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DE102007016386A1 - Photovoltaic cells contacting method, involves bonding insulating tape to cells, fixing metallic contact bands by adhesive tape pieces, where contact bands are electrically conductively connected with metal bands in contact positions - Google Patents

Photovoltaic cells contacting method, involves bonding insulating tape to cells, fixing metallic contact bands by adhesive tape pieces, where contact bands are electrically conductively connected with metal bands in contact positions Download PDF

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DE102007016386A1
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Germany
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contact
cells
metal
cell
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DE102007016386A
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German (de)
Inventor
Hans-Ulrich Dipl.-Ing. Fritz
Felix Dipl.-Ing Jäger (FH)
Andreas Haas
Karl-Heinz Dipl.-Ing. Menauer
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ACI AG, DE
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Aci-Ecotec & Cokg GmbH
ACI ECOTEC GmbH and Co KG
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    • H10F77/20—Electrodes
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    • 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
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

Zielsetzung der Erfindung ist ein neuartiges Verfahren und dessen Umsetzung in eine Vorrichtung zur Kontaktierung von photovoltaischen Zellen durch Aufbringen metallischer Bänder in einer elektrisch leitenden Verbindung.
Die Erfindung wird durch folgende Verfahrensschritte geprägt:
- Ausrichten der Zellen nach den Bezugskanten, wie sie aus dem Herstellungsprozess definiert sind und nicht willkürlich
- Aufbringen der Metallbänder für Plus- und Minuspol über eine neuartige Andrückvorrichtung, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung mit der Zelle in Verbindung mit einer zuvor aufgebrachten Leitkleberspur erfolgt
- Anbringen von weiterführenden Kontaktbändern an den Enden der Plus- und Minuspole durch neuartige Verfahrensschritte.
Die Kontaktierung der photovoltaischen Zellen ist erforderlich, um die Zellen zu größeren Einheiten in Reihen- und Parallelschaltung zu so genannten Modulen zusammenzuführen.The object of the invention is a novel method and its implementation in a device for contacting photovoltaic cells by applying metallic strips in an electrically conductive connection.
The invention is characterized by the following method steps:
Align the cells with the reference edges, as defined in the manufacturing process, rather than arbitrarily
- Applying the metal strips for plus and minus pole on a novel pressing device, wherein the electrically conductive connection with the cell takes place in conjunction with a previously applied Leitkleberspur
- Attaching further contact bands at the ends of the plus and minus poles by novel process steps.
The contacting of the photovoltaic cells is required to merge the cells into larger units in series and parallel to so-called modules.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Zur Herstellung photovoltaischer Zellen müssen eine Vielzahl von chemischen und physikalischen Prozesse durchlaufen werden, um dann zu einem größeren Verbund, dem so genannten Modul zusammengefasst zu werden.to Production of photovoltaic cells need a variety of chemical and go through physical processes, then to one larger composite, to be summarized in the so-called module.

Dabei wird ein Großteil der Zellen in Reihe geschaltet, um eine genügend hohe elektrische Spannung zu erzielen. Mehrere Reihen werden zur Erhöhung des Stromes parallel geschaltet.there will be a big part The cells are connected in series to a high enough voltage to achieve. Several rows are connected in parallel to increase the current.

Dazu werden dünne Metallbänder auf die Zellen aufgebracht, die einen, die Plus- und Minuspole auf der Zelle bilden und die anderen, die für den Verbund mit den anderen Zellen aus der Zelle herausgeführt werden.To become thin metal bands applied to the cells, the one on, the plus and minus poles on form the cell and the others that are for the composite with the others Cells led out of the cell become.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den dazu erforderlichen Komponenten beschrieben, das es erlaubt, die beschriebene Kontaktierung der Zellen mit Metallbändern einfach, kostengünstig und mit sehr kurzen Taktzeiten durchführen zu können.According to the invention is a Procedures described with the necessary components that it allows the described contacting of the cells with metal bands simply, economical and to be able to carry out with very short cycle times.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der neuartige Verfahrensablauf mit den erforderlichen Komponenten mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen dargestellt.to solution This task is the novel procedure with the required Components with the features described in claim 1.

Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 und 3 wird der besondere Ablauf und die Ausführungsform zur Ausrichtung und Positionierung der Zelle vor dem Kontaktieren beschrieben.With The features of claim 2 and 3, the special process and the embodiment of Alignment and positioning of the cell before contacting described.

Mit den Ansprüchen 4 bis 8 ist der besondere Ablauf und die Ausführungsform mit den eingesetzten Komponenten dargestellt.With the claims 4 to 8 is the particular process and the embodiment with the used Components shown.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.Further Details of the invention can be taken from the following description, in the invention with reference to the embodiment shown in the drawing described in more detail and explained is.

Es zeigenIt demonstrate

1 in schematischer Draufsicht die Zuführung, Ausrichtung und Fixierung der Zelle für die verschiedenen Arbeitsgänge beim Kontaktieren 1 in a schematic plan view, the feeding, alignment and fixation of the cell for the various operations when contacting

2 den Vorgang des Dispensens 2 the process of dispensing

3 den Vorgang für das Aufbringen der Metallbänder 3 the process for applying the metal bands

4 die Anordnung der seitlichen Metallbänder in kontaktierter Form zur Zelle und zu den Kontaktbändern 4 the arrangement of the lateral metal bands in contacted form to the cell and to the contact bands

5 u. 6 die Präparierung der Kontaktbänder nach der erfindungsgemäßen Arbeitsfolge 5 u. 6 the preparation of the contact bands according to the sequence of the invention

In 1 erkennt man, wie die zu kontaktierende Zelle (1), geführt durch die Schienen (3.1 und 3.2.) automatisch in Pfeilrichtung (4) bis zum Erreichen der Anschläge (5.1 und 5.2) zugeführt wird.In 1 you can see how the cell to be contacted ( 1 ), guided by the rails ( 3.1 and 3.2 .) automatically in the direction of the arrow ( 4 ) until the attacks ( 5.1 and 5.2 ) is supplied.

Die Anschläge (5.3 und 5.4) sind dabei noch zurückgezogen, um den freien Einlauf der Zelle zu ermöglichen. Bei der Zuführung wird darauf geachtet, dass die Bezugskanten (1.1 und 1.2) der Zelle (1) immer zu den zugehörigen Anschlägen (5.1, 5.2) sowie (5.3, 5.4) ausgerichtet sind. Damit erhält man die gleiche Ausrichtung wie bei der Herstellung der Zelle und vermeidet so Maßabweichungen zwischen der Zellen-Kante und dem Verlauf der Beschichtungsstruktur auf der Zelle. Nach dieser Struktur müssen die Metallbänder (10) exakt ausgerichtet werden. Zuvor werden gemäß 2 in dieser Spur mit dem Dispenser (7) die Leitkleberraupen (8) mit der Verfahrachse (9) aufgetragen. Im nächsten Schritt erfolgt gemäß 3 das Aufsetzen und Anpressen der Metallbänder (10). Das Metallband kommt von der Rolle, wird gerichtet und dann über einen Taktvorschub dem Andrückfinger (12) zugeführt. Der Andrückfinger (12) enthält an der Unterseite eine Nute, in der das Metallband (10) exakt geführt wird, eine Blattfeder (15) drückt es leicht an. Der Taktvorschub schiebt das Metallband (10) ca. 2 cm über das glatte, nutenfreie und abgerundete Ende des Andrückfingers (10) hinaus. So wird es an den Anfang der Leitkleberraupe (8) aufgesetzt. Zwei Stempel (16), die wechselweise im Einsatz sind, die an der Unterseite saugend ein Klebestreifenstück (21) festhalten, drücken nun sowohl das Ende des Metallbandes (10) als auch das Klebestreifenstück (21) fest an die Zelle (1) an. Das Klebestreifenstück sichert dabei das Metallband gegen das Verrutschen und gegen den Zug, wenn das Metallband mit leichter Vorspannung in seiner gesamten Länge mit dem Andrückfinger (12) durch eine gleitende Bewegung über die Feder (14) angepresst wird. Andrückfinger und die beiden Andrückstempel sind an der Andrückvorrichtung (11) befestigt. Die beiden Andrückstempel arbeiten im Wechsel, während der eine Stempel ein Klebestreifenstück aufsetzt, erhält der außer Eingriff stehende Stempel ein neues Klebestreifenstück.The attacks ( 5.3 and 5.4 ) are still withdrawn to allow the free inlet of the cell. When feeding, care is taken that the reference edges ( 1.1 and 1.2 ) of the cell ( 1 ) always to the associated stops ( 5.1 . 5.2 ) such as ( 5.3 . 5.4 ) are aligned. This gives the same orientation as in the production of the cell and thus avoids deviations between the cell edge and the course of the coating structure on the cell. According to this structure, the metal strips ( 10 ) are aligned exactly. Previously, according to 2 in this lane with the dispenser ( 7 ) the Leitkleberraupen ( 8th ) with the travel axis ( 9 ) applied. The next step is according to 3 the placement and pressing of the metal bands ( 10 ). The metal strip comes from the roll, is directed and then over a clock feed the Andrückfinger ( 12 ). The Andrückfinger ( 12 ) contains at the bottom a groove in which the metal strip ( 10 ) is guided exactly, a leaf spring ( 15 ) presses it lightly. The clock feed pushes the metal strip ( 10 ) about 2 cm above the smooth, groove-free and rounded end of the Andrückfingers ( 10 ). So it is at the beginning of Leitkleberraupe ( 8th ). Two stamps ( 16 ), which are in use alternately, sucking at the bottom of an adhesive strip piece ( 21 ), press both the end of the metal strip ( 10 ) as well as the adhesive strip piece ( 21 ) firmly to the cell ( 1 ) at. The adhesive strip piece secures the metal strip against slipping and against the train when the metal strip with slight bias in its entire length with the Andrückfinger ( 12 ) by a sliding movement over the spring ( 14 ) is pressed. Andrückfinger and the two Andrückstempel are at the Andrückvorrichtung ( 11 ) attached. The two Andrückstempel work alternately, while a stamp touches a piece of adhesive tape, the disengaged punch receives a new piece of adhesive tape.

Während des gleitenden Andrückens des Metallbandes bleibt der eine Andrückfinger auf Grund des Reibschlusses gegen den Widerstand der Druckfeder (17) so lange stehen bis der Federhub (20) beendet ist. Dann führt der Andrückstempel (16) mit dem Hub (18) zurück und holt sich ein neues Klebestreifenstück (21), während der Andrückfinger weiterfährt und der Andrückstempel gegen den Anschlag (19) zurückfedert. Auf diese Weise können ohne Unterbrechung der Andrückbewegung in gleichmäßigen Abständen mit den im Wechsel eingesetzten Andrückstempeln durch erneutes Aufsetzen und kurzes Verharren über die gesamte Länge des Metallbandes Klebestreifenstücke (21) aufgesetzt werden.During the sliding pressing of the metal strip of the one Andrückfinger remains due to the frictional engagement against the resistance of the compression spring ( 17 ) until the spring stroke ( 20 ) is finished. Then the pressure stamp ( 16 ) with the hub ( 18 ) and gets a new piece of adhesive tape ( 21 ), while the Andrückfinger continues and the Andrückstempel against the stop ( 19 ) springs back. In this way, can be used without interruption of the Andrückbewegung in even intervals with the change put on Andrückstempeln by renewed placement and short persistence over the entire length of the metal strip adhesive strip pieces ( 21 ).

Immer zwei gegenüberliegende Metallbänder (10) stellen Plus- und Minuspol dar. An deren Enden müssen nun weiterführende Kontaktbänder (23 u. 24) elektrisch leitend angebracht werden (s. 4). Dies kann mit Leitkleber, Kolbenlöten, Laserschweißen oder -löten erfolgen. Dazu wird erfindungsgemäß zunächst zwischen den Metallbändern (10) ein Isolierband (22) auf die Zelle (1) aufgebracht, um einen Kurzschluss über die Kontaktbänder (23 und 24) zu vermeiden.Always two opposite metal bands ( 10 ) represent positive and negative poles. At the ends of these contacts, further contact strips ( 23 u. 24 ) are electrically conductive (s. 4 ). This can be done with conductive adhesive, bulb soldering, laser welding or soldering. For this purpose, according to the invention, first between the metal strips ( 10 ) an insulating tape ( 22 ) on the cell ( 1 ) to short-circuit the contact strips (FIG. 23 and 24 ) to avoid.

Mittig auf das Isolierband (22) werden aufeinander zulaufend die Kontaktbänder aufgelegt, die mit mehreren Klebestreifenstücke (25) gesichert werden. Man beginnt mit dem Kontaktband (23), dessen freies Ende (23.1) zunächst um 180 Grad umgebogen wird (s. 5). Gemäß 6 wird dann das Kontaktband (24) aufgesetzt, wobei das freie Ende (24.1) zunächst über das umgebogene Ende (23.1) gelegt wird. Anschließend wird das Ende (24.1) auf 90 Grad zur Ebene der Zelle (1) hochgebogen. Im nächsten Schritt wird gemäß 7 das Ende (23.1) ebenfalls auf 90 Grad zur Zellenebene hochgebogen. Die Enden stehen dann parallel auf Lücke zueinander. Abschließend erfolgt das elektrisch leitende Kontaktieren zwischen den Metallbändern (10) und den Kontaktbändern (23, 24) an den Kontaktstellen (26.1, 26.2). Damit ist der erfindungsgemäße Kontaktiervorgang für die photovoltaische Zelle (1) abgeschlossen und die Zelle ist vorbereitet zur Schaffung eines großen Verbundes, dem so genannten Modul.Centered on the insulating tape ( 22 ) are applied to each other, the contact bands, which with several pieces of adhesive strip ( 25 ). You start with the contact band ( 23 ) whose free end ( 23.1 ) is first bent 180 degrees (s. 5 ). According to 6 then the contact band ( 24 ), wherein the free end ( 24.1 ) first over the bent end ( 23.1 ) is placed. Then the end ( 24.1 ) at 90 degrees to the cell level ( 1 ) bent up. The next step is according to 7 the end ( 23.1 ) also bent up to 90 degrees to the cell level. The ends are then parallel to each other in gap. Finally, the electrically conductive contacting takes place between the metal strips ( 10 ) and the contact bands ( 23 . 24 ) at the contact points ( 26.1 . 26.2 ). Thus, the contacting process according to the invention for the photovoltaic cell ( 1 ) and the cell is ready for the creation of a large network called the module.

Claims (8)

Vorrichtung und Verfahren zur Kontaktierung photovoltaischer Zellen dadurch gekennzeichnet, – dass die Zellen mit ihren Bezugskanten (1.1 und 1.2) gemäß 1 einer Positioniereinrichtung (2) so zugeführt werden, wie sie aus dem Herstellungsprozess entnommen wurden. – dass die Zellen gemäß 2 und 4 mit Hilfe eines Dispensers (7) mit mindestens 2 parallel verlaufenden Leitkleberraupen (8) versehen werden. – dass gemäß 3 auf die Kleberaupe (8) ein schmales Metallband (10) mit der Andrückvorrichtung (11) über den Andrückfinger (12) und mehrere, über 2 wechselweise eingesetzte Andrückstempel (16) zugeführte Klebestreifenstücke (21) aufpresst und fixiert wird. – dass an einem Ende der Metallbänder (10) quer dazwischen ein Isolierband (22) auf die Zelle (1) aufgeklebt wird. – dass mittig auf das Isolierband (22), ausgehend von den Metallbändern (10) zwei aufeinander zulaufende metallische Kontaktbänder (23 und 24) verlegt werden, die über mehrere Klebestreifenstücke (25) fixiert und an den Kontaktstellen (26.1. und 26.2) mit den Metallbändern (10) elektrisch leitend verbunden werden.Device and method for contacting photovoltaic cells, characterized in that - the cells with their reference edges ( 1.1 and 1.2 ) according to 1 a positioning device ( 2 ) are supplied as they were taken from the manufacturing process. - that the cells according to 2 and 4 with the help of a dispenser ( 7 ) with at least 2 parallel conductive adhesive beads ( 8th ). - that according to 3 on the adhesive bead ( 8th ) a narrow metal band ( 10 ) with the pressing device ( 11 ) via the Andrückfinger ( 12 ) and several, over 2 alternately used Andrückstempel ( 16 ) supplied adhesive strip pieces ( 21 ) is pressed and fixed. - that at one end of the metal bands ( 10 ) between an insulating tape ( 22 ) on the cell ( 1 ) is glued. - that in the middle of the insulating tape ( 22 ), starting from the metal strips ( 10 ) two converging metallic contact strips ( 23 and 24 ) are laid over several pieces of adhesive strip ( 25 ) and at the contact points ( 26.1 , and 26.2 ) with the metal bands ( 10 ) are electrically connected. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (5.3 und 5.4) relativ zu den Schienen (3.1 und 3.2) gegen die Bezugskanten (1.1) der Zelle (1) ausgefahren werden können und die Bezugskante (1.1) dadurch von der Leitschiene (3.1) abgerückt wird.Device and method according to claim 1, characterized in that the stops ( 5.3 and 5.4 ) relative to the rails ( 3.1 and 3.2 ) against the reference edges ( 1.1 ) of the cell ( 1 ) and the reference edge ( 1.1 ) thereby from the guide rail ( 3.1 ) is moved away. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle zunächst mit dem Stempel (6.2) gegen die Anschläge (5.3 und 5.4) angedrückt wird und erst dann mit dem Stempel (6.1) gegen die Anschläge (5.1 und 5.2).Device and method according to claim 1 and 2, characterized in that the cell first with the stamp ( 6.2 ) against the attacks ( 5.3 and 5.4 ) is pressed and only then with the stamp ( 6.1 ) against the attacks ( 5.1 and 5.2 ). Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (10) in einer anfänglichen, von einer Blattfeder (15) abgedeckten Nut an der Unterseite des Andrückfingers (12) zugeführt und das glatte, abgerundete Ende des Andrückfingers zum Aufpressen des Metallbandes genutzt wird.Device and method according to claim 1, characterized in that the metal strip ( 10 ) in an initial, from a leaf spring ( 15 ) covered groove on the underside of the Andrückfingers ( 12 ) and the smooth, rounded end of the Andrückfingers is used for pressing the metal strip. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückfinger (12) im Drehpunkt (13) gelagert ist und durch die Druckfeder (14) gegen den Verbund aus Metallband (10) und Zelle (1) definiert angedrückt wird.Device and method according to claim 1 and 4, characterized in that the Andrückfinger ( 12 ) in the fulcrum ( 13 ) and by the compression spring ( 14 ) against the composite of metal strip ( 10 ) and cell ( 1 ) defined is pressed. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückstempel (16) mit dem angesaugten Klebestreifenstück (21) im angedrückten Zustand durch Reibschluss während des Hubes (20) der Andrückvorrichtung (11) gegen den Widerstand der Feder (17) kurz stehen bleibt und nach dem Rückhub (18) wieder in seine Ausgangsposition zurückfedert.Device and method according to claim 1, 4 and 5, characterized in that the pressure stamp ( 16 ) with the sucked adhesive strip piece ( 21 ) in the pressed state by frictional engagement during the stroke ( 20 ) of the pressing device ( 11 ) against the resistance of the spring ( 17 ) stops briefly and after the return stroke ( 18 ) springs back to its original position. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass gemäß 6 das Ende (23.1) des Kontaktbandes (23) um nahezu 180 Grad zurückgebogen wird.Apparatus and method according to claim 1, characterized in that according to 6 the end ( 23.1 ) of the contact band ( 23 ) is bent back by almost 180 degrees. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktband (24) zunächst beim Fixieren auf dem Isolierband (22) mit seinem freien Ende (24.1) über das umgelegte Ende (23.1) des Kontaktbandes (23) gelegt wird und dann um 90 Grad hochgebogen wird und anschließend auch das Ende (23.1) in einen Stellung 90 Grad zur Zelle (1) gebracht wird und dann parallel auf Lücke zum Ende (24.1) steht.Device and method according to claim 1 and 7, characterized in that the contact band ( 24 ) first when fixing on the insulating tape ( 22 ) with its free end ( 24.1 ) over the folded end ( 23.1 ) of the contact band ( 23 ) and then bent 90 degrees and then the end ( 23.1 ) in a position 90 degrees to the cell ( 1 ) and then parallel to gap to the end ( 24.1 ) stands.
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