DE102012017564B4 - Device for non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties - Google Patents
Device for non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012017564B4 DE102012017564B4 DE102012017564.7A DE102012017564A DE102012017564B4 DE 102012017564 B4 DE102012017564 B4 DE 102012017564B4 DE 102012017564 A DE102012017564 A DE 102012017564A DE 102012017564 B4 DE102012017564 B4 DE 102012017564B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- contacting device
- electrical
- solar cell
- carrier plate
- contacting
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 132
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
- H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Kontaktierungsvorrichtung (1) zum nicht-permanenten elektrischen Kontaktieren von Solarzellen (3), wobei die Kontaktierungsvorrichtung (1) aufweist:
eine starre Trägerplatte (5);
eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen (7);
wobei die Trägerplatte (5) optisch transparent ist; und
wobei die elektrischen Leitungen (7) entlang einer Oberfläche (10) der Trägerplatte (5) von einem Zentralbereich (6) der Trägerplatte (5) hin zu einem Randbereich (8) der Trägerplatte (5) verlaufend angeordnet sind und über diese Oberfläche (10) überstehen.
Contacting device (1) for non-permanent electrical contacting of solar cells (3), wherein the contacting device (1) comprises:
a rigid support plate (5);
a plurality of electrical leads (7);
wherein the carrier plate (5) is optically transparent; and
wherein the electrical leads (7) are arranged to extend along a surface (10) of the carrier plate (5) from a central region (6) of the carrier plate (5) to an edge region (8) of the carrier plate (5) and via this surface (10 ) survive.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zum nicht-permanenten elektrischen Kontaktieren von Solarzellen sowie deren Verwendung für eine Messvorrichtung zum Bestimmen elektrischer Eigenschaften wie z.B. einer Strom-Spannung-Kennlinie einer Solarzelle.The present invention relates to a contacting device for the non-permanent electrical contacting of solar cells and to their use for a measuring device for determining electrical properties, e.g. a current-voltage characteristic of a solar cell.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Solarzellen dienen als photovoltaische Elemente dazu, Licht in elektrischen Strom umzuwandeln. Lichtgenerierte Ladungsträgerpaare, welche beispielsweise an einem pn-Übergang räumlich getrennt wurden, müssen dabei mithilfe von elektrischen Kontakten der Solarzelle einem äußeren Stromkreis zugeleitet werden. Es müssen hierzu elektrische Kontaktanordnungen sowohl an dem Emitter als auch an der Basis der Solarzelle vorgesehen werden.Solar cells serve as photovoltaic elements to convert light into electricity. Light-generated charge carrier pairs, which have been spatially separated, for example, at a pn junction, must be supplied to an external circuit by means of electrical contacts of the solar cell. For this purpose, electrical contact arrangements must be provided both at the emitter and at the base of the solar cell.
Bei herkömmlichen Solarzellen ist der Emitter meist an einer dem einfallenden Licht zugewandten Frontseite der Solarzelle angeordnet. Bei der Erzeugung einer elektrischen Kontaktanordnung an der Frontseite der Solarzelle müssen gegensätzliche Erfordernisse berücksichtigt werden. Einerseits sollte die Kontaktanordnung die Frontseite möglichst wenig abschatten, andererseits sollte insbesondere ein Querschnitt der Kontaktanordnung nicht zu klein gewählt sein, um übermäßige Serienwiderstandsverluste beim Ableiten des in der Solarzelle erzeugten Stroms zu verhindern.In conventional solar cells, the emitter is usually arranged on a side of the solar cell facing the incident light. When generating an electrical contact arrangement on the front side of the solar cell, conflicting requirements must be taken into account. On the one hand, the contact arrangement should shade the front as little as possible, on the other hand, in particular a cross section of the contact arrangement should not be chosen too small in order to prevent excessive series resistance losses in deriving the current generated in the solar cell.
Um diesen gegensätzlichen Erfordernissen gerecht zu werden, werden bei vielen herkömmlichen kommerziellen Solarzellen Kontaktanordnungen eingesetzt, bei denen eine Vielzahl dünner paralleler Kontaktbahnen, welche auch als Finger bezeichnet werden und welche in einem Abstand von typischerweise 0,5 mm bis 3 mm zueinander angeordnet sind, über die Frontseite der Solarzelle verteilt angeordnet sind. Um den in den Kontaktbahnen abgeleiteten Strom zu sammeln und an benachbarte Solarzellen weiterleiten zu können, werden meist zwei oder drei breitere Sammelleiterbahnen, welche auch als Busbars bezeichnet werden, eingesetzt. Diese Sammelleiterbahnen kreuzen die schmalen Kontaktbahnen vorzugsweise senkrecht, so dass sich ein so genanntes H-Muster ergibt. Auf die breiten Sammelleiterbahnen können verzinnte Kupferbänder aufgelötet werden, mithilfe derer benachbarte Solarzellen zu einem String und letztendlich zu einem Modul verschaltet werden können.In order to meet these conflicting requirements, many conventional commercial solar cell contact arrangements are used in which a plurality of thin parallel contact tracks, which are also referred to as fingers and which are arranged at a distance of typically 0.5 mm to 3 mm to each other over the front of the solar cell are arranged distributed. In order to collect the current derived in the contact paths and forward it to adjacent solar cells, usually two or three wider busbars, which are also referred to as busbars used. This busbars preferably cross the narrow contact paths perpendicular, so that there is a so-called H pattern. Tinned copper strips can be soldered onto the wide busbars, which can be used to connect adjacent solar cells to form a string and ultimately to form a module.
Allerdings können insbesondere die breiten Sammelleiterbahnen einen erheblichen Anteil des einfallenden Lichts reflektieren, so dass dieses nicht mehr einer Umwandlung in elektrischen Strom zur Verfugung steht. Es wird daher versucht, die Anzahl von Sammelleiterbahnen zu minimieren. Allerdings wurde beobachtet, dass bei einer zu geringen Anzahl von Sammelleiterbahnen pro Solarzellenfläche der Wirkungsgrad der Solarzelle trotz verringerter Abschattung abnehmen kann, da generierter elektrischer Strom in den schmalen Kontaktbahnen weite Distanzen zurücklegen muss, bis er eine Sammelleiterbahn erreicht, so dass Serienwiderstände innerhalb der Kontaktbahnen zu erheblichen Serienwiderstandsverlusten führen können.However, in particular, the wide bus bars reflect a significant portion of the incident light, so that it is no longer a conversion into electricity available. It is therefore attempted to minimize the number of busbars. However, it has been observed that if the number of bus bars per solar cell area is too low, the efficiency of the solar cell may decrease despite reduced shadowing since generated electric current in the narrow contact paths has to travel long distances until it reaches a bus bar, so that series resistances within the contact tracks increase can result in significant series resistance losses.
Im Rahmen neuerer Solarzellenkonzepte wird versucht, breite Sammelleiterbahnen durch eine Vielzahl, das heißt, beispielsweise fünf bis dreißig, einzelner Drähte, die jeweils senkrecht zu den Fingern angeordnet sind, zu ersetzen und die Drähte mit jedem einzelnen der Finger zu verlöten. Um einen hiermit verbundenen Arbeitsaufwand zu reduzieren, können die Drähte beziehungsweise elektrische Leitungen auf dünne Folien aufgebracht werden, welche dann permanent mit der Solarzelle verbunden werden. Ein solches Konzept ist beispielsweise in der
Bei der Herstellung von Solarzellen kommt es zu einer gewissen Streuung hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften der hergestellten Solarzellen. Die elektrischen Eigenschaften jeder Solarzelle sollten möglichst gut bekannt sein, um die Solarzellen beispielsweise bestmöglich in einem Solarmodul einsetzen zu können. So kann es für eine bestmögliche spätere Verschaltung in einem Solarmodul notwendig sein, die Solarzellen in Leistungsklassen einzuteilen. Hierzu wird meist eine nicht-lineare Strom-Spannung-Kennlinie der Solarzelle, welche auch als I-V-Kennlinie bezeichnet wird, aufgenommen, welche angibt, wie viel Strom eine Solarzelle bei Beleuchtung mit einem Sonnensimulator bei einer vorgegebenen anliegenden Spannung erzeugt. Ferner können beispielsweise mithilfe von Elektrolumineszenzmessungen interne Probleme der Solarzelle, z.B. ausgelöst durch lokale Kurzschlüsse, erkannt werden. Zum Bestimmen der elektrischen Eigenschaften kann es im Rahmen einer industriellen Solarzellenfertigung nötig sein, Kontakte der Solarzelle vorrübergehend, d.h. nicht-permanent, von außen elektrisch zu kontaktieren.In the production of solar cells, there is a certain dispersion with regard to the electrical properties of the solar cells produced. The electrical properties of each solar cell should be known as well as possible, for example, to be able to use the solar cells as best as possible in a solar module. So it may be necessary for best possible later interconnection in a solar module to divide the solar cells into power classes. For this purpose, usually a non-linear current-voltage characteristic of the solar cell, which is also referred to as I-V characteristic, recorded, which indicates how much power a solar cell generates when illuminated with a solar simulator at a given applied voltage. Further, for example, using electroluminescence measurements, internal problems of the solar cell, e.g. triggered by local shorts, are detected. In order to determine the electrical properties, it may be necessary in the context of industrial solar cell fabrication to temporarily terminate contacts of the solar cell, i. non-permanent, from the outside to contact electrically.
Wie beispielsweise in der
Insbesondere bei den oben genannten neuartigen Solarzellenkonzepten ohne breite Sammelleiterbahnen kann jedoch das Problem auftreten, dass für eine korrekte Bestimmung der I-V-Kennlinie einer Solarzelle jeder einzelne Finger mehrfach elektrisch kontaktiert werden müsste. Dies kann einen erheblichen Aufwand für die Erzeugung der vielen notwendigen Kontaktstellen mit sich bringen. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass bei einer solchen Kontaktierung keine übermäßige Abschattung der Solarzelle bewirkt wird. Ferner sollten die erzeugten Kontaktstellen reversibel lösbar sein, das heißt, die Solarzelle sollte nicht-permanent kontaktiert werden können.In particular, in the above-mentioned novel solar cell concepts without wide busbars, however, the problem may arise that for correct determination of the I-V characteristic of a solar cell every single finger would have to be contacted several times electrically. This can bring a considerable effort for the generation of many necessary contact points with it. In addition, care must be taken that in such a contact no excessive shading of the solar cell is effected. Furthermore, the contact points generated should be reversibly solvable, that is, the solar cell should be non-permanently contacted.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es kann ein Bedarf an einer Kontaktierungsvorrichtung bestehen, die zum nicht-permanenten elektrischen Kontaktieren von Solarzellen, insbesondere beim Bestimmen von deren elektrischen Eigenschaften, geeignet ist und mithilfe derer unter anderem die oben genannten Probleme und Defizite herkömmlicher Kontaktierungsvorrichtungen und -verfahren verhindert oder zumindest reduziert werden können. Insbesondere kann ein Bedarf an einer Kontaktierungsvorrichtung bestehen, mithilfe derer eine Solarzellenfrontseite einfach und zuverlässig elektrisch kontaktiert werden kann, wobei eine Abschattung der Solarzelle während des Messens beispielsweise einer I-V-Kennlinie gering gehalten werden sollte. Ferner kann es von Vorteil sein, wenn beim Bestimmen z.B. der I-V-Kennlinie mithilfe der Kontaktierungsvorrichtung sowohl optische als auch elektrische vorherrschende Bedingungen ähnlich denjenigen sind, wie sie in einem die Solarzelle aufnehmenden Solarmodul vorherrschen.There may be a need for a contacting device that is suitable for non-permanent electrical contacting of solar cells, particularly in determining their electrical properties, and that, inter alia, prevents or at least reduces the above-mentioned problems and deficiencies of conventional contacting devices and methods can. In particular, there may be a need for a contacting device, by means of which a solar cell front side can be easily and reliably electrically contacted, wherein shading of the solar cell during measuring, for example, an I-V characteristic should be kept low. Furthermore, it may be advantageous if, in determining e.g. the I-V characteristic using the contacting device are both optical and electrical prevailing conditions similar to those prevailing in a solar cell receiving the solar cell.
Einem solchen Bedarf kann mithilfe einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem Hauptanspruch sowie mithilfe einer Messvorrichtung und deren Verwendung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen entsprochen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kontaktierungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Such a need can be met by means of a contacting device according to the main claim and by means of a measuring device and its use according to the independent claims. Advantageous embodiments of the contacting device are defined in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktierungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine starre Trägerplatte und eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen aufweist. Die Trägerplatte ist optisch transparent. Die elektrischen Leitungen sind entlang einer Oberfläche der Trägerplatte von einem Zentralbereich der Trägerplatte hin zu einem Randbereich der Trägerplatte verlaufend angeordnet und stehen über diese Oberfläche der Trägerplatte über.According to a first aspect of the present invention, a contacting device is proposed which comprises a rigid support plate and a plurality of electrical leads. The carrier plate is optically transparent. The electrical lines are arranged to extend along a surface of the carrier plate from a central region of the carrier plate to an edge region of the carrier plate and project beyond this surface of the carrier plate.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Messvorrichtung zum Bestimmen elektrischer Eigenschaften wie z.B. einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle vorgeschlagen. Die Messvorrichtung weist eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sowie ein Messgerät auf. Das Messgerät ist dazu ausgelegt, sowohl eine zwischen zwei Stromanschlüssen fließende Stromstärke als auch eine zwischen zwei Spannungsanschlüssen anliegende Spannung zu messen. Wenigstens eine der elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung ist an ihren Enden jeweils mit Spannungsanschlüssen des Messgeräts verbunden. Mehrere der elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung sind an ihren Enden jeweils mit Stromanschlüssen des Messgeräts verbunden.According to a second aspect of the present invention, there is provided a measuring device for determining electrical characteristics such as e.g. proposed an I-V characteristic of a solar cell. The measuring device has a contacting device according to the first aspect of the present invention and a measuring device. The meter is designed to measure both a current flowing between two power terminals and a voltage applied between two power terminals. At least one of the electrical leads of the contacting device is connected at its ends in each case with voltage terminals of the measuring device. Several of the electrical leads of the contacting device are connected at their ends respectively to power terminals of the measuring device.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beim Bestimmen elektrischer Eigenschaften wie z.B. einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle verwendet.According to a third aspect of the present invention, the contacting device according to the first aspect of the invention is used in determining electrical characteristics such as e.g. used an I-V characteristic of a solar cell.
Ideen zu den zuvor beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den folgenden Beobachtungen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden:Ideas for the above-described aspects of the present invention may be considered, inter alia, as being based on the following observations and findings:
Wie einführend beschrieben, können herkömmliche Solarzellen zum Bestimmen ihrer elektrischen Eigenschaften vorrübergehend mit gefederten Kontaktstiften kontaktiert werden, indem diese auf die breiten Sammelleiterbahnen aufgepresst werden. Dabei können die Kontaktstifte meist mit Hilfe von über den Sammelleiterbahnen anzuordnenden Brücken oder alternativ nur am Rande der Solarzelle auf die Sammelleiterbahnen aufgedrückt werden, um Abschattungen durch eine die Kontaktstifte haltende Halterung gering zu halten.As described in the introduction, conventional solar cells for determining their electrical properties can be temporarily contacted with spring-loaded contact pins by pressing them onto the wide bus bars. In this case, the contact pins can usually be pressed with the help of over the busbars to be arranged bridges or alternatively only at the edge of the solar cell on the busbar tracks to keep shading by a holder holding the pins low.
Eine derartige Bestimmung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle mithilfe gefederter Kontaktstifte kann zwar zuverlässig und reproduzierbar durchgeführt werden, sie leidet jedoch häufig unter mehreren Defiziten.Although such a determination of the electrical properties of a solar cell using spring-loaded contact pins can be carried out reliably and reproducibly, it often suffers from several deficits.
Beispielsweise wird die I-V-Kennlinie einer Solarzelle meist in einem Zustand bestimmt, in dem die Sammelleiterbahnen der Solarzelle noch nicht mit Kupferbändern verlötet sind. Die unverlöteten Sammelleiterbahnen weisen jedoch einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand auf, als dies bei den im Modul verlötet aufgenommenen Solarzellen der Fall ist. Aufgrund der Serienwiderstände kann es einerseits zu einem Leistungsverlust beim Abführen des in der Solarzelle generierten Stroms kommen, andererseits können die an solchen Serienwiderständen abfallenden Spannungen dazu führen, dass innerhalb der Solarzelle an verschiedenen Positionen unterschiedliche elektrische Potenziale herrschen, was die Wirkungsweise der Solarzelle beeinflussen kann, beispielsweise durch Bildung von Ausgleichsströmen. Es kann daher bereits bei der Charakterisierung von herkömmlichen Solarzellen vorteilhaft sein, den von der Solarzelle generierten Strom nicht ausschließlich am Rande von Sammelleiterbahnen abzuleiten.For example, the IV characteristic of a solar cell is usually determined in a state in which the bus bars of the solar cell are not yet soldered with copper bands. The unsoldered However, busbars have a much higher electrical resistance than is the case with the solar cells soldered in the module. On the one hand, due to the series resistances, there may be a loss of power during the dissipation of the current generated in the solar cell; on the other hand, the voltages dropping across such series resistors may result in different electrical potentials at different positions within the solar cell, which may influence the mode of operation of the solar cell. for example, by forming equalizing currents. Therefore, it can already be advantageous in the characterization of conventional solar cells not to derive the current generated by the solar cell exclusively at the edge of busbar tracks.
Bei neuartigen Solarzellenkonzepten, bei denen keine Sammelleiterbahnen vorgesehen sind, ist ein Abgreifen des generierten Stroms mithilfe gefederter Kontaktstifte in der Regel nicht möglich, da die Kontaktstifte eine Vielzahl sehr dünner Kontaktbahnen mit einer Breite von beispielsweise weniger als 150 µm kontaktieren müssten. Selbst wenn davon ausgegangen würde, dass sehr feine Kontaktstifte derart schmale Kontaktbahnen kontaktieren könnten, müsste jeder Kontaktstift eine zugeordnete Kontaktbahn genau treffen. Außerdem müsste auch hier verhindert werden, dass eine die Kontaktstifte haltende Vorrichtung zu einer übermäßigen Abschattung der Solarzelle führt. Eine Kontaktierung der Solarzelle ausschließlich am äußersten Rand führt jedoch aus den oben beschriebenen Gründen, stärker noch als bei der Kontaktierung von breiten Sammelleiterbahnen, zu Problemen im Hinblick auf die dabei auftretenden Serienwiderstände.In novel solar cell concepts in which no busbars are provided, a tapping of the generated power using spring-loaded pins is usually not possible because the pins would have to contact a variety of very thin contact paths with a width of, for example, less than 150 microns. Even if it were assumed that very fine contact pins could contact such narrow contact paths, each contact pin would have to strike an assigned contact path exactly. In addition, it should also be prevented here that a device holding the contact pins leads to excessive shading of the solar cell. Contacting the solar cell exclusively at the outermost edge, however, leads to problems with regard to the series resistances occurring for the reasons described above, even more so than in the contacting of wide busbars.
Ergänzend ist zu berücksichtigen, dass z.B. bei herkömmlichen Methoden zur Bestimmung der I-V-Kennlinie einer Solarzelle die Solarzelle charakterisiert wird, bevor sie in einem Solarmodul verkapselt wird. In diesem unverkapselten Zustand unterliegt die Solarzelle jedoch anderen optischen und elektrischen Randbedingungen als in einem verkapselten Modul.In addition, it should be noted that e.g. In conventional methods for determining the I-V characteristic of a solar cell, the solar cell is characterized before it is encapsulated in a solar module. In this unencapsulated state, however, the solar cell is subject to different optical and electrical boundary conditions than in an encapsulated module.
Durch eine Verwendung der hier vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung kann z.B. eine I-V-Kennlinie einer Solarzelle einerseits zuverlässig bestimmt werden, andererseits können die optischen und / oder elektrischen Randbedingungen ähnlich vorherrschen, wie dies nach einem Einkapseln in ein Solarmodul der Fall ist.By using the contacting device proposed here, e.g. On the one hand, an I-V characteristic of a solar cell can be reliably determined, on the other hand, the optical and / or electrical boundary conditions can prevail similarly, as is the case after encapsulation in a solar module.
Bei der vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung wird die Solarzelle nicht mehr mithilfe einzelner Kontaktstifte kontaktiert. Stattdessen werden für eine solche elektrische Kontaktierung mehrere elektrische Leitungen vorgesehen, die ähnlich einem Drahtgitter über die Frontseite der Solarzelle gelegt und dort mit den Metallkontakten der Solarzelle in Kontakt kommen können. Es können beispielsweise wenigstens 2, vorzugsweise zwischen 5 und 30 elektrische Leitungen vorgesehen werden. Hierdurch kann eine Verschaltung der Solarzelle erreicht werden, die beispielsweise bei Solarzellen ohne Sammelleiterbahnen derjenigen Verschaltung entspricht, wie sie im fertigen Solarmodul realisiert ist. Die elektrischen Leitungen können hierbei in Form von blanken metallischen Drähten vorgesehen sein, so dass sich bei einem mechanischen Kontakt der elektrischen Leitungen mit den Metallkontakten der Solarzellen auch ein elektrischer Kontakt einstellt.In the proposed contacting device, the solar cell is no longer contacted by means of individual contact pins. Instead, a plurality of electrical lines are provided for such electrical contacting, which can be similar to a wire mesh placed over the front of the solar cell and there come into contact with the metal contacts of the solar cell. For example, at least 2, preferably between 5 and 30 electrical lines can be provided. In this way, an interconnection of the solar cell can be achieved, which corresponds for example in solar cells without busbar tracks of that interconnection, as it is realized in the finished solar module. In this case, the electrical lines can be provided in the form of bare metallic wires, so that an electrical contact is established in the case of a mechanical contact of the electrical lines with the metal contacts of the solar cells.
Allerdings konnte beobachtet werden, dass die blanken Drähte des Drahtgitters allein aufgrund ihres geringen Gewichts nicht genügend Anpressdruck an die Solarzelle aufbringen können, als dass ein ausreichender und zuverlässiger elektrischer Kontakt gewährleistet wäre.However, it could be observed that the bare wires of the wire mesh alone can not apply sufficient contact pressure to the solar cell due to their low weight, as a sufficient and reliable electrical contact would be guaranteed.
Aus diesem Grund wird oberhalb des Drahtgitters eine weitgehend starre, optisch transparente Trägerplatte angeordnet. Die Trägerplatte sollte ausreichend starr sein, dass durch Anpressen der Trägerplatte an die Solarzelle die an der Trägerplatte vorgesehenen elektrischen Leitungen mit einer weitgehend homogen verteilten Kraft an die Oberfläche der Solarzelle und die daran vorgesehenen Metallkontakte angepresst werden können. Dementsprechend eignet sich für die Trägerplatte keine dünne Folie, sondern die Trägerplatte sollte zumindest eine Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm aufweisen. Beispielsweise kann die Trägerplatte eine ähnliche Dicke von zwischen 5mm und 10mm aufweisen, wie sie bei den in Solarmodulen typischerweise verwendeten transparenten Deckplatten verwendet wird.For this reason, a largely rigid, optically transparent carrier plate is arranged above the wire grid. The support plate should be sufficiently rigid that by pressing the support plate to the solar cell provided on the support plate electrical lines can be pressed with a substantially homogeneously distributed force to the surface of the solar cell and the metal contacts provided thereon. Accordingly, no thin film is suitable for the carrier plate, but the carrier plate should have at least a thickness of at least 0.5 mm, preferably at least 2 mm. For example, the support plate may have a similar thickness of between 5mm and 10mm, as used in the transparent cover plates typically used in solar panels.
Zusätzlich zu ihrer mechanischen Festigkeit sollte die Trägerplatte möglichst optisch transparent sein, das heißt, möglichst viel des eingestrahlten Lichts beispielsweise eines Sonnensimulators sollte durch die Trägerplatte transmittiert werden, um anschließend in der Solarzelle absorbiert werden zu können. Hierzu sollte die Trägerplatte insbesondere in einem überwiegenden Teil des optischen Spektralbereichs, in dem die Solarzelle Licht in Elektrizität umwandeln kann, beispielsweise bei Siliziumsolarzellen zwischen 300 nm und 1200 nm Wellenlänge, möglichst gut transmittieren, das heißt, möglichst wenig Absorption und Reflexion aufweisen. Beispielsweise sollte ein Transmissionsgrad der Trägerplatte für den Einsatz mit Siliziumsolarzellen zumindest im Bereich von 350 nm bis 1150 nm größer als 80%, vorzugsweise größer als 90%, sein.In addition to its mechanical strength, the support plate should be as optically transparent as possible, that is, as much as possible of the incident light, for example a solar simulator should be transmitted through the support plate in order to be absorbed in the solar cell can. For this purpose, the support plate should, in particular in a predominant part of the optical spectral range, in which the solar cell can convert light into electricity, for example in silicon solar cells between 300 nm and 1200 nm wavelength, transmit as well as possible, that is, have as little absorption and reflection. For example, a transmittance of the support plate for use with silicon solar cells should be greater than 80%, preferably greater than 90%, at least in the range of 350 nm to 1150 nm.
Die elektrischen Leitungen können direkt an der Trägerplatte oder zumindest mit dieser mechanisch verbunden angeordnet sein. Beispielsweise können die elektrischen Leitungen in Form von Drähten an die Trägerplatte angeklebt sein. Somit können die elektrischen Leitungen mithilfe der leicht handhabbaren Trägerplatte während des Bestimmens einer I-V-Kennlinie präzise auf der Solarzellenoberfläche positioniert werden. Dadurch, dass die elektrischen Leitungen über die Oberfläche der Trägerplatte überstehen, kann erreicht werden, dass die elektrischen Leitungen mithilfe der Trägerplatte auf die Oberfläche der Solarzelle und die dort vorgesehenen Metallkontakte gepresst werden können und aufgrund des dabei lokal wirkenden hohen Drucks geringe Kontaktwiderstände zwischen den elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung einerseits und den Metallkontakten der Solarzelle andererseits erreicht werden können. Außerdem kann vermieden werden, dass die Oberfläche der Trägerplatte direkt in Kontakt mit der Oberfläche der Solarzelle kommt, wodurch es schlimmstenfalls zu Beschädigungen der Solarzelle und / oder einem Verkratzen der Trägerplatte kommen könnte.The electrical lines can be directly on the carrier plate or at least with this be arranged mechanically connected. For example, the electrical wires may be glued to the carrier plate in the form of wires. Thus, the electrical leads can be precisely positioned on the solar cell surface using the easy-to-handle support plate while determining an IV characteristic. The fact that the electrical lines protrude beyond the surface of the support plate, it can be achieved that the electrical lines using the support plate can be pressed onto the surface of the solar cell and the metal contacts provided there and low contact resistance between the electrical due to the locally acting high pressure Lines of the contacting device on the one hand and the metal contacts of the solar cell on the other hand can be achieved. In addition, it can be avoided that the surface of the carrier plate comes directly into contact with the surface of the solar cell, which could at worst result in damage to the solar cell and / or scratching of the carrier plate.
Nachfolgend werden mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung weiter im Detail beschrieben.Hereinafter, possible features and advantages of embodiments of the invention will be further described in detail.
Zwischen den elektrischen Leitungen und der Trägerplatte kann ein elastisches Material angeordnet sein. Aufgrund dieses elastischen Materials können die Leitungen einerseits fest mechanisch mit der Trägerplatte verbunden sein und andererseits dennoch im Bezug auf die Trägerplatte reversibel federnd verlagert werden. Bei Druck auf die Leitungen können diese beispielsweise in das elastische Material hineingepresst werden, so dass zum Beispiel Höhenunterschiede bei den von den Leitungen zu kontaktierenden Metallkontakten der Solarzelle, wie sie beispielsweise aufgrund von herstellungsbedingten Dickenschwankungen herrühren können, ausgeglichen werden können. Je nach Elastizität des verwendeten elastischen Materials und Dicke der zwischen die Leitungen und die Trägerplatte zwischengelagerten Schicht aus einem solchen Material können beispielsweise lokale Höhenunterschiede von bis zu 30 µm, möglicherweise auch bis zu 100 µm, wie sie typischerweise bei der Herstellung von Solarzellenkontakten mithilfe von Siebdrucktechnologien auftreten, ausgeglichen werden.Between the electrical lines and the carrier plate, an elastic material may be arranged. Because of this elastic material, the lines can on the one hand be firmly mechanically connected to the support plate and on the other hand, however, be reversibly resiliently displaced with respect to the support plate. When pressure is applied to the lines, they can be pressed into the elastic material, for example, so that, for example, height differences in the metal contacts of the solar cell to be contacted by the lines, as may result, for example, from manufacturing variations in thickness, can be compensated. For example, depending on the elasticity of the elastic material used and the thickness of the layer of such material interposed between the conduits and the support plate, local height differences of up to 30 μm, possibly even up to 100 μm, can typically occur in the manufacture of solar cell contacts using screen printing technologies occur, be balanced.
Beliebige elastische Materialien wie beispielsweise elastische Polymere, insbesondere Silikon, können eingesetzt werden. Sofern das elastische Material nicht ausschließlich im Bereich zwischen den Leitungen und der Trägerplatte zwischengelagert wird, sollte das verwendete elastische Material optisch transparent sein, um Abschattungsverluste zu vermeiden.Any elastic materials such as elastic polymers, in particular silicone, can be used. If the elastic material is not stored exclusively in the area between the lines and the carrier plate, the elastic material used should be optically transparent in order to avoid shading losses.
In der Trägerplatte können linienförmige, vorzugsweise geradlinige Vertiefungen vorgesehen sein, wobei die elektrischen Leitungen in diesen linienförmigen Vertiefungen teilweise aufgenommen sein können. Das Vorsehen solcher Vertiefungen kann dazu dienen, die Leitungen genau in Relation zu der Trägerplatte zu justieren. Die Vertiefungen können nachträglich mithilfe beliebiger Verfahren, beispielsweise durch Sägen, Lasern, Ätzen, etc. in die Trägerplatte eingebracht werden. Alternativ kann die Trägerplatte direkt, beispielsweise unter Verwendung einer geeigneten Gussform, mit der gewünschten Grabenstruktur hergestellt werden. Die Vertiefungen sollten in ihrem Querschnitt dabei derart bemessen sein, dass eine Leitung zumindest teilweise in der Vertiefung aufgenommen werden kann. Bei der Herstellung der Kontaktierungsvorrichtung können somit die elektrischen Leitungen in die Vertiefungen eingelegt und dort beispielsweise klebend fixiert werden. Alternativ kann zunächst elastisches Material in die Vertiefungen eingebracht und dann jeweils eine elektrische Leitung über einer der Vertiefungen angeordnet werden, so dass die elektrische Leitung unter Druck in die Vertiefungen und das darin aufgenommene elastische Material hineingepresst werden kann.In the support plate line-shaped, preferably rectilinear depressions may be provided, wherein the electrical lines may be partially received in these line-shaped depressions. The provision of such recesses may serve to precisely adjust the lines in relation to the carrier plate. The depressions can be subsequently introduced by means of any method, for example by sawing, lasers, etching, etc. in the carrier plate. Alternatively, the backing plate can be made directly, for example using a suitable mold, with the desired trench structure. The recesses should be dimensioned in this case in such a way that a line can be at least partially received in the recess. In the production of the contacting device thus the electrical leads can be inserted into the wells and fixed there, for example, adhesive. Alternatively, initially elastic material can be introduced into the depressions and then in each case an electrical line can be arranged above one of the depressions, so that the electrical line can be pressed under pressure into the depressions and the elastic material accommodated therein.
Die linienförmigen Vertiefungen können Flanken aufweisen, welche sich in einem schrägen Winkel, das heißt, nicht rechtwinklig, zur Oberfläche der Trägerplatte erstrecken. An derart schrägen Flanken der Vertiefungen kann beispielsweise von oben senkrecht auf die Trägerplatte auftreffendes Licht unter einem stumpfen Winkel reflektiert werden, so dass dieses die Trägerplatte nicht weg von der darunter liegenden Solarzelle wieder verlässt, sondern hin zu der Solarzelle weiterläuft und letztendlich in der Solarzelle absorbiert werden kann. Auf diese Weise kann eine effektive optische Breite, das heißt eine Breite mit verschwindender optischer Transmission, der linienförmigen Vertiefungen und der in diesen angeordneten elektrischen Leitungen in einer gewünschten Weise optimiert werden. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass es aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes des Materials der Trägerplatte einerseits und eines in den Vertiefungen vorgesehenen Materials andererseits zu einer Totalreflexion oder zumindest verstärkter Reflexion an den Flanken der Vertiefungen kommen kann. Gegebenenfalls können die Flanken der Vertiefungen auch lokal verspiegelt werden, beispielsweise durch Aufdampfen oder chemisches Abscheiden einer Metallschicht. Je nach Wahl der Geometrie des Querschnitts der Vertiefungen kann eine effektive optische Breite der Vertiefungen beziehungsweise der darunter liegenden elektrischen Leitungen variiert werden. Im Extremfall können die elektrischen Leitungen sogar „versteckt“ werden.The line-shaped recesses may have flanks which extend at an oblique angle, that is, not at right angles, to the surface of the carrier plate. At such oblique flanks of the depressions, for example, from above perpendicularly incident on the support plate light can be reflected at an obtuse angle, so that this does not leave the support plate away from the underlying solar cell, but continues to run to the solar cell and ultimately absorbed in the solar cell can be. In this way, an effective optical width, that is to say a width with vanishing optical transmission, of the linear depressions and the electrical lines arranged in these can be optimized in a desired manner. In this case, it can be exploited that, due to the different refractive indices of the material of the carrier plate on the one hand and a material provided in the depressions on the other hand, total reflection or at least enhanced reflection at the flanks of the depressions can occur. Optionally, the flanks of the recesses can also be locally mirrored, for example by vapor deposition or chemical deposition of a metal layer. Depending on the choice of the geometry of the cross section of the recesses, an effective optical width of the recesses or the underlying electrical lines can be varied. In extreme cases, the electrical lines can even be "hidden".
Wie bereits angedeutet, sollte die Trägerplatte eine möglichst hohe optische Transmission aufweisen. Um Reflexionsverluste an der Trägerplatte zu minimieren, können Antireflexschichten an der Oberfläche der Trägerplatte vorgesehen werden. Um Absorptionsverluste innerhalb der Trägerplatte zu minimieren, kann einerseits die Dicke der Trägerplatte möglichst gering gewählt werden, ohne jedoch die mechanische Festigkeit der Trägerplatte unter ein Mindestmaß zu reduzieren. Beispielsweise sollte die Dicke der Trägerplatte nicht geringer als 0,5 mm gewählt werden. Andererseits können für die Trägerplatte Materialien mit einem möglichst geringen Absorptionskoeffizienten im Bereich des zu transmittierenden Lichtspektrums verwendet werden. Insbesondere kann die Trägerplatte aus Glas bestehen, wobei gewöhnliches Fensterglas eine ausreichend hohe Transmission im Spektralbereich oberhalb von 400 nm aufweist. Um auch eine hohe Transmission im Spektralbereich unterhalb von 400 nm, beispielsweise im Spektralbereich von 300 nm bis 400 nm erreichen zu können, können spezielle eisenarme Gläser, die einen verringerten Eisengehalt aufweisen, oder Borsilikatgläser verwendet werden. Da eisenarme Gläser auch meist als Deckschicht in Solarmodulen eingesetzt werden, kann durch eine Verwendung einer Trägerplatte aus eisenarmem Glas erreicht werden, dass das die Solarzelle erreichende Licht ein ähnliches Spektrum aufweist, wie Solarzellen es eingekapselt in einem Modul empfangen. Dementsprechend können besonders praxisnahe I-V-Kennlinien aufgenommen werden. Alternativ kann die Trägerplatte aber auch aus anderen hochtransparenten Materialien wie beispielsweise transparenten Kunststoffen wie z.B. PMP, LDPE, PP, PVC, PET, PC oder PS bestehen. Zur Erhöhung der Transmission können auf Oberflächen der Trägerplatte außerdem eine oder mehrere Antireflexschichten aufgebracht sein. As already indicated, the carrier plate should have the highest possible optical transmission. To minimize reflection losses on the carrier plate, antireflection layers can be provided on the surface of the carrier plate. In order to minimize absorption losses within the carrier plate, on the one hand the thickness of the carrier plate can be chosen as low as possible, but without reducing the mechanical strength of the carrier plate to a minimum. For example, the thickness of the backing plate should not be less than 0.5 mm. On the other hand, it is possible to use for the carrier plate materials having the lowest possible absorption coefficient in the region of the light spectrum to be transmitted. In particular, the support plate can be made of glass, with ordinary window glass having a sufficiently high transmission in the spectral range above 400 nm. In order to be able to achieve a high transmission in the spectral range below 400 nm, for example in the spectral range from 300 nm to 400 nm, special low-iron glasses which have a reduced iron content or borosilicate glasses can be used. Since low-iron glasses are also usually used as a cover layer in solar modules, it can be achieved by using a carrier plate made of low-iron glass that the light reaching the solar cell has a similar spectrum as solar cells receive it encapsulated in a module. Accordingly, very practical IV characteristics can be recorded. Alternatively, however, the carrier plate can also consist of other highly transparent materials such as transparent plastics such as PMP, LDPE, PP, PVC, PET, PC or PS. To increase the transmission, it is also possible for one or more antireflection layers to be applied to surfaces of the carrier plate.
Die elektrischen Leitungen können in der Kontaktierungsvorrichtung derart vorgesehen sein, dass Enden einer Mehrzahl der elektrischen Leitungen untereinander und jeweils mit einem von zwei gemeinsamen Stromanschlüssen der Kontaktierungsvorrichtung elektrisch verbunden sind. Über die mit den Stromanschlüssen gekoppelten mehreren elektrischen Leitungen, die möglichst parallel und äquidistant zueinander entlang der Trägerplatte geführt sind, kann der von der Solarzelle generierte Strom an einer Vielzahl von Kontaktstellen zwischen den elektrischen Leitungen und den an der Solarzelle vorgesehenen Metallkontakten abgeleitet werden. Aufgrund der Vielzahl solcher Kontaktstellen und einer möglichst homogenen Verteilung der Kontaktstellen über die gesamte Frontseite der Solarzelle hin kann erreicht werden, dass Strom innerhalb der Solarzelle und innerhalb von den Metallkontakten immer nur kurze Wege zurücklegen muss, bevor er in die Kontaktierungsvorrichtung abgeleitet werden kann. Entsprechend können Serienwiderstände gering gehalten und der Stromfluss homogenisiert werden.The electrical leads may be provided in the contacting device such that ends of a plurality of the electrical leads are electrically connected to each other and each to one of two common power terminals of the contacting device. The power generated by the solar cell can be dissipated at a plurality of contact points between the electrical lines and the metal contacts provided on the solar cell via the plurality of electrical lines coupled to the power connections, which are routed as parallel and equidistant as possible along the carrier plate. Due to the large number of such contact points and the most homogeneous possible distribution of the contact points over the entire front side of the solar cell, it can be achieved that current within the solar cell and within the metal contacts must always travel only short distances before it can be dissipated in the contacting device. Accordingly, series resistances can be kept low and the current flow can be homogenized.
Zwischen jeder der Leitungen und einem der Stromanschlüsse kann jeweils ein Vorwiderstand zwischengeschaltet sein. Der Vorwiderstand kann einen elektrischen Widerstand von zwischen 0,01 Ω und 100 Ω, vorzugsweise zwischen 0,1 Ω und 10 Ω aufweisen. Das Vorsehen solcher Vorwiderstände kann zu einer Homogenisierung des Stromflusses über verschiedene elektrische Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung fuhren. Ohne eine durch solche Vorwiderstände bewirkte Homogenisierung können geringfügige Unterschiede im Kontaktwiderstand zwischen einzelnen elektrischen Leitungen und von diesen kontaktierten Metallkontakten dazu führen, dass es zu Ausgleichsströmen innerhalb der Solarzelle und damit zu einer Verfälschung der gemessenen I-V-Kennlinie kommen kann, da an den verschiedenen Kontaktwiderständen aufgrund des durchfließenden Stroms unterschiedliche Spannungen lokal abfallen können. Um den Einfluss lokal variierender Kontaktwiderstände zu minimieren und eine Homogenisierung zu erreichen, sollten die Vorwiderstände einen elektrischen Widerstand aufweisen, der deutlich größer ist als die zu erwartenden Kontaktwiderstände.Between each of the lines and one of the power connections, a series resistor can be interposed in each case. The series resistor may have an electrical resistance of between 0.01 Ω and 100 Ω, preferably between 0.1 Ω and 10 Ω. The provision of such series resistors can lead to a homogenization of the current flow over various electrical lines of the contacting device. Without a homogenization caused by such series resistors, slight differences in the contact resistance between individual electrical leads and metal contacts contacted by them can lead to equalization currents within the solar cell and thus to a falsification of the measured IV characteristic due to the different contact resistances the current flowing through different voltages can fall locally. In order to minimize the influence of locally varying contact resistances and to achieve homogenization, the series resistors should have an electrical resistance which is significantly greater than the expected contact resistance.
Während die Mehrzahl der elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung für eine Strommessung bei der Bestimmung einer I-V-Kennlinie benutzt werden soll, kann zumindest eine der elektrischen Leitungen für eine separate Spannungsmessung eingesetzt werden. Auf diese Weise kann, ähnlich wie bei einer herkömmlichen Vier-Punkt-Messung, vermieden werden, dass beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie die Spannungsabfälle, die bei einem Stromfluss durch Kontakt- und Serienwiderstände auftreten, die Messung der von der Solarzelle generierten Spannung verfälschen. Zumindest eine der elektrischen Leitungen kann an ihren Enden daher jeweils mit einem von zwei Spannungsanschlüssen der Kontaktierungsvorrichtung elektrisch verbunden sein.While the majority of the electrical leads of the contacting device are to be used for current measurement in the determination of an I-V characteristic, at least one of the electrical leads can be used for a separate voltage measurement. In this way, similar to a conventional four-point measurement, it can be avoided that in determining an I-V characteristic, the voltage drops that occur in a current flow through contact and series resistors distort the measurement of the voltage generated by the solar cell. At least one of the electrical lines can therefore be electrically connected at each of its ends to one of two voltage terminals of the contacting device.
Diese zumindest eine zum Spannungsabgriff verwendete Leitung kann vorzugsweise nahe der Mitte der Trägerplatte angeordnet sein. Während der Strom während des Bestimmens einer I-V-Kennlinie möglichst homogen an der gesamten Oberfläche der Solarzelle abgeleitet werden sollte, kann es genügen, die Spannung lediglich an einer Position abzugreifen, wobei ein Abgriff der Spannung nahe der Mitte der Solarzelle vorteilhaft erscheint.This at least one line used for voltage tapping may preferably be arranged near the center of the carrier plate. While the current during the determination of an I-V characteristic should be derived as homogeneously as possible on the entire surface of the solar cell, it may be sufficient to tap the voltage only at one position, wherein a tap of the voltage near the center of the solar cell appears advantageous.
Die für den Spannungsabgriff verwendete elektrische Leitung kann im Gegensatz zu den für den Stromabgriff verwendeten elektrischen Leitungen vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung vorgesehen sein, die die elektrische Leitung lediglich bereichsweise freiliegen lässt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Spannungsabgriffsleitung die Solarzelle nicht an mehreren Positionen sowohl in der Mitte als auch nahe dem Rand der Solarzelle kontaktiert, wodurch es zu Verfälschungen der gemessenen I-V-Kennlinie aufgrund von lokal unterschiedlich wirkenden Serienwiderstandsverlusten und eventuell auftretenden Ausgleichströmen kommen könnte.The electrical line used for the voltage tap may, in contrast to the electrical lines used for the current tap, preferably be provided with an electrically insulating sheath, which leaves the electrical line only partially exposed. It can thereby be achieved that the voltage tapping line does not make contact with the solar cell at several positions both in the middle and near the edge of the solar cell, which could lead to distortions of the measured IV characteristic due to locally different series resistance losses and possible compensating currents.
Es wird darauf hingewiesen, dass beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie die Spannung auch an anderen Positionen, d.h. außermittig, abgegriffen werden kann. Ferner kann auf das Abgreifen der Spannung mit einer separaten elektrischen Leitung im Rahmen einer 4-Punkt-Messung verzichtet werden und stattdessen die Spannung an den für den Stromabgriff verwendeten elektrischen Leitungen mitabgegriffen werden, d.h. eine 2-Punkt-Messung durchgeführt werden.It should be noted that in determining an I-V characteristic, the voltage is also applied at other positions, i. off-center, can be tapped. Furthermore, the tapping of the voltage with a separate electrical line can be dispensed with in the context of a 4-point measurement and instead the voltage at the electrical lines used for the current tapping can also be tapped, ie. a 2-point measurement is performed.
Die Kontaktierungsvorrichtung kann zusätzlich zu der Trägerplatte einen Rahmen aufweisen, der die Trägerplatte umgibt. Dieser Rahmen kann beispielsweise dazu dienen, die Trägerplatte mechanisch zu stabilisieren. Außerdem können an dem Rahmen die von außen zu kontaktierenden Strom- und Spannungsanschlüsse vorgesehen werden. Während die Trägerplatte selbst aus einem möglicherweise schwierig zu bearbeitenden Material wie sprödem Glas bestehen kann, kann der Rahmen aus leicht zu bearbeitendem Material wie zum Beispiel Metall oder Kunststoff bestehen. Beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie kann der Rahmen aufgrund seines Eigengewichts die Trägerplatte mit erhöhtem Druck gegen die darunter liegende Solarzelle pressen. Ergänzend kann der Rahmen dazu genutzt werden, die Trägerplatte aufgrund einer zusätzlich auf den Rahmen aufgebrachten Kraft gegen die Solarzelle zu pressen.The contacting device may have, in addition to the carrier plate, a frame surrounding the carrier plate. This frame can serve, for example, to mechanically stabilize the carrier plate. In addition, the power and voltage connections to be contacted from the outside can be provided on the frame. While the backing plate itself may be made of a material that is difficult to handle, such as brittle glass, the frame may be made of easily machined material such as metal or plastic. When determining an I-V characteristic, the frame, due to its own weight, can press the carrier plate against the underlying solar cell with increased pressure. In addition, the frame can be used to press the carrier plate against the solar cell due to an additional force applied to the frame.
Die Kontaktierungsvorrichtung kann außerdem eine Halteplatte aufweisen, auf der die zu vermessende Solarzelle angeordnet werden kann. An der Trägerplatte, an einem an der Trägerplatte angebrachten Rahmen und / oder an der Halteplatte kann hierbei eine Dichtung zum hermetischen Abdichten eines zwischen der Halteplatte und der Trägerplatte befindlichen Raums vorgesehen sein. In dem mithilfe dieser Dichtung abgeschlossenen Raum zwischen der Halteplatte und der Trägerplatte kann ein Unterdruck erzeugt werden, mithilfe dessen die Trägerplatte hin zu der Halteplatte und damit hin zu der auf der Halteplatte angeordneten Solarzelle gezogen und an diese angepresst werden kann. Zusätzlich kann ein Unterdruck zwischen der Halteplatte und der Solarzelle erzeugt werden, um die Solarzelle zuverlässig auf der Halteplatte zu fixieren. Die Halteplatte kann beispielsweise Teil eines Messtisches sein.The contacting device can also have a holding plate, on which the solar cell to be measured can be arranged. In this case, a seal for hermetically sealing a space located between the holding plate and the carrier plate may be provided on the carrier plate, on a frame attached to the carrier plate and / or on the holding plate. In the closed by means of this seal space between the support plate and the support plate, a negative pressure can be generated by means of which the support plate can be pulled towards the support plate and thus to the arranged on the support plate solar cell and pressed against it. In addition, a negative pressure between the holding plate and the solar cell can be generated in order to fix the solar cell reliably on the holding plate. The holding plate may for example be part of a measuring table.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung, teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Messvorrichtung zum Bestimmen einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle und teilweise mit Bezug auf eine Verwendung einer Kontaktierungsvorrichtung beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die beschriebenen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können und insbesondere auch von der Kontaktierungsvorrichtung auf die Messvorrichtung beziehungsweise deren Verwendung oder umgekehrt übertragen werden können, um zu weiteren Ausführungsformen und möglicherweise Synergieeffekten zu gelangen.It should be noted that possible features and advantages of embodiments of the invention herein in part with reference to a contacting device according to the invention, partly with respect to a measuring device according to the invention for determining an IV characteristic of a solar cell and partly with respect to a use of a contacting device in determining a IV characteristic of a solar cell are described. A person skilled in the art will recognize that the features described can be suitably combined or exchanged with one another and in particular can also be transferred from the contacting device to the measuring device or its use or vice versa in order to arrive at further embodiments and possibly synergy effects.
Figurenlistelist of figures
Die vorangehend beschriebenen und weitere mögliche Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen unter Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung. -
2 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben einer Messvorrichtung mit einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
3 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht durch eine mit Leitungen versehene Trägerplatte einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung. -
4 (a) -(c) zeigen Querschnittsansichten von in einer Trägerplatte auszubildenden Vertiefungen mit unterschiedlicher Geometrie für eine erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung.
-
1 shows a perspective view from below of a contacting device according to the invention. -
2 shows a perspective view from above of a measuring device with a contacting device according to an embodiment of the present invention. -
3 shows a partial cross-sectional view through a ducted carrier plate of a contacting device according to the invention. -
4 (a) - (c) show cross-sectional views of recesses to be formed in a carrier plate with different geometry for a contacting device according to the invention.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleich wirkende Merkmale.The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or similar features in the figures.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention
In den
Die Kontaktierungsvorrichtung
Im dargestellten Beispiel weist die Solarzelle
Um die busbar-lose Solarzelle
Wie in
Die Vertiefungen
Wie in den
Bei dem in
Wie in den
Alternativ können die Vertiefungen
Wie stark und in welche Richtung das eingestrahlte Licht
Durch geeignete Wahl der Geometrie der Vertiefungen
Wie in
Um den durch die verschiedenen elektrischen Leitungen
Eine einzelne, in der Mitte der Trägerplatte
Um eine I-V-Kennlinie einer Solarzelle
Die beschriebene Kontaktierungsvorrichtung
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassen“, „aufweisen“ etc. das Vorhandensein weiterer zusätzlicher Elemente nicht ausschließen sollen. Der Begriff „ein“ schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Elementen bzw. Gegenständen nicht aus.Finally, it should be noted that the terms "comprise", "exhibit" etc. are not intended to exclude the presence of additional elements. The term "a" does not exclude the presence of a plurality of elements or objects.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kontaktierungsvorrichtungcontacting
- 33
- Solarzellesolar cell
- 55
- Trägerplattesupport plate
- 66
- ZentralbereichCentral area
- 77
- elektrische Leitungelectrical line
- 88th
- Randbereichborder area
- 99
- Rahmenframe
- 1010
- Oberfläche der TrägerplatteSurface of the carrier plate
- 1111
- HalteplatteRetaining plate
- 1313
- Zapfenspigot
- 1515
- Dichtungpoetry
- 1717
- Positionierungslöcherpositioning holes
- 1919
- UnterdruckanschlussVacuum port
- 2121
- Kontaktfingercontact fingers
- 2323
- Vertiefungen in TrägerplatteDepressions in carrier plate
- 2525
- elastisches Materialelastic material
- 2727
- einfallendes Lichtincident light
- 2929
- Grenzfläche Trägerplatte / VertiefungInterface support plate / recess
- 3131
- schräge Flanke einer Vertiefungoblique flank of a depression
- 3333
- Leitungsendencable ends
- 3535
- Leitungsendencable ends
- 3737
- Substratsubstratum
- 3939
- Vorwiderständeresistors
- 4545
- Messvorrichtungmeasuring device
- 4747
- elektrische Leitung für Spannungsabgriffelectrical cable for voltage tap
- 4949
- Messgerätgauge
- 5151
- Spannungsanschlüsse des MessgerätsVoltage connections of the meter
- 5353
- Stromanschlüsse des MessgerätsPower connections of the meter
- 5555
- Stromanschlüsse der KontaktierungsvorrichtungPower connections of the contacting device
- 5757
- Spannungsanschlüsse der KontaktierungsvorrichtungVoltage connections of the contacting device
Claims (15)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012017564.7A DE102012017564B4 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Device for non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties |
CN201380057764.8A CN104769838B (en) | 2012-09-05 | 2013-09-04 | Equipment for impermanent electrical contact solar cell to measure electrical characteristics |
CH00290/15A CH708621B1 (en) | 2012-09-05 | 2013-09-04 | Device for the non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties. |
PCT/EP2013/068255 WO2014037382A1 (en) | 2012-09-05 | 2013-09-04 | Device for non-permanent electrical contacting of solar cells in order to measure electrical properties |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012017564.7A DE102012017564B4 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Device for non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012017564A1 DE102012017564A1 (en) | 2014-03-06 |
DE102012017564B4 true DE102012017564B4 (en) | 2018-10-11 |
Family
ID=49150926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012017564.7A Expired - Fee Related DE102012017564B4 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Device for non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104769838B (en) |
CH (1) | CH708621B1 (en) |
DE (1) | DE102012017564B4 (en) |
WO (1) | WO2014037382A1 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014215132A (en) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | 共進電機株式会社 | Bar type probe and measuring device for solar battery cell |
CN106165291B (en) * | 2014-04-04 | 2019-08-20 | 帕山股份公司 | Detection device |
DE102015105975B4 (en) | 2015-04-20 | 2019-07-11 | h.a.l.m. elektronik GmbH | Contacting device and method for measuring a characteristic of a solar cell |
CN106301218A (en) * | 2016-11-01 | 2017-01-04 | 常州天合光能有限公司 | A kind of test device for many main grids cell piece |
DE102018102840A1 (en) * | 2018-02-08 | 2019-08-08 | Wavelabs Solar Metrology Systems Gmbh | Device for electrical contacting of a solar cell in the measurement of electrical characteristics of the solar cell and method for measuring electrical characteristics of a solar cell |
WO2020122105A1 (en) | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 学校法人帝京大学 | Estimation method for operation voltage of solar battery cell in solar cell module and solar battery cell operation voltage estimation system |
CN111668130A (en) * | 2020-06-18 | 2020-09-15 | 天合光能股份有限公司 | Method for improving electrification uniformity in photovoltaic cell string EL detection process |
CN111929289A (en) * | 2020-08-21 | 2020-11-13 | 天合光能股份有限公司 | Device and method for improving defect detection capability of electroluminescent equipment on solar cell |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3982964A (en) * | 1975-01-17 | 1976-09-28 | Communications Satellite Corporation (Comsat) | Dotted contact fine geometry solar cell |
US6121542A (en) * | 1996-05-17 | 2000-09-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
WO2007071064A1 (en) | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Day4 Energy Inc. | Solar cell with physically separated distributed electrical contacts |
DE60317805T2 (en) | 2002-08-29 | 2008-10-30 | Day4 Energy Inc. | ELECTRODE FOR PHOTOVOLTAIC CELLS, PHOTOVOLTAIC CELL AND PHOTOVOLTAIC MODULE |
US20100045264A1 (en) | 2008-08-19 | 2010-02-25 | Suss Microtec Test Systems Gmbh | Probe for temporarily electrically contacting a solar cell |
DE202009018068U1 (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-23 | Solon Se | solar module |
US20110079270A1 (en) * | 2008-04-28 | 2011-04-07 | Quantasol Limited | Concentrator photovoltaic cell |
DE102010017180A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-01 | Solarworld Innovations Gmbh | Solar cell, solar module, and method for wiring a solar cell, and contact wire |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002171141A (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
DE102004050463B3 (en) * | 2004-10-16 | 2006-04-20 | Manz Automation Ag | Test system for solar cells |
US20070023765A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Thomas Alan C | Acicular ITO for LED array |
US20070068567A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Rubin Leonid B | Testing apparatus and method for solar cells |
CN201293798Y (en) * | 2008-10-31 | 2009-08-19 | 中茂电子(深圳)有限公司 | Probe card for solar battery detection bench |
TW201216391A (en) * | 2010-10-11 | 2012-04-16 | Ind Tech Res Inst | Detection method and detection device for LED chips on wafer and transparent probe card thereof |
DE102011008261A1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Rail for the electrical contacting of an electrically conductive substrate |
-
2012
- 2012-09-05 DE DE102012017564.7A patent/DE102012017564B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-09-04 CH CH00290/15A patent/CH708621B1/en not_active IP Right Cessation
- 2013-09-04 WO PCT/EP2013/068255 patent/WO2014037382A1/en active Application Filing
- 2013-09-04 CN CN201380057764.8A patent/CN104769838B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3982964A (en) * | 1975-01-17 | 1976-09-28 | Communications Satellite Corporation (Comsat) | Dotted contact fine geometry solar cell |
US6121542A (en) * | 1996-05-17 | 2000-09-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
DE60317805T2 (en) | 2002-08-29 | 2008-10-30 | Day4 Energy Inc. | ELECTRODE FOR PHOTOVOLTAIC CELLS, PHOTOVOLTAIC CELL AND PHOTOVOLTAIC MODULE |
WO2007071064A1 (en) | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Day4 Energy Inc. | Solar cell with physically separated distributed electrical contacts |
US20110079270A1 (en) * | 2008-04-28 | 2011-04-07 | Quantasol Limited | Concentrator photovoltaic cell |
US20100045264A1 (en) | 2008-08-19 | 2010-02-25 | Suss Microtec Test Systems Gmbh | Probe for temporarily electrically contacting a solar cell |
DE202009018068U1 (en) * | 2009-06-02 | 2010-12-23 | Solon Se | solar module |
DE102010017180A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-01 | Solarworld Innovations Gmbh | Solar cell, solar module, and method for wiring a solar cell, and contact wire |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Braun et.al.: „Solar Cell Improvement by Using a Multi Busbar Design as Front Electrode", April 2012 |
BRAUN, MICARD, HAHN: Solar cell improvment by using a multi busbar design as front electrode. 3-5. April 2012, www.sciencedirect.com [online]. In: Elsevier Ltd. Selection * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104769838A (en) | 2015-07-08 |
CH708621B1 (en) | 2017-02-15 |
CN104769838B (en) | 2017-08-25 |
DE102012017564A1 (en) | 2014-03-06 |
WO2014037382A1 (en) | 2014-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012017564B4 (en) | Device for non-permanent electrical contacting of solar cells for measuring electrical properties | |
DE102008062591A1 (en) | Semiconductor device | |
DE102010002521B4 (en) | Solar cell with a special busbar shape, solar cell arrangement containing this solar cell and method for producing the solar cell | |
DE112010005717T5 (en) | Solar battery module and manufacturing process for this | |
WO2009132468A2 (en) | Method for producing a contact for solar cells | |
DE102008044910A1 (en) | Solar cell and solar cell module with one-sided interconnection | |
DE102013217356B4 (en) | Method for producing a solar cell segment and method for producing a solar cell | |
DE102011112046A1 (en) | A process for producing a conductive electrode structure and a process for producing a solar cell by such a process, and a solar cell produced according to the process | |
DE4340402A1 (en) | Contacting thin layer solar modules | |
EP3084841B1 (en) | Photovoltaic module | |
DE112013001641T5 (en) | Solar cell and method for producing a solar cell | |
DE102014116498A1 (en) | Solar cell module and solar cell thereof | |
DE112014002992T5 (en) | Solar cell module and method of making the same | |
DE112009001175T5 (en) | Thin film solar battery module and method of making the same | |
DE19707280A1 (en) | Climate and corrosion-stable layer structure | |
DE102007059490B4 (en) | Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof | |
DE102008046480A1 (en) | A method for producing a solderable LFC solar cell backside and solar module interconnected from such LFC solar cells | |
DE102008040332B4 (en) | Back-contacted solar cell and solar module with back-contacted solar cells | |
DE202013003610U1 (en) | solar cell module | |
WO2014111447A1 (en) | Reference solar cell arrangement | |
DE112012006473T5 (en) | Solar cell, solar cell module, solar cell manufacturing method and solar cell module manufacturing method | |
DE3328899A1 (en) | Method of producing an electrically conducting front contact for photovoltaic cells | |
EP2482326A2 (en) | Power semiconductor element and assembly of a power semiconductor element with at least one solar cell | |
WO2011128134A2 (en) | Method for producing a solar cell, and solar cell produced according to this method | |
DE102010018548A1 (en) | Thin-film solar cell module for use on e.g. roof, has coupling structures provided among cell segments, and separation structures for separating cell segments of cell and assigning separated segments to another solar cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: QIP PATENTANWAELTE, DR. KUEHN & PARTNER MBB, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |