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WO2008014900A1 - Verfahren zum anbringen eines verbindungsleiters an einer photovoltaischen solarzelle - Google Patents

Verfahren zum anbringen eines verbindungsleiters an einer photovoltaischen solarzelle Download PDF

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Publication number
WO2008014900A1
WO2008014900A1 PCT/EP2007/006454 EP2007006454W WO2008014900A1 WO 2008014900 A1 WO2008014900 A1 WO 2008014900A1 EP 2007006454 W EP2007006454 W EP 2007006454W WO 2008014900 A1 WO2008014900 A1 WO 2008014900A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
solder
connecting conductor
flux
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2007/006454
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Antje Einenkel
Harry Berek
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.)
Fne Forschungsinstitut fur Nichteisen-Metalle GmbH
Original Assignee
Fne Forschungsinstitut fur Nichteisen-Metalle GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fne Forschungsinstitut fur Nichteisen-Metalle GmbH filed Critical Fne Forschungsinstitut fur Nichteisen-Metalle GmbH
Priority to EP07786209A priority Critical patent/EP2047523A1/de
Publication of WO2008014900A1 publication Critical patent/WO2008014900A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/137—Batch treatment of the devices
    • H10F71/1375—Apparatus for automatic interconnection of photovoltaic cells in a module
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/06—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering making use of vibrations, e.g. supersonic vibrations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a method for attaching a connection conductor to a photovoltaic solar cell.
  • connection conductors to solar cells e.g. Silicon solar cells
  • solar cells e.g. Silicon solar cells
  • Attaching connection conductors to solar cells is basically known and used, for example, to electrically connect several solar cells together, in particular to connect in series.
  • both the front side and the back side of the solar cell have silver-plated terminal contacts to which the connection conductors are attached by means of soft soldering. If an aluminum layer improving the efficiency of the solar cell is provided on the rear side of the solar cell, its efficiency-improving effect can be impaired by applying the terminal contact.
  • the soldering process is carried out in a known method by heating the solar cell to soldering temperature by irradiation of light of a suitable wavelength, for example in the short-wave infrared range in silicon solar cells.
  • a suitable wavelength for example in the short-wave infrared range in silicon solar cells.
  • flux is used during soldering.
  • the use of flux has the disadvantage that the flux can not be completely removed after the connection conductors have been attached to the solar cells.
  • the residual flux residues can impair the efficiency not only of the individual solar cells, but also of a solar cell module comprising the solar cells overall, at least in the long term.
  • connection of two electrical conductors by ultrasonic soldering is known.
  • a direct soldering of a connection conductor by means of ultrasound to a connection contact of a solar cell is not only expensive, but the solar cell can also be damaged.
  • the invention has for its object to provide a method for attaching a connection conductor to a photovoltaic solar cell, by which the quality of the solar cell or a solar cell module comprising this is at least not significantly impaired.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and in particular by applying a solder, in particular soft solder, to the solar cell by means of ultrasound soldering and connecting the connecting conductor to the solar cell while supplying thermal energy through the solder applied to the solar cell becomes.
  • a solder in particular soft solder
  • the idea according to the invention thus generally consists of applying the solder to the solar cell on the one hand and the actual connection of the connecting conductor to the solar cell on the other hand in two separate steps, in other words one after the other.
  • the application of the solder to the solar cell certainly represents that is, a preparatory step for the actual connection of the connection conductor to the solar cell.
  • each solar cell can be soldered on its own, without this having to take into account a future position of the solar cell provided in the module relative to other solar cells.
  • solder by means of ultrasonic soldering makes it possible to produce an optimum electrical contact between the solder and a metallization of the solar cell, even without the use of flux. In this way, it is ultimately possible to connect the connecting conductor completely flux-free with the solar cell. Consequently, no flux residues which could have a negative effect in a solar cell module comprising the solar cell result from the method according to the invention.
  • solder is applied to the solar cell with the formation of strip-shaped solder paths.
  • solder sheets or contact tracks can, in particular on the back of the solar cell, be used as a current collection conductor, so that no additional bus bars need to be provided.
  • the solder is directly, i. without an additional metallic intermediate layer, applied to an aluminum layer provided on the rear side of the solar cell.
  • an additional metallic intermediate layer applied to an aluminum layer provided on the rear side of the solar cell.
  • the connecting conductor is in turn provided with a solder layer before being connected to the solder applied to the solar cell.
  • the connection conductor is so to speakquaintlotet.
  • the solder layer considerably facilitates the connection of the connection conductor to the solder applied to the solar cell and improves the quality of the connection both in electrical and in mechanical terms.
  • the formation of the solder layer on the connecting conductor takes place without the use of flux. This contributes to the achievement of a completely flux-free solder joint between the connection conductor and the solar cell and thus to the maintenance of an optimum efficiency of the solar cell and of a solar cell module formed therefrom.
  • the thermal energy for connecting the connection conductor to the solder applied to the solar cell is provided by a light source.
  • a light source This is a so-called "lamp soldering process", which is characterized by a especially good economy distinguishes.
  • the light source emits in a wavelength range which leads to a particularly rapid heating of the solar cell to soldering temperature. In the case of silicon solar cells, light in the short-wave infrared range is particularly suitable for this purpose.
  • connection of connecting conductor and solar cell takes place in a continuous process.
  • Such a process allows particularly economical electrical connection of a large number of solar cells and thus ultimately enables particularly cost-effective module production.
  • the supply of thermal energy by means of a light source is particularly well suited.
  • a further subject of the invention is also a solar cell with at least one connecting conductor for the electrical connection of the solar cells with e.g. a further solar cell, wherein the connecting conductor is attached by means of a flux-free solder joint to the solar cell.
  • the flux freedom of the solder joint contributes to the achievement and maintenance of an optimum efficiency of a solar cell module comprising the solar cell.
  • connection conductor is soldered directly, ie without an additional metallic intermediate layer, to an aluminum layer provided on the rear side of the solar cell.
  • directly soldering the connecting conductor to the aluminum layer can be dispensed with an additional, for example, silver, connection contact, by which the efficiency of the solar cell would be impaired.
  • the direct soldering of the connecting conductor to the aluminum layer thus contributes to maintain optimum efficiency of the solar cell taken by itself and thus ultimately also a solar cell module comprising the solar cell.
  • FIG. 1 shows an arrangement of a plurality of solar cells connected in series in cross section.
  • Fig. 2 is a plan view of a front side of a solar cell of
  • FIG. 3 is a plan view of a back side of a solar cell of FIG. 1.
  • Fig. 1 three solar cells 10 are shown, which are electrically connected in series by means of connecting conductors 12.
  • the number of series-connected solar cells 10 is not limited to three, but ultimately depends on the size of the solar cell module, to which the solar cells 10 are to be summarized.
  • the solar cells 10 are silicon solar cells which are formed in a known manner from a crystalline silicon material 14 and have on their front side a front-side metallization 16 and on their rear side a back-side metallization 18.
  • each solar cell 10 comprises two current collection elements arranged parallel to one another. 20 and a plurality of finger portions 22, which extend transversely to the current collecting sections 20 and are each electrically connected to one of the current collecting sections 20.
  • the backside metallization 18 of each solar cell 10 is formed by an aluminum layer 24 which covers the backside of the solar cell 10 substantially over the entire area (FIG. 3).
  • connection conductors 12 for series connection of the solar cells 10.
  • the pillowslei- ter 12 extend both over the entire length of the front and over the entire length of the back of a solar cell 10. In principle, however, it is also possible to make the connecting conductors 12 shorter, so that they the front or Cover the back of a solar cell 10 only partially.
  • connection conductors 12 are aligned with the current collecting sections 20, more precisely they are applied thereto.
  • the connecting conductors 12 are connected directly to the current collecting sections 20 as well as to the aluminum layer 24 by means of a soft solder 26, 28, ie neither an additional current collecting section 20 and connecting conductor 12, nor between aluminum layer 24 and connecting conductor 12 an additional metal layer.
  • the connecting conductors 12 may be formed, for example, from a flat copper strip, which has already been provided with a solder layer prior to attachment to the solar cells 10, ie has been preloaded.
  • connection conductors 12 to the solar cells 10 will be explained in more detail below.
  • a soft solder 26, 28 is applied in the form of a strip-shaped solder path. In this case, both the illumination of the front side of the solar cells 10 and the heating of the rear side of the solar cells 10 are carried out with the exclusion of flux.
  • first the front side and then the rear side of the solar cells 10 are soldered. However, it is also possible to solder first the back and then the front or even both sides at the same time.
  • the front side solder 26 is directly applied to the current collecting sections 20 of the front side metallization 16 by means of an ultrasonic soldering process.
  • an ultrasonic sonotrode is moved over the current collecting sections 20 at soldering temperature and with the supply of solder wire in a movement parallel to the front side of the solar cell 10.
  • solder wire instead of supplying a solder wire, it is also possible to place solder preforms on the current collection sections 20 and to move the ultrasonic sonotrode at soldering temperature accordingly over them.
  • oxide layers are deposited on the current collecting sections 20 and / or on the soldering wire or have formed a solder preform, broken, so that a cohesive connection of solder 26 and current collection section 20 is achieved with optimal electrical properties and in particular with a minimal contact resistance.
  • solder 28 is applied in the form of strips directly onto the aluminum layer 24 of the backside metallization 18, i.
  • metal layer between the aluminum layer 24 and the soft solder 26 is formed.
  • the solar cells 10 are positioned in a predetermined position relative to each other and the connecting conductors 12 are arranged on or below the solar cells 10 that they both with the front side Lot 26 of a solar cell and with the back Lot 28 of an adjacent solar cell 10 in Standing in contact.
  • the solar cells 10 and connecting conductors 12 thus arranged are heated to the soldering temperature in a continuous process for the material-liquid connection of the connecting conductors 12 to the front and back-side solder 26, 28.
  • the connecting conductors 12 are provided to achieve an optimum solder joint with a flux-free solder layer.
  • the thermal energy required for heating to the soldering temperature is provided by a light source, past which the solar cells 10 and connecting conductors 12 pass.
  • minor ge caused by a transport system for the solar cells 10 relative movements to produce a reliable connection between the pre-soldered connection conductors 12 and the pre-soldered solar cells 10 at soldering temperature.
  • the cohesive connection of the connecting conductors 12 to the solar cells 10 is done in other words, ie by a so-called lamp soldering process.
  • the light source is arranged so that it irradiates the front side of the solar cells 10.
  • the light source may be e.g. to act a halogen lamp that emits light in the short-wave infrared range, which leads to a particularly rapid heating of the solar cell 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle, bei dem ein Lot, insbesondere Weichlot, mittels Ultraschall-Löten auf die Solarzelle aufgebracht wird und der Verbindungsleiter unter Zuführung von thermischer Energie durch das auf die Solarzelle aufgebrachte Lot mit der Solarzelle verbunden wird.

Description

Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle.
Das Anbringen von Verbindungsleitern an Solarzellen, z.B. Siliziumsolarzellen, ist grundsätzlich bekannt und dient beispielsweise dazu, mehrere Solarzellen elektrisch miteinander zu verbinden, insbesondere in Reihe zu schalten.
Herkömmlicherweise werden sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite der Solarzelle Silber aufweisende Anschlusskontakte ausgebildet, an welchen die Verbindungsleiter mittels Weichlöten angebracht werden. Ist an der Rückseite der Solarzelle eine den Wirkungsgrad der Solarzelle verbessernde Aluminiumschicht vorgesehen, so kann durch das Auf- bringen des Anschlusskontaktes deren Wirkungsgrad verbessernde Wirkung beeinträchtigt werden.
Der Lötprozess erfolgt bei einem bekannten Verfahren unter Erwärmung der Solarzelle auf Löttemperatur durch Einstrahlung von Licht einer ge- eigneten Wellenlänge, z.B. im kurzwelligen Infrarotbereich bei Siliziumsolarzellen. Um einen optimalen elektrischen Kontakt zwischen den Verbindungsleitern und den Anschlusskontakten zu erreichen, wird beim Löten Flussmittel eingesetzt. Die Verwendung von Flussmittel hat den Nachteil, dass sich das Flussmittel nach erfolgter Anbringung der Verbindungsleiter an den Solarzellen zumindest nicht vollständig entfernen lässt. Die zurückbleibenden Fluss- mittelrückstände können den Wirkungsgrad nicht nur der einzelnen Solarzellen, sondern auch eines die Solarzellen umfassenden Solarzellenmoduls insgesamt zumindest langfristig beeinträchtigen.
Grundsätzlich bekannt ist auch eine Verbindung zweier elektrischer Leiter mittels Ultraschalllöten. Ein direktes Anlöten eines Verbindungsleiters mittels Ultraschall an einen Anschlusskontakt einer Solarzelle ist jedoch nicht nur aufwendig, sondern die Solarzelle kann dabei auch beschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters an einer photovoltaischen Solarzelle zu schaffen, durch welches die Qualität der Solarzelle bzw. eines diese umfassenden Solarzellenmoduls zumindest nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass ein Lot, insbesondere Weichlot, mittels Ultraschalllöten auf die Solarzelle aufgebracht wird und der Verbindungsleiter unter Zuführung von thermischer Energie durch das auf die Solarzelle aufgebrachte Lot mit der Solarzelle verbunden wird.
Der erfindungsgemäße Gedanke besteht allgemein also darin, das Aufbringen des Lots auf die Solarzelle einerseits und das eigentliche Verbinden des Verbindungsleiters mit der Solarzelle andererseits in zwei voneinander getrennten Schritten, mit anderen Worten also nacheinander, vor- zunehmen. Das Aufbringen des Lots auf die Solarzelle stellt dabei gewis- sermaßen einen Vorbereitungsschritt für das eigentliche Verbinden des Verbindungsleiters mit der Solarzelle dar.
Da das Lot unabhängig von der Handhabung des Verbindungsleiters auf die Solarzelle aufgebracht wird, ist es möglich, den Ultraschall-Lötvorgang so zu steuern, insbesondere eine Ultraschall-Sonotrode so exakt zu führen, dass eine Beschädigung der Solarzelle vermieden wird. So kann bei der Modulherstellung zunächst jede Solarzelle für sich genommen belotet werden, und zwar ohne dass hierbei eine zukünftige, in dem Modul vorge- sehene Lage der Solarzelle relativ zu weiteren Solarzellen berücksichtigt zu werden braucht.
Das Aufbringen des Lots mittels Ultraschall- Löten ermöglicht die Herstellung eines optimalen elektrischen Kontakts zwischen dem Lot und einer Metallisierung der Solarzelle auch ohne Verwendung von Flussmittel. Auf diese Weise ist es letztlich möglich, den Verbindungsleiter vollständig flussmittelfrei mit der Solarzelle zu verbinden. Aus dem erfindungsgemä- ßen Verfahren resultieren folglich keine Flussmittelrückstände, welche sich in einem die Solarzelle umfassenden Solarzellenmodul negativ aus- wirken könnten.
Im Ergebnis wird durch das erfindungsgemäße Verfahren also weder der Wirkungsgrad der Solarzelle für sich genommen, noch der Wirkungsgrad eines die Solarzelle umfassenden Moduls wesentlich beeinträchtigt.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Lot unter Ausbildung von strei- fenförmigen Lotbahnen auf die Solarzelle aufgebracht. Diese Lotbahnen bzw. Kontaktbahnen können, insbesondere auf der Rückseite der Solarzelle, als Stromsammeileiter verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Sammelleiter vorgesehen zu werden brauchen.
Vorzugsweise wird das Lot direkt, d.h. ohne eine zusätzliche metallische Zwischenschicht, auf eine an der Rückseite der Solarzelle vorgesehene Aluminiumschicht aufgebracht. Auf die Ausbildung eines Silber aufweisenden Anschlusskontakts auf der Rückseite, durch welchen die sich positiv auf den Wirkungsgrad der Solarzelle auswirkende Eigenschaft der Aluminiumschicht beeinträchtigt würde, kann folglich verzichtet werden. Dies trägt zum Erhalt eines optimalen Wirkungsgrades der Solarzelle bei.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Verbindungsleiter vor dem Verbinden mit dem auf die Solarzelle aufgebrachten Lot seinerseits mit einer Lotschicht versehen. Der Verbindungsleiter wird gewissermaßen also vorbelotet. Durch die Lotschicht wird das Verbinden des Verbindungsleiters mit dem auf die Solarzelle aufgebrachten Lot erheblich erleichtert und die Qualität der Verbindung sowohl in elektrischer als auch in mechanischer Hinsicht verbessert.
Vorteilhafterweise erfolgt die Ausbildung der Lotschicht auf dem Verbindungsleiter ohne Verwendung von Flussmittel. Dies trägt zur Erreichung einer vollständig flussmittelfreien Lötverbindung zwischen Verbindungsleiter und Solarzelle und somit zur Erhaltung eines optimalen Wirkungs- grads der Solarzelle und eines daraus gebildeten Solarzellenmoduls bei.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die thermische Energie zum Verbinden des Verbindungsleiters mit dem auf die Solarzelle aufgebrachten Lot durch eine Lichtquelle bereitgestellt. Es handelt sich hierbei also um einen so genannten "Lampenlötprozess", welcher sich durch eine be- sonders gute Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Bevorzugt emittiert die Lichtquelle in einem Wellenlängenbereich, welcher zu einer besonders schnellen Erwärmung der Solarzelle auf Löttemperatur führt. Im Fall von Siliziumsolarzellen eignet sich hierfür insbesondere Licht im kurzwelligen In- frarotbereich.
Vorteilhafterweise erfolgt die Verbindung von Verbindungsleiter und Solarzelle in einem Durchlaufprozess. Ein derartiger Prozess erlaubt auf besonders wirtschaftliche Weise eine elektrische Verschaltung einer Viel- zahl von Solarzellen und ermöglicht somit letztlich eine besonders kostengünstige Modulherstellung. Für einen Durchlaufprozess ist die Zuführung der thermischen Energie mittels einer Lichtquelle besonders gut geeignet.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Solarzelle mit we- nigstens einem Verbindungsleiter zur elektrischen Verbindung der Solarzellen mit z.B. einer weiteren Solarzelle, wobei der Verbindungsleiter mittels einer flussmittelfreien Lötverbindung an der Solarzelle angebracht ist. Die Flussmittelfreiheit der Lötverbindung trägt, wie bereits mehrfach erwähnt wurde, zur Erreichung und Erhaltung eines optimalen Wirkungs- grades eines die Solarzelle umfassenden Solarzellenmoduls bei.
Vorzugsweise ist der Verbindungsleiter direkt, d.h. ohne eine zusätzliche metallische Zwischenschicht, an eine an der Rückseite der Solarzelle vorgesehene Aluminiumschicht angelötet. Durch das direkte Anlöten des Verbindungsleiters an die Aluminium Schicht kann auf einen zusätzlichen, z.B. Silber aufweisenden, Anschlusskontakt verzichtet werden, durch welchen der Wirkungsgrad der Solarzelle beeinträchtigt würde. Das direkte Anlöten des Verbindungsleiters an die Aluminiumschicht trägt also zum Erhalt eines optimalen Wirkungsgrades der Solarzelle für sich genommen und somit letztlich auch eines die Solarzelle umfassenden Solarzellenmoduls bei.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaf- ten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung von mehreren in Reihe geschalteten Solarzellen im Querschnitt;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Vorderseite einer Solarzelle von
Fig. 1; und
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Rückseite einer Solarzelle von Fig. 1.
In Fig. 1 sind drei Solarzellen 10 dargestellt, die mit Hilfe von Verbindungsleitern 12 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der in Reihe geschalteten Solarzellen 10 ist nicht auf drei beschränkt, sondern hängt letztlich von der Größe des Solarzellenmoduls ab, zu dem die Solarzellen 10 zusammengefasst werden sollen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Solarzellen 10 um Siliziumsolarzellen, die in bekannter Weise aus einem kristallinen Siliziummaterial 14 gebildet sind und an ihrer Vorderseite eine Vorderseitenmetallisierung 16 sowie an ihrer Rückseite eine Rückseitenmetallisierung 18 aufweisen.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, umfasst die Vorderseitenmetallisierung 16 jeder Solarzelle 10 zwei parallel zueinander angeordnete Stromsammelab- schnitte 20 sowie eine Vielzahl von Fingerabschnitten 22, die sich quer zu den Stromsammeiabschnitten 20 erstrecken und jeweils mit einem der Stromsammeiabschnitte 20 elektrisch leitend verbunden sind.
Die Rückseitenmetallisierung 18 jeder Solarzelle 10 ist durch eine Aluminiumschicht 24 gebildet, welche die Rückseite der Solarzelle 10 im Wesentlichen ganzflächig bedeckt (Fig. 3).
Wie Fig. 1 zeigt, sind zur Reihenverschaltung der Solarzellen 10 jeweils die Rückseitenmetallisierung 18 einer Solarzelle 10 und die Vorderseitenmetallisierung 16 einer benachbarten Solarzelle 10 durch zwei Verbindungsleiter 12 miteinander verbunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Verbindungslei- ter 12 jeweils sowohl über die gesamte Länge der Vorderseite als auch über die gesamte Länge der Rückseite einer Solarzelle 10. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Verbindungsleiter 12 kürzer auszubilden, so dass sie die Vorder- bzw. Rückseite einer Solarzelle 10 nur zum Teil überdecken.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Verbindungsleiter 12 mit den Stromsammeiabschnitten 20 ausgerichtet, genauer gesagt liegen sie auf diesen auf.
Die Verbindungsleiter 12 sind mittels eines Weichlots 26, 28 sowohl mit den Stromsammeiabschnitten 20 als auch mit der Aluminiumschicht 24 direkt verbunden, d.h. weder zwischen Stromsammeiabschnitt 20 und Verbindungsleiter 12, noch zwischen Aluminiumschicht 24 und Verbindungsleiter 12 ist eine zusätzliche Metallschicht angeordnet. Die Verbindungsleiter 12 können beispielsweise aus einem flachen Kupferband gebildet sein, welches bereits vor der Anbringung an den Solarzellen 10 mit einer Lotschicht versehen, d.h. also vorbelotet wurde.
Die Anbringung der Verbindungsleiter 12 an den Solarzellen 10 wird nachfolgend näher erläutert.
Zunächst wird in den Bereichen der Solarzellen 10, in welchen ein Verbindungsleiter 12 angebracht werden soll, ein Weichlot 26, 28 in Form einer streifenförmigen Lotbahn aufgebracht. Dabei erfolgt sowohl das Be- loten der Vorderseite der Solarzellen 10 als auch das BeIo ten der Rückseite der Solarzellen 10 unter Ausschluss von Flussmittel.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zunächst die Vorderseite und anschließend die Rückseite der Solarzellen 10 belotet. Es ist jedoch auch möglich, erst die Rückseite und dann die Vorderseite oder sogar beide Seiten gleichzeitig zu beloten.
Das Lot 26 der Vorderseite wird direkt auf die Stromsammeiabschnitte 20 der Vorderseitenmetallisierung 16 aufgebracht, und zwar mittels eines Ultraschall-Lötprozesses. Zu diesem Zweck wird eine Ultraschall-Sono- trode bei Löttemperatur und unter Zuführung von Lotdraht in einer zur Vorderseite der Solarzelle 10 parallelen Bewegung über die Stromsammeiabschnitte 20 hinweg bewegt. Anstelle der Zuführung eines Lotdrahts ist es auch möglich, Lotformteile auf die Stromsammeiabschnitte 20 aufzulegen und die Ultraschall- Sonotrode bei Löttemperatur entsprechend über diese hinweg zu bewegen.
Durch den Einsatz der Ultraschall- Sonotrode werden Oxidschichten, die sich auf den Stromsammeiabschnitten 20 und/ oder auf dem Lotdraht bzw. einem Lotformteil ausgebildet haben, aufgebrochen, so dass eine stoffschlüssige Verbindung von Lot 26 und Stromsammeiabschnitt 20 mit optimalen elektrischen Eigenschaften und insbesondere mit einem minimalem Kontaktwiderstand erreicht wird.
In entsprechender Weise erfolgt die Belotung der Rückseite der Solarzellen 10. Hierbei wird das Lot 28 in Form von Streifen direkt auf die Aluminiumschicht 24 der Rückseitenmetallisierung 18 aufgebracht, d.h. also ohne dass eine zusätzliche, beispielsweise Silber aufweisende, Metall- schicht zwischen der Aluminiumschicht 24 und dem Weichlot 26 ausgebildet wird.
Nach der vorder- und rückseitigen Belotung der Solarzellen 10 werden diese durch die Verbindungsleiter 12 miteinander verbunden. Zu diesem Zweck werden die Solarzellen 10 in einer bestimmungsgemäßen Lage relativ zueinander positioniert und die Verbindungsleiter 12 so auf bzw. unter den Solarzellen 10 angeordnet, dass sie sowohl mit dem vorderseitigen Lot 26 einer Solarzelle als auch mit dem rückseitigen Lot 28 einer benachbarten Solarzelle 10 in Kontakt stehen.
Anschließend werden die so angeordneten Solarzellen 10 und Verbindungsleiter 12 zur stoffflüssigen Verbindung der Verbindungsleiter 12 mit dem vorderseitigen bzw. rückseitigen Lot 26, 28 in einem Durchlaufpro- zess auf Löttemperatur erwärmt. Dabei sind die Verbindungsleiter 12 zur Erreichung einer optimalen Lötverbindung mit einer flussmittelfreien Lotschicht versehen.
Die zur Erwärmung auf Löttemperatur erforderliche thermische Energie wird durch eine Lichtquelle bereitgestellt, an welcher die Solarzellen 10 und Verbindungsleiter 12 vorbeibewegt werden. Dabei reichen geringfügi- ge, durch ein Transportsystem für die Solarzellen 10 hervorgerufene Relativbewegungen aus, um bei Löttemperatur eine zuverlässige Verbindung zwischen den vorbeloteten Verbindungsleitern 12 und den vorbeloteten Solarzellen 10 herzustellen.
Das stoffschlüssige Verbinden der Verbindungsleiter 12 mit den Solarzellen 10 geschieht mit anderen Worten also durch einen so genannten Lam- penlötprozess. Die Lichtquelle ist dabei so angeordnet, dass sie die Vorderseite der Solarzellen 10 bestrahlt. Bei der Lichtquelle kann es sich z.B. um eine Halogenlampe handeln, die Licht im kurzwelligen Infrarotbereich emittiert, welches zu einer besonders schnellen Erwärmung der Solarzellen 10 führt.
Im Ergebnis wird auf diese Weise eine zuverlässige und vollständig fluss- mittelfreie Lötverbindung zwischen den Verbindungsleitern 12 und den Solarzellen 10 erreicht.
Bezugszeichenliste
10 Solarzelle
12 Verbindungsleiter 14 Siliziummaterial
16 Vorderseitenmetallisierung
18 Rückseitenmetallisierung
20 Stromsammeiabschnitt
22 Metallfinger 24 Aluminiumschicht
26 Weichlot
28 Weichlot

Claims

Pate ntansprüche
1. Verfahren zum Anbringen eines Verbindungsleiters (12) an einer photovoltaischen Solarzelle (10), bei dem ein Lot (26, 28), insbesondere Weichlot, mittels Ultraschall- Löten auf die Solarzelle (10) aufgebracht wird und der Verbindungsleiter (12) unter Zuführung von thermischer
Energie durch das auf die Solarzelle (10) aufgebrachte Lot (26, 28) mit der Solarzelle (10) verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (26, 28) ohne Verwendung von Flussmittel auf die Solarzelle (10) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (26, 28) bei Löttemperatur und unter Bewegung einer Ultraschall- Sonotrode parallel zur Oberfläche der Solarzelle (10), insbesondere parallel zur Oberfläche einer Metallisierung (16, 18) der Solarzelle (10), auf die Solarzelle (10) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (26, 28) in Form eines Lotdrahts oder eines auf die Solarzelle (10) aufgelegten Lotformteils aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (26, 28) unter Ausbildung von streifenförmigen Lotbahnen auf die Solarzelle (10) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (26, 28) direkt, d.h. ohne eine zusätzliche metallische Zwischenschicht, auf eine an der Rückseite der Solarzelle (10) vorgese- hene Aluminiumschicht (24) aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (26) auf einen Stromsammeiabschnitt (20) einer an der Vor- derseite der Solarzelle (10) vorgesehenen Metallisierung (16) aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (12) vor dem Verbinden mit dem auf die Solarzelle (10) aufgebrachten Lot (26, 28) mit einer Lotschicht versehen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Ausbildung der Lotschicht auf dem Verbindungsleiter (12) ohne Verwendung von Flussmittel erfolgt.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie durch eine Lichtquelle bereitgestellt wird.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Verbindungsleiter (12) und Solarzelle (10) in einem Durchlaufprozess erfolgt.
12. Solarzelle (10) mit wenigstens einem Verbindungsleiter (12) zur elektrischen Verbindung der Solarzelle (10) mit z.B. einer weiteren Solarzelle (10), wobei der Verbindungsleiter (12) mittels einer fluss- mittelfreien Lötverbindung an der Solarzelle (10) angebracht ist.
13. Solarzelle (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (12) direkt, d.h. ohne eine zusätzliche metallische Zwischenschicht, an eine an der Rückseite der Solarzelle (10) vorgesehene Aluminiumschicht (24) angelötet ist.
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