solar module offers. In a preferred embodiment, therefore, in order to increase the efficiency of the electrical conduction, at least one of the conductors, preferably a busbar conductor, more preferably a busbar conductor of the solar cell according to the invention, is designed to be tubular for the passage of a cooling medium.
Der Leiter ist in der einfachsten Ausführung ein gestreckter blank gezogener Draht, z.B. aus oder auf Basis von Kupfer oder Silber. Vorteilhaft ist ein The conductor in the simplest embodiment is a stretched bare wire, e.g. made of or based on copper or silver. An advantage is one
Kupferkern mit einer Kupferdiffusionssperrschicht, beispielsweise aus Nickel oder Zinn. Bei geringeren Anforderungen an die Leitfähigkeit sind auch Eisen- Nickellegierungen nutzbar. Der Leiter 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 Copper core with a copper diffusion barrier layer, such as nickel or tin. With lower conductivity requirements, iron-nickel alloys can also be used. The conductor can also, as described, be carried out wavy, to compensate for larger temperature differences, the mechanical stresses between the silicon and the metal. The conductor can also be made by other means, for. B. by punching, etching and cutting from corresponding semi-finished products such. B. sheets. This allows particularly versatile designs of the forms with respect to the compensation of temperature differences. For stretched conductors with a larger cross section, alloys whose thermal expansion coefficient is adapted to those of silicon or to the semiconductor material are also suitable. An example of this is that available under the trade name Kovar
Werkstoff. Allerdings ist der elektrische Leitwert erheblich geringer als der von z. B. Kupfer. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Leiter der Solarzelle, insbesondere der Sammelleiter oder Busbar- Leiter einer erfindungsgemässen Solarzelle (lang)gestreckt, mäanderförmig, dreieckförmig oder sinusförmig ausgeführt, wobei die Form vorzugsweise von einem Draht, Stanzteil, Ätzteil oder Schnittteil gebildet ist. Material. However, the electrical conductance is considerably lower than that of z. B. copper. In a particularly preferred embodiment, the at least one conductor of the solar cell, in particular the bus bar or busbar conductor of a solar cell according to the invention (elongated) is stretched, meandering, triangular or sinusoidal, wherein the mold is preferably formed by a wire, stamped part, etched part or cut part ,
Vorteilhaft ist auch, wenn der Werkstoff des Leiters in seiner Festigkeit durch Weichglühen herabgesetzt ist, so dass sich der Leiter besser den thermome- chanischen Belastungen der Solarzelle anpassen kann. It is also advantageous if the material of the conductor is reduced in its strength by soft annealing, so that the conductor can better adapt to the thermomechanical loads of the solar cell.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemässe Solarzelle vorzugsweise aus Halbleitermaterial oder Dünnschichtmaterial, mehr bevorzugt auf Basis von Silizium oder Galliumarsenid oder anderen Halbleitern, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des Leiters, vorzugsweise Sammelleiters oder Busbarleiters z.B. durch eine Legierung oder physikalische Bearbeitung an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Solarzellenwa- fers angepasst ist. Im Vergleich zu den bekannten vollständig galvanisierten Frontkontakten, bestehend aus Silber kann die elektrolytische Abscheidungszeit, insbesondere die Galvanisierzeit bei der erfindungsgemäßen Solarzelle deutlich reduziert werden, weil der Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbar-Leiter nur mit kleiner Schichtdicke an beispielsweise die Saatschicht auf der Solarzelle anzugalvanisieren ist. Bisher übliche galvanisierte Busbars haben Schichtdicken von 20 μιτι und mehr. Für die Erfindung dagegen reichen Leiter-Busbars mit einer Schichtdicke von z.B. 5 μιτι aus. Die Schichtdicke an den dünnen Kontaktfingern ist wegen der dortigen Feldlinienkonzentration mit ihrer größeren Stromdichte größer als die 5 μηι im Bereich eines Busbars, z.B. 10 μιτι. In a preferred embodiment, the solar cell according to the invention is preferably made of semiconductor material or thin-film material, more preferably based on silicon or gallium arsenide or other semiconductors, wherein the thermal expansion coefficient of the conductor, preferably Busbar conductor or adapted, for example, by an alloy or physical processing to the thermal expansion coefficient of the solar cell wafer. Compared to the known fully galvanized front contacts, consisting of silver, the electrolytic deposition time, in particular the plating time in the solar cell according to the invention can be significantly reduced, because the conductor, preferably busbar or busbar conductor only with a small layer thickness, for example, the seed layer on the solar cell is to galvanize. Previously used galvanized busbars have layer thicknesses of 20 μιτι and more. By contrast, for the invention, conductor busbars with a layer thickness of, for example, 5 μιτι are sufficient. The layer thickness at the thin contact fingers is larger because of the local field line concentration with their larger current density than the 5 μηι in the region of a busbar, eg 10 μιτι.
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. The conductor according to the invention as a busbar has a further very great advantage if it protrudes in its length at least on one side over the surface of the solar cell. This at least one free conductor end per busbar, remaining at the solar cell, can later be used for the electrical connection of the individual solar cells to conventional solar modules. The required prior art soldering of metallic tape for these electrical connections is completely eliminated. This is not only a cost reduction, but it also eliminates the risk of breakage of individual solar cells in otherwise required soldering the connection ribbon.
Werden die Leiter, wie oben beschrieben, z. B. durch Stanzen, Ätzen oderIf the ladder, as described above, z. B. by punching, etching or
Schneiden hergestellt, so bestehen vielseitige Gestaltungsmöglichkeiten für die Leiterüberstände. Dies besonders im Hinblick auf die späteren elektrischen Verbindungen in den Solarmodulen. Auch können in einem Galvanisierungs- vorgang gleich mehrere Zellen miteinander verbunden werden, um so effizient und kostengünstig eine erfindungsgemässe Solarzellenanordnung herzustellen. Beispielsweise können erfindungsgemässe Solarzellenanordnungen, wie in der DE 10 2007 022 877 A1 offenbart, durch elastische maschenartige Leiterdrahtsysteme (als Solarzellenverbindungsleiter) zum Verbinden einzelner Solarzellen, entweder direkt oder über Sammel- oder über Busleiterkontakte, hergestellt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsge- mässen Solarzellen erstrecken sich die Solarzellenverbindungsleiter wenigstens über 50%, vorzugsweise 60%, mehr bevorzugt 70 %, am meisten bevorzugt 80 % einer Dimension, d.h. Länge oder Breite der Solarzelle, vorzugsweise in der Richtung des Stromflusses. Cutting produced, so there are versatile design options for the conductor projections. This is especially true with regard to the later electrical connections in the solar modules. Also, several cells can be connected to one another in a galvanization process in order to produce a solar cell arrangement according to the invention in an efficient and cost-effective manner. For example, solar cell arrangements according to the invention, as disclosed in DE 10 2007 022 877 A1, can be produced by elastic mesh-type conductor wire systems (as solar cell connection conductors) for connecting individual solar cells, either directly or via bus or bus conductor contacts become. In a particularly preferred embodiment of the solar cells according to the invention, the solar cell connection conductors extend at least over 50%, preferably 60%, more preferably 70%, most preferably 80% of one dimension, ie length or width of the solar cell, preferably in the direction of current flow.
Ein weiterer Vorteil bei Herstellung eines leitfähigen Überzugs durch Galvanisieren ist, dass die Kontakte zur Stromquelle, die für das Galvanisieren verwendet werden, nicht galvanisiert und deshalb nicht in regelmässigen Abständen gereinigt oder sogar ersetzt werden müssen. Another advantage of producing a conductive coating by plating is that the contacts to the power source used for electroplating do not become galvanized and therefore do not need to be periodically cleaned or even replaced.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Solarzellen mit wenigstens einem Leiter und/oder von Leitern auf Solarzellen miteinander, bei dem mindestens ein elektrisch leitfähiger Leiter durch das Abscheiden eines leitfähigen Überzugs aus Lösung auf der Solarzelle und/oder auf mindestens einem weiteren Leiter mechanisch und elektrisch verbunden wird. Vorzugsweise ist dabei der leitfähige Überzug aus elektrolytisch, galvanisch oder durch Plasmasprühen hergestellten Überzügen ausgewählt. Weiterhin bevorzugt ist, dass der leitfähige Überzug aus leitfähigen Metallen oder Metalllegierungen, vorzugsweise Metallen und Metalllegierungen auf Basis von Kupfer, Silber, Nickel und/oder Zinn, Aluminium, leitfähigen Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffen ausgewählt ist. Auch besteht der leitfähige Überzug vorzugsweise aus einer oder mehreren Überzugsschichten, vorzugsweise aus verschiedenen leitfähigen Materialien. In a further aspect, the present invention relates to a method for connecting solar cells with at least one conductor and / or conductors to each other with solar cells, in which at least one electrically conductive conductor by depositing a conductive coating of solution on the solar cell and / or on at least another conductor is mechanically and electrically connected. Preferably, the conductive coating is selected from coatings produced electrolytically, galvanically or by plasma spraying. It is further preferred that the conductive coating is selected from conductive metals or metal alloys, preferably metals and metal alloys based on copper, silver, nickel and / or tin, aluminum, conductive hydrocarbons and / or carbons. Also, the conductive coating preferably consists of one or more coating layers, preferably of different conductive materials.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der Leiter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kontaktfingern, Sammelleitern, Leiter-Busbars und Solarzellenverbindungsleitern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung einIn a preferred embodiment, the conductor is selected from the group consisting of contact fingers, bus bars, conductor busbars and solar cell connection conductors. In a particularly preferred embodiment, the invention relates to a
Verfahren zum Galvanisieren von Solarzellen in elektrolytischen Zellen, bei dem mindestens ein elektrisch leitfähiger Leiter, vorzugsweise ein Sammel- oder Busbar-Leiter, zur Zuführung des Galvanisierstroms so an der zu galvanisierenden Oberfläche der Solarzelle mindestens teilweise elektrisch kontaktge- bend anliegt, dass dieser Leiter durch das Galvanisieren mit der Solarzelle dauerhaft mechanisch und elektrisch verbunden wird. Process for electroplating solar cells in electrolytic cells, in which at least one electrically conductive conductor, preferably a busbar or busbar conductor, for supplying the electroplating current so as to at least partially electrically contact the surface of the solar cell to be electroplated. Bend rests that this conductor is permanently mechanically and electrically connected by electroplating with the solar cell.
Für das erfindungsgemässe Verfahren, insbesondere das direkt zuvor be- schrieben Verfahren, wird in einer bevorzugten Ausführungsform der mindestens eine Leiter, vorzugsweise Sammel oder Busbar-Leiter, an Aufnehmern oder Trägern, die sich über die Länge der Solarzelle hinaus erstrecken, beim Galvanisieren die Solarzelle in der elektrolytischen Zelle tragen und vorzugsweise in der Höhenlage so positionieren und vorzugsweise transportieren, dass sich nur die zu galvanisierende Unterseite der Solarzelle im Elektrolyten befindet. For the method according to the invention, in particular the method described directly above, in a preferred embodiment the at least one conductor, preferably busbar or busbar conductor, extends to transducers or carriers extending beyond the length of the solar cell during electroplating of the solar cell Carry in the electrolytic cell and preferably position in the altitude and preferably transport that only the underside of the solar cell to be plated is in the electrolyte.
Zur Kontaktierung von Leiter und Solarzelle während des erfindungsgemässen Verfahrens, insbesondere der direkt zuvor beschriebenen Verfahren, wird der mindestens eine Leiter, vorzugsweise ein Sammel oder Busbar-Leiter, mittels Gegenlage(n) an der einen Seite der Solarzelle und Kraft, vorzugsweise For contacting the conductor and the solar cell during the process according to the invention, in particular the method described directly above, the at least one conductor, preferably a collecting or busbar conductor, is preferably provided on one side of the solar cell and by means of an abutment (s)
Gewichtskraft, Pressdruck, Staudruck eines Fluids, oder Federkraft bzw. Weight force, pressing pressure, back pressure of a fluid, or spring force or
Magneten an der anderen Seite der Solarzellen, oder durch Flüssigkeitssog an die Solarzelle, vorzugsweise an die zu galvanisierende Saatschicht der Magnet on the other side of the solar cell, or by Flüssigkeitsssog to the solar cell, preferably to the seed layer to be electroplated
Solarzelle angedrückt oder angezogen. Solar cell pressed or tightened.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird für das erfindungsgemässe In a preferred embodiment is for the inventive
Verfahren in der Ausführung mit Galvansieren der Galvanisierstrom an mindestens einem Leiterüberstand außerhalb des Elektrolyten in den Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbar-Leiter eingespeist, der über das Niveau des Elektrolyten hinausragt. Method in the embodiment with Galvansieren the Galvanisierstrom at least one conductor supernatant outside of the electrolyte in the conductor, preferably bus or busbar conductor fed, which extends beyond the level of the electrolyte.
Die erfindungsgemässen Verfahren werden besonders effizient und daher vorzugsweise in Durchlaufanlagen, Tauchbadanlagen oder Cup Platern so ausgeführt, dass die an der Solarzelle angalvanisierten oder elektrochemisch oder durch Plasmasprühen abgeschiedenen Leiter, vorzugsweise Sammeloder Busbar-Leiter, an dieser verbleiben und ohne anschließende Entmetallisie- rung zur weiteren Verarbeitung der fertigen Solarzelle genutzt werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemässe Verfahren genutzt, um Leiter wie Kontaktfinger, Sammel- und/oder Leiter-Busbars mit der Solarzelle oder untereinander zu verbinden. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, vorzugsweise der oben genannten erfindungsgemässen Solarzellen. Es wird jedoch betont, dass das erfindungsgemässe Überzugabscheidungsverfahren grundsätzlich geeignet ist, jegliche Form von elektrischem Leiter, insbesondere in Form von Drahten und Leiterbahnen mechanisch und elektrisch leitend durch einen leitfähigen Überzug mit einem elektrisch leitenden oder elektrisch leitend gemachten Gut als Substrat zu verbinden. The inventive method are particularly efficient and therefore preferably carried out in continuous systems, dip baths or Cup Platern so that the at the solar cell angalvanisierten or electrochemically or by plasma spraying deposited conductors, preferably collector or busbar conductor, remain on this and without subsequent demetallization for further Processing of the finished solar cell can be used. In a preferred embodiment, the method according to the invention is used to connect conductors such as contact fingers, busbars and / or busbars to the solar cell or to one another. In particular, the process is suitable for the production of solar cells, preferably the abovementioned solar cells according to the invention. However, it is emphasized that the coating deposition method according to the invention is fundamentally suitable for mechanically and electrically conductively connecting any form of electrical conductor, in particular in the form of wires and printed conductors, as a substrate by means of a conductive coating to an electrically conductive or electrically conductive material.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende In a further preferred embodiment, the present invention relates
Erfindung erfindungsgemässe Solarzellen und Verfahren zu deren Herstellung, bei denen die Solarzellen ohne Sammel-/oder Busbarleiter ausgeführt sind bzw. hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist dabei, dass (i) die durch leitfähigen Überzug zu verbindenden Drähte auf den Kontaktfingern liegen und/oder (ii) quer zu den Kontaktfingern liegen. Invention solar cells according to the invention and process for their preparation, in which the solar cells are designed without bus bar or busbar or are made. It is particularly preferred that (i) the wires to be connected by conductive coating lie on the contact fingers and / or (ii) lie transversely to the contact fingers.
Eine zusätzliche bevorzugte Ausführungsform richtet sich auf erfindungsge- mässe Solarzellen und Verfahren zu deren Herstellung, bei denen die Solarzellen ohne Sammel-/oder Busbarleiter und auch ohne Kontaktfinger ausgeführt sind bzw. hergestellt werden, und die durch leitfähigen Überzug zu verbindenden Drähte auf abscheidungsaktiven Bereichen der Solarzelle, beispielsweise Saatschichten, Keimschichten liegen.  An additional preferred embodiment is directed to solar cells according to the invention and processes for their production in which the solar cells are designed and / or manufactured without bus bar conductors and also without contact fingers, and the wires to be connected by conductive coating to deposition-active areas of the solar cells Solar cell, such as seed layers, seed layers are.
Eine zusätzliche bevorzugte Ausführungsform richtet sich auf erfindungsgemässe Solarzellen und Verfahren zu deren Herstellung, bei denen die Solarzellen vorzugsweise ohne Sammel-/oder Busbarleiter und auch ohne Kontaktfinger ausgeführt sind bzw. hergestellt werden, und die Ableitung des Stroms über viele kleine - durch leitfähige Überzüge mit der Solarzelle und/oder untereinan- der verbundene - Drähte erfolgt. Damit kann der Leitergesamtquerschnitt auf viele Drähte verteilt werden und so die ohmschen Verluste minimiert werden. In besonderen Ausführungsformen der Solarzelle kann auf Busbars und auf Finger ganz verzichtet werden. Damit wird die Abschattung reduziert und die Stromableitung auf die Fläche homogen verteilt. Die beim galvanisierenden, elektrochemischen und Plasmasprühverfahren abscheidungsaktiven Bereiche können ein Teil oder eine ganze Zellseite der Solarzelle sein. Der abscheidungsaktive Bereich kann auch beide Polaritäten der Solarzelle auf einer Seite umfassen, insbesondere bei Solarzellen mit beiden Polaritäten auf einer Seite, bei denen jeweils ein Draht eine Polarität bedient, bei der Abscheidung des leitfähigen Überzugs aber beide Polaritäten zugleich verstärkt werden. An additional preferred embodiment is directed to solar cells according to the invention and processes for their production, in which the solar cells are preferably designed and / or manufactured without bus bar conductors and also without contact fingers, and the current is dissipated through many small conductive coatings the solar cell and / or interconnected - wires takes place. Thus, the total conductor cross-section can be distributed over many wires and thus the ohmic losses are minimized. In particular embodiments of the solar cell can be completely dispensed busbars and fingers. Thus, the shading is reduced and the current dissipation distributed homogeneously on the surface. The deposition-active areas during the electroplating, electrochemical and plasma spraying processes may be part of or an entire cell side of the solar cell. The deposition-active region can also comprise both polarities of the solar cell on one side, in particular solar cells with both polarities on one side, in which one wire serves one polarity, but in the deposition of the conductive coating both polarities are simultaneously amplified.
Bevorzugt sind auch erfindungsgemässe Verfahren zur Abscheidung des leitfähigen Überzugs, insbesondere durch Galvanisieren, bei denen zuerst die eine Polariträt abgeschieden bzw. angalvanisiert wird, dann mit neuen Drähten bestückt und danach die zweite Polarität abgeschieden bzw. angalvanisiert wird In einer alternativen Ausführungsform können die Drähte der erfindungsgemäs- sen Solarzelle nicht durchgehend leitfähig sein: so wie eine Leiterplatte mit Leitungen, als eine isolierende Seele, die teilweise (z.B. durch Metallisieren) leitfähig gemacht ist. Preference is also given to methods according to the invention for depositing the conductive coating, in particular by electroplating, in which first one polarite is deposited or galvanized, then fitted with new wires and then the second polarity is deposited or galvanized. In an alternative embodiment, the wires of the According to the invention, the solar cell does not have to be continuously conductive: such as a printed circuit board with leads, as an insulating core, which is rendered partially conductive (eg by metallization).
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nicht nur zur mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung von Solarzellen und Leitern untereinander, sondern auch zur mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung von Solarzellen und/oder Leitern mit Sonderelementen wie beispielsweise nicht solaraktiven Komponenten mit Bypass-, Schutz- und/oder Anschlussfunktion genutzt werden. Als weitere Ausführungsform können auch Solarzellen direkt auf andere Solarzellen mittels des erfindungsgemässen leitfähigen Überzugs verbunden werden, wenn diese räumlich so nahe gebracht werden können, dass eine leitfähige Verbindung durch Abscheidung des Überzugs ausgebildet werden kann. The inventive method can be used not only for the mechanical and electrically conductive connection of solar cells and conductors with each other, but also for the mechanical and electrically conductive connection of solar cells and / or conductors with special elements such as non-solar active components with bypass, protection and / or connection function become. As a further embodiment, solar cells can also be connected directly to other solar cells by means of the conductive coating according to the invention, if they can be brought so close in space that a conductive compound can be formed by depositing the coating.
In einem dritten Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Galvanisieren von Solarzellen in elektrolytischen Zellen gerichtet, umfassend Mittel zum Aufnehmen von mindestens einem Leiter, vorzugsweise Sammeloder Busbarleiter, der im Elektrolyten der elektrolytischen Zelle an der zu galvanisierenden Oberfläche, vorzugsweise einer Saatschicht, der Solarzelle mindestens partiell, vorzugsweise elektrisch kontaktgebend anliegt und vorzugsweise zugleich Träger der Solarzelle ist, wobei die Leiterüberstände zum Anschluss des Galvanogleichrichters vorzugsweise über das Niveau des Elektrolyten hinausreichen. Vorzugsweise umfassen solche Vorrichtungen Aufnehmer als Mittel zur In a third aspect, the present invention is directed to an apparatus for electroplating solar cells in electrolytic cells, comprising means for accommodating at least one conductor, preferably bus bar conductor, in the electrolyte of the electrolytic cell at the surface to be plated, preferably a seed layer Solar cell at least partially, preferably electrically abutting contact and preferably at the same time carrier of the solar cell, wherein the conductor projections for connecting the Galvanogleichrichters preferably extend beyond the level of the electrolyte. Preferably, such devices include transducers as means for
Ausübung einer Spannkraft auf mindestens den Bereich des Leiters, der sich im Elektrolyten der elektrolytischen Zelle befindet.  Exerting a tensile force on at least the region of the conductor which is located in the electrolyte of the electrolytic cell.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrich- tung auch Mittel, die eine anziehende oder andrückende Kraft zwischen Leiter und Solarzelle mit oder ohne Gegenlagen vorzugsweise als Pressdruck, Gewichtskraft, Staudruck, Magnetkraft, Federkraft oder Sog ausüben. In a preferred embodiment, the device according to the invention also comprises means which exert an attractive or pressing force between the conductor and the solar cell, with or without abutments, preferably as pressing pressure, weight force, dynamic pressure, magnetic force, spring force or suction.
Weiter bevorzugt ist, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung Mittel zur Positionierung der Solarzelle in einem Arbeitsbehälter derart umfasst, dass das Niveau des Elektrolyten nur bis an die Unterseite der Solarzelle heranreicht. It is further preferred that the device according to the invention comprises means for positioning the solar cell in a working container such that the level of the electrolyte only reaches as far as the underside of the solar cell.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für die elektrolytische und Plasmasprühbehandlung von Solarzellen auf der der Sonnenseite bzw. der Frontseite, der Rückseite oder auch beiden Seiten. Die zu behandelnde The inventive method is suitable for the electrolytic and plasma spray treatment of solar cells on the sunny side or the front, the back or both sides. The to be treated
Seite(n) benötigt (benötigen) dazu Kontakt zum Elektrolyten bzw. Plasma. Page (s) require (need) contact to the electrolyte or plasma.
Die folgenden Ausführungen betreffen beispielhaft, aber nicht beschränkend die Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens mittels Galvanisieren. The following statements relate by way of example but not limitation to the embodiment of the method according to the invention by means of electroplating.
Bei den erfindungsgemässen Verfahren, insbesondere mittels Cup-Plater, bleiben die unbehandelten Seiten, die nach oben weisen, vorzugsweise trocken. Somit werden die gegen den Elektrolyten empfindlichen Rückseiten von Solarzellen vor Beschädigungen geschützt. Die elektrische Kontaktierung erfolgt im Elektrolyten direkt an der strukturierten und üblicherweise mit einer elektrisch leitfähigen Saatschicht versehenen Oberfläche. Damit werden auch die kathodischen Kontaktmittel galvanisch metallisiert, die sich innerhalb der elektrolytischen Zelle im Elektrolyten befinden. Diese Metallisierung wird erfindungsgemäß genutzt, wodurch die ansonsten übliche Entmetallisierung vollkommen entfällt. Das erfindungsgemäße Kontaktmittel besteht aus mindestens einem bevorzugt drahtförmigen, nicht isolierten elektrischen Leiter. Die galvanisch zu überziehenden Solarzellen werden bei der Beschickung der Galvanisieranlage auf den mindestens einen vorzugsweise (vorzugsweise lang) gestreckten Leiter aufgelegt. Dabei erfolgt die Positionierung derart, dass sich der Verlauf des oder der vorgesehenen Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbars der Solarzelle mit dem oder den drahtförmigen Kontaktmitteln decken. Die Solarzelle liegt somit auf den bevorzugt zwei (lang) gestreckten Leitern auf. Diese Leiter befinden sich an einem elektrisch isolierten Träger oder einem Aufnehmer, der die auf den Leitern liegenden Solarzellen in der Höhenlage so positioniert, dass sich nur die Leiter und die zu behandelnde, vorzugsweise die Frontseite der Solarzelle unterhalb des Niveaus des Elektrolyten befinden. Bei einer Durchlaufanlage kann der Träger oder Aufnehmer auch zum Transport der Solarzelle durch die Durchlaufanlage dienen. In einem Cup Plater ist der Träger bevorzugt integraler Bestandteil dieses Cups. Am Träger oder Aufnehmer werden die vorzugsweise über die Ränder der Solarzelle hinausragenden Leiterenden nach oben umgelenkt, wodurch sie über das Niveau des Elektrolyten als Leiterüberstände hinausragen. Sie bleiben somit trocken und können in diesem Bereich nicht metallisiert werden. Gleiches gilt für die elektrischen Anschlüsse, die eine leitende Verbindung von dem oder den Gleichrichtern zu diesen, aus den Elektrolyten herausragenden Leiterüberstände herstellen. Sie werden nicht metallisiert. Auch bei einem Cup Plater bleiben die Leiterenden trocken. Die Leiter entlang der auf den Solarzellen vorgesehenen Sammel- oder Busbars werden an die vorzugsweise vorhandene Saatschicht erfindungsge- mäß angalvanisiert. Damit sind sie mechanisch fest und elektrisch leitend miteinander verbunden. Sie bilden zusammen mit den vorzugsweise überstehenden Leiterenden eine bleibende Einheit. Somit ist keine Entmetallisierung der Kontaktmittel erforderlich. Die überstehenden Leiterenden bzw. Leiterüberstände können später vorteilhaft zur elektrischen Verschaltung der Solarzellen zu den Solarmodulen dienen. Das hierfür bisher erforderliche Anlöten von Verbindungsleitern oder Verstärkungsleitern entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vollständig. Weil die bruchempfindlichen Solarzellen, die in der erfindungsgemässen In the method according to the invention, in particular by means of cup plater, the untreated sides pointing upwards preferably remain dry. Thus, the sensitive to the electrolyte backs of solar cells are protected from damage. The electrical contacting takes place in the electrolyte directly on the structured and usually provided with an electrically conductive seed layer surface. Thus, the cathodic contact means are also galvanically metallized, which are located within the electrolytic cell in the electrolyte. This metallization is used according to the invention, whereby the otherwise usual demetallization completely eliminated. The contact means according to the invention consists of at least one preferably wire-shaped, non-insulated electrical conductor. The solar cells to be coated by electroplating are placed on the at least one preferably (preferably long) elongated conductor during the charging of the electroplating plant. In this case, the positioning takes place in such a way that the course of the conductor or conductors provided, preferably collecting or busbars of the solar cell, coincides with the wire-shaped contact means. The solar cell thus rests on the preferably two (long) elongated conductors. These conductors are located on an electrically insulated support or a pick-up, which positions the solar cells lying on the ladders in the vertical position so that only the conductors and the surface to be treated, preferably the front of the solar cell are below the level of the electrolyte. In a continuous system, the carrier or pickup can also be used to transport the solar cell through the continuous system. In a cup plater, the carrier is preferably an integral part of this cup. On the support or receiver, the preferably projecting beyond the edges of the solar cell conductor ends are deflected upward, whereby they protrude above the level of the electrolyte as a conductor projections. They thus remain dry and can not be metallized in this area. The same applies to the electrical connections which produce a conductive connection from the rectifier or rectifiers to these conductor protrusions protruding from the electrolyte. They are not metallized. Even with a cup plater, the leaders stay dry. The conductors along the collecting or busbars provided on the solar cells are, according to the invention, galvanized onto the preferably present seed layer. So they are mechanically fixed and electrically connected to each other. They form together with the preferably projecting conductor ends a permanent unit. Thus, no Entmetallisierung the contact means is required. The projecting conductor ends or conductor projections can later advantageously be used for the electrical connection of the solar cells to the solar modules. The previously required soldering of connecting conductors or reinforcing conductors is completely eliminated in the inventive method. Because the fracture-sensitive solar cells in the inventive
Galvanisieranlage auf den Leitern liegen, galvanisch an diese Leiter anwachsen, können sie sehr sicher und schonend, d.h. bruchfrei durch eine Durchlaufanlage transportiert werden. Die direkte elektrische Kontaktierung der zu galvanisierenden Oberfläche der Gridstruktur erfordert auch nicht die Beleuchtung des bekannten LIP-Verfahrens (lichtinduziertes Galvanisieren) mittels intensiver Lichtquellen im Elektrolyten, um die Solarzellen für den Galvanisierstrom niederohmig zu machen. Dies erspart bei der erfindungsgemässen Produktion von Solarzellen erheblich Energie. Plating on the ladders, galvanically grow on these conductors, they can very safely and gently, i. be transported through a continuous system without breakage. The direct electrical contacting of the surface of the grid structure to be plated also does not require the illumination of the known LIP method (light-induced galvanization) by means of intense light sources in the electrolyte in order to make the solar cells for the galvanizing current low-resistance. This saves considerable energy in the production of solar cells according to the invention.
Die Sammelleiter und Busbars, vorzugsweise Leiter-Busbars können im The bus bars and busbars, preferably ladder busbars, can be used in the
Querschnitt dem Leitungsbedarf angepasst werden. Auch wenn der Querschnitt im Vergleich zu den mit Siebdruck aufgebrachten Leitpasten oder zu elektrochemisch metallisierten Busbars vorteilhaft wesentlich größer dimensioniert werden kann, reduziert sich die Abschattung der Solarzelle bei angalvanisierten Leiterdrähten deutlich. Das erfindungsgemäße galvanische Verfahren erlaubt auch eine kürzere Expositionszeit im Vergleich zu einem bisher üblichen vollständigen Galvanisieren der Frontkontakte. Zum erfindungsgemäßen mechanischen und elektrischen Verbinden von Leitern als Sammelleiter oder Busbar mit der bevorzugten Saatschicht ist nur eine Schichtdicke von etwa 5 μητι erforderlich. Dies sind ca. 20 % der Schichtdicke der bekannten galvanischen Verfahren. Entsprechend kürzer ist die Expositionszeit. Cross section adapted to the line needs. Even if the cross-section can advantageously be dimensioned substantially larger compared to the conductive pastes applied by screen printing or to electrochemically metallized busbars, the shadowing of the solar cell in the case of electroplated conductor wires is significantly reduced. The galvanic method according to the invention also allows a shorter exposure time in comparison to a previously usual complete galvanization of the front contacts. For the inventive mechanical and electrical connection of conductors as a bus bar or busbar with the preferred seed layer only a layer thickness of about 5 μητι is required. This is about 20% of the layer thickness of the known galvanic methods. The exposure time is correspondingly shorter.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgen- den Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Further advantages, features and details emerge from the following description in which at least one embodiment is described in detail with reference to the drawings. Described and / or illustrated features form the subject of the invention, or independently of the claims, either alone or in any meaningful combination, and in particular can additionally also be the subject of one or more separate invention (s). The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Aus Klarheitsgründen ist die folgende Beschreibung auf solche Ausführungen beschränkt, bei denen lediglich die Verbindung des Leiter-Busbars mit der Solarzelle durch einen Galvanisierüberzug ausgestaltet ist. Diese Form der mechanisch und elektrisch leitenden Verbindung ist selbstverständlich auch auf Verbindungen zwischen Solarzelle und anderen Leitern wie Kontaktfinger und Solarzellenverbindungsleiter und auf die Verbindung von Leitern untereinander wie von Kontaktfinger zu Busbar bzw. Leiter-Busbar übertragbar. Des Weiteren wird die Erfindung beispielhaft im Folgenden lediglich für frontseitige (sonnenseitige) Kontakt- und Leiterausführungen beschrieben. Erfindungsgemäss sind aber auch entsprechende rückseitige Ausführungen auch vorgesehen. For clarity, the following description is limited to those embodiments in which only the connection of the conductor busbar with the Solar cell is designed by a Galvanisierüberzug. Of course, this form of mechanically and electrically conductive connection can also be applied to connections between the solar cell and other conductors, such as contact fingers and solar cell connection conductors, and to the connection of conductors with one another, such as from contact finger to busbar or conductor busbar. Furthermore, the invention will be described by way of example hereinafter only for front (sun-side) contact and conductor designs. According to the invention, however, corresponding rear versions are also provided.
im oberen Teil eine übliche Solarzelle aus einem Halbleiterwafer, der im unteren Teil der Figur im Ausschnitt vergrößert als Schnitt A - B dargestellt wird; in the upper part of a conventional solar cell of a semiconductor wafer, which is enlarged in the lower part of the figure in section as a section A - B is shown;
im oberen Teil eine erfindungsgemässe Solarzelle, die im unteren Teil nochmals vergrößert im Ausschnitt dargestellt wird, mit einem Rundleiter als Busbar, der durch einen Galvanisierungsüberzug mit der Solarzelle mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist;  in the upper part of a solar cell according to the invention, which is shown in the lower part again enlarged in section, with a round conductor as a busbar, which is mechanically and electrically connected by a Galvanisierungsüberzug with the solar cell;
eine Tauchbadanlage zum Angalvanisieren von Leiter-Busbars; in zwei Ansichten eine Solarzelle mit zwei Leiter-Busbars in einer Durchlaufanlage;  a Tauchbadanlage for Angalvanisieren of conductor busbars; in two views, a solar cell with two conductor busbars in a continuous system;
einen Träger mit vier Solarzellen, die durch eine Durchlaufanlage gefördert werden;  a support with four solar cells, which are conveyed through a continuous system;
einen stationär angeordneten Cup Plater zum einseitigen Galvanisieren von Substraten;  a stationary cup plater for single-sided plating of substrates;
eine herkömmliche vertikal ausgerichtete Galvanisiervorrichtung; eine vertikal ausgerichtete stromlose Abscheidungsvorrichtung zur Herstellung erfindungsgemässer Solarzellen;  a conventional vertically oriented electroplating apparatus; a vertically oriented electroless deposition apparatus for producing solar cells according to the invention;
einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Solarzellenanordnung aus drei Solarzellen mit Längs- und Querleitern zur Verbindung benachbarter Solarzellen zu einer Schaltung; und zwei Solarzellen auf einer flexiblen Leiterplatte mit integrierten Leitungen und Durchbrüchen in den Solarzellen, die durch Galvanisieren zu elektrischen Durchkontaktierungen ausgeformt sind. Figur 1 zeigt im oberen Teil eine übliche Solarzelle 1 mit Blick auf die Front- (Sonnen)seite. 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 erkennbar breiteren Busbars 3 elektrisch verbunden. Diese werden üblicherweise zugleich und ebenso hergestellt wie die Kontaktfinger 2. Die Kontaktfinger 2 sind meist ca. 0,15 mm breit. Ihre Höhe ist herstellungsabhängig. Beim industriellen Sieb- druckprozess beträgt die Höhe ca. 5 bis 25 pm. Beim Hotmeltprozess wird eine Höhe von bis zu 40 pm erreicht. Das noch wenig verbreitete Galvanisieren der Gridstruktur erlaubt die Einstellung der Höhe ebenfalls in diesen Größenordnungen. Ausserdem ist die spezifische Leitfähigkeit von galvanisch abgeschiedenen Schichten sehr hoch. a cross section of an inventive solar cell assembly of three solar cells with longitudinal and transverse conductors for connecting adjacent solar cells to a circuit; and Two solar cells on a flexible printed circuit board with integrated cables and openings in the solar cells, which are formed by electroplating to electrical vias. Figure 1 shows in the upper part of a conventional solar cell 1 with a view of the front (sun) side. The current collecting contact fingers 2 of the grid structure extend across the entire solar cell 1. They consist of electrically conductive material, eg. As printed silver conductive paste or electrodeposited silver. The contact fingers 2 are electrically connected to the recognizable wider busbars 3. These are usually made at the same time as well as the contact fingers 2. The contact fingers 2 are usually about 0.15 mm wide. Their height is production-dependent. In the industrial screen printing process, the height is approx. 5 to 25 μm. The height of the hotmelt process reaches up to 40 pm. The still less common plating of the grid structure allows the adjustment of the height also in these orders of magnitude. In addition, the specific conductivity of electrodeposited layers is very high.
Der untere Teil der Figur 1 zeigt eine Vergrößerung im Bereich des 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 b 1 beträgt z.B. 2 mm. Die Höhe h 1 entspricht etwa der Höhe der Kontaktfinger 2. So beträgt z.B. bei b 1 = 2 mm und h 1 = 0,03 mm der Querschnitt ca. 0,06 mm2. Wenn an jedem Ende der zwei Busbars der generierte Strom je zur Hälfte ausgeleitet wird, dann beträgt bei einem Strom im maximalen Leistungspunkt 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 dafür üblichen flachen Bändchen nachträglich verstärkt. Mit galvanisch hergestellten Busbars auf den Solarzellen werden bessere elektrische Leitwerte erzielt. Auch deshalb wird versucht, die Kontaktfinger 2 auf diesem Wege herzustellen. Allerdings erschweren die dafür erforderlichen elektrischen Kontaktierungen im Elektrolyten und die anschließende Entmetalli- sierung der Kontaktmittel dieses Herstellverfahren, zumal dabei die Rückseite der Solarzelle in der Regel nicht mit dem Elektrolyten in Berührung kommen darf. The lower part of FIG. 1 shows an enlargement in the region of the busbar 3 in cross-section A-B. The doped layers on the wafer 4 for forming the solar cell 1 are not shown in this figure. The busbar 3 usually has an uneven surface. The width b 1 is for example 2 mm. The height h 1 corresponds approximately to the height of the contact fingers 2. For example, in the case of b 1 = 2 mm and h 1 = 0.03 mm, the cross section is approximately 0.06 mm 2 . If at each end of the two busbars the generated power is halfway out, then for a current at the maximum power point of the 7-ampere solar cell, the current density at the ends of the busbars is about 30 A per mm 2 . Because this current density is too high, in particular in the case of a heated solar cell, the ends are subsequently reinforced with customary flat strips. With galvanically produced busbars on the solar cells, better electrical conductivities are achieved. For this reason too, an attempt is made to produce the contact fingers 2 in this way. However, the requisite electrical contacts in the electrolyte and the subsequent demetallization of the contact means of this production method make it more difficult, especially since the backside As a rule, the solar cell must not come into contact with the electrolyte.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel einer Solarzelle 1. Die Maßstäbe der unteren Teile der Figuren 1 und 2 sind unterschiedlich groß gewählt, was bei einem Vergleich der beiden Figuren zu beachten wäre. 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 b 2 kennzeichnet wieder die Breite der Saatschicht 5 bzw. der Busbar-Saatschicht (5) und der Galvanisierschicht (7) bzw. der Leitpastenschicht im Bereich eines Busbars, die hier wesentlich kleiner ist als die Breite b 1 beim Stand der Technik. Die Saatschicht 5 muss zum Galvanisieren kathodisch geschaltet werden. Als Kontakt zur Stromzuführung dient sehr vorteilhaft der anzugalvanisierende Leiter 6 selbst, 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 mecha- nisch fest als auch elektrisch leitend. Gleiches gilt für eine Einbettung desFIG. 2 shows an exemplary embodiment of a solar cell 1 according to the invention. The scales of the lower parts of FIGS. 1 and 2 are chosen to be different in size, which would have to be taken into account when comparing the two figures. The cut-out wafer 4 carries an electrically conductive seed layer 5 of the layout of the grid structure, i. the contact fingers 2 and the areas used for the busbars according to the invention, i. the conductor busbars 9 are provided. This seed layer 5 consists e.g. from a thin electrically conductive paste printing or sprayed on electrically conductive particles or conductive ink. The dimension b 2 again indicates the width of the seed layer 5 or the busbar seed layer (5) and the electroplating layer (7) or the conductive paste layer in the region of a busbar, which is substantially smaller than the width b 1 in the prior art. The seed layer 5 must be switched cathodically for electroplating. As a contact with the power supply, it is very advantageous to use the electrode 6 to be electroplated itself, e.g. made of copper. It lies completely or partially along the busbar route on the seed layer 5. The metal to be deposited, e.g. Copper or silver, when electroplating from the cathodic conductor 6 to the seed layer 5 and in the presence of at least one initial contact point of the conductor 6 at the seed layer 5 of this also to the conductor 6. It creates a good electroconductive electroplating layer 7. This connects the conductor. 6 with the seed layer 5 and thus with the wafer 4 and the solar cell 1 very well, ie both mechanically strong and electrically conductive. The same applies to an embedding of the
Leiters 6 in eine Leitpastenschicht mit der Breite b 2. 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 wenn das Maß b 2 sowie der Durchmesser eines runden Leiters 6 z.B. mit 0,5 mm gewählt werden. Das Maß b 2 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 anlagentech- nische 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 b 2 = 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 derzeit üblichen Solarzelle um cirka 2 %, bezogen auf die geometrische Gesamtfläche. Dies ist ein außerordentlich große Verbesserung des Wirkungsgrades einer Solarzelle. In Figur 2 liegt beispielsweise 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. Vorzugsweise 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 beispielsweise im Bereich von 0,02 mm2 bis zu 10 mm2 liegen. Bevorzugt sind 0,1 mm2 bis zu 1 mm2. Im Bereich des Leiterüberstandes 8 lässt sich der Leiter 6 vorzugsweise 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 einer Ausführungsform die in Figur 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 h 2 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 Solar- moduls kann man den Leiter 6 als dünnes elektrisch leitendes Rohr ausführen.It can be seen that the cross section of the conductor 6 in shape and size as a conductor busbar 9 can be selected within wide limits. Nevertheless, the shading remains small in the case of vertical solar irradiation on the solar cell in comparison to the prior art. This is only if the measure b 2 and the diameter of a round conductor 6 are selected, for example, with 0.5 mm. The dimension b 2 of the electroplating layer 7 can be selected even smaller. It is determined only by the achievable accuracy of the positioning or placement of the seed layer 5 of the wafer 4 on the conductor 6 at the loading of the system. If It is ensured that the conductor 6 electrically contacts all seed layers 5 of the many crossing and parallel contact fingers 2, or if the deposition metal electrolytically increases from the cathodic conductor 6 to all contact fingers 2, then the seed layer along the busbar or of the conductor 6 are completely dispensed with. This reduces the shading again with obliquely incident light on the solar cell. This achieves the possible minimum of shading. With a width of b 2 = 0.5 mm of the seed layer 5 and thus the electroplating layer 7 under the two conductor busbars 9 reduces the shading in a straight line conductor 6 compared to a currently used solar cell by about 2%, based on the geometric total area. This is an extraordinarily great improvement in the efficiency of a solar cell. In FIG. 2, for example, at the beginning of electroplating, the conductor 6 does not rest against the seed layer 5. The slight gap is filled with metal during electroplating. This filling is supported by a well scattering electrolyte. Preferably, however, the aim of the plant of the conductor 6 at the seed layer 5 from the beginning to achieve an even larger cross-section of the current transition. The round cross section of the conductor 6 is advantageous. It can be processed and processed cost-effectively, for example bending. Other forms of cross-section, for example, oval or polygonal and in the longitudinal extent without and with waveform are also possible. Depending on the area of the solar cell 1 and the material of the conductor 6, its cross section may be, for example, in the range of 0.02 mm 2 to 10 mm 2 . Preference is given to 0.1 mm 2 to 1 mm 2 . In the region of the conductor supernatant 8, the conductor 6 can preferably be flattened in order to adapt it to the currently practiced electrical interconnection to solar modules by means of thin strips. The conductor supernatant 8 according to the invention assumes the function of the necessary according to the prior art Leitbänder. Via this conductor 6 or conductor projections 8, the cathodic galvanizing current is very advantageously introduced in the electrolytic metallization of the solar cells. Because, in one embodiment, the rear side of the solar cell, not shown in FIG. 2, is not intended to come into contact with the electrolyte during electroplating, this electroplating process takes place upside down, as shown below in this figure. Only the front of the solar cell is located together with the example stretched conductor 6 im Electrolytes of the electrolytic cell. The conductor projections 8 are partially outside the electrolyte, whereby these and the contact means leading thereto are not metallized. The structured seed layer 5 of the contact fingers 2 is also located in the electrolyte. By electroplating very well conductive contact fingers 2 are formed in comparison to the paste pressure. Therefore, a smaller height h 2 is sufficient for deriving the generated and collected stream. If necessary, the number of conductor busbars 9 can also be increased or reduced. To achieve a particularly high efficiency of the solar cell 1 and of the complete solar module, the conductor 6 can be designed as a thin electrically conductive tube.
Durch dieses Röhrchen kann ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium gefördert werden, das eine Kühlung der elektrischen Leiter, nämlich der Busbars und der gesamten Umgebung in einem versiegelten Solarmodul bewirkt und so zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Solarzellen und des Solarmoduls beiträgt, ohne die Abschattung zu vergrößern. Through this tube, a liquid or gaseous cooling medium can be promoted, which causes cooling of the electrical conductors, namely the busbars and the entire environment in a sealed solar module and thus contributes to increasing the efficiency of the solar cell and the solar module, without increasing the shading.
Figur 3 zeigt einen Arbeitsbehälter 10 mit mindestens einer Anode 11 , die sich im Elektrolyten 12 befindet. Dabei kann es sich um eine Tauchbadanlage oder um eine Durchlaufanlage handeln. In diesem Arbeitsbehälter 10 wird die Solar- zelle 1 galvanisiert. Ihre zu galvanisierende Unterseite befindet sich mit der strukturierten Saatschicht 5 im Elektrolyten 12. Die Oberseite, die über dem Niveau 13 liegt, ist in dieser Ausführungsform frei von Elektrolyt, der ansonsten diese Seite der Solarzelle chemisch angreifen und beschädigen könnte. Sie bleibt trocken. Die Solarzelle 1 wird von mindestens einem geradlinigen, bevorzugt geringfügig gespannten Leiter 6 getragen und höhenmäßig so im Elektrolyten 12 positioniert, dass die Oberseite trocken bleibt. Dies erfordert einen präzisen Transport der Solarzelle 1 durch die hier partiell dargestellte Anlage, insbesondere in Bezug auf die Höhenlage. Falls die nicht zu galvanisierenden Rückseiten der Substrate 1 mit Elektrolyt benetzt werden können oder sollen, können diese auch vollständig unter dem Niveau 13 mittels entsprechender Höhenlage der Leiter 6 angeordnet werden. In diesem Fall besteht auch die Möglichkeit einer gleichzeitigen Galvanisierung der Rückseiten der Substrate 1 mit oben angeordneten Anoden. Der Leiter 6 hat im Beispiel der Figur 3 einen runden Querschnitt. Andere Querschnitte, z. B. oval oder vieleckig, sind ebenfalls möglich. FIG. 3 shows a working container 10 with at least one anode 11, which is located in the electrolyte 12. This may be a dip bath or a continuous flow system. In this working container 10, the solar cell 1 is galvanized. Their underside to be electroplated is in the structured seed layer 5 in the electrolyte 12. The upper surface, which is above the level 13, is free in this embodiment of electrolyte, which could otherwise chemically attack and damage this side of the solar cell. She stays dry. The solar cell 1 is supported by at least one rectilinear, preferably slightly tensioned conductor 6 and positioned in height in the electrolyte 12 so that the top remains dry. This requires a precise transport of the solar cell 1 by the system partially shown here, in particular with respect to the altitude. If the back sides of the substrates 1 which are not to be electroplated can or should be wetted with electrolyte, these can also be arranged completely below the level 13 by means of a corresponding height position of the conductors 6. In this case, there is also the possibility of simultaneous galvanization of the back sides of the substrates 1 with anodes arranged at the top. The conductor 6 has a round cross-section in the example of FIG. Other cross sections, z. B. oval or polygonal, are also possible.
Damit die Solarzelle 1 bzw. ihre Saatschicht 5 möglichst auf der gesamten Länge des Leiters 6 aufliegt, muss dieser gestreckt, d.h. mindestens geringfügig gespannt sein. Die erforderlichen Aufnehmer für die Leiter 6 sind in der Figur 3 nicht dargestellt. Sie nehmen den Leiter 6 auf einer Länge auf, die größer ist als die Längsausdehnung der Solarzelle 1. Gleichzeitig wird der Leiter 6 von den Aufnehmern nach oben umgelenkt und aus dem Elektrolyten 12 herausgeführt. Auch ein in sich mechanisch stabiler Leiter als Stanzteil, Ätzteil, Schnittteil oder dergleichen kann entsprechend vorgeformt von einem Aufnehmer getragen werden. Das mindestens eine freie Ende des Leiterüberstandes 8 ragt über das Niveau 13 des Elektrolyten 12 hinaus. Dort kann es, ohne galvanisiert zu werden, mit dem Galvanogleichrichter elektrisch verbunden werden. Der Leiter 6 als Kontaktmittel wird erfindungsgemäß im Elektrolyten 12 galvanisiert und außerhalb des Elektrolyten 12 wird er nicht metallisiert. Dies vermeidet sehr vorteilhaft eine Entmetallisierung der Kontaktmittel. Der Leiter 6 wirkt als Leiter- Busbar 9. Er verbleibt ebenso wie die Leiterüberstände 8 an der fertigen Solarzelle 1. Die Aufnehmer bestehen aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, so dass diese Oberflächen nicht metallisiert werden, auch wenn sie den blanken kathodischen Leiter 6 im Elektrolyten aufnehmen und umlenken. Die Aufnehmer werden an einem Träger oder Fördermittel durch die Durchlaufanlage transportiert. Sie sind so gestaltet, dass an der Oberseite der Solarzelle 1 ein Freiraum 14 bestehen bleibt, der, wie noch gezeigt wird, zur Unterstützung des Galvanisierens der Solarzelle 1 genutzt werden kann. So that the solar cell 1 or its seed layer 5 rests as possible on the entire length of the conductor 6, this must be stretched, i. be at least slightly tensioned. The required pickups for the conductors 6 are not shown in FIG. At the same time, the conductor 6 is deflected upward by the sensors and led out of the electrolyte 12. A mechanically mechanically stable conductor as a stamped part, etched part, cut part or the like can also be carried in a preformed manner by a pickup. The at least one free end of the conductor projection 8 protrudes beyond the level 13 of the electrolyte 12. There it can, without being galvanized, be electrically connected to the Galvano rectifier. The conductor 6 as a contact means according to the invention is electroplated in the electrolyte 12 and outside the electrolyte 12, it is not metallized. This avoids very advantageous demetallization of the contact means. The conductor 6 acts as a conductor bus bar 9. It remains as well as the conductor projections 8 on the finished solar cell 1. The sensors are made of an electrically insulating material, so that these surfaces are not metallized, even if they are the bare cathodic conductor 6 in the electrolyte record and redirect. The transducers are transported on a carrier or conveyor through the conveyor system. They are designed so that a free space 14 remains on top of the solar cell 1, which, as will be shown, can be used to support the electroplating of the solar cell 1.
Der untere Teil der Figur 2 zeigt die Draufsicht auf eine Ecke einer Solarzelle 1. Der geradlinige runde Leiter 6 trägt die Solarzelle 1 , wobei auch hier die Aufnehmer nicht dargestellt sind. Im Bereich der Aufnehmer wird der Leiterüberstand 8 gebildet.  The lower part of Figure 2 shows the top view of a corner of a solar cell 1. The rectilinear round conductor 6 carries the solar cell 1, wherein also here the sensors are not shown. In the region of the transducer, the conductor supernatant 8 is formed.
Die Figur 4 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Durchlaufanlage, wobei die Leiter 6 gespannt oder nicht gespannt an einem Aufnehmer 15 angeordnet sind. Oben ist die Seitenansicht dargestellt und unten die Draufsicht im Schnitt A - B. Die Aufnehmer 15 sind hier u-förmig ausgebildet, so dass der Freiraum 14 über der Solarzelle 1 gebildet wird. Der Freiraum 14 ermöglicht u.a. die Beschickung und Entleerung der Fördermittel 19 mit den Solarsubstraten 1. Der Leiter 6 wird in diesem Ausführungsbeispiel über die Schenkel der Aufnehmer 15 gebogen und nach oben umgelenkt. FIG. 4 shows an example of a device according to the invention in a continuous-flow system, wherein the conductors 6 are arranged stretched or not tensioned on a receiver 15. Above is the side view and shown below the top view in section A - B. The pickup 15 are here U-shaped formed so that the space 14 is formed over the solar cell 1. The free space 14 allows, inter alia, the loading and unloading of the conveyor 19 with the solar substrates 1. The conductor 6 is bent in this embodiment, over the legs of the transducer 15 and deflected upwards.
Außerhalb des Elektrolyten 12 wird der Leiter 6 von zwei Klemmen 16 an den Aufnehmer 15 geklemmt und somit fixiert. Die Klemmen 16 werden in diesem Beispiel manuell mittels einer Klemmschraube 17 mit zugehöriger Flügelmutter an die Aufnehmer 15 gedrückt. In der Praxis wird jedoch dieses Handhaben und Aufnehmen der Leiter 6 vorteilhaft automatisch erfolgen. Dies garantiert auch eine Reproduzierbarkeit der Abläufe. An die freien Enden der Leiter 6, bzw. an den Leiterüberstand 8 wird der Galvanogleichrichter mit seinem Minuspol angeschlossen. Dabei erfolgt keine unerwünschte Metallisierung der Kontaktmittel, weil sie sich außerhalb des Elektrolyten 12 befinden. Nur ein kleiner Teil des kathodischen Drahtüberstandes 8 wird galvanisiert, was keinen nach- teiligen Einfluss auf das erfindungsgemäße Verfahren hat. Der Pluspol des Galvanogleichrichters ist mit der löslichen oder unlöslichen Anode 11 , die sich im unteren Bereich des Arbeitsbehälters 10 befindet, elektrisch verbunden. Die Erfindung ermöglicht auch die Verwendung von unipolaren und bipolaren Pulsgleichrichtern. Die Aufnehmer 15 bilden u.a. zusammen mit den Klemmmit- teln 16, 17 Fördermittel 19, die die Solarzellen 1 durch die Durchlaufanlage transportieren. Hierzu dient z.B. eine Transportbahn 20. Auf dieser wird das Fördermittel 19 in Richtung des Transportpfeils 21 gefördert. Dabei wird z.B. die Höhenlage des Fördermittels 19 so eingestellt, dass sich die Unterseite des Substrates bzw. der Solarzelle 1 unterhalb des Niveaus 13 des Elektrolyten 12 befindet und die Oberseite außerhalb desselben. Bei der Beschickung der Durchlaufanlage wird die zu galvanisierende Solarzelle 1 auf den oder die gestreckten Leiter 6 bevorzugt automatisch aufgelegt. Die Höhenlage der meist zwei Leiter 6 ist in Bezug zum Niveau 13 des Elektrolyten 12 so eingestellt, dass sich ein Flüssigkeitsmeniskus ausbildet. Dieser zieht die Solarzelle 1 nach unten in Richtung der Leiter 6. Diese Kraft fixiert die Solarzelle 1 zu Beginn des Galvanisierprozesses an den Leitern. Bei z.B. unebener Saatschicht 5 im Bereich der Leiter 6 oder bei geringfügig verwundenen Solarzellen 1 kann es vorteilhaft sein, mindestens zu Beginn des Galvanisierens weitere sanfte Kräfte derart auszuüben, dass sich die Leiter 6 und die darüber parallel verlaufenden Saatschichten 5 der Solarzelle 1 möglichst vollständig berühren. Dies gilt auch für nur geringfügig gespannte Leiter mit größerem Querschnitt, die zum Ausgleich von unterschiedlich großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Wafermaterials und der metallischen Leiter wellenförmig ausgeführt sind. Durch das vollständige Berühren erfolgt ein schnelles metallisches Verbinden dieser beiden Galvanisierpartner. Zur Realisierung des optimalen Berührens bzw. Anliegens der Leiter 6 an den Saatschichten 5 bieten sich neben der Ausnutzung des beschriebenen Flüssigkeitsmeniskus weitere Lösungen auch in Kombination an: Bei Verwendung eines Leiters 6, der mindestens partiell magnetisch ist, kann über jeden Leiter 6 im trockenen Freiraum 14 mindestens ein Magnet auf die Solarzelle 1 aufgelegt werden. Die Elektromagnete oder Permanentmagnete werden mit der Solarzelle 1 durch die Durchlaufanlage gefördert. Sie bewirken ein spaltloses Anliegen der Leiter 6 an der Saatschicht 5 der Solarzelle 1. Mindestens im Anfangsbereich der Durchlaufanlage können feststehende Ge- genlagen 22 oder rotierende Gegenlagen 23 unter den Spuren der Leiter 6 in der Durchlaufanlage angeordnet werden. Diese Gegenlagen ragen durch die Anoden hindurch. Sie bieten weitere Lösungen an: Die Gegenlagen 22, 23 sind in der Höhenlage zum Galvanisiergut und zum Niveau 13 so eingestellt, dass nur die Unterseite der Solarzelle 1 , d.h. die Sonnenseite, vom Elektrolyten 12 benetzt wird. Fallrohre im Bereich der Gegenlagen 22, 23 und nahe an den Leitern 6 lassen den im Kreislauf durch den Arbeitsbehälter 10 geförderten Elektrolyten 12 ausströmen. Der dabei entstehende Sog zieht die Solarzelle 1 sehr sanft an den jeweiligen Leiter 6, der von den Gegenlagen 22, 23 gestützt wird. Des Weiteren können an Stelle der beschriebenen Magnete Gewichte im Freiraum 14 auf die Solarzellen 1 aufgelegt werden. Diese drücken die Solarzellen 1 in Richtung der von den Gegenlagen gestützten Leiter 6. Weiterhin besteht die Möglichkeit, ein Fluid (Gas oder Flüssigkeit), bevorzugt einen Gasstrom, im Freiraum 14 gegen die Solarzellen 1 zu richten. Die Strömung bzw. der Staudruck trifft dort auf der trockenen Oberseite der Solarzelle 1 auf, wo jeweils an der Unterseite der von den Gegenlagen 22, 23 gestützte Leiter 6 in der Durchlaufanlage oder Tauchbadanlage verläuft. Schließlich kann die zu galvanisierende Solarzelle 1 auch mittels sanfter Federkräfte, die von dem Aufnehmer 15 ausgehen, gegen den jeweiligen gestützten Leiter 6 gedrückt werden. 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 Ausdeh- nungskoeffizienten 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 sollte 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. mäander- förmige, 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. Weil derartig geformte Leiter nur geringfügig gespannt werden können, sind die oben beschriebenen Maßnahmen zur Berührung des Leiters mit der Saatschicht zu Beginn des Galvanisierens besonders vorteilhaft. Outside the electrolyte 12, the conductor 6 is clamped by two terminals 16 to the transducer 15 and thus fixed. The clamps 16 are pressed manually in this example by means of a clamping screw 17 with associated wing nut to the transducer 15. In practice, however, this handling and picking up of the conductors 6 will advantageously take place automatically. This also guarantees a reproducibility of the processes. At the free ends of the conductors 6, and to the conductor supernatant 8 of the Galvano rectifier is connected with its negative pole. In this case, there is no undesirable metallization of the contact means, because they are outside of the electrolyte 12. Only a small part of the cathodic wire projection 8 is galvanized, which has no disadvantageous effect on the method according to the invention. The positive pole of the Galvanogleichrichters is electrically connected to the soluble or insoluble anode 11, which is located in the lower region of the working container 10. The invention also enables the use of unipolar and bipolar pulse rectifiers. The receivers 15 together with the clamping members 16, 17 form conveying means 19, for example, which transport the solar cells 1 through the conveyor system. For this purpose, for example, serves a transport path 20. On this, the conveyor 19 is conveyed in the direction of the transport arrow 21. In this case, for example, the altitude of the conveyor 19 is adjusted so that the bottom of the substrate or the solar cell 1 is below the level 13 of the electrolyte 12 and the top outside of it. When feeding the continuous flow system, the solar cell 1 to be electroplated is preferably placed automatically on the stretched conductor (s) 6. The altitude of most two conductors 6 is set with respect to the level 13 of the electrolyte 12 so that forms a liquid meniscus. This pulls the solar cell 1 downwards in the direction of the conductor 6. This force fixes the solar cell 1 at the beginning of the electroplating process on the conductors. In the case of, for example, uneven seed layer 5 in the region of the conductors 6 or in the case of slightly twisted solar cells 1, it may be advantageous to exert further gentle forces at least at the beginning of electroplating in such a way that the conductors 6 and the conductors running parallel above them Seed layers 5 of the solar cell 1 as completely as possible. This also applies to only slightly tensioned conductors with a larger cross-section, which are designed to compensate for different sizes of thermal expansion coefficients of the wafer material and the metallic waveguide. Full contact is followed by rapid metallic bonding of these two plating partners. To realize the optimum contact or concern of the conductors 6 on the seed layers 5, in addition to the utilization of the liquid meniscus described further solutions also in combination: When using a conductor 6, which is at least partially magnetic, can over each conductor 6 in the dry space 14 at least one magnet are placed on the solar cell 1. The electromagnets or permanent magnets are conveyed with the solar cell 1 through the continuous system. They effect a gapless contact of the conductors 6 on the seed layer 5 of the solar cell 1. At least in the initial region of the continuous system, fixed counter-layers 22 or rotating counter-layers 23 can be arranged under the tracks of the conductors 6 in the continuous system. These counterparts protrude through the anodes. They offer further solutions: The counter-layers 22, 23 are set at the level to the galvanizing and the level 13 so that only the bottom of the solar cell 1, ie the sunny side, is wetted by the electrolyte 12. Downpipes in the region of the counter-layers 22, 23 and close to the conductors 6 allow the circulated through the working container 10 promoted electrolyte 12 to flow out. The resulting suction pulls the solar cell 1 very gently against the respective conductor 6, which is supported by the counter-layers 22, 23. Furthermore, in place of the described magnets, weights in the free space 14 can be placed on the solar cells 1. These press the solar cells 1 in the direction of the counter-supported conductor 6. Furthermore, it is possible to direct a fluid (gas or liquid), preferably a gas stream, in the free space 14 against the solar cells 1. The flow or the back pressure meets there on the dry upper side of the solar cell 1, where in each case at the bottom of the supported by the counter-layers 22, 23 conductor 6 in the continuous system or Tauchbadanlage runs. Finally, the solar cell 1 to be electroplated can also be pressed against the respective supported conductor 6 by means of gentle spring forces emanating from the sensor 15. With increasing cross section of the conductor according to the invention is the line resistance is reduced. However, this also increases the absolute strength of the conductor. This has consequences in the thermal cycling, which the solar cells are exposed to both in module production and in practical operation. The difference of the thermal expansion coefficients of silicon and an electrically highly conductive metal such as copper, is about 15 * 10 "6 / K. At a temperature change of 100 K, the difference in linear expansion is approximately 0.2 mm. From Therefore, it should be ensured that the seed layer for the conductor bus bar has a very good adhesion to the wafer, supporting the strength or elasticity of the conductor material can be reduced eg by soft annealing or by using multi-wire conductors as strands is very effective For example, meander-shaped, triangular or sinusoidal curves are suitable for recording thermal expansion differences, whereby the amplitude of the respective waveform can be in the range of, for example, 0.1 mm to 5 mm can be as long as the distance from two parallel contact fingers connecting the conductor k The distance can be greater. The consequent conductor length increase and thus the increase of the line resistance and shading is low compared to a stretched conductor bus bar. The seed layer of the conductor bus bar can be rectilinear or even wave-shaped, as the conductor itself. Because such shaped conductors can only be slightly tensioned, the measures described above for contacting the conductor with the seed layer at the beginning of electroplating are particularly advantageous.
Die Figur 5 zeigt in der Draufsicht einen Träger 24, der vier Solarzellen 1 z.B. durch eine horizontale Durchlaufanlage fördert. Der Träger 24 besteht mindestens an der Oberfläche aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff. Die Leiter 6 werden in Durchbrüchen 25 vom nassen Bereich in den trockenen Bereich umgelenkt. Die zugehörigen Aufnehmer für die Leiter 6 sind in dieser Figur 5 nicht dargestellt. Die elektrische Verbindung des Trägers 24 für den Galvanisierstrom erfolgt z.B. über eine Stromschiene 26 und z.B. Schleifkontakte 27, die entlang der Schleifbahn 28 gleiten. Der Träger 24 bietet an der trockenen Oberseite Platz für z.B. elektrische Betriebsmittel. Dies können elektronische Regler oder Messeinrichtungen zur Qualitätsüberwachung oder Alarmeinrichtungen zur Brucherkennung sein oder, wie dargestellt, Stromverteilungswiderstände 29. Diese gleichen die in der Praxis stets geringfügig ungleichen Teilkreiswiderstände der hier achtfachen elektrischen Parallelschaltung unterein- ander an. Auch hier ist es sehr vorteilhaft, dass nach Durchfahren der Durchlaufanlage weder der Träger 24 noch die Kontaktmittel entmetallisiert werden müssen. FIG. 5 shows a top view of a carrier 24 which conveys four solar cells 1, for example, by means of a horizontal continuous system. The carrier 24 consists at least on the surface of an electrically insulating material. The conductors 6 are deflected in openings 25 from the wet area to the dry area. The associated transducers for the conductors 6 are not shown in this figure 5. The electrical connection of the carrier 24 for the galvanizing, for example, via a busbar 26 and, for example, sliding contacts 27, which slide along the grinding path 28. The carrier 24 provides space on the dry top for eg electrical equipment. These can be electronic Controllers or measuring devices for quality monitoring or alarm devices for breaking detection or, as shown, current distribution resistors 29. These match the in practice always slightly unequal Teilkreiswiderstände the here eight times parallel electrical circuit to each other. Again, it is very advantageous that after passing through the continuous system neither the carrier 24 nor the contact means must be demetallised.
Figur 6 zeigt im Längsschnitt einen Cup Plater zum erfindungsgemäßen Galvanisieren von Wafern und Solarzellen 1. Der Cup 30 hat einen Querschnitt, der an die Form des Substrates bzw. der Solarzelle 1 angepasst ist. In den Cup 30 strömt von unten der Elektrolyt 12 ein. Er durchströmt eine Anode 11 und gelangt an die zu galvanisierende Unterseite der Solarzelle 1. Die Strömungspfeile 31 zeigen die Richtungen der Strömungen. An der Oberkante des Cups 30 befinden sich aufliegende gestreckte Leiter 6 als Busbars. Die gegebenenfalls erforderliche Spannkraft 32 wirkt in den dargestellten Pfeilrichtungen. Das Oberteil 33 des Cups 30 kann auf den Leitern 6 aufliegen. Durch den dabei gebildeten Spalt strömt der Elektrolyt 12 allseitig wieder aus dem Cup 30 heraus. Bei Krafteinwirkung in Richtung der Kraftpfeile 34 können die Leiter 6 vom Oberteil 33 geklemmt werden. Der Freiraum 14 bietet wieder Platz für die Mittel zur Annäherung von Solarzelle 1 und Leiter 6, so wie es am Beispiel der Figur 4 beschrieben wurde. Auch hier können in den Cup 30 nicht dargestellte Gegenlagen an der Unterseite im Bereich der Leiter 6 angeordnet werden. Weil der elektrische Anschluss des nicht dargestellten Galvanogleichrichters außer- halb des Elektrolyten 12 bzw. der elektrolytischen Zelle erfolgt, ist eine Entme- tallisierung der Kontaktmittel nicht erforderlich. Der Leiterüberstand 8 kann wieder zur späteren elektrischen Verschaltung der einzelnen Solarzellen 1 zu Solarmodulen genutzt werden. Dadurch können Arbeitsschritte, die beim Stand der Technik erforderlich sind, eingespart werden. Wegen der direkten elektri- sehen Kontaktierung der zu galvanisierende Oberfläche ist auch hier eineFIG. 6 shows a longitudinal section of a cup plater for electroplating wafers and solar cells 1 according to the invention. The cup 30 has a cross-section which is adapted to the shape of the substrate or the solar cell 1. Into the cup 30, the electrolyte 12 flows from below. It flows through an anode 11 and reaches the underside of the solar cell 1 to be electroplated. The flow arrows 31 show the directions of the flows. At the upper edge of the cup 30 are resting stretched ladder 6 as busbars. The optionally required clamping force 32 acts in the illustrated arrow directions. The upper part 33 of the cup 30 can rest on the ladders 6. Through the gap formed, the electrolyte 12 flows out of the cup 30 on all sides. When force is applied in the direction of the force arrows 34, the conductors 6 can be clamped by the upper part 33. The free space 14 again provides space for the means for approaching the solar cell 1 and conductor 6, as has been described using the example of FIG. Here, too, counterparts (not shown) can be arranged on the underside in the region of the conductors 6 in the cup 30. Because the electrical connection of the galvanic rectifier, not shown, takes place outside the electrolyte 12 or the electrolytic cell, it is not necessary to demount the contact means. The conductor supernatant 8 can be used again for subsequent electrical interconnection of the individual solar cells 1 to solar modules. As a result, work steps that are required in the prior art can be saved. Because of the direct electrical contact see the surface to be plated is also here
Beleuchtung der Sonnenseite nicht erforderlich. Bei Halbleiterwafern liegen die Leiter bzw. Leiter-Busbars im Nutzbereich, d.h. die wenigen darunter befindlichen Schaltkreise sind später nicht verwendbar. Insbesondere bei Wafern mit einem großen Durchmesser wird jedoch durch die großflächige Einspeisung des Galvanisierstromes eine sehr gute Schichtdickenverteilung erreicht. Lighting the sunny side not required. For semiconductor wafers, the conductors or conductor busbars are in the useful range, ie the few underlying circuits are not usable later. Especially with wafers with However, due to the large-area feed of the galvanizing current, a very good layer thickness distribution is achieved with a large diameter.
Figur 7 zeigt eine herkömmliche vertikal ausgerichtete Galvanisiervorrichtung mit Elektrolyt- (12), befülltem Behälter (30), fünf in Längsrichtung vertikal übereinander gestapelten Solarzellen (1), die beim Galvanisieren von Solarzellenverbindungsleitern (6) miteinander verbunden werden. Diese Vertikalgalvanisieranlage ist auch zur Herstellung erfindungsgemäss galvanisierter Solarzellen geeignet, kann aber im Vergleich zum in Fig. 6 beschriebenen Cup Plater höhere Stromdichten realisieren und so zu schnelleren Abscheidungsraten führen. Figure 7 shows a conventional vertically oriented electroplating apparatus with electrolyte (12), filled container (30), five longitudinally vertically stacked solar cells (1), which are connected to each other in the electroplating of solar cell connection conductors (6). This vertical electroplating plant is also suitable for producing galvanized solar cells according to the invention, but can realize higher current densities in comparison to the cup plater described in FIG. 6 and thus lead to faster deposition rates.
Figur 8 zeigt eine vertikal ausgerichtete stromlose Abscheidungsvorrichtung zur Herstellung erfindungsgemässer Solarzellen, bei der der mechanisch und elektrisch leitende Überzug elektrochemisch, d.h. durch Redox-Abscheidung auf der Solarzelle und Leitern hergestellt wird. Vorliegend sind fünf Solarzellen (1) in Längsrichtung im Behälter (30) in Lösung mit den gelösten Redoxkomponenten (12) vertikal übereinander angeordnet, die beim stromlosen elektrolytischen Figure 8 shows a vertically oriented electroless plating apparatus for producing solar cells according to the invention, in which the mechanically and electrically conductive plating is electrochemically, i. produced by redox deposition on the solar cell and conductors. In the present case, five solar cells (1) in the longitudinal direction in the container (30) in solution with the dissolved redox components (12) arranged vertically one above the other, which in the electroless electrolysis
Abscheiden des Überzugs aus der Lösung (12) über die Solarzellenverbindungsleiter (6) miteinander verbunden werden. Depositing the coating from the solution (12) via the solar cell connection conductors (6) are interconnected.
Figur 9 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Solarzellenanordnung dreier Solarzellen (1) im Querschnitt . Dabei sind Längsleiter 6' oberhalb und unterhalb der Zellen (1) sowie Querleiter 6" im Zwischenraum benachbarter Zellen angeordnet. Bei der Herstellung werden diese Leiter (6', 6") bei der Galvanisierung mittels dem entstandenen Galvanisierüberzug (7') mechanisch und elektrisch leitend verbunden. In einer nächsten Herstellungsschritt werden diese Leiter (6', 6") dann teilweise so getrennt, dass sich die gewünschte Schaltung, hier eine Serienschaltung der Zellen ergibt. Mit dem gleichen FIG. 9 schematically shows a solar cell arrangement according to the invention of three solar cells (1) in cross section. In this case, longitudinal conductors 6 'are arranged above and below the cells (1) and transverse conductors 6 "in the interspace of adjacent cells .. During manufacture, these conductors (6', 6") are mechanically and electrically electroplated by the resulting plating coating (7 ' ) conductively connected. In a next manufacturing step, these conductors (6 ', 6 ") are then partially separated so that the desired circuit, here a series connection of the cells results
Verfahren können einfach und kostengünstig Solarzellen-Strings oder komplette Matrizen von Solarzellen hergestellt werden. Processes can be easily and inexpensively produced solar cell strings or complete matrices of solar cells.
Figur 10 zeigt schematisch zwei Solarzellen (1), die auf einer flexiblen Leiterplatte (6) mit integrierten Leitungen aufliegen. Die Solarzellen (1) weisen dabei Durchkontaktierungen (35) auf, um den Strom von der Sonnenseite (oben) zur Rückseite (unten) zu führen. Bei der Herstellung der Durchkontaktierungen (35) werden Durchlässe (Löcher) mittels einer Elektrolytzufuhr (36) - hier als FIG. 10 schematically shows two solar cells (1) resting on a flexible printed circuit board (6) with integrated lines. The solar cells (1) have vias (35) to guide the current from the sunny side (top) to the back (bottom). In the production of the plated-through holes (35) passages (holes) by means of an electrolyte supply (36) - here as
unterhalb angeordnete Sprühdüsen (12) ausgestaltet (alternativ kann die below arranged spray nozzles (12) designed (alternatively, the
Elektrolytzufuhr auch durch ein Elektrolytbad erfolgen) - elektrisch leitend Electrolyte supply also be carried out by an electrolyte bath) - electrically conductive
gemacht und zu- (geschlossen) bzw. innen angalvanisiert (innenbeschichtet). made and galvanized (internally coated).
Eine Galvanisierung erfolgt demnach nur kontrolliert an mit Elektrolyt versehenen Stellen. Electroplating is therefore only controlled on sites provided with electrolyte.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Solarzelle 19 Fördermittel  1 solar cell 19 conveyor
2 Kontaktfinger, Gridstruktur 20 Transportbahn  2 contact fingers, grid structure 20 transport path
3 Leiter auf Zelle 21 Transportpfeil  3 conductors on cell 21 transport arrow
4 Wafer 22 Gegenlage feststehend 4 wafers 22 counterpart fixed
5 Saatschicht 23 Gegenlage rotierend5 seed layer 23 counter rotating
6 Leiter 24 Träger 6 conductors 24 carriers
7 Leitfähiger Überzug* 25 Durchbruch  7 Conductive coating * 25 Breakthrough
8 Leiterüberstand 26 Stromschiene  8 conductor protrusion 26 busbar
9 Leiter-Busbar 27 Schleifkontakt; Bürste, Rolle 9 conductor bus bar 27 sliding contact; Brush, roll
10 Arbeitsbehälter 28 Schleif bahn 10 work container 28 grinding track
11 Anode 29 Stromverteilungswiderstand 11 Anode 29 Current distribution resistor
12 Elektrolyt 30 Cup, Küvette, Behälter12 electrolyte 30 cup, cuvette, container
13 Niveau 31 Strömungspfeil 13 level 31 flow arrow
14 Freiraum 32 Spannkraft  14 free space 32 clamping force
15 Aufnehmer 33 Oberteil  15 transducers 33 upper part
16 Klemme 34 Kraftpfeil  16 clamp 34 power arrow
17 Klemmschraube 35 Durchkontaktierung  17 Clamping screw 35 Through-hole
36 Elektrolytzufuhr orzugsweise elektrochemisch, galvanisch oder durch Plasmasprühen hergestellt  36 electrolyte supply orzugsweise preferably produced electrochemically, galvanically or by plasma spraying

Claims

Patentansprüche  claims
Solarzelle (1), bei der wenigstens ein Leiter (6) mechanisch und elektrisch leitend mit der Solarzelle (1) und/oder weiteren Leitern durch einen leitfähigen Überzug (7) verbunden ist. Solar cell (1), wherein at least one conductor (6) is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell (1) and / or further conductors by a conductive coating (7).
Solarzelle nach Anspruch 1 , wobei der Leiter vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kontaktfingern (2), Sammelleitern, vorzugsweise Busbars, mehr bevorzugt Leiter-Busbars (9) und Solarzellenverbindungsleitern. A solar cell according to claim 1, wherein the conductor is preferably selected from the group consisting of contact fingers (2), bus bars, preferably bus bars, more preferably ladder busbars (9) and solar cell connection conductors.
Solarzelle mit front- und/oder rückseitigen Kontakten zur Ableitung des generierten Stroms mit vielen Kontaktfingern (2) und mit mindestens einem Busbar, wobei der mindestens eine Busbar als Leiter-Busbar (9) ausgeführt ist, dessen Leiter (6) mit den Kontaktfingern (2) mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist. Solar cell with front and / or rear contacts for the derivation of the generated current with many contact fingers (2) and at least one busbar, wherein the at least one busbar is designed as a conductor busbar (9) whose conductor (6) with the contact fingers ( 2) is mechanically and electrically connected.
Solarzelle nach Anspruch 3 mit sonnenseitigen Frontkontakten zur Solar cell according to claim 3 with solar side front contacts for
Ableitung des generierten Stroms mit vielen sonnenseitigen Kontaktfingern (2) und mindestens einem sonnenseitigen Busbar, wobei der mindestens eine Busbar als Leiter-Busbar (9) ausgeführt ist, dessen Leiter (6) mit den Kontaktfingern (2) mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist. Derivation of the generated current with many sun-side contact fingers (2) and at least one sun-side busbar, wherein the at least one busbar is designed as a conductor busbar (9) whose head (6) is mechanically and electrically connected to the contact fingers (2).
Solarzelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der wenigstens ein Leiter-Busbar mechanisch und elektrisch leitend mit der Solarzelle und/oder weiteren Leitern, durch einen Galvanisierungsüberzug (7) verbunden ist. Solar cell according to one of claims 3 or 4, wherein the at least one conductor busbar is mechanically and electrically conductively connected to the solar cell and / or further conductors, by a Galvanisierungsüberzug (7).
Solarzelle nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei mindestens eine Busbar-Saatschicht (5), die mit einer Kontaktfinger-Saatschicht (5) elektrisch leitend verbunden ist, eine mechanische feste und elektrisch leitende Verbindung mit mindestens einem Leiter-Busbar (9) aufweist, wobei diese Verbindung von Busbar-Saatschicht (5) und Busbar (9) vorzugswei- se durch (i) Galvanisieren oder (ii) Einbetten und Einbrennen in eine Leitpaste hergestellt wurde. Solar cell according to one of claims 3 to 5, wherein at least one busbar seed layer (5) which is electrically conductively connected to a contact finger seed layer (5) has a mechanical fixed and electrically conductive connection with at least one conductor busbar (9) , this connection of busbar seed layer (5) and busbar (9) preferably by (i) electroplating or (ii) embedding and baking in a conductive paste.
7. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 , 2 und 6, wobei der leitfähige 7. A solar cell according to any one of claims 1, 2 and 6, wherein the conductive
Überzug (7) ausgewählt ist aus elektrolytisch, galvanisch oder durch Plasmasprühen hergestellten Überzügen.  Coating (7) is selected from coatings produced electrolytically, galvanically or by plasma spraying.
8. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 , 2, 6 und 7, wobei der leitfähige Überzug ausgewählt ist aus leitfähigen Metallen oder Metalllegierungen, vorzugsweise Metallen und Metalllegierungen auf Basis von Kupfer, Silber, Nickel und/oder Zinn, und/oder Aluminium leitfähigen Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffen 8. A solar cell according to any one of claims 1, 2, 6 and 7, wherein the conductive coating is selected from conductive metals or metal alloys, preferably metals and metal alloys based on copper, silver, nickel and / or tin, and / or aluminum conductive hydrocarbons and / or carbons
9. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 , 2 und 6 bis 8, wobei der leitfähige Überzug (7) aus einer oder mehreren Überzugsschichten besteht, vorzugsweise aus verschiedenen leitfähigen Materialien. 9. Solar cell according to one of claims 1, 2 and 6 to 8, wherein the conductive coating (7) consists of one or more coating layers, preferably of different conductive materials.
10. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens ein Leiter (6), vorzugsweise ein Sammelleiter, mehr bevorzugt ein Leiter-Busbar (9), vorzugsweise zum elektrischen Anschluss der Solarzelle (1), mindestens an einer Seite der Solarzelle (1) über die Fläche derselben als Leiterüberstand (8) hinausragt. 10. Solar cell according to one of claims 1 to 9, wherein at least one conductor (6), preferably a bus bar, more preferably a conductor busbar (9), preferably for electrical connection of the solar cell (1), at least on one side of the solar cell ( 1) beyond the surface thereof protrudes as a conductor projection (8).
11. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei durch einen 11. Solar cell according to one of claims 1 to 10, wherein by a
elektrischen Kontakt des Leiters, vorzugsweise Sammel- oder Busbarleiters (6) an viele Kontaktfinger (2) dieser Leiter ohne Saatschicht (5) nur an die Kontaktfinger (2) angalvanisiert oder in der Leitpaste eingebettet ist.  electrical contact of the conductor, preferably busbar or Busbarleiters (6) to many contact fingers (2) of these conductors without seed layer (5) angalvanisiert only to the contact fingers (2) or embedded in the conductive paste.
12. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , umfassend eine Saat- schicht (5), wobei die Saatschicht (5) aus einem elektrisch leitfähigen Pastendruck oder aus aufgesprühten, elektrisch leitfähigen Partikeln oder leitfähiger Tinte oder einem leitfähigen oder keimbildenden Bereich auf der Solarzelle besteht. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Leiter (6) gestreckt, mäanderförmig, dreieckförmig oder sinusförmig ausgeführt ist, wobei die Form von einem Draht, Stanzteil, Ätzteil oder Schnittteil gebildet ist. 12. A solar cell according to any one of claims 1 to 11, comprising a seed layer (5), wherein the seed layer (5) of an electrically conductive paste printing or sprayed, electrically conductive particles or conductive ink or a conductive or nucleating region on the solar cell consists. Solar cell according to one of claims 1 to 12, wherein the conductor (6) is stretched, meandering, triangular or sinusoidal, wherein the shape of a wire, stamped part, etched part or cut part is formed.
Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, vorzugsweise aus Halbleitermaterial, mehr bevorzugt auf Basis von Silizium, wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient des Leiters, vorzugsweise Sammelleiters oder Busbarleiters (6) durch eine Legierung an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Solarzellenwafers angepasst ist. Solar cell according to one of claims 1 to 13, preferably of semiconductor material, more preferably based on silicon, wherein the thermal expansion coefficient of the conductor, preferably bus bar or bus bar conductor (6) is adapted by an alloy to the thermal expansion coefficient of the solar cell wafer.
Verfahren zum Verbinden von Solarzellen (1) mit wenigstens einem Leiter und/oder von Leitern auf Solarzellen (1) miteinander, bei dem mindestens ein elektrisch leitfähiger Leiter durch das Abscheiden eines leitfähigen Überzugs (7) vorzugsweise (siehe Anspruch 16) aus Lösung auf der Solarzelle (1) und/oder auf mindestens einem weiteren Leiter mechanisch und elektrisch verbunden wird. Method for connecting solar cells (1) to one another with at least one conductor and / or conductors to solar cells (1), wherein at least one electrically conductive conductor is formed by depositing a conductive coating (7) preferably from solution on the solar cell (7) Solar cell (1) and / or mechanically and electrically connected to at least one other conductor.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der leitfähige Überzug (7) ausgewählt ist aus elektrolytisch, galvanisch oder durch Plasmasprühen hergestellten Überzügen. The method of claim 15, wherein the conductive coating (7) is selected from electrolytic, electroplated or plasma sprayed coatings.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, wobei der leitfähige Überzug ausgewählt ist aus leitfähigen Metallen oder Metalllegierungen, vorzugsweise Metallen und Metalllegierungen auf Basis von Kupfer, Silber, Nickel und/oder Zinn, leitfähigen Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffen. A method according to any one of claims 15 and 16, wherein the conductive coating is selected from conductive metals or metal alloys, preferably metals and metal alloys based on copper, silver, nickel and / or tin, conductive hydrocarbons and / or carbons.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der leitfähige Überzug (7) aus einer oder mehreren Überzugsschichten besteht, vorzugsweise aus verschiedenen leitfähigen Materialien. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem der Leiter ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kontaktfingern (2), Sammelleitern, Leiter-Busbars (9) und Solarzellenverbindungsleitern. 20. Verfahren, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 15 bis 19 zum Method according to one of claims 15 to 17, wherein the conductive coating (7) consists of one or more coating layers, preferably of different conductive materials. The method of any one of claims 15 to 18, wherein the conductor is selected from the group consisting of contact fingers (2), bus bars, ladder busbars (9), and solar cell interconnect conductors. 20. Method, preferably according to one of claims 15 to 19 for
Galvanisieren von Solarzellen (1) in elektrolytischen Zellen, bei dem mindestens ein elektrisch leitfähiger Leiter, vorzugsweise ein Sammel- oder Busbar-Leiter (6), zur Zuführung des Galvanisierstroms so an der zu galvanisierenden Oberfläche der Solarzelle (1) mindestens teilweise elekt- risch kontaktgebend anliegt, dass dieser Leiter (6) durch das Galvanisieren mit der Solarzelle (1) dauerhaft mechanisch und elektrisch verbunden wird.  Electroplating of solar cells (1) in electrolytic cells, wherein at least one electrically conductive conductor, preferably a busbar or busbar conductor (6), for supplying the Galvanisierstroms so on the surface of the solar cell (1) to be electroplated at least partially electrically contacting is present that this conductor (6) by the electroplating with the solar cell (1) permanently mechanically and electrically connected.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, vorzugsweise 20, bei dem der mindestens eine Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbar- Leiter (6), an Aufnehmern (15) oder Trägern (24), die sich über die Länge der Solarzelle (1) hinaus erstrecken, beim Galvanisieren die Solarzelle (1) in der elektrolytischen Zelle tragen und vorzugsweise in der Höhenlage so positionieren und vorzugsweise transportieren, dass sich nur die zu galvanisierende Unterseite der Solarzelle (1) im Elektrolyten befindet. Method according to one of claims 15 to 20, preferably 20, wherein the at least one conductor, preferably busbar or busbar conductor (6), on transducers (15) or carriers (24) extending over the length of the solar cell (1 ), during electroplating carry the solar cell (1) in the electrolytic cell and preferably position and preferably transport in the altitude so that only the underside of the solar cell (1) to be electroplated is in the electrolyte.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , vorzugsweise 20 oder 21 , bei dem der mindestens eine Leiter (6), vorzugsweise Sammel- oder Busbar-Leiter (6), mittels Gegenlage(n) (22, 23) an der einen Seite der Solarzelle (1) und Kraft, vorzugsweise Gewichtskraft, Pressdruck, Staudruck eines Fluids, oder Federkraft bzw. Magneten an der anderen Seite der Solarzellen (1), oder durch Flüssigkeitssog an die Solarzelle (1), vorzugsweise an die zu galvanisierende Saatschicht (5) der Solarzelle (1) angedrückt oder angezogen wird. Method according to one of claims 15 to 21, preferably 20 or 21, in which the at least one conductor (6), preferably busbar or busbar conductor (6), by means of counter-position (s) (22, 23) on one side of Solar cell (1) and force, preferably weight, pressing pressure, back pressure of a fluid, or spring force or magnet on the other side of the solar cell (1), or by liquid suction to the solar cell (1), preferably to the seed layer (5) to be plated the solar cell (1) is pressed or tightened.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, vorzugsweise 20 bis 22, bei dem der Galvanisierstrom an mindestens einem Leiterüberstand (8) außerhalb des Elektrolyten in den Leiter (6), vorzugsweise Sammel- oder Busbar-Leiter (6) eingespeist wird, der über das Niveau (13) des Elektrolyten (12) hinausragt. Method according to one of claims 15 to 22, preferably 20 to 22, wherein the galvanizing at at least one conductor supernatant (8) outside the electrolyte in the conductor (6), preferably collecting or Busbar conductor (6) is fed, which extends beyond the level (13) of the electrolyte (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, vorzugsweise 20 bis 23, bei dem die vorzugsweise in Durchlaufanlagen, Tauchbadanlagen oder Cup Platern an der Solarzelle (1) angalvanisierten Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbar-Leiter (6), an dieser verbleiben und ohne anschließende Entmetallisierung zur weiteren Verarbeitung der fertigen Solarzelle genutzt werden. Method according to one of claims 15 to 23, preferably 20 to 23, in which the preferably in continuous flow systems, immersion baths or Cup Platern on the solar cell (1) angalvanisierten conductor, preferably bus or busbar conductor (6) remain at this and without subsequent demetallization be used for further processing of the finished solar cell.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24 zur Herstellung einer Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14. Method according to one of claims 15 to 24 for the production of a solar cell according to one of claims 1 to 14.
26. Vorrichtung zur Abscheidung eines mechanisch verbindenden und 26. Device for depositing a mechanically connecting and
elektrisch leitfähigen Überzugs (7) aus Lösung auf Solarzellen (1) in elektrolytischen Zellen, umfassend Mittel (15, 16, 30, 32, 33) zum Aufnehmen von mindestens einem Leiter, vorzugsweise Sammel- oder Busbarleiter (6), der im Elektrolyten (12) der elektrolytischen Zelle an der abzuscheidenden Oberfläche, vorzugsweise einer Saatschicht (5) der Solarzelle (1) mindestens partiell vorzugsweise elektrisch kontaktgebend anliegt und vorzugsweise zugleich Träger der Solarzelle (1) ist.  electrically conductive coating (7) from solution on solar cells (1) in electrolytic cells, comprising means (15, 16, 30, 32, 33) for receiving at least one conductor, preferably bus bar conductor (6), which is present in the electrolyte ( 12) of the electrolytic cell at the surface to be deposited, preferably a seed layer (5) of the solar cell (1) at least partially preferably electrically contacting and preferably at the same time carrier of the solar cell (1).
27. Vorrichtung zum Galvanisieren von Solarzellen (1) in elektrolytischen 27. Apparatus for electroplating solar cells (1) in electrolytic
Zellen, vorzugsweise nach Anspruch 26, umfassend Mittel (15, 16, 30, 32, 33) zum Aufnehmen von mindestens einem Leiter, vorzugsweise Sammeloder Busbarleiter (6), der im Elektrolyten (12) der elektrolytischen Zelle an der zu galvanisierenden Oberfläche, vorzugsweise einer Saatschicht (5), der Solarzelle (1) mindestens partiell vorzugsweise elektrisch kontaktgebend anliegt und vorzugsweise zugleich Träger der Solarzelle (1) ist, wo- bei die Leiterüberstände (8) zum Anschluss des Galvanogleichrichters vorzugsweise über das Niveau (13) des Elektrolyten (12) hinausreichen. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, umfassend Aufnehmer (15) als Mittel zur Ausübung einer Spannkraft auf mindestens den Bereich des Lei ters, der sich im Elektrolyten (12) der elektrolytischen Zelle befindet. Cells, preferably according to claim 26, comprising means (15, 16, 30, 32, 33) for accommodating at least one conductor, preferably bus bar conductor (6), in the electrolyte (12) of the electrolytic cell at the surface to be plated, preferably a seed layer (5), the solar cell (1) at least partially preferably electrically contacting and preferably at the same time carrier of the solar cell (1), wherein the conductor projections (8) for connection of the galvanic rectifier preferably via the level (13) of the electrolyte ( 12). Apparatus according to claim 26 or 27, comprising receptacles (15) as means for exerting a clamping force on at least the region of the conductor located in the electrolyte (12) of the electrolytic cell.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, umfassend Mittel, die eine anziehende oder andrückende Kraft zwischen Leiter (6) und Solarzelle (1) mit oder ohne Gegenlagen (22, 23) ausüben, vorzugsweise als Gewichtskraft, Staudruck, Magnetkraft, Federkraft oder Sog. Device according to one of claims 26 to 28, comprising means exerting an attractive or pressing force between the conductor (6) and the solar cell (1) with or without abutments (22, 23), preferably as weight, dynamic pressure, magnetic force, spring force or suction ,
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, umfassend Mittel (6, 15, 24) zur Positionierung der Solarzelle (1) in einem Arbeitsbehälter (10, 30) derart, dass das Niveau (13) des Elektrolyten (12) nur bis an die Unterseite der Solarzelle (1) heranreicht. 31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 25. Device according to one of claims 26 to 29, comprising means (6, 15, 24) for positioning the solar cell (1) in a working container (10, 30) such that the level (13) of the electrolyte (12) only up to the Bottom of the solar cell (1) comes up. 31. Device according to one of claims 26 to 30 for carrying out a method according to one of claims 15 to 25.
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