DE102007016386A1

DE102007016386A1 - Vorrichtung u. Verfahren zur Kontaktierung photovoltaischer Zellen

Info

Publication number: DE102007016386A1
Application number: DE102007016386A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Dipl.-Ing. Fritz; Felix Dipl.-Ing Jäger (FH); Andreas Haas; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Menauer
Original assignee: Aci-Ecotec & Cokg GmbH; ACI ECOTEC GmbH and Co KG
Current assignee: ACI AG, DE
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-09

Abstract

Zielsetzung der Erfindung ist ein neuartiges Verfahren und dessen Umsetzung in eine Vorrichtung zur Kontaktierung von photovoltaischen Zellen durch Aufbringen metallischer Bänder in einer elektrisch leitenden Verbindung.
Die Erfindung wird durch folgende Verfahrensschritte geprägt:
- Ausrichten der Zellen nach den Bezugskanten, wie sie aus dem Herstellungsprozess definiert sind und nicht willkürlich
- Aufbringen der Metallbänder für Plus- und Minuspol über eine neuartige Andrückvorrichtung, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung mit der Zelle in Verbindung mit einer zuvor aufgebrachten Leitkleberspur erfolgt
- Anbringen von weiterführenden Kontaktbändern an den Enden der Plus- und Minuspole durch neuartige Verfahrensschritte.
Die Kontaktierung der photovoltaischen Zellen ist erforderlich, um die Zellen zu größeren Einheiten in Reihen- und Parallelschaltung zu so genannten Modulen zusammenzuführen.

Description

Zur Herstellung photovoltaischer Zellen müssen eine Vielzahl von chemischen und physikalischen Prozesse durchlaufen werden, um dann zu einem größeren Verbund, dem so genannten Modul zusammengefasst zu werden.
Dabei wird ein Großteil der Zellen in Reihe geschaltet, um eine genügend hohe elektrische Spannung zu erzielen. Mehrere Reihen werden zur Erhöhung des Stromes parallel geschaltet.
Dazu werden dünne Metallbänder auf die Zellen aufgebracht, die einen, die Plus- und Minuspole auf der Zelle bilden und die anderen, die für den Verbund mit den anderen Zellen aus der Zelle herausgeführt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den dazu erforderlichen Komponenten beschrieben, das es erlaubt, die beschriebene Kontaktierung der Zellen mit Metallbändern einfach, kostengünstig und mit sehr kurzen Taktzeiten durchführen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der neuartige Verfahrensablauf mit den erforderlichen Komponenten mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen dargestellt.
Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 und 3 wird der besondere Ablauf und die Ausführungsform zur Ausrichtung und Positionierung der Zelle vor dem Kontaktieren beschrieben.
Mit den Ansprüchen 4 bis 8 ist der besondere Ablauf und die Ausführungsform mit den eingesetzten Komponenten dargestellt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen
1 in schematischer Draufsicht die Zuführung, Ausrichtung und Fixierung der Zelle für die verschiedenen Arbeitsgänge beim Kontaktieren
2 den Vorgang des Dispensens
3 den Vorgang für das Aufbringen der Metallbänder
4 die Anordnung der seitlichen Metallbänder in kontaktierter Form zur Zelle und zu den Kontaktbändern
5 u. 6 die Präparierung der Kontaktbänder nach der erfindungsgemäßen Arbeitsfolge
In 1 erkennt man, wie die zu kontaktierende Zelle (1), geführt durch die Schienen (3.1 und 3.2.) automatisch in Pfeilrichtung (4) bis zum Erreichen der Anschläge (5.1 und 5.2) zugeführt wird.
Die Anschläge (5.3 und 5.4) sind dabei noch zurückgezogen, um den freien Einlauf der Zelle zu ermöglichen. Bei der Zuführung wird darauf geachtet, dass die Bezugskanten (1.1 und 1.2) der Zelle (1) immer zu den zugehörigen Anschlägen (5.1, 5.2) sowie (5.3, 5.4) ausgerichtet sind. Damit erhält man die gleiche Ausrichtung wie bei der Herstellung der Zelle und vermeidet so Maßabweichungen zwischen der Zellen-Kante und dem Verlauf der Beschichtungsstruktur auf der Zelle. Nach dieser Struktur müssen die Metallbänder (10) exakt ausgerichtet werden. Zuvor werden gemäß 2 in dieser Spur mit dem Dispenser (7) die Leitkleberraupen (8) mit der Verfahrachse (9) aufgetragen. Im nächsten Schritt erfolgt gemäß 3 das Aufsetzen und Anpressen der Metallbänder (10). Das Metallband kommt von der Rolle, wird gerichtet und dann über einen Taktvorschub dem Andrückfinger (12) zugeführt. Der Andrückfinger (12) enthält an der Unterseite eine Nute, in der das Metallband (10) exakt geführt wird, eine Blattfeder (15) drückt es leicht an. Der Taktvorschub schiebt das Metallband (10) ca. 2 cm über das glatte, nutenfreie und abgerundete Ende des Andrückfingers (10) hinaus. So wird es an den Anfang der Leitkleberraupe (8) aufgesetzt. Zwei Stempel (16), die wechselweise im Einsatz sind, die an der Unterseite saugend ein Klebestreifenstück (21) festhalten, drücken nun sowohl das Ende des Metallbandes (10) als auch das Klebestreifenstück (21) fest an die Zelle (1) an. Das Klebestreifenstück sichert dabei das Metallband gegen das Verrutschen und gegen den Zug, wenn das Metallband mit leichter Vorspannung in seiner gesamten Länge mit dem Andrückfinger (12) durch eine gleitende Bewegung über die Feder (14) angepresst wird. Andrückfinger und die beiden Andrückstempel sind an der Andrückvorrichtung (11) befestigt. Die beiden Andrückstempel arbeiten im Wechsel, während der eine Stempel ein Klebestreifenstück aufsetzt, erhält der außer Eingriff stehende Stempel ein neues Klebestreifenstück.
Während des gleitenden Andrückens des Metallbandes bleibt der eine Andrückfinger auf Grund des Reibschlusses gegen den Widerstand der Druckfeder (17) so lange stehen bis der Federhub (20) beendet ist. Dann führt der Andrückstempel (16) mit dem Hub (18) zurück und holt sich ein neues Klebestreifenstück (21), während der Andrückfinger weiterfährt und der Andrückstempel gegen den Anschlag (19) zurückfedert. Auf diese Weise können ohne Unterbrechung der Andrückbewegung in gleichmäßigen Abständen mit den im Wechsel eingesetzten Andrückstempeln durch erneutes Aufsetzen und kurzes Verharren über die gesamte Länge des Metallbandes Klebestreifenstücke (21) aufgesetzt werden.
Immer zwei gegenüberliegende Metallbänder (10) stellen Plus- und Minuspol dar. An deren Enden müssen nun weiterführende Kontaktbänder (23 u. 24) elektrisch leitend angebracht werden (s. 4). Dies kann mit Leitkleber, Kolbenlöten, Laserschweißen oder -löten erfolgen. Dazu wird erfindungsgemäß zunächst zwischen den Metallbändern (10) ein Isolierband (22) auf die Zelle (1) aufgebracht, um einen Kurzschluss über die Kontaktbänder (23 und 24) zu vermeiden.
Mittig auf das Isolierband (22) werden aufeinander zulaufend die Kontaktbänder aufgelegt, die mit mehreren Klebestreifenstücke (25) gesichert werden. Man beginnt mit dem Kontaktband (23), dessen freies Ende (23.1) zunächst um 180 Grad umgebogen wird (s. 5). Gemäß 6 wird dann das Kontaktband (24) aufgesetzt, wobei das freie Ende (24.1) zunächst über das umgebogene Ende (23.1) gelegt wird. Anschließend wird das Ende (24.1) auf 90 Grad zur Ebene der Zelle (1) hochgebogen. Im nächsten Schritt wird gemäß 7 das Ende (23.1) ebenfalls auf 90 Grad zur Zellenebene hochgebogen. Die Enden stehen dann parallel auf Lücke zueinander. Abschließend erfolgt das elektrisch leitende Kontaktieren zwischen den Metallbändern (10) und den Kontaktbändern (23, 24) an den Kontaktstellen (26.1, 26.2). Damit ist der erfindungsgemäße Kontaktiervorgang für die photovoltaische Zelle (1) abgeschlossen und die Zelle ist vorbereitet zur Schaffung eines großen Verbundes, dem so genannten Modul.

Claims

Vorrichtung und Verfahren zur Kontaktierung photovoltaischer Zellen dadurch gekennzeichnet, – dass die Zellen mit ihren Bezugskanten (1.1 und 1.2) gemäß 1 einer Positioniereinrichtung (2) so zugeführt werden, wie sie aus dem Herstellungsprozess entnommen wurden. – dass die Zellen gemäß 2 und 4 mit Hilfe eines Dispensers (7) mit mindestens 2 parallel verlaufenden Leitkleberraupen (8) versehen werden. – dass gemäß 3 auf die Kleberaupe (8) ein schmales Metallband (10) mit der Andrückvorrichtung (11) über den Andrückfinger (12) und mehrere, über 2 wechselweise eingesetzte Andrückstempel (16) zugeführte Klebestreifenstücke (21) aufpresst und fixiert wird. – dass an einem Ende der Metallbänder (10) quer dazwischen ein Isolierband (22) auf die Zelle (1) aufgeklebt wird. – dass mittig auf das Isolierband (22), ausgehend von den Metallbändern (10) zwei aufeinander zulaufende metallische Kontaktbänder (23 und 24) verlegt werden, die über mehrere Klebestreifenstücke (25) fixiert und an den Kontaktstellen (26.1. und 26.2) mit den Metallbändern (10) elektrisch leitend verbunden werden.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (5.3 und 5.4) relativ zu den Schienen (3.1 und 3.2) gegen die Bezugskanten (1.1) der Zelle (1) ausgefahren werden können und die Bezugskante (1.1) dadurch von der Leitschiene (3.1) abgerückt wird.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle zunächst mit dem Stempel (6.2) gegen die Anschläge (5.3 und 5.4) angedrückt wird und erst dann mit dem Stempel (6.1) gegen die Anschläge (5.1 und 5.2).
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (10) in einer anfänglichen, von einer Blattfeder (15) abgedeckten Nut an der Unterseite des Andrückfingers (12) zugeführt und das glatte, abgerundete Ende des Andrückfingers zum Aufpressen des Metallbandes genutzt wird.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückfinger (12) im Drehpunkt (13) gelagert ist und durch die Druckfeder (14) gegen den Verbund aus Metallband (10) und Zelle (1) definiert angedrückt wird.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückstempel (16) mit dem angesaugten Klebestreifenstück (21) im angedrückten Zustand durch Reibschluss während des Hubes (20) der Andrückvorrichtung (11) gegen den Widerstand der Feder (17) kurz stehen bleibt und nach dem Rückhub (18) wieder in seine Ausgangsposition zurückfedert.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass gemäß 6 das Ende (23.1) des Kontaktbandes (23) um nahezu 180 Grad zurückgebogen wird.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktband (24) zunächst beim Fixieren auf dem Isolierband (22) mit seinem freien Ende (24.1) über das umgelegte Ende (23.1) des Kontaktbandes (23) gelegt wird und dann um 90 Grad hochgebogen wird und anschließend auch das Ende (23.1) in einen Stellung 90 Grad zur Zelle (1) gebracht wird und dann parallel auf Lücke zum Ende (24.1) steht.