DE102022124476B4 - Solar cell module and method for producing a solar cell module - Google Patents
Solar cell module and method for producing a solar cell moduleInfo
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Abstract
Solarzellenmodul,
mit einer Mehrzahl photovoltaischer Solarzellen mit elektrisch kontaktierbaren Rückseiten,
wobei die Solarzellen in einer Matrix-Schindelanordung angeordnet sind, welche mehrere räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen aufweist, wobei die Solarzellenreihen in Überlappungsbereichen überlappend angeordnet sind, so dass die Rückseiten der Solarzellen einer Solarzellenreihe die Vorderseiten der Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdecken und
die Solarzellen derart angeordnet sind, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle (1) einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt,
wobei zumindest eine Solarzellenreihe einen elektrisch leitenden Querverbinder (5) aufweist, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen (1) der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert und
dass die Solarzellen zumindest der Solarzellenreihe, an welcher der Querverbinder (5) angeordnet ist, jeweils eine metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur (9) aufweisen, welche sich über einen Überlappungsbereich hinaus an der Rückseite der Solarzelle (1) erstreckt, sodass ein Reihenverschaltungs-Teilbereich (10) der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur (9) im Überlappungsbereich (4) an der Vorderseite einer benachbarten Solarzelle anliegt und ein Querverbindungs-Teilbereich (11) der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur (9) von den Querverbinder (5) überdeckt und unmittelbar mit diesem elektrisch leitend verbunden ist.
solar cell module,
with a plurality of photovoltaic solar cells with electrically contactable backs,
wherein the solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement comprising a plurality of spatially parallel solar cell rows each having a plurality of solar cells, wherein the solar cell rows are arranged overlapping in overlapping regions so that the rear sides of the solar cells of one solar cell row partially cover the front sides of the solar cells of an adjacent solar cell row, and
the solar cells are arranged such that at least one rear side of a solar cell (1) of a solar cell row partially covers the front sides of at least two solar cells of an adjacent solar cell row,
wherein at least one solar cell row has an electrically conductive cross-connector (5) which covers the rear sides of at least the non-edge solar cells (1) of the solar cell row at least by 50% and makes electrical contact therewith, and
that the solar cells of at least the solar cell row on which the cross-connector (5) is arranged each have a metallic rear-side contacting structure (9) which extends beyond an overlapping region on the rear side of the solar cell (1), so that a series connection partial region (10) of the metallic rear-side contacting structure (9) in the overlapping region (4) lies against the front side of an adjacent solar cell and a cross-connection partial region (11) of the metallic rear-side contacting structure (9) is covered by the cross-connector (5) and is directly electrically connected to it.
Description
Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls gemäß Anspruch 12.The invention relates to a solar cell module according to claim 1 and a method for producing a solar cell module according to claim 12.
Photovoltaische Solarzellen weisen typischerweise an der Vorderseite metallische Kontaktierungsstrukturen auf. Solche Kontaktierungsstrukturen sind für einfallende elektromagnetische Strahlung nicht durchlässig und verkleinern somit die zur Absorption zur Verfügung stehende Fläche an der Vorderseite.Photovoltaic solar cells typically have metallic contact structures on their front surfaces. Such contact structures are impermeable to incident electromagnetic radiation, thus reducing the area available for absorption on the front surface.
Es ist daher bekannt, Solarzellenmodule mit Schindelanordnung auszubilden. Bei einer Schindelanordnung überlappen benachbarte Solarzellen, sodass die Rückseite einer Solarzelle in einem Überlappungsbereich die Vorderseite einer benachbarten Solarzelle überdeckt. Hierdurch befindet sich die metallische Kontaktierungsstruktur an der Vorderseite einer Solarzelle im Überlappungsbereich und somit unter der benachbarten Solarzelle, wobei die obenliegende Solarzelle im Überlappungsbereich keine großflächige metallische Kontaktierungsstruktur auf ihrer Vorderseite aufweisen muss. Auf die Fläche des Solarzellenmoduls bezogen kann somit ein größerer Anteil an für die Lichtabsorption zur Verfügung stehenden Solarzellenfläche erzielt werden.It is therefore known to design solar cell modules with a shingle arrangement. In a shingle arrangement, neighboring solar cells overlap, so that the back of one solar cell covers the front of an adjacent solar cell in an overlapping area. As a result, the metallic contact structure on the front of a solar cell is located in the overlapping area and thus beneath the adjacent solar cell, whereby the upper solar cell in the overlapping area does not need to have a large-area metallic contact structure on its front. Relative to the area of the solar cell module, a larger proportion of the solar cell area available for light absorption can thus be achieved.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung der Solarzellen ergibt sich in einer Matrix-Schindelanordnung. Hierbei sind mehrere Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen räumlich parallel angeordnet und im Überlappungsbereich überdeckt eine Solarzelle die Vorderseiten von zumindest zwei benachbarten Solarzellen. In einer Erstreckungsrichtung quer zu den Solarzellenreihen sind die Solarzellen bei der Matrix-Schindelanordnung somit versetzt angeordnet.A particularly advantageous arrangement of solar cells is a matrix shingle arrangement. In this arrangement, several solar cell rows, each containing several solar cells, are arranged spatially parallel, and in the overlapping area, one solar cell covers the front sides of at least two adjacent solar cells. In a direction of extension transverse to the solar cell rows, the solar cells in the matrix shingle arrangement are thus staggered.
Im Überlappungsbereich sind die Solarzellenreihen elektrisch leitend verbunden, um eine elektrische Reihenschaltung der Solarzellenreihen auszubilden. In the overlapping area, the solar cell rows are electrically connected to form an electrical series connection of the solar cell rows.
Grundsätzlich benötigen Solarzellenmodule Anschlusselemente zur elektrischen Verbindung des Solarzellenmoduls mit externen elektrischen Elementen und/oder weiteren Solarzellenmodulen.Basically, solar cell modules require connection elements to electrically connect the solar cell module to external electrical elements and/or other solar cell modules.
Darüber hinaus ist für typische Solarzellenmodulgrößen das Vorsehen von Bypassdioden notwendig, um im Fall einer Teilverschattung eine lokale Überhitzung (Hotspot) und hierdurch resultierende Beschädigung des Solarzellenmoduls zu vermeiden.In addition, for typical solar cell module sizes, the provision of bypass diodes is necessary to avoid local overheating (hotspot) and resulting damage to the solar cell module in the event of partial shading.
Aus
Aus
Aus
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Solarzellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls mit Solarzellen in Matrix-Schindelanordnung zur Verfügung zu stellen, welches eine robuste und kostengünstige Verschaltung mit externen Stromkreisen und/oder internen elektrischen Elementen, insbesondere Bypassdioden, ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of providing a solar cell module and a method for producing a solar cell module with solar cells in a matrix shingle arrangement, which enables robust and cost-effective interconnection with external circuits and/or internal electrical elements, in particular bypass diodes.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a solar cell module according to claim 1 and a method for producing a solar cell module according to claim 12. Advantageous embodiments can be found in the dependent subclaims.
Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul wird bevorzugt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt, insbesondere mittels einer bevorzugten Ausführungsform hiervon. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls ausgebildet, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon.The solar cell module according to the invention is preferably produced by means of the method according to the invention, in particular by means of a preferred embodiment thereof. The method according to the invention is preferably designed for producing a solar cell module according to the invention, in particular a preferred embodiment thereof.
Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul weist eine Mehrzahl photovoltaischer Solarzellen mit elektrisch kontaktierbaren Rückseiten auf. Die Solarzellen sind in einer Matrix-Schindelanordnung angeordnet, welche mehrere räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen aufweist, wobei die Solarzellen in Überlappungsbereichen überlappend angeordnet sind, sodass die Rückseiten der Solarzellen einer Solarzellenreihe die Vorderseiten der Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdecken und die Solarzellen derart angeordnet sind, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt. Im Überlappungsbereich ist bevorzugt eine elektrisch leitende Verbindung der sich überlappenden Solarzellen ausgebildet. Bevorzugt wird mittels der elektrisch leitenden Verbindung im Überlappungsbereich eine elektrische Reihenschaltung der Solarzellenreihen ausgebildet.The solar cell module according to the invention has a plurality of photovoltaic solar cells with electrically contactable rear sides. The solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement which has a plurality of spatially parallel solar cell rows, each having a plurality of solar cells, wherein the solar cells are arranged to overlap in overlapping regions such that the rear sides of the solar cells in one solar cell row partially cover the front sides of the solar cells in an adjacent solar cell row, and the solar cells are arranged such that at least one rear side of a solar cell in one solar cell row partially covers the front sides of at least two solar cells in an adjacent solar cell row. An electrically conductive connection between the overlapping solar cells is preferably formed in the overlapping region. An electrical series connection of the solar cell rows is preferably formed by means of the electrically conductive connection in the overlapping region.
Diese Anordnung entspricht somit der eingangs beschriebenen Matrix-Schindelanordnung.This arrangement corresponds to the matrix shingle arrangement described above.
Bevorzugt überdeckt zumindest jede nicht randständige Solarzelle einer, insbesondere jeder nicht endständigen Solarzellenreihe mit der Rückseite teilweise die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe. Je nach Ausgestaltung der Matrix-Anordnung können randständige Solarzellen mancher Solarzellenreihen eine geringere Breite aufweisen, so dass diese randständigen Solarzellen nicht zwei Solarzellen, sondern lediglich eine Solarzelle einer benachbarten Solarzellenreihe überdecken.Preferably, at least each non-edge solar cell of a solar cell row, in particular each non-terminal solar cell row, partially covers the front sides of at least two solar cells of an adjacent solar cell row with its rear side. Depending on the configuration of the matrix arrangement, edge solar cells of some solar cell rows may have a smaller width, so that these edge solar cells do not cover two solar cells, but only one solar cell of an adjacent solar cell row.
Wesentlich ist, dass zumindest eine Solarzellenreihe einen elektrisch leitenden Querverbinder aufweist, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert.It is essential that at least one solar cell row has an electrically conductive cross-connector which covers at least 50% of the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and makes electrical contact therewith.
Entsprechend ist die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls gelöst, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:
- Mehrere Solarzellen werden in einer Matrix-Schindelanordnung angeordnet, sodass mehrere räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen ausgebildet werden. Die Solarzellenreihen werden in Überlappungsbereichen überlappend angeordnet, sodass die Rückseiten der Solarzellen einer Solarzellenreihe die Vorderseite der Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdecken und die Solarzellen derart angeordnet werden, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt. Im Überlappungsbereich wird bevorzugt eine elektrisch leitende Verbindung der sich überlappenden Solarzellen ausgebildet.
- A plurality of solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement, forming a plurality of spatially parallel solar cell rows, each comprising a plurality of solar cells. The solar cell rows are arranged to overlap in overlapping regions, such that the rear sides of the solar cells in one solar cell row partially overlap the front sides of the solar cells in an adjacent solar cell row, and the solar cells are arranged such that at least one rear side of a solar cell in one solar cell row partially overlaps the front sides of at least two solar cells in an adjacent solar cell row. Preferably, an electrically conductive connection between the overlapping solar cells is formed in the overlapping region.
Wesentlich ist, dass zumindest an einer Solarzellenreihe ein elektrisch leitender Querverbinder angeordnet wird, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert.It is essential that an electrically conductive cross-connector is arranged on at least one solar cell row, which covers at least 50% of the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and makes electrical contact.
Erfindungsgemäß wird somit ein Querverbinder vorgesehen, welcher großflächig zumindest die Rückseiten einer Solarzellenreihe bedeckt und elektrisch leitend kontaktiert.According to the invention, a cross connector is thus provided which covers at least the rear sides of a solar cell row over a large area and makes electrically conductive contact.
Hierdurch werden vielfältige Möglichkeiten für das Anbringen von Verbindungselementen an Solarzellen, welche in Matrix-Schindelanordnung angeordnet sind, geschaffen.This creates a wide range of possibilities for attaching connecting elements to solar cells arranged in a matrix shingle arrangement.
Der Querverbinder bietet aufgrund seiner großflächigen Anordnung und dem großflächigen Kontakt mit den Rückseiten der Solarzellen eine mechanisch stabile Verbindung und somit einen robusten Aufbau und darüber hinaus ist aufgrund der großen Fläche, welche der Querverbinder an der Rückseite der Solarzelle der Solarzellenreihe bedeckt, ein geringer absoluter elektrischer Kontaktwiderstand zwischen Querverbinder und Rückseiten der Solarzellen realisierbar. Durch diese kostengünstige und robuste Ausgestaltung ermöglicht die Erfindung somit das Anbringen von Verbindungselementen wie Anschlüssen zur externen Verschaltung, Anschlussdosen oder elektrischen oder elektronischen Elementen des Solarzellenmoduls, insbesondere von Bypassdioden.Due to its large-area arrangement and extensive contact with the backs of the solar cells, the cross-connector provides a mechanically stable connection and thus a robust structure. Furthermore, due to the large area covered by the cross-connector on the back of the solar cell in the solar cell array, a low absolute electrical contact resistance between the cross-connector and the backs of the solar cells can be achieved. This cost-effective and robust design enables the attachment of connecting elements such as terminals for external wiring, junction boxes, or electrical or electronic elements of the solar cell module, in particular bypass diodes.
Um die mechanische Stabilität zu verbessern und den elektrischen Kontaktwiderstand zwischen den Solarzellen und dem Querverbinder zu verringern, ist es vorteilhaft, dass der Querverbinder die Rückseiten zumindest der nicht randständigen der Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zu zumindest 60%, bevorzugt zu zumindest 70%, insbesondere zu zumindest 80% bedeckt und elektrisch kontaktiert. Entsprechend ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, dass der Querverbinder die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzelle der Solarzellenreihe jeweils zumindest 60%, bevorzugt zu zumindest 70%, insbesondere zu zumindest 80%, bedeckend und elektrisch kontaktierend ausgebildet wird.To improve mechanical stability and reduce electrical contact resistance between the solar cells and the cross-connector, it is advantageous for the cross-connector to cover and electrically contact the rear sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row by at least 60%, preferably at least 70%, in particular at least 80%. Accordingly, in the method according to the invention, it is advantageous for the cross-connector to cover and electrically contact the rear sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row by at least 60%, preferably at least 70%, in particular at least 80%.
Die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe, an welcher der elektrisch leitende Querverbinder angeordnet ist, können zur Verringerung der Erfordernisse an die Prozessgenauigkeit und/oder zur Materialersparnis auch zu einem geringeren Bedeckungsgrad von dem elektrisch leitenden Querverbinder bedeckt sein. Vorteilhafterweise sind die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 20%, bevorzugt zumindest zu 30%, insbesondere zumindest zu 40% von dem elektrisch leitenden Querverbinder bedeckt und elektrisch leitend mit diesem verbunden. Zur Verringerung des Kontaktwiderstandes ist es vorteilhaft, dass auch die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zu zumindest 50%, insbesondere zu zumindest 60%, bevorzugt zu zumindest 70%, insbesondere zu zumindest 80% durch den elektrisch leitenden Querverbinder bedeckt sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe den gleichen Bedeckungsgrad durch den elektrisch leitenden Querverbinder aufweisen wie die innenständigen (nicht randständigen, zwischen den beiden randständigen Solarzellen angeordneten) Solarzellen der Solarzellenreihe.The two edge solar cells of the solar cell row, on which the electrically conductive cross-connector is arranged, can be used to reduce the requirements for process accuracy and/or to save material, they can also be covered to a lower degree by the electrically conductive cross-connector. Advantageously, the two edge-positioned solar cells of the solar cell row are each covered by the electrically conductive cross-connector to at least 20%, preferably at least 30%, in particular at least 40%, and are electrically conductively connected to the latter. To reduce the contact resistance, it is advantageous for the two edge-positioned solar cells of the solar cell row to be each covered by the electrically conductive cross-connector to at least 50%, in particular at least 60%, preferably at least 70%, in particular at least 80%. In particular, it is advantageous for the two edge-positioned solar cells of the solar cell row to have the same degree of coverage by the electrically conductive cross-connector as the inner (non-edge-positioned, arranged between the two edge-positioned solar cells) solar cells of the solar cell row.
Die vorgehend beschriebenen prozentualen Bedeckungsgrade beziehen sich auf Flächenprozent der Rückseite der jeweiligen Solarzelle.The percentage coverages described above refer to the area percentage of the back of the respective solar cell.
Eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung ergibt sich in einer vorteilhaften Ausführungsform, in welcher der Querverbinder als elektrisch leitendes Klebeband ausgebildet ist. Entsprechend wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise ein elektrisch leitendes Klebeband als Querverbinder verwendet.A particularly simple and cost-effective design results in an advantageous embodiment in which the cross-connector is designed as an electrically conductive adhesive tape. Accordingly, an electrically conductive adhesive tape is advantageously used as the cross-connector in the method according to the invention.
Solche elektrisch leitenden Klebebänder (electrically conductive tapes oder charge collection tapes) sind handelsüblich erhältlich. Sie weisen darüber hinaus den Vorteil auf, dass zum Ausbilden der mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung keine Wärmebehandlung notwendig ist, welche Bestandteile der Solarzellen beeinträchtigen könnte.Such electrically conductive tapes (or charge collection tapes) are commercially available. They also have the advantage that no heat treatment, which could compromise solar cell components, is required to form the mechanical and electrically conductive connection.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querverbinder mittels eines Leitklebers an den Solarzellen mechanisch und elektrisch leitend angeordnet. Insbesondere ist der Querverbinder bevorzugt als Metallfolie ausgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird entsprechend bevorzugt der Querverbinder mittels eines Leitklebers einer Solarzellenreihe angeordnet, wobei als Querverbinder bevorzugt eine Metallfolie verwendet wird.In a further advantageous embodiment, the cross-connector is mechanically and electrically connected to the solar cells by means of a conductive adhesive. In particular, the cross-connector is preferably formed as a metal foil. In the method according to the invention, the cross-connector is accordingly preferably arranged in a solar cell row by means of a conductive adhesive, with a metal foil preferably being used as the cross-connector.
Die Verwendung einer Metallfolie, insbesondere einer biegeschlaffen Metallfolie, weist den Vorteil auf, dass auf handelsübliche Metallfolien zurückgegriffen werden kann, die eine sehr gute Leitfähigkeit aufweisen.The use of a metal foil, in particular a flexible metal foil, has the advantage that commercially available metal foils can be used, which have very good conductivity.
Ebenso sind Leitkleber (ECA - electrically conductive adhesive) handelsüblich erhältlich.Conductive adhesives (ECA - electrically conductive adhesive) are also commercially available.
Bei typischen Leitklebern ist eine Wärmebehandlung zum Aushärten des Leitklebers notwendig oder zumindest vorteilhaft.For typical conductive adhesives, heat treatment is necessary or at least advantageous to cure the conductive adhesive.
Bei der Herstellung eines Solarzellenmoduls werden typischerweise die Solarzellen zwischen einem Trägersubstrat und zumindest einem biegeschlaffen Abdeckungselement, insbesondere einer Verkapselungsfolie, angeordnet. Anschließend erfolgt eine stoffschlüssige, thermische Fügung mittels Lamination, um Trägersubstrat und Folie zu verbinden.During the production of a solar cell module, the solar cells are typically arranged between a carrier substrate and at least one flexible covering element, in particular an encapsulation film. Subsequently, a material-to-material thermal bonding takes place by means of lamination to bond the carrier substrate and film.
Die Verbindung des Querverbinders mittels Leitkleber an der Solarzellenreihe weist den Vorteil auf, dass ein Aushärten des Leitklebers während der Lamination erfolgen kann, sodass kein zusätzlicher Wärmebehandlungsschritt notwendig ist. Vorteilhafterweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls daher ein Aushärten des Leitklebers während einer Lamination des Solarzellenmoduls. Insbesondere werden bevorzugt die Solarzellen zwischen einem Trägersubstrat und einer biegeschlaffen Abdeckungsfolie angeordnet, wobei während der Lamination ein stoffschlüssiges Fügen zwischen Trägersubstrat und Abdeckungsfolie erfolgt und bevorzugt ein stoffschlüssiges Fügen zwischen Querverbinder und Solarzellen.Connecting the cross-connector to the solar cell row using conductive adhesive has the advantage that the conductive adhesive can cure during lamination, thus eliminating the need for an additional heat treatment step. Advantageously, in the method according to the invention for producing a solar cell module, the conductive adhesive cures during lamination of the solar cell module. In particular, the solar cells are preferably arranged between a carrier substrate and a flexible cover film, with a material-to-material bond between the carrier substrate and the cover film occurring during lamination, and preferably a material-to-material bond between the cross-connector and the solar cells.
Es liegt im Rahmen der Findung, dass der Querverbinder als Metallfolie ausgebildet ist, insbesondere bevorzugt als Metallfolie aus einem der folgenden Metalle: Kupfer, verzinntes Kupfer, Aluminium.It is within the scope of the invention that the cross connector is designed as a metal foil, particularly preferably as a metal foil made of one of the following metals: copper, tinned copper, aluminum.
Die Metallfolie weist bevorzugt eine Dicke im Bereich 5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt 10 µm bis 50 µm, insbesondere bevorzugt 25 µm bis 35 µm auf.The metal foil preferably has a thickness in the range 5 µm to 100 µm, more preferably 10 µm to 50 µm, particularly preferably 25 µm to 35 µm.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass der Querverbinder mehrere Schichten aufweist, insbesondere eine biegeschlaffe Trägerschicht, welche mit einer leitenden Metallschicht beschichtet ist.It is also within the scope of the invention that the cross-connector has several layers, in particular a flexible carrier layer which is coated with a conductive metal layer.
Die Gesamtdicke des Querverbinders bei Ausbildung als Klebeband und/oder mehrschichtiger Querverbinder liegt bevorzugt im Bereich 5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt im Bereich 10 µm bis 50 µm.The total thickness of the cross-connector when designed as an adhesive tape and/or multi-layer cross-connector is preferably in the range 5 µm to 100 µm, more preferably in the range 10 µm to 50 µm.
Mit der vorliegenden Erfindung können somit in einfacher Weise auch bei Anordnung der Solarzellen in Matrix-Schindelanordnung einzelne Reihen des Solarzellenmoduls elektrisch separat kontaktiert oder mit weiteren elektrischen oder elektronischen Elementen wie beispielsweise Bypassdioden verbunden werden.With the present invention, individual rows of the solar cell module can thus be electrically contacted separately or connected to further electrical or electronic elements such as bypass diodes in a simple manner, even when the solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul zumindest einen elektrisch leitenden Längsverbinder aufweist, welcher elektrisch leitend mit dem Querverbinder einer Solarzellenreihe verbunden ist. Der Längsverbinder erstreckt sich über weitere Solarzellenreihen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass sich der Längsverbinder über weitere Querverbinder des Solarzellenmoduls erstreckt.For this purpose, it is advantageous for the solar cell module to have at least one electrically conductive longitudinal connector, which is electrically connected to the cross connector of a solar cell row. The longitudinal connector extends over additional solar cell rows. It is within the scope of the invention for the longitudinal connector to extend over additional cross connectors of the solar cell module.
Der Längsverbinder ermöglicht somit in einfacher Weise die Verschaltung einer Solarzellenreihe, welche einen Querverbinder aufweist, insbesondere die elektrisch leitende Verbindung einer Solarzellenreihe zu einer Anschlussdose des Solarzellenmoduls.The longitudinal connector thus enables the simple interconnection of a solar cell row having a cross connector, in particular the electrically conductive connection of a solar cell row to a junction box of the solar cell module.
Der Längsverbinder ist bevorzugt als metallischer Längsverbinder, insbesondere bevorzugt aus Kupfer ausgebildet und weist bevorzugt eine Dicke im Bereich 300 µm bis 500 µm auf.The longitudinal connector is preferably designed as a metallic longitudinal connector, particularly preferably made of copper, and preferably has a thickness in the range of 300 µm to 500 µm.
Vorteilhafterweise ist der Längsverbinder gegenüber den weiteren Solarzellenreihen und oder weiteren Querverbindern des Solarzellenmoduls mittels einer elektrisch isolierenden Schicht elektrisch isoliert. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Längsverbinder mit einer elektrisch isolierenden Schicht ummantelt ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass lediglich zwischen Längsverbinder und den zu isolierenden Elementen, insbesondere den weiteren Solarzellen des Solarzellenmoduls und/oder weiteren Querverbindern, eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist.Advantageously, the longitudinal connector is electrically insulated from the other solar cell rows and/or other cross connectors of the solar cell module by means of an electrically insulating layer. It is within the scope of the invention for the longitudinal connector to be coated with an electrically insulating layer. It is also within the scope of the invention for an electrically insulating layer to be arranged only between the longitudinal connector and the elements to be insulated, in particular the other solar cells of the solar cell module and/or other cross connectors.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Längsverbinder mit zumindest einem elektrischen Querverbinder elektrisch leitend verbunden. Vorteilhafterweise weist der Querverbinder eine höhere Flexibilität auf als der Längsverbinder. Es ist daher vorteilhaft, dass der Längsverbinder zwischen Solarzellen und Querverbinder angeordnet ist.In an alternative advantageous embodiment, the longitudinal connector is electrically connected to at least one electrical cross-connector. Advantageously, the cross-connector has greater flexibility than the longitudinal connector. It is therefore advantageous for the longitudinal connector to be arranged between the solar cells and the cross-connector.
Vorteilhafterweise ist der Längsverbinder in dem Bereich, in welchem der Querverbinder den Längsverbinder überdeckt, elektrisch leitend mit den Solarzellen verbunden. Hierdurch erfolgt auch in dem Bereich, in welchem der der Längsverbinder zwischen Solarzellen und Querverbinder angeordnet ist, eine elektrisch leitende Verbindung, vorliegend eine über den Längsverbinder mittelbare elektrisch leitende Verbindung, des Querverbinders mit den Solarzellen der Solarzellenreihe.Advantageously, the longitudinal connector is electrically connected to the solar cells in the area where the cross connector overlaps the longitudinal connector. This also creates an electrically conductive connection, in this case an indirect electrically conductive connection via the longitudinal connector, between the cross connector and the solar cells of the solar cell row in the area where the longitudinal connector is arranged between the solar cells and the cross connector.
Es ist bekannt, dass Solarzellenmodule insbesondere an einer Rückseite des Solarzellenmoduls eine oder mehrere Anschlussdosen aufweisen. Anschlussdosen dienen dazu, Anschlusselemente und/oder elektrische oder elektronische Komponenten gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen.It is known that solar cell modules have one or more junction boxes, particularly on the rear side of the solar cell module. Junction boxes serve to protect connection elements and/or electrical or electronic components from external influences.
Es ist daher vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul an zumindest zwei Solarzellenreihen jeweils eine Anschlussdose aufweist und sich der Längsverbinder zwischen den Anschlussdosen erstreckt, insbesondere elektrische Anschlüsse der beiden Anschlussdosen elektrisch leitend verbindet.It is therefore advantageous that the solar cell module has a junction box on at least two solar cell rows and that the longitudinal connector extends between the junction boxes, in particular electrically connecting electrical connections of the two junction boxes.
Es ist vorteilhaft, eine oder mehrere Bypassdioden in einer oder mehreren Anschlussdosen des Solarzellenmoduls anzuordnen.It is advantageous to arrange one or more bypass diodes in one or more junction boxes of the solar cell module.
Wie zuvor beschrieben, bietet der Querverbinder eine einfache Möglichkeit, eine Bypassdiode bei einer Matrix-Schindelanordnung elektrisch zu verschalten.As previously described, the cross connector provides a simple way to electrically connect a bypass diode in a matrix shingle arrangement.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Solarzellenmodul daher zumindest eine Bypassdiode auf und der Querverbinder ist mit der Bypassdiode des Solarzellenmoduls elektrisch leitend verbunden. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul zumindest zwei Solarzellenreihen mit jeweils einem Querverbinder aufweist und die Bypassdiode elektrisch mittels der Querverbinder mit den beiden Solarzellenreihen in üblicher Weise elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere in üblicher Weise parallel zu den Solarzellenreihen geschaltet ist.In an advantageous embodiment, the solar cell module therefore has at least one bypass diode, and the cross-connector is electrically connected to the bypass diode of the solar cell module. In particular, it is advantageous for the solar cell module to have at least two solar cell rows, each with a cross-connector, and for the bypass diode to be electrically connected to the two solar cell rows in the usual manner by means of the cross-connectors, in particular to be connected in parallel to the solar cell rows in the usual manner.
Um ein optisch homogenes Bild von einer Vorderseite des Solarzellenmoduls auszubilden ist es vorteilhaft, dass der Querverbinder an der den Solarzellen der Solarzellenreihe zugewandten Seite zumindest in Zwischenräumen zwischen den Solarzellen, bevorzugt ganzflächig, eine Farbe aufweist, welche der Farbe der Vorderseiten der Solarzellen entspricht. Typische Solarzellen weisen einen blauen oder schwarzen Farbeindruck an der Vorderseite auf. Bevorzugt ist der Querverbinder daher an der den Solarzellen der Solarzellenreihe zugewandten Seite zumindest in Zwischenräumen zwischen den Solarzellen, bevorzugt ganz flächig blau oder schwarz, bevorzugt schwarz ausgebildet.To create a visually homogeneous image of the front side of the solar cell module, it is advantageous for the cross-connector, on the side facing the solar cells of the solar cell row, to have a color that matches the color of the front sides of the solar cells, preferably over the entire surface, at least in the spaces between the solar cells. Typical solar cells have a blue or black color impression on the front side. Therefore, the cross-connector is preferably blue or black, preferably black, on the side facing the solar cells of the solar cell row, at least in the spaces between the solar cells, preferably over the entire surface.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Solarzellenmodul daher eine Mehrzahl von Abdeckungsstreifen auf, welche in den Bereichen, in welchen der Querverbinder sich über den Zwischenraum zweier benachbarter Solarzellen einer Solarzellenreihe erstreckt, zwischen den Solarzellen und dem Querverbinder angeordnet sind. Hierdurch ist von der Vorderseite des Solarzellenmoduls lediglich der Abdeckungsstreifen, nicht jedoch der Querverbinder sichtbar. Die Abdeckungsstreifen weisen bevorzugt eine Farbe auf, welche der Farbe der Vorderseiten der Solarzellen entspricht, insbesondere bevorzugt einen blauen oder schwarzen Farbton.In an advantageous embodiment, the solar cell module therefore has a plurality of cover strips arranged between the solar cells and the cross-connector in the regions where the cross-connector extends across the space between two adjacent solar cells of a solar cell row. As a result, only the cover strip, but not the cross-connector, is visible from the front of the solar cell module. The cover strips preferably have a color that corresponds to the color of the front sides of the solar cells, particularly preferably a blue or black color.
Bevorzugt sind die Abdeckungsstreifen elektrisch isolierend ausgebildet.The cover strips are preferably designed to be electrically insulating.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass eine Weiterbildung von an sich bekannten Solarzellenmodulen mit Matrix-Schindelanordnung durch zusätzliches Vorsehen einer oder mehrerer Querverbinder möglich ist. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, vorbekannte photovoltaische Solarzellen, insbesondere typischerweise verwendete Teilzellen zur Ausbildung des Solarzellenmoduls zu verwenden.The present invention has the advantage that a further development of known solar cell modules with a matrix shingle arrangement is possible by additionally providing one or more cross-connectors. In particular, it is within the scope of the invention to use previously known photovoltaic solar cells, in particular typically used subcells, to form the solar cell module.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Solarzellenmoduls werden zumindest für die Solarzellenreihen, welche mittels eines Querverbinders elektrisch leitend verbunden werden, Solarzellen mit einer modifizierten metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur verwendet:
- Wesentlich ist, dass die Solarzellen zumindest der Solarzellenreihe, an welcher der Querverbinder angeordnet ist, jeweils eine metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur auf, welche sich über einen Überlappungsbereich hinaus an der Rückseite der Solarzelle erstreckt, sodass ein Reihenverschaltungs-Teilbereich der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur im Überlappungsbereich an der Vorderseite einer benachbarten Solarzelle anliegt und ein Querverbindungs-Teilbereich der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur von den Querverbinder überdeckt und unmittelbar mit diesem elektrisch leitend verbunden ist.
- It is essential that the solar cells, at least of the solar cell row on which the cross-connector is arranged, each have a metallic back-side contact structure which extends beyond an overlapping region on the back of the solar cell, so that a series connection portion of the metallic back-side contact structure in the overlapping region lies against the front of an adjacent solar cell and a cross-connection portion of the metallic back-side contact structure is covered by the cross-connector and is directly electrically connected to it.
Es ist bekannt, bei Solarzellen zur Schindelanordnung rückseitig an zumindest einer Seite eine streifenartige metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur nach Art eines Busbars auszubilden. Mit dieser metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur überlappt die Solarzelle, sodass die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur an einer metallischen Vorderseitenkontaktierungsstruktur der benachbarten Solarzelle im Überlappungsbereich anliegt, um eine elektrische Reihenschaltung auszubilden.It is known to form a strip-like metallic back-side contact structure in the manner of a busbar on at least one side of solar cells for shingle arrangements. The solar cell overlaps this metallic back-side contact structure, so that the metallic back-side contact structure abuts a metallic front-side contact structure of the adjacent solar cell in the overlapping region to form an electrical series circuit.
Bei der vorliegenden Weiterbildung weist die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur zusätzlich zu dem Reihenverschaltungs-Teilbereich, welcher mit der benachbarten Solarzelle überlappt, einen Querverbindungs-Teilbereich auf. Im Querverbindungs-Teilbereich überlappt die Solarzelle nicht mit der benachbarten Solarzelle, sodass die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur im Querverbindungs-Teilbereich an der Rückseite zugänglich ist, sodass der Querverbinder an dem Querverbindungs-Teilbereich der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden werden kann.In the present development, the metallic back-side contact structure has a cross-connection subregion in addition to the series connection subregion, which overlaps with the adjacent solar cell. In the cross-connection subregion, the solar cell does not overlap with the adjacent solar cell, so that the metallic back-side contact structure is accessible in the cross-connection subregion on the rear side, so that the cross-connector can be arranged on the cross-connection subregion of the metallic back-side contact structure and electrically connected thereto.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine elektrisch leitende Verbindung mit einem sehr niedrigen Kontaktwiderstand ausgebildet werden kann.This has the advantage that an electrically conductive connection with a very low contact resistance can be formed.
Die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur ist bevorzugt zu zumindest 50% aus einem Metall aus der Gruppe Silber, Kupfer, ausgebildet.The metallic back-side contact structure is preferably formed of at least 50% of a metal from the group silver, copper.
Typische vorbekannte Solarzellen weisen an der Rückseite eine großflächige, insbesondere ganzflächige Aluminiumschicht auf, welche rückseitig zum Zusammenführen und Abführen der Ladungsträger dient. Aluminium ist kostengünstiger gegenüber anderen Metallen wie insbesondere Silber, weist jedoch den Nachteil auf, dass mit typischerweise verwendeten Verbindungsverfahren, insbesondere Löten, Kontakte mit geringerer mechanischer Stabilität und vergleichsweise hohem Kontaktwiderstand entstehen. Es ist daher bekannt, sogenannte „Lötpads“ aus einem anderen Metall vorzusehen, um eine stabile elektrisch leitende Verbindung mit geringem Kontaktwiderstand auszubilden.Typical prior art solar cells have a large, particularly full-surface aluminum layer on the back, which serves to combine and conduct charge carriers. Aluminum is more cost-effective than other metals, particularly silver, but has the disadvantage that the typically used connection methods, particularly soldering, result in contacts with lower mechanical stability and comparatively high contact resistance. It is therefore known to provide so-called "solder pads" made of a different metal to create a stable electrically conductive connection with low contact resistance.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass aufgrund der großflächigen Bedeckung der Rückseiten der Solarzellen der Solarzellenreihe durch den Querverbinder auch unmittelbar auf einer Aluminiumrückseite einer Solarzelle eine mechanisch stabile Kontaktierung mit einem geringen Kontaktwiderstand ausgebildet wird. Dies ist darin begründet, dass aufgrund der großen Fläche die vorteilhafte mechanische Stabilität und elektrische Güte des Kontakts erzielt wird. Die elektrische Güte wir weiterhin durch die vorteilhafte Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Querverbindungs-Teilbereiche der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur erhöht.The present invention has the advantage that, due to the large-area coverage of the backs of the solar cells in the solar cell array by the cross-connector, a mechanically stable contact with low contact resistance is also formed directly on the aluminum back of a solar cell. This is due to the large area that achieves the advantageous mechanical stability and electrical quality of the contact. The electrical quality is further enhanced by the advantageous design of the previously described cross-connection subregions of the metallic back-side contact structure.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls sind die Solarzellen zumindest der Solarzellenreihe, an welcher der Querverbinder angeordnet ist, an der Rückseite jeweils mit einer aus Aluminium ausgebildeten Rückseitenkontaktierungsfläche ausgebildet, wobei die Rückseitenkontaktierungsfläche bevorzugt zumindest 60%, insbesondere bevorzugt 80% der Rückseite der Solarzelle bedeckt, bevorzugt die Rückseitenkontaktierungsfläche aus Aluminium ganzflächig ausgebildet ist. Der Querverbinder ist an den Rückseitenkontaktierungsflächen angeordnet und unmittelbar elektrisch leitend mit den aus Aluminium ausgebildeten Rückseitenkontaktierungsflächen verbunden.In an advantageous development of the solar cell module according to the invention, the solar cells of at least the solar cell row on which the cross-connector is arranged are each formed on the rear side with a rear-side contact surface made of aluminum, wherein the rear-side contact surface preferably covers at least 60%, particularly preferably 80%, of the rear side of the solar cell, and the rear-side contact surface is preferably formed of aluminum over its entire surface. The cross-connector is arranged on the rear-side contact surfaces and is directly electrically conductively connected to the rear-side contact surfaces made of aluminum.
Um eine effiziente Matrix-Schindelanordnung auszubilden ist es vorteilhaft, dass bei jeder Solarzellenreihe des Solarzellenmoduls, abgesehen von einer endständigen Solarzellenreihe, zumindest die nicht randständigen Solarzellen im Überlappungsbereich zumindest zwei Solarzellen der benachbarten Solarzellenreihe überdecken.In order to form an efficient matrix shingle arrangement, it is advantageous that in each solar cell row of the solar cell module, apart from an end solar cell row, at least the non-edge solar cells in the overlapping area cover at least two solar cells of the adjacent solar cell row.
Vorteilhafterweise ist der Querverbinder an zumindest 80% der Fläche, weiter bevorzugt zumindest 90% der Fläche, insbesondere bevorzugt an 100% der Fläche, mit der der Querverbinder die Rückseiten Solarzellen der Solarzellenreihe bedeckt, mechanisch mit den Solarzellen verbunden. Hierdurch wird eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet.Advantageously, the cross connector is on at least 80% of the surface, more preferably at least At least 90% of the area, particularly preferably 100% of the area, with which the cross connector covers the backs of the solar cells of the solar cell array is mechanically connected to the solar cells. This ensures high mechanical stability.
Um einen geringen Kontaktwiderstand auszubilden ist der Querverbinder vorteilhafterweise an zumindest 80% der Fläche, weiter bevorzugt zumindest 90% der Fläche, insbesondere bevorzugt an 100% der Fläche, mit der der Querverbinder die Rückseiten Solarzellen der Solarzellenreihe bedeckt, elektrisch mit den Solarzellen verbunden.In order to form a low contact resistance, the cross connector is advantageously electrically connected to the solar cells on at least 80% of the area, more preferably at least 90% of the area, particularly preferably on 100% of the area with which the cross connector covers the back sides of the solar cells of the solar cell row.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Solarzellenmodul zumindest an den beiden endständigen Solarzellenreihen jeweils einen elektrisch leitenden Querverbinder auf, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert. Diese beiden Querverbinder dienen zur Verschaltung des Solarzellenmoduls mit externen Stromkreisen oder weiteren Solarzellenmodulen. Bei dieser Ausgestaltung ist diejenige endständige Solarzellenreihe, welche mit der Rückseite eine benachbarte Solarzellenreihe überlappt, inaktiv, d.h. sie trägt nicht zur Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung in elektrische Energie bei. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine optische einheitliche Vorderseite und dennoch einfache Verschaltung durch die beiden Querverbinder an den endständigen Solarzellenreihen aus.In an advantageous embodiment, the solar cell module has an electrically conductive cross-connector on each of at least the two end solar cell rows, which covers at least 50% of the backs of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and makes electrical contact. These two cross-connectors serve to connect the solar cell module to external circuits or other solar cell modules. In this embodiment, the end solar cell row whose backside overlaps an adjacent solar cell row is inactive, i.e., it does not contribute to the conversion of electromagnetic radiation into electrical energy. This embodiment is characterized by a visually uniform front side and yet simple interconnection thanks to the two cross-connectors on the end solar cell rows.
Die Prozentangaben zur Ausbildung der metallischen Kontaktierungsstrukturen beziehen sich auf Massenprozent.The percentages for the formation of the metallic contact structures refer to mass percent.
Das Solarzellenmodul kann an sich bekannte Verkapselungselemente aufweisen. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Solarzellenmodul ausgehend von einer bei Benutzung der Strahlung zugewandten Seite zumindest eine oder mehrere, bevorzugt alle der folgenden Schichten aufweist:
- - Vorderseitenglas (PV front glass)
- - Vordere Verkapselungsfolie (PV encapsulant foil), bevorzugt aus EthylenVinylacetat (EVA), Polyolefin Elastomere (POE)
- - Solarzellen des Solarzellenmoduls, bevorzugt aus Silizium
- - im Bereich des Querverbinders: Querverbinder bevorzugt aus Kupfer
- - hintere Verkapselungsfolie (PV encapsulant foil), bevorzugt aus EthylenVinylacetat (EVA), Polyolefin Elastomere (POE)
- - Rückseitenabdeckung (PV backsheet), bevorzugt aus Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET)
- - Front glass (PV front glass)
- - Front encapsulant foil (PV encapsulant foil), preferably made of ethylene vinyl acetate (EVA), polyolefin elastomers (POE)
- - Solar cells of the solar cell module, preferably made of silicon
- - in the area of the cross connector: cross connectors preferably made of copper
- - rear encapsulant foil (PV encapsulant foil), preferably made of ethylene vinyl acetate (EVA), polyolefin elastomers (POE)
- - Back cover (PV backsheet), preferably made of polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET)
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine photovoltaische Solarzelle für ein erstes Beispiel eines Solarzellenmoduls; -
2 eine Seitenansicht und -
3 eine Draufsicht von hinten auf das erste Beispiel eines Solarzellenmoduls; -
4 eine Draufsicht von hinten auf ein zweites Beispiel und -
5 eine Draufsicht von hinten auf ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; -
6 eine photovoltaische Solarzelle für ein Solarzellenmodul gemäß7 ; -
7 ein in Draufsicht von hinten dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; -
8 ein in Draufsicht von hinten dargestelltes viertes Beispiel eines Solarzellenmoduls und -
9 bis 11 Schnittbilder zu8 , wobei die Schnittebene jeweils senkrecht zur Zeichenebene in8 steht.
-
1 a photovoltaic solar cell for a first example of a solar cell module; -
2 a side view and -
3 a rear plan view of the first example of a solar cell module; -
4 a rear view of a second example and -
5 a rear plan view of a third example of a solar cell module according to the invention; -
6 a photovoltaic solar cell for a solar cell module according to7 ; -
7 an embodiment of a solar cell module according to the invention shown in a plan view from the rear; -
8 a fourth example of a solar cell module shown in plan view from the rear and -
9 to 11 Cut images of8 , where the cutting plane is perpendicular to the drawing plane in8 stands.
Sämtliche Figuren zeigen schematische, nicht maßstabgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.All figures are schematic representations, not to scale. Identical reference symbols in the figures indicate identical or equivalent elements.
In
Die Solarzelle 1 ist in an sich bekannter Weise als photovoltaische Solarzelle basierend auf einem Siliziumwafer als Halbleitersubstrat ausgebildet und weist an der Vorderseite einen Emitter auf, welcher mittels der Kontaktfinger 2 und des Busbars 3 kontaktiert ist. An der Rückseite der Solarzelle ist ganzflächig eine Aluminiumschicht angeordnet, um die Basis der Solarzelle elektrisch zu kontaktieren. Es liegt im Rahmen der Erfindung, Weiterbildungen dieser Solarzellenstruktur oder auch andere Solarzellenstrukturen als Solarzellen für ein erfindungsgemäßes Solarzellenmodul zu verwenden. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, an der Vorderseite zusätzliche Schichten zur Verbesserung der elektrischen Güte, insbesondere der Verringerung Rekombinationsgeschwindigkeit an der Oberfläche oder der optischen Eigenschaften anzuordnen.The solar cell 1 is designed in a manner known per se as a photovoltaic solar cell based on a silicon wafer as a semiconductor substrate and has an emitter on the front side, which is contacted by means of the contact fingers 2 and the busbar 3. An aluminum layer is arranged over the entire surface of the rear side of the solar cell in order to electrically contact the base of the solar cell. It is within the scope of the invention to develop further developments of this solar cell structure or other solar cell structures as solar cells for a device according to the invention. to use a suitable solar cell module. In particular, it is within the scope of the invention to arrange additional layers on the front side to improve the electrical quality, in particular to reduce the recombination rate at the surface or the optical properties.
Die in
In
Eine schematische Darstellung des ersten Beispiels eines Solarzellenmoduls ist in
- Das Solarzellenmodul gemäß erstem Beispiel weist eine Mehrzahl photovoltaischer Solarzellen 1 gemäß
1 mit elektrisch kontaktierbaren Rückseiten auf, wobei die Rückseiten vollflächig mit einer Aluminiumschicht bedeckt sind.
- The solar cell module according to the first example comprises a plurality of photovoltaic solar cells 1 according to
1 with electrically contactable backs, whereby the backs are completely covered with an aluminum layer.
Die Solarzellen 1 sind in einer Matrix-Schindelanordnung angeordnet, welche vorliegend drei räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen aufweist.The solar cells 1 are arranged in a matrix shingle arrangement, which in the present case has three spatially parallel solar cell rows, each with several solar cells.
In
Wie in
Weiterhin sind die Solarzellen derart angeordnet, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Um diese teilweise Überdeckung auszubilden, sind die randständigen Solarzellen 1 der untersten und der obersten Solarzellenreihe gemäß
Wesentlich ist, dass das Solarzellenmodul einen elektrisch leitenden Querverbinder 5 aufweist, welcher die Rückseiten jeder Solarzelle 1 der mittleren Solarzellenreihe zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert. In diesem Ausführungsbeispiel weist die durch den Querverbinder kontaktierte Solarzellenreihe vier Solarzellen 1 auf. Die beiden nicht randständigen Solarzellen 1e und 1f sind vorliegend zu etwa 80% (Zeichnung nicht maßstabsgetreu) durch den Querverbinder bedeckt, ebenso die gemäß
Der Querverbinder 5 ist als elektrisch leitendes Klebeband ausgebildet und erstreckt sich gemäß
Schematisch ist in
In einer Abwandlung des ersten Beispiels eines Solarzellenmoduls ist der Querverbinder 5 als Kupferfolie mit einer Dicke von 30 µm ausgebildet. Zwischen Querverbinder 5 und den Solarzellen 1 der mittleren Solarzellenreihe wird Leitkleber angeordnet. In einem späteren Verfahrensschritt bei der Herstellung des Solarzellenmoduls erfolgt in an sich bekannter Weise die Lamination. Hierzu wird an der Vorderseite ein transparentes Trägersubstrat (Glas) des Solarzellenmoduls angeordnet und an der Rückseite eine Schutzabdeckung (backsheet). Zwischen Trägersubstrat und Solarzellen ist eine vordere Verkapselungsfolie (EVA) und zwischen Solarzellen und backsheet eine hintere Verkapselungsfolie (EVA) angeordnet. Mittels Lamination erfolgt ein Fügen der Folien, sodass zwischen den Folien insbesondere die Solarzellen 1 und der Querverbinder 5 eingebettet sind. Bei dieser Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels erfolgt darüber hinaus während der Lamination ein Aushärten des zwischen Querverbinder 5 und Solarzellen 1 der mittleren Solarzellenreihe aufgebrachten Leitklebers.In a modification of the first example of a solar cell module, the cross-connector 5 is formed as a copper foil with a thickness of 30 µm. Conductive adhesive is arranged between the cross-connector 5 and the solar cells 1 of the middle solar cell row. In a later process step in the production of the solar cell module, lamination takes place in a manner known per se. For this purpose, a transparent carrier substrate (glass) of the solar cell module is arranged on the front side and a protective cover (backsheet) on the back. A front encapsulation film (EVA) is arranged between the carrier substrate and solar cells, and a rear encapsulation film (EVA) is arranged between the solar cells and the backsheet. The films are joined by lamination, so that the solar cells 1 and the cross-connector 5, in particular, are embedded between the films. In this modification of the first exemplary embodiment, During lamination, the conductive adhesive applied between cross connector 5 and solar cells 1 of the middle solar cell row hardens.
In den
Bei dem in
Bei dem in
Mittels zweier Längsverbinder 8, welche als Kupferband ausgebildet sind, erfolgt eine elektrische Zuleitung von den beiden Querverbindern 5 zu der Anschlussdose 7. Die in der Anschlussdose 7 angeordnete Bypassdiode ist mit den Längsverbindern 8 elektrisch leitend verbunden, sodass zwischen den beiden Querverbindern 5 eine Bypassdiode zwischengeschaltet ist.By means of two longitudinal connectors 8, which are designed as copper strips, an electrical supply line is established from the two cross connectors 5 to the junction box 7. The bypass diode arranged in the junction box 7 is electrically connected to the longitudinal connectors 8, so that a bypass diode is interposed between the two cross connectors 5.
Das in
In
Die Ausgestaltung der Vorderseite der in
Im Unterschied zu der in
In
In
Der Querverbinder 5 überdeckt die Querverbindungsbögen 9b im Wesentlichen. In der Darstellung gemäß
In
- Das Solarzellenmodul weist 27 Solarzellenreihen mit jeweils sieben nebeneinander angeordneten Solarzellen auf. An der Rückseite der Solarzellen sind vier Querverbinder 5 angeordnet. Die Querverbinder 5 sind elektrisch leitend durch Längsverbinder 8 verbunden, wobei jeweils mittig zwischen zwei Querverbindern 5 eine Anschlussdose 7 angeordnet ist, zu welcher Längsverbinder 8 führen. In der Anschlussdose 7 ist jeweils eine Bypassdiode angeordnet, welche die in die Anschlussdose 7 mündenden Längsverbinder 8 verbindet. Am rechten Rand ist zur Verdeutlichung schematisch die Verschaltung mit den Bypassdioden 6 als Ersatzschaltbild dargestellt.
- The solar cell module has 27 solar cell rows, each with seven arranged next to each other. solar cells. Four cross-connectors 5 are arranged on the back of the solar cells. The cross-connectors 5 are electrically connected by longitudinal connectors 8, with a junction box 7 being arranged centrally between each two cross-connectors 5, to which longitudinal connectors 8 lead. A bypass diode is arranged in each junction box 7, which connects the longitudinal connectors 8 leading into the junction box 7. For clarity, the wiring with the bypass diodes 6 is shown schematically as an equivalent circuit diagram on the right-hand edge.
Das Solarzellenmodul gemäß
Auch bei dieser Darstellung ist zur besseren Übersichtlichkeit lediglich links oben eine Solarzelle mit Bezugszeichen 1 gekennzeichnet.In this illustration, too, only one solar cell is marked with reference number 1 at the top left for better clarity.
Das in
Die
In
Wie in
In
- - Eine Rückseitenabdeckung 13, ca. 400 µm, (z.B. aus PE, PET);
- - Eine hintere Verkapselungsfolie 14, ca. 400 µm (z.B. aus EVA, POE);
- - Die Solarzellen 1 des Solarzellenmoduls ca. 180 µm (z.B. aus Silizium);
- - Eine vordere Verkapselungsfolie 15, ca. 400 µm (z.B. aus EVA, POE) und ein Vorderseitenglas 16 ca. 3,2 mm.
- - A back cover 13, approx. 400 µm, (e.g. made of PE, PET);
- - A rear encapsulation film 14, approx. 400 µm (e.g. made of EVA, POE);
- - The solar cells 1 of the solar cell module approx. 180 µm (e.g. made of silicon);
- - A front encapsulation film 15, approx. 400 µm (e.g. made of EVA, POE) and a front glass 16 approx. 3.2 mm.
An der Position des Schnitts A ist zudem ein Querverbinder 5 und ein Längsverbinder 8 eingeordnet, welche sich an der Position des Schnitts A überkreuzen.At the position of section A there is also a transverse connector 5 and a longitudinal connector 8, which cross each other at the position of section A.
Zusätzlich ist eine Längsverbinderisolierungsfolie 17 als isolierendes Element zwischen Längsverbinder 8 und Solarzellen 1 angeordnet, wobei die Längsverbinderisolierungsfolie 17 zumindest denjenigen Bereich ausspart, in welchen der Querverbinder 5 den Längsverbinder 8 bedeckt. Es besteht somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Querverbinder 5, Längsverbinder 8 und den Solarzellen 1.Additionally, a longitudinal connector insulation film 17 is arranged as an insulating element between the longitudinal connector 8 and the solar cells 1, wherein the longitudinal connector insulation film 17 leaves out at least the area in which the cross connector 5 covers the longitudinal connector 8. Thus, an electrically conductive connection exists between the cross connector 5, the longitudinal connector 8, and the solar cells 1.
Querverbinder 5, Längsverbinder 8 und Längsverbinderisolierungsfolie 17 sind somit in dieser Reihenfolge zwischen hinterer Verkapselungsfolie 14 und Solarzellen 1 angeordnet.Cross connector 5, longitudinal connector 8 and longitudinal connector insulation film 17 are thus arranged in this order between rear encapsulation film 14 and solar cells 1.
In
Der Schnitt gemäß Schnittlinie B in
An der Position der Schnittlinie C ist ein Abdeckungsstreifen 12 angeordnet. Der Abdeckungsstreifen ist zwischen Querverbinder 5 und Solarzellen 1 angeordnet, so dass bei Draufsicht von vorne, in der Darstellung gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Solarzellesolar cell
- 22
- KontaktfingernContact fingers
- 3, 9a3, 9a
- BusbarBusbar
- 44
- ÜberlappungsbereichOverlap area
- 55
- QuerverbinderCross connectors
- 66
- BypassdiodeBypass diode
- 77
- AnschlussdoseJunction box
- 88
- LängsverbinderLongitudinal connector
- 99
- RückseitenkontaktierungsstrukturBackside contact structure
- 9b9b
- QuerverbindungsbögenCross-connecting arches
- 1010
- Reihenverschaltungs-TeilbereichSeries connection sub-area
- 1111
- Querverbindungs-TeilbereichCross-connection sub-area
- 1212
- AbdeckungsstreifenCover strips
- 1313
- RückseitenabdeckungBack cover
- 1414
- hintere Verkapselungsfolierear encapsulation film
- 1515
- vordere Verkapselungsfoliefront encapsulation film
- 1616
- VorderseitenglasFront glass
- 1717
- LängsverbinderisolierungsfolieLongitudinal connector insulation foil
Claims (15)
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