DE10121895B4

DE10121895B4 - Solarzellenmodul und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10121895B4
Application number: DE10121895A
Authority: DE
Inventors: Gregory S. Glenn
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: JP3694252B2; JP2001332753A; DE10121895A1; US6313396B1

Abstract

Solarzellenmodul (10; 30), mit einem Substrat (20; 40); einer ersten Solarzelle (11; 31), die mittels des Substrates (20; 40) gelagert ist und eine erste Oberseite (29) und eine erste Rückseite (21; 42) aufweist; einer zweiten Solarzelle (12; 32), die mittels des Substrates (20; 40) gelagert ist und eine zweite Oberseite (29) und eine zweite Rückseite (21; 42) aufweist, wobei die zweite Solarzelle (12; 32) benachbart zu der ersten Solarzelle (11; 31) angeordnet ist; einem leitenden Streifen (14; 34), der an der ersten oder der zweiten Oberseite (29) derart festgelegt ist, dass der Streifen (14; 34) eine Seitenkante zwischen der Oberseite (29) und der Rückseite (21; 42) einer der Solarzellen berührungslos umgreift und eine Schnittstelle zu der Rückseite (21; 42) der benachbarten Solarzelle bildet; und einer Metallbahn (19; 39a) zum elektrischen Verbinden der ersten Solarzelle (11; 31) mit der zweiten Solarzelle (12; 32), die unmittelbar zwischen dem...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Solarzellenmodule. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Solarzellenmodul, das kostengünstig und leichtgewichtig ist, als auch ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Aufgrund der ständigen Verfügbarkeit von Solarenergie im äußeren Weltraum für einen Weltraumflugkörper wie einen Satelliten ist die Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie mittels photovoltaischer Zellen eine naheliegende Wahl zum Erzeugen von Leistung. Solarenergie ist auch beim Erzeugen von elektrischer Leistung in terrestrischen Anwendungen von grundsätzlichem Belang, da die mit traditionelleren Kraftwerken einhergehenden Kosten jährlich ansteigen. Ein höherer Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenlichtleistung in Elektrizität ist gleichzusetzen entweder mit einem leichtgewichtigeren Weltraumflugkörper oder mit einer höheren Nutzlast, wobei diese beiden Aspekte jeweils geldwerte Vorteile mit sich bringen. Ein höherer Wirkungsgrad in terrestrischen Systemen ist gleichzusetzen mit einem höheren Systemwirkungsgrad, was den Rest der Systemkosten reduziert, wie benötigte Landefläche, Trägerstrukturen und Verdrahtung. Ein Verfahren zum Steigern des Wirkungsgrades besteht darin, Solarzellen mit mehrfachen Übergängen herzustellen, oder mit Schichten, die unterschiedliche Energiebandlücken besitzen, und gestapelt sind, so, daß jede Zelle oder Schicht einen unterschiedlichen Teil der breiten Energieverteilung im Sonnenlicht absorbieren kann. Aufgrund der hohen Spannung dieser Zellen verglichen mit Silizium und ihrer Empfindlichkeit gegenüber Durchbrüchen der Vorspannung in Sperrichtung ist es erforderlich, jede Zelle mit einer Bypass-Diode zu schützen. Das Anbringen der Diode erfolgt zusätzlich zu der Anbringung von Verbindungselementen zum Zwecke der Steigerung. der Spannung in einer Solarzellenschaltung mittels einer Reihenschaltung, wie beispielsweise in der US 4 481 378 A , der JP 05-152 596 A und der JP 59-214 270 A beschrieben.
Frühere Verbindungen von Zellen bedingten noch mehrfache Verbindungselemente und Diodenstreifen. Der Diodenstreifen war bislang herkömmlich ein separater Streifen aus Metall, der die Zelle von ihrer Ober- zu ihrer Rückseite umgriff. Dies erforderte eine aufwendige Handhabung, Anbringung und Reinigungsvorgänge, was die Kosten bei der Herstellung der Solarmodule ansteigen ließ und zu Solarzellenverschleiß aufgrund der Handhabung führte.
Einige Verbindungsverfahren verwendeten monolithische metallisierte Umgriff- oder Durchgriffbereiche (”wrap around bzw. wrap through areas”), die es ermöglichten, daß sowohl auf die positiven als auch die negativen Zellpole an der Rückseite der Zelle zugegriffen werden konnte. Dieses Verfahren beinhaltete den Schritt, den metallischen Umgriff oder Druchgriff in einer Verdampfungskammer aufzudampfen. Ein Nachteil dieses metallischen Umgriffs lag in den zuzuordnenden Kosten des Laserns oder Mikro-Durchschießens (”microblasting”) eines Durchkontaktierungsloches (”via”) für die Metall, des Ätzens und der photolithographischen Schritte, was erforderlich war, um das metallische Umgriffelement an der Zelle anzubringen und gegenüber dieser zu isolieren. Ein weiterer Nachteil des Herstellens von Umgriffelementen liegt in der Tendenz, die Zelle aufgrund von Defekten in dem dünnen Dielektrikum kurzzuschließen, das dazu verwendet wird, um das aufgedampfte metallische Umgriffelement zu isolieren.
Sobald die einzelnen Solarzellen als Kette miteinander verbunden worden sind, war es traditionell so, daß die Kette an ein zweiseitiges Wabenmuster-Substrat (”2-facesheet honeycomb substrate”) gebondet worden ist. Das Verdrahten der Zellketten in Reihenschaltung zum Erzielen höherer Spannungen oder in Parallelschaltung zum Erzielen höherer Ströme wurde typischerweise erreicht, indem man isolierten Draht und Lötverbindungen verwendete. Dieses Verfahren des Lötens bedingt jedoch einen Satz von zeitaufwendigen manuellen Verarbeitungsschritten, die eine Inspektion, eine Nacharbeitung und Reinigung erfordern. Abgesehen davon, daß sie zeitaufwendig sind, führen diese Schritte auch zu einem Verschleiß der fragilen und teuren Solarzellen.
Ferner müssen Solarzellen-Paneele robust ausgelegt sein, damit sie den Widrigkeiten der Umgebung im Weltraum widerstehen können. Die einzelnen Solarzellen und ihr Substrat können während des Hachschießens in den Weltraum signifikanten mechanischen Vibrationen ausgesetzt sein, als auch während der Mission des Weltraumflugkörpers im Weltraum thermischen Zyklen. Die thermischen Zyklen wiederum führen zu einer thermischen Expansion und Kontraktion der verschiedenen Materialien. Dies kann auf die Komponenten des Solarzellen-Paneels Belastungen bzw. Spannungen ausüben, wenn eine Fehlanpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) der Verbundmaterialien vorliegt.
Bei größeren Belastungen hinsichtlich Frequenz und Amplitude kann sich die Lebenserwartung des Paneels verkürzen. Daraus folgt, daß der Weltraumflugkörper, an dem das Solarzellen-Paneel verwendet wird, eine kürzere Lebensdauer hat, mit der Folge, daß größere Kosten erforderlich sind, um den Weltraumflugkörper zu ersetzen.
Es gibt eine Vielzahl von bekannten Konstruktionen von Solarzellen-Paneelen, die versuchen, eines oder mehrere der obigen Probleme hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Herstellung anzugehen, einschließlich US 4 083 097 A . In diesem US-Patent ist ein Verfahren offenbart zum Herstellen von verkapselten Solarzellen-Modulen, die einen Polymerdeckfilm beinhalten, der so geformt ist, daß er eine geprägte Oberfläche besitzt, mit in einer Reihe angeordneten Vertiefungen. Jede Vertiefung besitzt dieselbe Konfiguration wie eine Solarzelle. Solarzellen mit positiven und negativen Kontakten an der Rückseite sind von Vorzug und können in den Vertiefungen angeordnet werden, wobei die Vorderseiten der Zellen, die zur Lichtquelle hin zeigen, den Boden der Vertiefungen kontaktieren. Ein zweiter Polymerfilm mit einer eine Verbindungsschaltung bildenden Metallisierung wird über den Rückseiten der Zellen angeordnet, so daß die Zellen elektrisch miteinander verbunden werden. Ein Nachteil besteht hierbei jedoch darin, daß eine direkte Kontaktierung (”Bond”) zwischen den Rückseiten der Zellen und dem zweiten Polymerfilm nicht vorliegt, wodurch es wahrscheinlicher ist, daß eine Ablösung von der Metallisierung erfolgt. Ein weiterer Nachteil ist es, daß die Vorrichtung in rauhen thermischen Umgebungen nicht arbeitet, wie im äußeren Weltraum, wo die thermische Ausdehnung dazu führen kann, daß sich elektrische Verbindungen lösen.
Ein Solarzellen-Paneel, das ein Leiterplatten-Substrat verwendet, ist in US 5 185 042 A offenbart. Solarzellen werden physikalisch und elektrisch über Verbindungs-Pads mit einem Substrat verbunden. Positive und negative Anschlüsse an der Rückseite der Zellen sind vorzugsweise durch Löten mit den Verbindungs-Pads verbunden. Wenn die Anschlüsse auf gegenüberliegenden Seiten der Zellen liegen, können metallische Verbindungsglieder dazu verwendet werden, die Anschlüsse an den Oberseiten, über die Zellkanten hinweg, und mit den Verbindungs-Pads zu verbinden, obgleich die bestimmte Art und Weise nicht beschrieben ist, wie dies geschehen soll. Ein Klebstoff kann optional die Zellen an dem Substrat festlegen, obgleich die bestimmte Art und Weise hierfür wiederum nicht beschrieben ist. Die Verbindungs-Pads werden mittels Spannungsentlastungsschleifen mit elektrischen Bahnen verbunden, die in dem Substrat verkapselt sind. Dies führt dazu, daß die Solarzellen an dem Substrat effektiv montiert werden, und zwar auf Schraubenfedern. Auf der Rückseite des Substrates ermöglichen elektrisch leitende Montage-Pads das Anbringen von Elementen wie Sperr- und Nebenschluß-Dioden. Wenn die Zelle an den federförmigen Leiter gelötet ist, kann das Lot eine Brücke über die Feder bilden, wodurch der Vorteil als Absorber für thermische Belastungen verlorengeht. Ein weiterer Nachteil ist es, daß die Konfiguration einer gewickelten Schleife eine relativ schwache Struktur bietet, die für strukturelles Versagen bei Belastungen empfänglich ist, und somit für Ausfälle der elektrischen Verbindung. Noch ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Konstruktion entweder eine metallische Umgriff-Konfiguration erfordert, um beide Zellkontakte auf die Rückseite der Solarzellen zu bringen, oder einen Streifen (”tab”). Der in dem Patent beschriebene Typ von Streifen bildet eine Brücke ausgehend von der Zelle auf ein benachbartes leitendes Pad, was die Fläche erhöht, die ein Solar-Array für eine Konstruktion einer vorgegebenen Leistung erfordert. Die metallische Umgriff-Konfiguration weist Nachteile auf, wie sie oben beschrieben wurden.
Es läßt sich erkennen, daß ein Bedarf besteht nach einem verbesserten Solarzellenmodul und nach einem Verfahren zum Herstellen desselben. Weiterhin besteht Bedarf nach einem Solarzellenmodul, das leichtgewichtig und dennoch kostengünstig herzustellen ist. Ferner besteht Bedarf nach einem Solarzellenmodul, das eine kastengünstige Verbindung von Ober- zu Rückseite von Zellen bereitstellt, die eine Bypass-Diode aufweisen. Auch besteht Bedarf nach einem Verfahren zum Herstellen von Solarzellen-Paneelen, wobei die Notwendigkeit von Handhabungs-, Anbringungs- und Reinigungsoperationen verringert ist, um die Automation zu erleichtern. Es wird ein Verfahren benötigt zum Herstellen von Solarzellen-Paneelen, bei dem die Notwendigkeit eliminiert ist, eine Laserbestrahlung oder Mikro-Durchschießen, Ätzen und photolithographische Schritte durchzuführen, die ansonsten erforderlich sind, um ein metallisches Umgriffelement an der Zelle monolithisch anzubringen und dieser gegenüber zu isolieren. Es besteht ferner Bedarf nach einer Vorrichtung und einem Verfahren, die das Potential minimieren, daß Zellen durch Defekte in dem Dielektrikum kurzgeschlossen werden, das das metallische Umgriffelement gegenüber dem Zellsubstrat isoliert.
In der JP 59-214 270 A ist ein Solarzellenmodul beschrieben, welches eine Mehrzahl von benachbart angeordneten und elektrisch isolierten Solarzellen aufweist, wobei jeder Solarzelle eine Bypass-Diode zugeordnet ist.
In der JP 05-152 596 A ist ein Solarzellenmodul mit einer Mehrzahl von benachbart angeordneten Solarzellen beschrieben, wobei jede Solarzelle ein Bypass-Elektrode zur Stabilisierung des Ausgangssignals aufweist.
Die US 4 481 378 A zeigt ein Solarzellenmodul mit einer Mehrzahl von benachbart angeordneten Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind und jeweils an der Rückseite der Solarzellen angeordnete Bypass-Dioden aufweisen.
Die JP 07-202 241 A zeigt eine Solarbatterie mit einzelnen benachbart angeordneten Solarzellen, wobei ein elektrisch leitender Streifen eine Rückseite der jeweiligen Solarzelle mit der Vorderseite der jeweiligen Solarzelle verbindet, wobei die Solarzelle durch ein isolierendes Element, welches zwischen dem Streifen und der Solarzelle angeordnet ist, verhindert, dass die Solarzelle kurzgeschlossen wird. Benachbart angeordnete Solarzellen sind mittels Metallbahnelementen elektrisch verbunden, wobei das eine Ende des Metallbahnelements an dem Streifen der ersten Solarzelle angeordnet ist und das andere Ende des Metallbahnelementes an einer an der Unterseite der Solarzelle angeordneten Elektrode.
In der US 4 019 924 A ist ein Solarzellenmodul beschrieben, welches eine Mehrzahl von Solarzellen aufweist, die auf einem Laminat angeordnet sind. Das Laminat umfasst ein elektrisch isolierendes Substrat und eine elektrisch leitende Schicht, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Schicht ein Muster zur Bereitstellung von einer ersten und einer zweiten Solarzellenverbindung aufweist. Eine zweite isolierende Schicht mit einer Mehrzahl von Öffnungen ist zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der Rückseite der jeweiligen Solarzelle angeordnet. Jedes Laminat ist mit einer Mehrzahl von gebogenen Streifen ausgestattet, die an der elektrisch leitenden Schicht angeordnet sind und die von der Rückseite der jeweiligen Solarzelle zur Oberseite der jeweiligen Solarzelle reichen.
Der Artikel ”Simplified module assembling using back-contact crystalline-silicon solar cells” von J. M. Gee (Conference Record of the 26th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 1997, S. 1085–1088) offenbart eine Solarzelle.
In der DE 35 20 423 A1 wird ein Solarzellenmodul offenbart.
Erfindungsgemäß ist hinsichtlich eines Solarzellenmoduls das Bandelement ferner zwischen dem Substrat und dem Streifen angeordnet.
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein verbessertes Solarzellenmodul, mit einem Substrat und einer ersten Solarzelle, die mittels des Substrates gelagert ist, wobei die erste Solarzelle eine erste Oberseite und eine erste Rückseite aufweist. Eine zweite Solarzelle ist mittels des Substrates gelagert und weist eine zweite Oberseite und eine zweite Rückseite auf, wobei die zweite Solarzelle betriebsmäßig benachbart zu der ersten Solarzelle angeordnet ist. Ein erster Streifen (”tab”) ist entweder an der ersten oder der zweiten Oberseite festgelegt und bildet betriebsmäßig eine Schnittstelle entweder zu der ersten oder der zweiten Rückseite. Ein Bond-Element ist zwischen Substrat und der ersten und der zweiten Rückseite angeordnet. Das Bond-Element verbindet unmittelbar (a) das Substrat mit der ersten bzw. der zweiten Rückseite und (b) das Substrat mit dem Streifen. Ein erstes Metallbahnelement ist zwischen dem Substrat und der ersten und zweiten Solarzelle angeordnet, wobei die Metallbahn die erste bzw. zweite Oberseite elektrisch mit der ersten bzw. zweiten Rückseite verbindet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Herstellen eines Solarzellenmoduls, mit dem Schritt, eine erste Solarzelle benachbart zu einer zweiten Solarzelle anzuordnen. Eine Vielzahl von leitenden Elementen wird in einem ersten Muster an der ersten Solarzelle angebracht. Eine weitere Vielzahl von leitenden Elementen wird in einem zweiten Muster an der zweiten Solarzelle angebracht. Ein Bond-Element wird auf die erste und zweite Solarzelle befestigt, insbesondere angeklebt, wobei das Bond-Element eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die gemäß dem ersten und zweiten Muster angeordnet sind. Die leitenden Elemente sind mit den Öffnungen ausgerichtet. Eine Vielzahl von Metallbahnelementen wird auf einem Substrat angeordnet und die Metallbahnelemente werden dann mit den leitenden Elementen kontaktiert.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, sowie den beigefügten Ansprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittansicht eines Solarzellenmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Querschnittansicht eines Solarzellenmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A–B Darstellungen eines Abschnittes eines Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des in 1 gezeigten Solarzellenmoduls;
4 eine Darstellung eines weiteren Abschnittes eines Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des in 1 gezeigten Solarzellenmoduls;
5A–B Darstellungen eines weiteren Abschnittes eines Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des in 1 gezeigten Solarzellenmoduls; und
6 eine Darstellung eines Abschnittes eines Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des in 2 gezeigten Solarzellenmoduls.
Ein verbessertes Solarzellenmodul und ein Verfahren zum Herstellen desselben werden nachstehend in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Es werden jedoch auch weitere Ausführungsformen erwogen. Ferner werden sowohl terrestrische als auch nicht-terrestrische Anwendungen erwogen, obgleich die vorliegende Erfindung insbesondere nutzbringend ist in Verbindung mit einem Weltraumflugkörper, wie in einem Solarzellen-Paneel eines Satelliten.
1 ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Solarzellenmoduls 10. Aus Darstellungsgründen sind nur drei Solarzellen dargestellt, eine erste Solarzelle 11, eine zweite Solarzelle 12 und eine dritte Solarzelle 13. Die Anzahl von Solarzellen kann natürlich gemäß der bestimmten Anwendung des Moduls 10 variieren. Wie es in 1 gezeigt ist, sind die Solarzellen 11–13 generell in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und betriebsmäßig benachbart zueinander ausgerichtet. Die Solarzellen 11–13 sind konstruiert in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik, wie er beispielsweise gezeigt ist in US 5 800 630 A und US 5 407 491 A . Obgleich dies variieren kann, ist jede der Solarzellen 11–13 durch eine Rückseite 21 und eine Oberseite 29 definiert. Die Solarzellen 11–13 haben typischerweise eine Dicke in der Größenordnung von etwa 0,1778 mm.
Eine Bypass-Diode 15 (oder eine Schalteinrichtung im Falle von intelligenten Solarzellen-Paneelen) ist vorzugsweise durch Löten oder leitenden Klebstoff an der Rückseite 21 von jeder der Solarzellen 11–13 angebracht, um die Wirkungen einer Vorspannung in Sperrichtung zu minimieren. Die Verwendung von Bypass-Dioden ist im Stand der Technik bekannt und beispielsweise gezeigt in der US 5 616 185 A . Nichtsdestotrotz wird gemäß der vorliegenden Erfindung erwogen, daß nicht alle Solarzellen 11–13 eine zugeordnete Bypass-Diode 15 aufweisen.
Jede Bypass-Diode 15 ist mittels eines ebenen Streifens (”planar tab”) 14 gelagert. Wie es besser in 3 gezeigt ist, weist der Streifen 14 vorzugsweise eine Maschenkonfiguration auf, um während Wärmezyklen eine Spannungsentlastung bereitzustellen, und ist aus einem leitenden Material hergestellt wie Silber-beschichtetes Kovar^TM, Invar^TM oder Molybdän. Eine bevorzugte Konfiguration des Streifens 14 weist generell einen rechteckförmigen Hauptabschnitt auf, wobei an einer der Kanten des Hauptabschnittes ein kleinerer rechteckiger Nebenabschnitt vorgesehen ist. Der Hauptabschnitt des Streifens 14 ist an einem leitenden Element, oder einer leitenden Schiene (nicht gezeigt) an der Oberseite 29 der Zellen 11–13 festgelegt, beispielsweise durch Schweißen. Der Hauptabschnitt des Streifens 14 umgreift, ausgehend von der Oberseite 29, die Kante der jeweiligen Zellen 11–13, berührt diese jedoch nicht. Der Nebenabschnitt bzw. Diodenabschnitt des Streifens 14 bildet eine Schnittstelle zu der Rückseite 21. Der Nebenabschnitt ist ebenfalls festgelegt an einer Seite der Bypass-Diode 15, und zwar auf der gegenüberliegenden Seite wie die Rückseite 21, beispielsweise durch Schweißen. Die Diode 15 wird an der Rückseite der Zelle elektrisch angebracht durch Löten, durch leitenden Klebstoff oder andere leitende Mittel. Folglich ist die Diode 15 direkt zwischen dem Streifen 14 und der Rückseite 21 der jeweiligen Zellen 11–13 angeordnet.
Obgleich bei dieser bevorzugten Ausführungsform ein Umgriff-Streifen 14 an jeder Zelle 11–13 festgelegt ist, wird auch erwogen, daß nicht jede Zelle 11–13 einen Streifen 14 aufweist. Beispielsweise kann in einer Kette von Zellen 11–13 eine Zelle an dem Ende der Kette einen Streifen aufweisen, der keinen Umgriff um eine Kante bildet. Zellen, die aus einem Material wie Silizium hergestellt sind, benötigen nicht notwendigerweise eine Bypass-Diode an jeder Zelle, diese können vielmehr in der Schaltung enthalten sein in Intervallen von beispielsweise zehn Zellen. Folglich kann die Endzelle einen ”geraden” Streifen aufweisen, der die Endzelle elektrisch mit einem Röhrchen (”tubule”) 26 verbindet, das den elektrischen Strom wegführt, wie unten beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein isolierendes oder dielektrisches Element 16 direkt benachbart zu der Bypass-Diode 15 angeordnet und unmittelbar zwischen dem Streifen 14 und der Rückseite 21 der jeweiligen Zellen 11–13. Obgleich die Dicke des Isolierelementes 16 variieren kann, beträgt diese vorzugsweise etwa 0,0127 mm bis 0,0635 mm. Das Isolierelement 16 verhindert einen elektrischen Kurzschluß der Zelle 11–13 aufgrund des Umgriffes des Streifens 14 um die jeweilige Zelle 11–13 herum. Demgemäß kann das Isolierelement 16 aus verschiedenen dielektrischen Materialien hergestellt sein, wie Polyimid-Film oder Kapton^TM von Dupont.
Ein Bond-Element (”bonding element”) 18 ist unmittelbar unterhalb von Abschnitten der Rückseite 21 der jeweiligen Zelle 11–13 und von Abschnitten des Streifens 14 angeordnet und befestigt, wie es in 1 zu sehen ist. Das Bond-Element 18 ist ferner festgelegt an einem flexiblen Substrat 20, das die Solarzellen 11–13 lagert, wie es nachstehend beschrieben ist. Folglich liegt das Bond-Element 18 direkt zwischen dem Substrat 20 und dem Streifen 14 als auch zwischen dem Substrat 20 und der Rückseite 21, und verbindet diese Elemente jeweils unmittelbar (”direct band”). Die allgemeine Funktion des Bond-Elementes 18 besteht darin, die Solarzellen 11–13 miteinander als auch mit dem Substrat 20 mechanisch zu verbinden. Genauer gesagt verbindet das Bond-Element 18 mechanisch den Streifen 14 an einer Zelle mit einer benachbarten Zelle 11–13 an der Rückseite 21, den Streifen 14 mit dem Substrat 20, den Streifen 14 mit Metallbahnen 19, die nachstehend beschrieben sind, und die Rückseite 21 der jeweiligen Zelle 11–13 mit dem Substrat 20.
Wie es besser in 3B zu sehen ist, hat das Bond-Element 18 vorzugsweise den Aufbau einer Schichtlage und weist eine Vielzahl von Öffnungen 22 auf, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Die Funktion der in einem Muster angeordneten Öffnungen wird nachstehend im Detail beschrieben werden. Aufgrund der allgemeinen Verbindungs-Funktion kann das Bond-Element 18 aus Klebstoffmaterialien wie Silikon, Urethan oder Epoxy hergestellt sein. Obgleich das Bond-Element eine variierende Dicke besitzen kann, in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung, liegt die Dicke typischerweise im Bereich von etwa 0,1016 bis 0,381 mm.
Unmittelbar unterhalb und in Kontakt mit dem jeweiligen Streifen 14 und der jeweiligen Rückseite 21 der Zellen 11–13 ist jeweils eine Vielzahl von leitenden Elementen 17 angeordnet, wie es in 1 zu sehen ist. In 3 ist erkennbar, daß die leitenden Elemente 17 an der ersten Solarzelle 11 als Punkte in einem leitenden Muster vorgesehen sind, das vorzugsweise einen Teil des Musters der Öffnungen 22 in dem Bond-Element 18 entspricht. Der verbleibende Teil des Musters der Öffnungen 22 ist vorzugsweise angepaßt an die anderen leitenden Muster, die den verbleibenden Solarzellen zugeordnet sind, wie es in 4 gezeigt ist. Es ist jedoch festzustellen, daß 4 eine vierte Solarzelle 23 aus Darstellungszwecken zeigt. Um eine elektrische Verbindung herzustellen, können die leitenden Elemente 17 aus einem leitenden Material wie einem metallhaltigen leitenden Klebstoff oder Lötzinn hergestellt sein. Die Dicke der leitenden Elemente 17 sollte wenigstens der Dicke des Bond-Elementes 18 entsprechen, so daß sich die leitenden Elemente 17 durch die Öffnungen 22 hindurch erstrecken können und einen elektrischen Kontakt herstellen können zu den Metallbahnen 19, die nachstehend beschrieben sind. Folglich stellen die leitenden Elemente 17 eine elektrische Verbindung zwischen den Metallbahnen 19 und den Rückseiten 21 her.
Obgleich in 4 gezeigt ist, daß jedes leitende Element 17 bei dieser Ausführungsform die Konfiguration eines Punktes bzw. einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, können auch andere Konfigurationen verwendet werden. Ferner zeigen zwar die 3B und 4, daß jedem leitenden Element 17 eine Öffnung 22 in dem Bond-Element 18 zugewiesen ist bzw. damit korreliert; gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch auch erwogen, daß nicht jedes leitende Element 17 einer Öffnung 22 zugewiesen ist. Ferner sind die leitenden Muster von jeder der Zellen 11–13, 23 in 4 zwar jeweils identisch ausgebildet, es wird von der vorliegenden Erfindung jedoch in Betracht gezogen, daß die leitenden Muster sämtlich unterschiedlich sein können oder nur einige identisch sein können.
Wie es in den 1, 3A–B, 4 und 5A gezeigt ist, sind an dem Substrat 20 Metallbahnen 19 vorgesehen, derart, daß die distalen Enden der Bahnen 19 vorzugsweise mit dem Muster der Öffnungen 22 an dem Bond-Element 18 und dem Muster der leitenden Elemente 17 übereinstimmen bzw. daran angepaßt sind. Im Ergebnis ist ein distales Ende einer Metallbahn 19 an ein leitendes Element 17 angepaßt, das an der Rückseite 21 einer Zelle 11–13, 23 festgelegt ist. Das andere distale Ende der betreffenden Metallbahn 19 ist an ein leitendes Element 17 angepaßt, das an dem Streifen 14 festgelegt ist. Auf diese Weise wird durch die drei Metallbahnen 19 bei der in 4 gezeigten Ausführungsform eine Zelle elektrisch mit einer jeweiligen benachbarten Zelle 11–13, 23 verbunden. Genauer gesagt verbinden die drei Metallbahnen 19 einen Abschnitt des Streifens 14, der eine Schnittstelle zu der Rückseite 21 von einer Zelle bildet, elektrisch mit der Rückseite 21 einer benachbarten Zelle 11–13, 23. Demzufolge erfolgt eine elektrische Verbindung von Oberseite zu Unterseite von einer Zelle zur nächsten, was für sämtliche Zellen gilt. Die Metallspuren 19 können hergestellt werden, indem eine Metallage an dem Substrat festgelegt wird, und dann ein Muster in diese hinein geätzt wird unter Verwendung eines Photoresists und eines Ätzmittels. Beispielsweise können die drei Metallbahnen 19 zwischen jeweils zwei Zellen 11–13 als Maschenmuster geätzt werden, um rauhen thermischen Umgebungen besser widerstehen zu können (5B).
Unbeschadet der vorstehenden Ausführungen wird durch die vorliegende Erfindung ebenfalls erwogen, daß nicht jedes der distalen Enden der Metallbahnen 19 an eine Öffnung 22 und/oder an ein jeweiliges leitendes Element 17 angepaßt ist. Es wird ferner erwogen, daß mehr oder weniger als drei Metallbahnen 19 dazu verwendet werden, eine Zelle mit der nächsten elektrisch zu verbinden.
An einer Busschiene 26 ist ein Röhrchen angeformt, wobei eine Busschiene 26 jeweils an gegenüberliegenden Enden des Substrates 20 vorgesehen ist, wie es in den 4 und 5A–B gezeigt ist. Ähnliche Röhrchen sind beispielsweise in der US 5 961 737 A offenbart, dessen Gesamtoffenbarung vorliegend durch Bezugnahme enthalten sein soll. Jede Busschiene 26 ist an dem Substrat 20 festgelegt, beispielsweise durch Schweißen oder leitenden Klebstoff, ist hergestellt aus einem elektrisch leitenden Material und ist elektrisch verbunden mit unmittelbar benachbarten Bahnen 19. Folglich wird der von den Zellen 11–13, 23 erzeugte elektrische Strom durch die Metallbahnen 19 hindurchgeführt und durch Drähte 27 weggeführt, die an den Röhrchen festgelegt sind, die an der Busschiene 26 ausgebildet sind.
Das Substrat 20, das neben dem Bond-Element 18 vorgesehen ist, lagert die vorstehenden Elemente des Solarzellenmoduls 10 und ist vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen, dielektrischen Material hergestellt. Das Substrat ist leichtgewichtig, um die Kosten für das Hochschießen in den Weltraum gering zu halten, und besteht aus einem Dielektrikum, um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform beinhaltet das Substrat 20 einen relativ steifen Rahmen 24, der ein flexibles Maschenelement 25 hält. Der Rahmen 24 kann aus Materialien wie Graphit hergestellt sein, wohingegen das Maschenelement 25 aus Materialien hergestellt sein kann wie Glasfasern oder gewebten bzw. gewirkten Fasern wie Kevlar^TM von Dupont. Bei einer weiteren Ausführungsform, die in den 5A–B gezeigt ist, ist das Substrat 20 aus einem Material hergestellt wie einem dielektrischen Film 28, beispielsweise aus Kapton^TM von Dupont, der an ein festeres Substrat angebracht ist wie Graphit oder Kevlar^TM, imprägniert mit Epoxidharz.
Eine zweite Ausführungsform eines Solarzellenmoduls 30 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt. Generell ist der Aufbau der zweiten Ausführungsform derselbe wie bei der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme hauptsächlich der Position einer Bypass-Diode 35. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Bypass-Diode 35 auf einer den Solarzellen gegenüberliegenden Seite des Substrates 40 angeordnet. Bei der ersten Ausführungsform ist die Bypass-Diode 15 auf derselben Seite des Substrates 20 angeordnet wie die Solarzellen, d. h. zwischen dem Streifen 14 und der Rückseite 21.
Genauer gesagt beinhaltet die zweite Ausführungsform des Solarzellenmoduls 30 eine Vielzahl von Solarzellen, nämlich eine erste Solarzelle 31, eine zweite Solarzelle 32 und eine dritte Solarzelle 33. Die Solarzellen 31–33 sind ähnlich aufgebaut wie die Solarzellen 11–13 der ersten Ausführungsform gemäß 1. Ein Umgriff-Streifen 34 ist aufgebaut wie der Streifen 14 der ersten Ausführungsform, so daß der Streifen 34 die jeweilige Zelle 31–33 von einer Vorderseite um ihre Kante herum auf die Rückseite 42 umgreift. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform stützt der Streifen 34 die Bypass-Diode 35 jedoch nicht gegen die Rückseite 42 der jeweiligen Zelle 31–33. Statt dessen ist der Streifen 34 der Rückseite 42 nebengeordnet, wobei nur ein Isolierelement 36 dazwischen liegt. Das Isolierelement 36 ist ähnlich aufgebaut wie das Isolierelement 16 der ersten Ausführungsform.
Wie das oben genannte Bond-Element 18 ist ein jeweiliges Bond-Element 38 unmittelbar unterhalb von Abschnitten der Rückseite 42 der jeweiligen Zelle 31–33 und von Abschnitten des Streifens 34 angeordnet und hiermit jeweils verbunden, wie es aus der Darstellung der 2 zu ersehen ist. Das Bond-Element 38 ist ferner mit einem Substrat 40 verbunden, wie in der ersten Ausführungsform. Demzufolge ist das Bond-Element 38 genauso aufgebaut und funktioniert genauso wie das Bond-Element 18.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der 1 ist eine Vielzahl von leitenden Elementen 37 (genauer ein leitender Abschnitt 37a des Elementes 37) unmittelbar unterhalb eines jeweiligen Streifens 34 und einer jeweiligen Rückseite 42 der Zellen 31–33 angeordnet und steht in Kontakt mit dem jeweiligen anderen Element 34, 42, wie es in 2 zu erkennen ist. Genauso wie bei der Ausführungsform der 1 sind die leitenden Elemente 37 als Punkte eines leitenden Musters vorgesehen, deren Gesamtheit an das Muster von Öffnungen in dem Bond-Element 38 angepaßt ist.
Das Substrat 40 der 2 ist wie das Substrat der 1 aufgebaut und ausgelegt. Bei der Ausführungsform der 2 sind Metallbahnen 39a auf eine Weise ähnlich wie die Metallbahnen 19 der 1 vorgesehen. Mit anderen Worten sind die Metallbahnen 39a auf einer Seite des Substrates 40 gelagert, die zur Rückseite 42 der Zellen 31–33 hinweist. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform stellt die zweite Ausführungsform jedoch zusätzlich ein Paar von Metallbahnen 39b bereit, die der jeweiligen Zelle 31–33 zugeordnet sind. Diese Metallbahnen 39b sind auf einer der Rückseite der jeweiligen Zelle 31–33 gegenüberliegenden Seite des Substrates 40 elektrisch festgelegt.
Die zweite Ausführungsform läßt sich anhand von 2 ferner wie folgt beschreiben. Ein leitender Abschnitt 37b des leitenden Elementes 37 erstreckt sich über eine Unterseite der Metallbahnen 39b, wie es in 2 zu sehen ist. Ein leitender Abschnitt 37c des jeweiligen leitenden Elementes 37 erstreckt sich von dem leitenden Abschnitt 37b nach oben durch die jeweilige Metallbahn 39b, ferner durch das Substrat 40 und hin zu dem jeweiligen leitenden Abschnitt 37a. Die Bypass-Diode 35 befindet sich unterhalb von einem der leitenden Abschnitte 37b. Die Bypass-Diode 35 ist elektrisch mit dem anderen leitenden Abschnitt 37b über einen Streifen 41 verbunden.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der ersten Ausführungsform des Solarzellenmoduls 10 ist in den 3–5B gezeigt. Bei diesem Verfahren wird der Hauptabschnitt des Maschenstreifens 14 an der leitenden Schiene (nicht gezeigt) an der Oberseite 29 der jeweiligen Zelle 11–13, 23 festgelegt, beispielsweise durch Schweißen. Die Bypass-Diode 15 wird dann an dem Neben- oder Diodenabschnitt des Maschenstreifens 14 festgelegt, beispielsweise durch Schweißen. Ein (nicht gezeigtes) Filter-Abdeckglas wird dann auf die Vorderseite 29 der Solarzelle befestigt (”gebondet”), und zwar mit einem durchsichtigen Klebstoff (nicht gezeigt). Das Isolierelement 16 wird dann auf die Rückseite 21 der jeweiligen Zelle 11–13, 23 aufgebracht. Ausgehend von der Oberseite 29 wird der Maschenstreifen 14 dann umgebogen, hin zu der Rückseite 21. Die Bypass-Diode 15 wird dann an der Rückseite angebracht, beispielsweise durch eine Lötpaste oder ein wärmeaushärtendes leitendes Epoxidharz. Die obigen Schritte werden für jede der Zellen 11–13, 23 wiederholt.
Die Endbusstreifen bzw. -schienen 26 werden an dem Substrat 20 festgelegt, beispielsweise durch Schweißen. Die Solarzellen 11–13, 23 werden dann in eine Teileinrichtung bzw. Ausrichtungseinrichtung (”indexing fixture”) gesetzt, wobei die Rückseite 21 nach oben weist. Die Teileinrichtung kann von beliebiger Konstruktion sein, sofern sie es ermöglicht, daß die Zellen in einer festgelegten Position relativ zueinander angeordnet und gehalten werden können. Beispielsweise kann die Teileinrichtung einen maschinell bearbeiteten Block aus Delrin-Kunststoff oder Aluminium aufweisen, der Ausnehmungen aufweist, in die die Solarzellenanordnungen passen.
Wenn die Zellen 50 in der Teileinrichtung positioniert sind, werden die leitenden Elemente 17, in der Form beispielsweise von leitendem Kunststoff oder Lötpaste, auf die Rückseiten 21 der jeweiligen Zelle 11–13, 23 aufgebracht. Alternativ hierzu können die leitenden Elemente auf die leitenden Bahnen 19 aufgebracht werden. Vorzugsweise wird eine automatisierte X-Y-Z-Abgabeeinrichtung dazu verwendet, die leitenden Elemente 17 in einem vorausgewählten leitenden Muster abzugeben bzw. zu dispensieren und aufzubringen. Wie oben angegeben, ist das leitende Muster vorzugsweise dasselbe für jede der Zellen 11–13, 23, obgleich die Muster unterschiedlich sein können.
Ein Bond-Element 18, vorzugsweise in der Form einer wärmeaushärtbaren Schichtlage, wie ein Klebstoff im B-Zustand, wird dann aber die leitenden Elemente 17 angeordnet, so, daß die Öffnungen 22 in dem Öffnungsmuster an die Positionen der leitenden Elemente 17 in dem leitenden Muster angepaßt sind. Alternativ hierzu kann ein Bond-Element 18 in der Form eines aushärtbaren Klebstoffes mittels einer Ausrüstung zur automatisierten Abgabe abgegeben werden. Das Substrat 20 wird dann relativ zu den Solarzellenschaltungen positioniert, so daß die leitenden Bahnen 19 mit den leitenden Elementen 17 ausgerichtet (”indexed”) werden. Die obigen Komponenten einschließlich dem Substrat 20, den Busschienen 26, den leitenden Bahnen 19, dem Bond-Element 18, den leitenden Elementen 17, den Dioden 15, den Streifen 14 und den Zellen 11–13, 23 werden dann in eine Wärmevakuumtasche verbracht und unter Druck erwärmt. Wärme und Druck werden so ausgewählt, daß das Bond-Element 18 aushärtet und mit den Zellen verbunden wird. Zur selben Zeit kann der leitende Klebstoff 17 gleichzeitig mit dem nichtleitenden Bond-Klebstoff 18 aushärten oder das Lötzinn 17 kann schmelzen.
Die Solarzellenanordnung in Form einer flexiblen Schaltung wird dann aus der Wärmevakuumtasche entnommen und am Rahmen 24 (4) angebracht oder mit einem steiferen Substrat (nicht gezeigt) verbunden. Dann werden Drähte 27 in die Röhrchen eingesetzt, die an den Endschienen 26 ausgebildet sind, und verschweißt. Alternativ hierzu können die Drähte 27 direkt auf freiliegende leitende Bahnen 19 an den Enden der Solarzellenketten festgelötet werden. Die Drähte 27 können dann zu anderen Solarzellen-Panelen geroutet werden, um eine serielle parallele Verdrahtung zu bewirken oder können direkt mit der elektrischen Last verbunden werden.
Der Ansatz mit einer vorab ausgestanzten Klebstofflage im ”B”-Zustand der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber dem herkömmlichen Misch- und Verteilprozeß, der etwa 24 Stunden dazu benötigt, um zwischen Sektor-Bond-Vorgangen eine Aushärtung zu bewirken. Der schnelle Wärmeaushärtungprozeß der vorliegenden Erfindung würde beispielsweise erlauben, daß ein gesamtes Panel mit beispielsweise drei separaten Bond-Sektoren in einem Tage gebondet wird.
Eine zweite bevorzugte Methode der vorliegenden Erfindung (6) erzeugt die zweite Ausführungsform des Solarzellenmoduls 30, das in 2 dargestellt ist. Das zweite Verfahren ist im wesentlichen identisch zu dem oben erwähnten, ersten bevorzugten Verfahren, mit der Ausnahme, daß die Bypass-Diode 35 unterschiedlich positioniert wird. Demgemäß werden bei dem zweiten Verfahren die obigen Schritte des Anbringens einer Diode an dem Streifen und des Anbringens der Diode an der Rückseite der jeweiligen Solarzellen weggelassen. Statt dessen werden Metallbahnen 39a und 39b auf beiden Seiten des Substrates 40 ausgebildet, beispielsweise durch Ätzen eines Musters aus einer Metallage, die an beide Seiten des dielektrischen Substrates 40 festgelegt worden ist. Die Bypass-Diode 35 wird an dem Streifen 41 festgelegt, beispielsweise durch Schweißen, wonach der Streifen 41 und die Bypass-Diode 35 jeweils an einem leitenden Abschnitt 37b festgelegt werden, beispielsweise mit Lötpaste oder einem leitenden Klebstoff. Das leitende Element 37 wird auf die obere Fläche der leitenden Bahnen 39a benachbart zu Löchern durch die leitenden Bahnen 39a und das dielektrische Substrat 40 hindurch aufgebracht. Wenn die in 2 gezeigte Anordnung unter Wärme zusammengedrückt wird, wie beispielsweise in einer Wärmevakuumtasche, fließt das leitende Element 37 durch die Löcher, bildet die leitenden Abschnitte 37a–37c und vollzieht einen elektrischen Kontakt mit der Diode 35 bzw. dem Dioden-Streifen 41. Der leitende Klebstoff 37 härtet dann aus (oder das Lötzinn 37 schmilzt dann) und verfestigt sich, wodurch eine elektrische Verbindung hergestellt wird zwischen den leitenden Bahnen 39a und 39b, dem Umgriff-Streifen 34 und dem Dioden-Streifen 41, als auch zwischen den Bahnen 39a und 39b, der Rückseite der jeweiligen Solarzellen 31–33 und der Oberseite der Bypass-Diode 35.
Es ist zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung ein verbessertes Solarzellenmodul und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen desselben bereitstellt, wobei das Solarzellenmodul sowohl terrestrisch als auch nicht-terrestrisch verwendet werden kann. Das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist leichtgewichtig, und dennoch kostengünstig herzustellen. Die vorliegende Erfindung schafft eine Verbindung von Oberseite zu Rückseite über die Seitenkante der Solarzellen, einschließlich solcher Solarzellen, die eine Bypass-Diode aufweisen. Die vorliegende Erfindung stellt zusätzlich ein Verfahren zum Herstellen von Solarzellen-Panelen bereit, das Handhabungsvorgänge, Anbringungsvorgänge und Reinigungsvorgänge wesentlich verringert. Das Verfahren eliminiert ferner die Notwendigkeit, Laservorgänge oder Mikrodurchschußvorgänge, ätz- und photolithographische Schritte durchführen zu müssen, wie sie ansonsten erforderlich sind, um einen leitenden Umgriff-Streifen monolithisch an der Zelle anzubringen und gegenüber dieser zu isolieren. Da die vorliegende Erfindung die Zellen gleichzeitig elektrisch miteinander verbindet als auch sie mit einem Substrat verbindet (”bonded”), wird die Notwendigkeit für herkömmliche Lötprozesse zur Herstellung einer Reihenschaltung vermieden, was mit einem zeitaufwendigen Satz von manuellen Vorgängen einherginge, die eine Inspektion, eine Nachbearbeitung und Reinigung erfordern. Derartige Schritte führen abgesehen davon, daß sie zeitaufwendig sind, zu einem Verschleiß der fragilen Wafer. Im Gegensatz hierzu kann die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer elektromechanischen Roboter-Abgabeeinrichtung ausgeübt werden, um abgemessene Mengen von leitendem Klebstoff genau abzugeben, angepaßt an die leitenden Pads bzw. Muster des Substrates.
Dies kann schnell und präzise erfolgen, ohne den fragilen Wafer direkt zu kontaktieren und ohne die Notwendigkeit, Nachbearbeitungen oder Schaltungsreinigungen durchzuführen. Der Ansatz mit einer vorab ausgestanzten Klebstofflage im ”B”-Zustand stellt eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Misch- und Verteilungsprozessen dar, die eine etwa 24-stündige Aushärtung zwischen einzelnen Sektor-Bond-Vorgängen benötigen. Der schnelle Wärmeaushärtungsprazeß der vorliegenden Erfindung würde beispielsweise zulassen, daß ein gesamtes Panel mit beispielsweise drei separaten Bond-Sektoren innerhalb von einem Tag verbunden wird. Der vorliegende Maschen-Umgriffstreifen kann beispielsweise drei Verbindungselemente und zwei Dioden-Streifen einer herkömmlichen Struktur ersetzen, die unter Verwendung eines herkömmlichen Prozesses hergestellt wird. Folglich ist die Anzahl der Handhabungs-, Anbringungs- und Reinigungsvorgänge reduziert. Da die Erfindung ausgeübt werden kann mit einem leitenden Epoxy bzw. Epoxidharz oder einer Hochtemperatur-Lötpaste ohne Reinigungsflußmittel, sind Reinigungsvorgänge nicht erforderlich, wie sie tyischerweise erforderlich sind, wenn ein Lötmittel mit RMA-Flußmittel verwendet wird. Eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung minimieren das Potential, Zellen aufgrund von Defekten im Dielektrikum kurzzuschließen, das den leitenden Umgriff-Streifen gegenüber dem Zellsubstrat isoliert.
Solarzellen-Panele werden mehr und mehr ”intelligent”, wobei elektronische Schalter und Leistungsregelschaltkreise als Komponenten an dem Solarzellen-Panel verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist auch auf derartige ”intelligente” Panele anwendbar. Es wird erwogen, daß anstelle von Bypass-Dioden 35 Elemente in Form von Schalteinrichtungen vorgesehen werden. Demzufolge sollen vorliegende Bezugnahmen auf Bypass-Dioden sich generell auf Elemente wie Schalteinrichtungen beziehen.
Bezugnahmen auf ”oben” oder ”unten” beziehen sich auf die in den Figuren gezeigten Ansichten und sollen nicht einschränkend sein.

Claims

Solarzellenmodul (10; 30), mit einem Substrat (20; 40); einer ersten Solarzelle (11; 31), die mittels des Substrates (20; 40) gelagert ist und eine erste Oberseite (29) und eine erste Rückseite (21; 42) aufweist; einer zweiten Solarzelle (12; 32), die mittels des Substrates (20; 40) gelagert ist und eine zweite Oberseite (29) und eine zweite Rückseite (21; 42) aufweist, wobei die zweite Solarzelle (12; 32) benachbart zu der ersten Solarzelle (11; 31) angeordnet ist; einem leitenden Streifen (14; 34), der an der ersten oder der zweiten Oberseite (29) derart festgelegt ist, dass der Streifen (14; 34) eine Seitenkante zwischen der Oberseite (29) und der Rückseite (21; 42) einer der Solarzellen berührungslos umgreift und eine Schnittstelle zu der Rückseite (21; 42) der benachbarten Solarzelle bildet; und einer Metallbahn (19; 39a) zum elektrischen Verbinden der ersten Solarzelle (11; 31) mit der zweiten Solarzelle (12; 32), die unmittelbar zwischen dem Substrat (20; 40) und einem nichtleitenden Bondelement (18; 38) angeordnet ist; wobei das Bondelement (18; 38) ferner unmittelbar zwischen dem Substrat (20; 40) und dem Streifen (14; 34) angeordnet ist, das Bondelement (18; 38) eine Vielzahl von Öffnungen (22) gemäß einem ersten Muster aufweist, und eine Vielzahl von leitenden Elementen (17; 37) vorgesehen ist, die gemäß einem zweiten Muster zwischen der Metallbahn (19; 39a) und den Solarzellen (11–13; 31–33) sowie zwischen den Rückseiten (21; 42) der Solarzellen und dem Substrat (20; 40) angeordnet sind, wobei das erste Muster an das zweite Muster angepasst ist.
Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Bypass-Diode (15), die an wenigstens einer Rückseite (21) angeordnet ist, und zwar benachbart zu einer Oberseite des Substrates (20), die der Rückseite (21) der jeweiligen Solarzelle (11) näher ist als die andere Seite des Substrates (20), vorgesehen ist.
Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Bypass-Diode (35), die benachbart zu einer Seite des Substrates (40) angeordnet ist, die der Rückseite (42) einer jeweiligen Solarzelle (31–33) abgewandt ist, vorgesehen ist.
Solarzellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolierelement (16; 36) zwischen dem Streifen (14; 34) und einer jeweiligen Rückseite (21; 42) angeordnet ist.
Solarzellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Streifen (14), der an der anderen Oberseite (29) festgelegt ist, vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenmoduls (10; 30) unter Druck mittels einer Vakuumwärmetasche aufweisend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Substrates (20; 40) mit einer darauf angeordneten Metallbahn (19, 39a, 39b), – Anordnen einer ersten Solarzelle (11; 31) mit einer ersten Oberseite (29) und einer ersten Rückseite (21; 42), benachbart zu einer zweiten Solarzelle (12; 32) mit einer zweiten Oberseite (29) und einer zweiten Rückseite (21; 42); – Festlegen eines leitenden Streifens (14; 34) an der ersten oder zweiten Oberseite (29) derart, dass der Streifen (14; 34) eine Seitenkante zwischen der Oberseite (29) und der Rückseite (21; 42) einer der Solarzellen berührungslos umgreift und eine Schnittstelle zu der Rückseite (21; 42) der benachbarten Solarzelle bildet; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: – Anbringen von leitenden Elementen (17; 37) gemäß einem ersten Muster auf die Solarzellen (11; 31) und den Streifen (14; 34); – Befestigen eines Bondelements (18; 38) mit Öffnungen (22), die gemäß einem zweiten Muster angeordnet sind, das an das erste Muster angepasst ist, auf der ersten und zweiten Solarzelle durch Ausrichten der Öffnungen (22) mit den leitenden Elementen (17; 37); – Anordnen des Substrats (20; 40) auf dem Bondelement (18; 38), so dass die Metallbahn (19; 39a; 39b) mit den leitenden Elementen (17; 37, 37a, 37b, 37c) ausgerichtet und kontaktiert ist.