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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul, aufweisend einen String aus in einer Reihe nebeneinander angeordneten Solarzellen und eine elektrische Verbindungsstruktur, über welche die Solarzellen elektrisch in Reihe verbunden sind.
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Ein Photovoltaikmodul weist mehrere Solarzellen und eine elektrische Verbindungsstruktur auf. Die Solarzellen sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, in elektrische Energie umzuwandeln. Über die Verbindungsstruktur sind die Solarzellen elektrisch zusammengeschaltet. Üblicherweise sind mehrere Solarzellen elektrisch in Reihe zu einem String verbunden. Ein Photovoltaikmodul kann aus mehreren Strings aufgebaut sein.
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In einer möglichen Ausgestaltung weist die elektrische Verbindungsstruktur bandförmige Zellverbinder auf. Die Zellverbinder sind jeweils an entgegengesetzte Zellseiten von benachbarten Solarzellen angeschlossen und erstrecken sich daher von einer Zellseite zur entgegengesetzten Zellseite, so dass die Solarzellen elektrisch in Reihe geschaltet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die elektrische Verbindungsstruktur Drahtleiter und zwischen benachbarten Solarzellen angeordnete Zwischenverbinder auf. Die Drahtleiter befinden sich an entgegengesetzten Zellseiten, und sind an die Solarzellen und an die Zwischenverbinder angeschlossen. Eine Reihenverbindung von zwei benachbarten Solarzellen ist jeweils verwirklicht über mehrere Drahtleiter, welche an einer Seite an eine der zwei Solarzellen und einen Zwischenverbinder angeschlossen sind, und über weitere Drahtleiter, welche an den Zwischenverbinder und an der entgegengesetzten Seite an die andere der zwei Solarzellen angeschlossen sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Photovoltaikmodul bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Photovoltaikmodul gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Photovoltaikmodul vorgeschlagen. Das Photovoltaikmodul weist einen String aus in einer Reihe nebeneinander angeordneten Solarzellen und eine elektrische Verbindungsstruktur auf, über welche die Solarzellen elektrisch in Reihe verbunden sind. Die Solarzellen sind bifaziale Solarzellen. Die Solarzellen sind rechteckförmig mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins ausgebildet. Benachbarte Solarzellen des Strings sind in abwechselnder Weise zueinander seitenverkehrt und dadurch mit räumlich zueinander vertauschten Polaritäten angeordnet.
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Das Photovoltaikmodul kann sich durch eine hohe Effizienz auszeichnen. Dies ergibt sich aufgrund der Verwendung von bifazialen Solarzellen. Im Gegensatz zu monofazialen Solarzellen ermöglichen bifaziale Solarzellen eine Einkopplung von elektromagnetischer Strahlung zur elektrischen Energiegewinnung nicht nur über eine, sondern über zwei entgegengesetzte Seiten bzw. Hauptseiten der Solarzellen. In entsprechender Weise kann das aus bifazialen Solarzellen aufgebaute Photovoltaikmodul an zwei entgegengesetzten Seiten bestrahlt werden, um elektrische Energie zu erzeugen.
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Das Photovoltaikmodul weist einen String aus Solarzellen auf, welcher derart ausgebildet ist, dass benachbarte Solarzellen des Strings in alternierender Weise zueinander seitenverkehrt und dadurch mit räumlich zueinander vertauschten Polaritäten angeordnet sind. Bei einer solchen antiparallelen Anordnung von Polaritäten wechseln sich entlang einer Erstreckungsrichtung des Strings an zwei entgegengesetzten Seiten jeweils ein Pluspol und ein Minuspol bzw. eine Pluspolseite und eine Minuspolseite von Solarzellen ab.
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Diese Ausgestaltung ermöglicht eine hohe Symmetrie in Bezug auf die elektrische Energiegewinnung. Hierbei kann der String bei einer Bestrahlung von jeder der zwei entgegengesetzten Seiten des Moduls dieselbe bzw. im Wesentlichen dieselbe elektrische Energie erzeugen. Mit anderen Worten, kann das Photovoltaikmodul eine Bifazialität von nahezu 100% aufweisen, d.h. der Wirkungsgrad des Moduls kann sich im Wesentlichen nicht bei einer Bestrahlung der einen oder der anderen Modulseite unterscheiden. Die in räumlicher Hinsicht in abwechselnder Weise gegensätzlichen Polungen der Solarzellen ermöglichen des Weiteren einen einfachen Aufbau und eine einfache Herstellung der zur Reihenverbindung eingesetzten elektrischen Verbindungsstruktur.
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Die Solarzellen des Photovoltaikmoduls sind darüber hinaus rechteckförmig mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins ausgebildet. Hierdurch kann der String, bei gleicher Zellfläche, mit einer größeren Anzahl an Solarzellen verwirklicht sein als ein vergleichbarer String aus herkömmlichen Zellen mit einer quadratischen bzw. pseudoquadratischen Form. Dies hat zur Folge, dass der String im Vergleich zu einem String aus herkömmlichen Zellen eine größere elektrische Spannung bei einem kleineren elektrischen Strom bereitstellen kann. Infolgedessen können kleinere ohmsche Widerstandsverluste vorliegen.
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Die Rechteckform der Solarzellen mit dem Seitenverhältnis verschieden von eins bezieht sich auf eine Aufsichtsbetrachtung der Solarzellen. Hiervon umfasst sind sowohl eine rein rechteckige Form als auch eine einem Rechteck entsprechende Form. Eine Solarzelle gemäß der ersten Variante weist eine rechteckige Kontur mit vier Ecken auf. Eine Solarzelle gemäß der zweiten Variante weist eine Kontur auf, welche einer rechteckigen Grundform entspricht, wobei wenigstens ein Eckbereich abgeschrägt und/oder rund ausgebildet ist. Für die zweite Variante wird im Folgenden, in Analogie zu dem Begriff pseudoquadratisch, mit welchem Solarzellen mit einer einem Quadrat entsprechenden Form mit vier abgeschrägten bzw. abgerundeten Eckbereichen charakterisiert werden, der Ausdruck pseudorechteckig verwendet. Eine pseudorechteckige Solarzelle kann zum Beispiel zwei abgeschrägte und/oder abgerundete Eckbereiche aufweisen.
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Bei dem von eins verschiedenen Seitenverhältnis der rechteckförmigen Solarzellen handelt es sich um ein Längen-Breiten-Verhältnis. Im Hinblick auf eine rein rechteckige Solarzelle bezieht sich das Seitenverhältnis auf die langen und kurzen lateralen Seiten der rechteckigen Solarzellenform. Bei einer pseudorechteckigen Solarzelle bezieht sich das Seitenverhältnis auf die langen und kurzen lateralen Seiten der rechteckigen Grundform, mit welcher die Solarzellenform übereinstimmt bzw. von welcher die Solarzellenform abgeleitet werden kann.
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Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen des Photovoltaikmoduls näher beschrieben.
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Die bifazialen Solarzellen des Photovoltaikmoduls können Silizium-Solarzellen sein. Des Weiteren können die Solarzellen in einer Ebene nebeneinander angeordnet sein. Ferner können die Solarzellen übereinstimmende laterale Abmessungen und damit Zellflächen aufweisen. In dem String können die rechteckförmigen Solarzellen mit ihren langen Randseiten einander gegenüberliegend angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Photovoltaikmodul nicht nur einen, sondern mehrere Strings aus jeweils in einer Reihe nebeneinander und in alternierender Weise zueinander seitenverkehrt angeordneten Solarzellen auf, wobei die Solarzellen in den einzelnen Strings mit Hilfe der elektrischen Verbindungsstruktur in Reihe geschaltet sind. Aspekte und Details, welche vor- und nachstehend in Bezug auf einen String beschrieben sind, zum Beispiel die Ausgestaltung mit einer größeren Anzahl an Solarzellen pro String, können in entsprechender Weise für sämtliche der mehreren Strings des Photovoltaikmoduls zutreffen.
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Bei dem aus mehreren Strings aufgebauten Photovoltaikmodul können die Strings nebeneinander und zueinander parallel verlaufend angeordnet sein. Des Weiteren können die Strings elektrisch miteinander verbunden sein. Beispielsweise können mehrere Strings parallel geschaltet sein. Sofern die Strings eine größere Solarzellenanzahl aufweisen, macht es die Parallelschaltung von Strings möglich, einer übermäßigen Vergrößerung der Spannung entgegenzuwirken. Das Photovoltaikmodul kann mehrere Anordnungen aus parallel geschalteten Strings aufweisen, wobei derartige Stringanordnungen ihrerseits in Reihe verbunden sein können.
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Zur Verbindung von mehreren Strings kann die elektrische Verbindungsstruktur am Rand des Photovoltaikmoduls angeordnete Querverbinder aufweisen. Mit Hilfe der Querverbinder und weiterer elektrischer Verbindungselemente der Verbindungsstruktur können die Parallelschaltung mehrerer Strings zu einer Stringanordnung und die Reihenschaltung von Stringanordnungen hergestellt sein.
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Die bifazialen Solarzellen des Photovoltaikmoduls können durch Durchtrennen von bifazialen Ausgangssolarzellen hergestellt sein. Die Ausgangssolarzellen können identisch ausgebildet sein und eine quadratische oder pseudoquadratische Form aufweisen. Das Herstellen und Durchtrennen solcher Ausgangssolarzellen ist eine einfache und fertigungstechnisch günstige Methode, um rechteckförmige Solarzellen mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins bereitzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform, welche sich mit Hilfe der vorgenannten Vorgehensweise verwirklichen lässt, weisen die Solarzellen eine Basis vom gleichen Dotierungstyp auf. Beispielsweise können die Solarzellen p-Typ Solarzellen mit einer p-dotierten Basis und einem n-dotierten Emitter sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weisen die rechteckförmig ausgebildeten Solarzellen ein Seitenverhältnis von 2:1 auf. Solche Solarzellen ermöglichen, bei einer entsprechenden Anordnung und elektrischen Verschaltung, einen Betrieb des Photovoltaikmoduls mit relativ geringen ohmschen Widerstandsverlusten. Des Weiteren können rechteckförmige, also rechteckige oder pseudorechteckige Solarzellen mit einem Seitenverhältnis von 2:1 auf einfache Weise durch Halbieren von (pseudo)quadratischen Ausgangssolarzellen hergestellt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weisen die Solarzellen beidseitig ein Kontaktgitter auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine zuverlässige elektrische Verbindung von Solarzellen. Auch können die Kontaktgitter eine lediglich geringe Abschattung an den entgegengesetzten Hauptseiten der Solarzellen hervorrufen.
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Die Kontaktgitter können nebeneinander angeordnete und parallel zueinander verlaufende Kontaktelemente aufweisen. Die Kontaktelemente können Abschnitte aufweisen, welche abwechselnd in Form von Kontaktlinien und Kontaktflächen ausgebildet sind. Die Kontaktflächen können zur Verbindung mit elektrischen Verbindungselementen der elektrischen Verbindungsstruktur genutzt werden. Auch hierdurch kann eine zuverlässige elektrische Verbindung von Solarzellen begünstigt werden.
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Wie oben erläutert wurde, ermöglichen die abwechselnd vertauscht ausgerichteten Polaritäten der Solarzellen und damit das an zwei entgegengesetzten Seiten abwechselnde Vorliegen eines Pluspols und eines Minuspols von Solarzellen einen einfachen Aufbau der elektrischen Verbindungsstruktur. In einer weiteren, in diesem Sinne verwirklichten Ausführungsform weist die Verbindungsstruktur elektrische Verbindungselemente auf, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an einer ersten Seite und benachbarte Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite elektrisch verbinden. Mit der ersten und zweiten Seite sind in diesem Zusammenhang Seiten von Solarzellen des Photovoltaikmoduls bezeichnet, welche in dieselbe Richtung weisen und welche von derselben Richtung her bestrahlt werden können. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Verschaltung, bei welcher benachbarte Solarzellen jeweils von einer Zellseite zur entgegengesetzten Zellseite elektrisch verbunden sind, ist die elektrische Verbindung zweier benachbarter Solarzellen, d.h. von deren Pluspol und Minuspol, somit jeweils lediglich an derselben Seite hergestellt. Diese Ausführungsform kann auf einfache und unkomplizierte Weise verwirklicht sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Verbindungsstruktur elektrische Verbindungselemente auf, welche über eine Lötverbindung an die Solarzellen angeschlossen sind. Hierdurch können die Verbindungselemente zuverlässig an die Solarzellen angeschlossen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Verbindungsstruktur an die Solarzellen angeschlossene elektrische Verbindungselemente in Form von Drahtleitern auf. Hierdurch kann eine geringe Abschattung der Solarzellen begünstigt werden. Die oben beschriebene Ausgestaltung, benachbarte Solarzellen jeweils lediglich an einer Seite elektrisch zu verbinden, bietet in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, die bei Einsatz von Drahtleitern herkömmlicherweise verwendeten Zwischenverbinder entfallen zu lassen. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Verbindungsstruktur.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die elektrischen Verbindungselemente an der ersten Seite und die elektrischen Verbindungselemente an der zweiten Seite seitlich versetzt zueinander angeordnet. Diese Ausgestaltung, welche bei Verwendung von Drahtleitern in Betracht kommen kann, ermöglicht ebenfalls eine einfache Herstellung der Verbindungsstruktur.
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Anstelle von Drahtleitern kann die elektrische Verbindungsstruktur an die Solarzellen angeschlossene elektrische Verbindungselemente in Form von üblichen Zellverbindern, d.h. in Form von bandförmigen elektrischen Leitern, aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Photovoltaikmodul ein transparentes Trägermaterial auf, über welches elektrische Verbindungselemente der Verbindungsstruktur mechanisch verbunden sind. Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel verwirklicht sein, indem bei der Herstellung des Photovoltaikmoduls mit elektrischen Verbindungselementen versehene und aus dem Trägermaterial ausgebildete Trägerelemente an den Solarzellen angeordnet und die Verbindungselemente an die Solarzellen angeschlossen werden. Bei dem Trägermaterial kann es sich um ein transparentes Einbettungsmaterial handeln.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zur elektrischen Verbindung von Solarzellen können sich auf den String bzw. auf die mehreren Strings des Photovoltaikmoduls beziehen. Des Weiteren können die beispielsweise als Drahtleiter oder bandförmige elektrische Leiter verwirklichten Verbindungselemente mit den oben beschriebenen, am Rand des Photovoltaikmoduls angeordneten Querverbindern verbunden sein.
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Eine effiziente Betriebsweise des Photovoltaikmoduls kann begünstigt werden, wenn die bifazialen Solarzellen eine hohe Bifazialität aufweisen. Je höher die Bifazialität der Solarzellen ist, desto geringer können Verschaltungsverluste in Form einer Begrenzung des in dem String bzw. in den Strings fließenden elektrischen Stroms sein.
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Eine hohe Effizienz kann bei einer Ausgestaltung erzielt werden, in welcher die Solarzellen des Photovoltaikmoduls eine Bifazialität von 100% bzw. von im Wesentlichen 100% aufweisen. Eine Solarzelle mit einer Bifazialität von 100% kann bei einer Bestrahlung von jeder der zwei entgegengesetzte Hauptseiten unter gleichen Bedingungen denselben Strom pro bestrahlter Fläche am MPP-Punkt (Maximum Power Point) liefern.
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Das Photovoltaikmodul kann auch Solarzellen mit einer von 100% abweichenden Bifazialität aufweisen. Beispielsweise kann die Bifazialität wenigstens 90% oder wenigstens 95% betragen, wodurch ebenfalls eine effiziente Betriebsweise des Photovoltaikmoduls möglich ist.
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Es wird des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen von bifazialen Solarzellen, welche rechteckförmig mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins ausgebildet sind, ein Anordnen der Solarzellen in einer Reihe derart nebeneinander, dass benachbarte Solarzellen in abwechselnder Weise zueinander seitenverkehrt und dadurch mit räumlich zueinander vertauschten Polaritäten angeordnet sind, und ein Ausbilden einer elektrischen Verbindungsstruktur, über welche die Solarzellen elektrisch in Reihe verbunden sind.
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Das gemäß dem Verfahren hergestellte Photovoltaikmodul kann den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau entsprechend einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Auch können oben genannten Aspekte und Details in entsprechender Weise in Bezug auf das Herstellungsverfahren zur Anwendung kommen.
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Beispielsweise kann sich das Photovoltaikmodul durch eine hohe Effizienz auszeichnen. Auch können die in einer Reihe nebeneinander angeordneten und elektrisch in Reihe verbundenen Solarzellen einen String des Photovoltaikmoduls bilden.
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Es ist ferner möglich, das Photovoltaikmodul mit mehreren Strings herzustellen, indem mehrere Reihen aus nebeneinander angeordneten und in abwechselnder Weise zueinander seitenverkehrt orientierten Solarzellen bereitgestellt werden und die elektrische Verbindungsstruktur derart ausgebildet wird, dass die Solarzellen in den einzelnen Reihen elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die elektrische Verbindungsstruktur kann des Weiteren derart ausgebildet werden, dass die Strings elektrisch miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck können die oben erläuterten Querverbinder eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der bifazialen Solarzellen ein Bereitstellen von bifazialen Ausgangssolarzellen und ein Teilen der Ausgangssolarzellen. Die Ausgangssolarzellen können identisch hergestellt sein und eine quadratische oder pseudoquadratische Form aufweisen. In dieser Ausführungsform können rechteckförmige Solarzellen mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins auf einfache und fertigungstechnisch günstige Weise bereitgestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die Ausgangssolarzellen in jeweils zwei, d.h. in jeweils eine erste und eine zweite Solarzelle geteilt. Das Teilen der Ausgangssolarzellen kann derart erfolgen, dass die ersten und zweiten Solarzellen übereinstimmende laterale Abmessungen und ein Seitenverhältnis von 2:1 aufweisen. Zu diesem Zweck können quadratische oder pseudoquadratische Ausgangssolarzellen verwendet werden.
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Die abwechselnd seitenverkehrte Ausrichtung von Solarzellen kann auf einfache Weise gemäß einer weiteren Ausführungsform dadurch verwirklicht werden, dass bei dem Anordnen der Solarzellen in einer Reihe abwechselnd eine erste Solarzelle und eine zweite Solarzelle mit einer gegenüber der ersten Solarzelle seitenverkehrten Ausrichtung nebeneinander angeordnet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen an mehrere Solarzellen an einer ersten Seite und ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen an die mehreren Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite. Weiter vorgesehen ist ein Trennen der elektrischen Verbindungselemente an der ersten und zweiten Seite, so dass separate elektrische Verbindungselemente gebildet werden, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an der ersten Seite und benachbarte Solarzellen an der zweiten Seite elektrisch verbinden.
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Die vorgenannte Ausführungsform kann zur Anwendung kommen, um die Solarzellen des bzw. eines Strings des Photovoltaikmoduls auf einfache Weise elektrisch in Reihe zu verbinden. Zunächst werden elektrische Verbindungselemente an der ersten und zweiten Seite sich entlang mehrerer Solarzellen erstreckend und die Solarzellen kontaktierend ausgebildet mit der Folge, dass die Solarzellen kurzgeschlossen sind. Durch das Trennen der elektrischen Verbindungselemente an geeigneten Stellen können die Kurzschlussverbindungen unterbrochen werden.
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Das Trennen der elektrischen Verbindungselemente kann zum Beispiel mechanisch oder mit Hilfe eines Lasers durchgeführt werden.
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Des Weiteren können die elektrischen Verbindungselemente an der ersten Seite seitlich versetzt zu den elektrischen Verbindungselementen an der zweiten Seite an die mehreren Solarzellen angeschlossen werden. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein einfaches Trennen der elektrischen Verbindungselemente.
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Für das versetzte Anschließen der elektrischen Verbindungselemente können die Solarzellen mit hierauf abgestimmten Kontaktstrukturen ausgebildet werden. Dies ist zum Beispiel der Fall bei der im Folgenden beschriebenen Ausführungsform.
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Hierbei umfasst das Bereitstellen der bifazialen Solarzellen ein Bereitstellen von bifazialen Ausgangssolarzellen und ein Teilen der Ausgangssolarzellen in jeweils eine erste und eine zweite Solarzelle. Die Ausgangssolarzellen werden beidseitig mit Kontaktflächen bereitgestellt, welche an den beiden Seiten in einem ersten und zweiten Teilbereich in zueinander versetzten Linienrastern angeordnet sind. Das Teilen der Ausgangssolarzellen erfolgt derart, dass die Kontaktflächen der ersten und zweiten Teilbereiche voneinander separiert, also auf die ersten und zweiten Solarzellen verteilt werden. Auch bei den auf diese Weise gebildeten ersten und zweiten Solarzellen sind die beidseitig vorhandenen Kontaktflächen in zueinander versetzten Linienrastern angeordnet. Bei dem Anordnen der geteilten Solarzellen in einer Reihe werden abwechselnd eine erste Solarzelle und eine zweite Solarzelle mit einer gegenüber der ersten Solarzelle seitenverkehrten Ausrichtung nebeneinander angeordnet. Bei dem Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur werden elektrische Verbindungselemente an die Kontaktflächen der Solarzellen an einer ersten Seite und elektrische Verbindungselemente an die Kontaktflächen der Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite angeschlossen und werden die elektrischen Verbindungselemente derart getrennt, dass separate elektrische Verbindungselemente gebildet werden, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an der ersten Seite und benachbarte Solarzellen an der zweiten Seite elektrisch verbinden.
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Bei der vorgenannten Ausführungsform kann durch das abwechselnd seitenverkehrte Ausrichten der Solarzellen erzielt werden, dass Kontaktflächen von Solarzellen an der ersten und an der hierzu entgegengesetzten zweiten Seite jeweils auf einem gemeinsamen Linienraster zu liegen kommen. Hierbei sind die betreffenden Linienraster an der ersten und zweiten Seite seitlich versetzt zueinander. Die elektrischen Verbindungselemente lassen sich somit in entsprechender Weise versetzt zueinander im Bereich der ersten und zweiten Seite an die Kontaktflächen der Solarzellen anschließen, was ein einfaches Trennen der Verbindungselemente möglich macht.
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Hinsichtlich der vorgenannten Ausführungsform können die Ausgangssolarzellen beidseitig mit Kontaktstrukturen in Form von Kontaktgittern bereitgestellt werden. Die Kontaktgitter können nebeneinander angeordnete und parallel zueinander verlaufende Kontaktelemente aufweisen. Die Kontaktelemente können sich senkrecht zu den oben genannten Linienrastern erstrecken. Die Kontaktflächen können Abschnitte der Kontaktelemente sein. Die Kontaktelemente können angrenzend an die Kontaktflächen und/oder zwischen den Kontaktflächen weitere Abschnitte in Form von Kontaktlinien aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen in Form von Drahtleitern an die Solarzellen. Dieses Vorgehen kann zum Beispiel in Bezug auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zur Anwendung kommen, in welchen Verbindungselemente an mehrere Solarzellen angeschlossen und nachfolgend getrennt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von separaten elektrischen Verbindungselementen an die Solarzellen. Das Anschließen erfolgt derart, dass die elektrischen Verbindungselemente in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an einer ersten Seite und benachbarte Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite elektrisch verbinden. Dieses Vorgehen kann zum Beispiel zur Anwendung kommen, wenn elektrische Verbindungselemente in Form von bandförmigen elektrischen Leitern eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von auf transparenten Trägerelementen angeordneten elektrischen Verbindungselementen an die Solarzellen. Die Verbindungselemente, bei denen es sich um Drahtleiter handeln kann, können zum Teil in die Trägerelemente eingepresst sein. Vor dem eigentlichen Anschließen der Verbindungselemente an die Solarzellen können die Trägerelemente mit den Verbindungselementen an einer ersten Seite und an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite an den Solarzellen angeordnet werden.
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Die Trägerelemente können zum Beispiel Schichten oder Folien aus einem transparenten Einbettungsmaterial sein. Hierbei ist es möglich, nach dem Anordnen der Trägerelemente an den Solarzellen einen Laminierungsprozess durchzuführen, in welchem die Trägerelemente unter Temperatureinwirkung an die Solarzellen angedrückt werden. In dem Laminierungsprozess können die elektrischen Verbindungselemente an die Solarzellen angeschlossen werden. Des Weiteren kann das Einbettungsmaterial aufgeschmolzen und können die Solarzellen in dem Einbettungsmaterial eingebettet werden.
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Die elektrischen Verbindungelemente können mit solchen Abmessungen ausgebildet sein und die Trägerelemente können derart an den Solarzellen angeordnet werden, dass über die Verbindungselemente in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an der ersten Seite und benachbarte Solarzellen an der zweiten Seite elektrisch verbunden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen an die Solarzellen durch Löten. Im Hinblick auf den Lötprozess können die Verbindungselemente mit einem Lotmittel beschichtet bereitgestellt werden.
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Die vorstehend erläuterten Merkmale und/oder die in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Photovoltaikmodul;
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2 einen String aus Solarzellen, wobei die Solarzellen abwechselnd seitenverkehrt zueinander angeordnet und mit Hilfe von elektrischen Verbindungselementen in Reihe geschaltet sind, wobei die Verbindungselemente abwechselnd benachbarte Solarzellen an einer ersten Seite und benachbarte Solarzellen an einer zweiten Seite elektrisch verbinden;
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3 bis 5 einen Verfahrensablauf zum Bereitstellen von zueinander seitenverkehrten Solarzellen durch Teilen einer Ausgangssolarzelle in zwei Solarzellen und Drehen von einer der zwei Solarzellen;
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6 bis 7 einen Verfahrensablauf zum Herstellen eines Strings aus Solarzellen, wobei elektrische Verbindungselemente an eine erste und zweite Seite von abwechselnd seitenverkehrt zueinander angeordneten Solarzellen angeschlossen und nachfolgend an Trennstellen durchtrennt werden;
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8 und 9 Hauptseiten einer quadratischen Ausgangssolarzelle mit Kontaktgittern;
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10 bis 13 einen Verfahrensablauf zum Herstellen eines Strings aus Solarzellen, wobei Drahtleiter an eine erste und zweite Seite von abwechselnd seitenverkehrt zueinander angeordneten Solarzellen angeschlossen und nachfolgend an Trennstellen durchtrennt werden;
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14 und 15 einen Verfahrensablauf zum Herstellen eines Strings aus Solarzellen, wobei auf Trägerelementen angeordnete elektrische Verbindungselemente an eine erste und zweite Seite von abwechselnd seitenverkehrt zueinander angeordneten Solarzellen angeschlossen werden;
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16 eine elektrische Verschaltung von Solarzellen;
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17 eine Kontur einer pseudoquadratischen Ausgangssolarzelle; und
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18 eine Kontur einer pseudorechteckigen Solarzelle.
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Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen eines bifazialen Photovoltaikmoduls beschrieben. Das Photovoltaikmodul zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und einen einfachen Aufbau einer elektrischen Verbindungsstruktur aus. Einzelne Merkmale und Komponenten des Photovoltaikmoduls werden zusätzlich anhand einer Herstellung des Photovoltaikmoduls näher erläutert. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das Photovoltaikmodul bzw. Bestandteile desselben wie zum Beispiel Solarzellen zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten mit weiteren Komponenten und Strukturen gefertigt werden können. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische seitliche Schnittdarstellung eines bifazialen Photovoltaikmoduls 200. Das Photovoltaikmodul 200 weist mehrere elektrisch miteinander verbundene Solarzellen 100 auf. Die Solarzellen 100 sind Silizium-Solarzellen, welche ein Siliziumsubstrat aufweisen. Des Weiteren sind die Solarzellen 100 als bifaziale Solarzellen 100 ausgebildet, so dass eine Einkopplung von Lichtstrahlung zur elektrischen Energieerzeugung über zwei entgegengesetzte Seiten bzw. Hauptseiten 111, 112 der Solarzellen 100 erfolgen kann. Die beiden Seiten werden im Folgenden als erste Seite 111 und zweite Seite 112 bezeichnet. In 1 und auch weiteren Figuren ist die erste Seite 111 jeweils die nach oben gerichtete Zellseite bzw. Vorderseite und ist die zweite Seite 112 jeweils die nach unten gerichtete Zellseite bzw. Rückseite der Solarzellen 100. Dies gilt auch dann, wenn Solarzellen 100 seitenverkehrt angeordnet sind.
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Zum Ermöglichen der beidseitigen Strahlungseinkopplung weisen die Solarzellen 100 beidseitig ein Kontaktgitter zur elektrischen Kontaktierung auf. Eine mögliche Ausgestaltung ist in den 8, 9 gezeigt. Des Weiteren sind die Solarzellen 100 mit einer rechteckförmigen lateralen Kontur mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins ausgebildet, wie es zum Beispiel in 11 veranschaulicht ist. Hierdurch lässt sich ein Betrieb des Photovoltaikmoduls 200 mit kleinen ohmschen Widerstandsverlusten verwirklichen. Details hierzu werden weiter unten näher erläutert.
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Neben den Solarzellen 100 weist das in 1 gezeigte Photovoltaikmodul 200 ferner zwei Abdeckungen 211, 212 auf. Die Solarzellen 100, welche in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind, befinden sich zwischen den beiden Abdeckungen 211, 212. Hierbei sind die Solarzellen 100 in einer zwischen den Abdeckungen 211, 212 angeordneten Schicht aus einem transparenten Einbettungsmaterial 214 eingebettet. Das Einbettungsmaterial 214 kann zum Beispiel Ethylenvinylacetat (EVA) oder Silikon sein. Im Hinblick auf die beidseitige Strahlungseinkopplung sind die Abdeckungen 211, 212 ebenfalls transparent ausgebildet. Beispielsweise können beide Abdeckungen 211, 212 Glasabdeckungen sein, oder kann eine der beiden Abdeckungen, beispielsweise die vorderseitige Abdeckung 211, eine Glasabdeckung und kann die andere der beiden Abdeckungen, beispielsweise die rückseitige Abdeckung 212, eine transparente Folie sein.
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Das Photovoltaikmodul 200 kann darüber hinaus am Rand einen die Abdeckungen 211, 212 und die Einbettungsschicht 214 umschließenden Rahmen 216 aufweisen, wie in 1 angedeutet ist. Der optionale Rahmen 216 kann dem Photovoltaikmodul 200 eine höhere Stabilität verleihen.
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Im Betrieb des bifazialen Photovoltaikmoduls 200 können die Abdeckung 211 und damit die ersten Seiten 111 der Solarzellen 100 einer Lichtstrahlung (Sonnenlicht) zugewandt sein. Auf diese Weise kann die Lichtstrahlung die Abdeckung 211 durchdringen und über die ersten Seiten 111 der Solarzellen 100 in die Solarzellen 100 eingekoppelt werden. Die andere Abdeckung 212 kann von Streulicht und/oder reflektiertem Licht aus der Umgebung des Photovoltaikmoduls 200 durchdrungen werden, welches auf diese Weise über die zweiten Seiten 112 der Solarzellen 100 in die Solarzellen 100 eingekoppelt werden kann. Ein Teil der Strahlung kann von den Solarzellen 100 absorbiert und in elektrische Energie umgewandelt werden.
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Für die vorgenannte Betriebsweise kann das Photovoltaikmodul 200 zum Beispiel auf einem hoch reflektierenden Flachdach zur Anwendung kommen. Alternativ sind auch andere Anwendungen denkbar. Hierunter fällt eine vertikale Ausrichtung bzw. Montage des Photovoltaikmoduls 200.
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Zur Herstellung des Photovoltaikmoduls 200 werden die bifazialen Solarzellen 100 bereitgestellt und wird eine elektrische Verbindungsstruktur ausgebildet, so dass die Solarzellen 100 entsprechend eines vorgegebenen Verschaltungsschemas elektrisch miteinander verbunden sind. Ferner werden die Solarzellen 100 einschließlich Komponenten der elektrischen Verbindungsstruktur in dem Einbettungsmaterial 214 zwischen den beiden Abdeckungen 211, 212 eingebettet. Hierzu kann ein Laminierungsprozess durchgeführt werden, in welchem das beispielsweise in Form von einer oder mehreren Folien bereitgestellte Einbettungsmaterial 214 aufgeschmolzen wird. Nachfolgend kann der durch das Laminieren erzeugte Verbund mit dem umgebenden Rahmen 216 versehen werden.
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In Bezug auf die elektrische Verschaltung weist das Photovoltaikmodul 200 mehrere Strings 220 aus in einer Reihe nebeneinander angeordneten und elektrisch in Reihe verbundenen Solarzellen 100 auf. Die Strings 220 sind ihrerseits elektrisch miteinander verbunden. Eine mögliche Ausgestaltung des Photovoltaikmoduls 200 mit sechs Strings 220 wird weiter unten in Zusammenhang mit 16 näher erläutert.
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Die Strings 220 des Photovoltaikmoduls 200 sind derart verwirklicht, dass die dazugehörigen Solarzellen 100 in alternierender Weise räumlich mit zueinander vertauschten Polaritäten angeordnet sind. Hierfür können die im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen und Details für die Strings 220 in Betracht kommen.
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2 zeigt in einer seitlichen Ansicht einen Ausschnitt eines Strings 220. Der String 220 weist in einer Reihe nebeneinander angeordnete Solarzellen auf, welche zur besseren Unterscheidung anstelle des Bezugszeichens 100 mit den Bezugszeichen 101, 102 gekennzeichnet sind. Diese werden im Folgenden auch als erste Solarzellen 101 und zweite Solarzellen 102 bezeichnet. Entlang einer Erstreckungsrichtung 229 des Strings 220 sind jeweils abwechselnd eine erste Solarzelle 101 und eine zweite Solarzelle 102 nebeneinander angeordnet. Des Weiteren sind die benachbarten Solarzellen 101, 102 in abwechselnder Weise zueinander seitenverkehrt und dadurch mit räumlich zueinander vertauschten Polaritäten angeordnet.
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Um diese Ausgestaltung zu veranschaulichen, sind in 2 Bereiche 105, 106 dargestellt, in welchen die Solarzellen 101, 102 bzw. deren Siliziumsubstrate eine unterschiedliche Dotierung aufweisen. Der Bereich 105 ist p-dotiert und stellt einen Pluspol der Solarzellen 101, 102 dar, wohingegen der Bereich 106 n-dotiert ist und einen Minuspol bildet (vgl. auch 3). Durch die unterschiedlich dotierten Bereiche 105, 106 weisen die Solarzellen 101, 102 einen p-n-Übergang auf. Hiermit verbunden ist das Vorliegen eines inneren elektrischen Feldes, welches im Solarzellenbetrieb für eine Trennung von durch Strahlungsabsorption erzeugten Ladungsträgern sorgt.
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Die Substratbereiche 105, 106 werden auch als Basis und Emitter bezeichnet. Es ist möglich, dass der Bereich 105 die Basis und der andere Bereich 106 der Emitter ist. In dieser Ausgestaltung handelt es sich bei den Solarzellen 101, 102 um p-Typ Solarzellen mit einer p-dotierten Basis und einem n-dotierten Emitter.
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Abweichend von der schematischen Darstellung in 2 können die Bereiche 105, 106 unterschiedliche Dicken besitzen. Des Weiteren können die Solarzellen 101, 102 weitere nicht dargestellte Komponenten und Bestandteile aufweisen. Hierunter fallen zum Beispiel beidseitige Antireflexions- bzw. Passivierungsschichten, lokale oder ganzflächige BSF-Felder (Back Surface Field) sowie die oben erwähnten beidseitigen Kontaktgitter zur elektrischen Kontaktierung.
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Wie in 2 weiter gezeigt ist, sind die ersten Solarzellen 101 jeweils derart positioniert, dass sich der n-dotierte Bereich 106 an der ersten Seite 101 und der p-dotierte Bereich 105 an der zweiten Seite 102 befindet. Die zweiten Solarzellen 102 sind jeweils hierzu seitenverkehrt ausgerichtet, wodurch sich der p-dotierte Bereich 105 an der ersten Seite 101 und der n-dotierte Bereich 106 an der zweiten Seite 102 befindet. Bei einer Ausgestaltung des Bereichs 106 als Emitter, wie sie oben angegeben wurde, können die ersten Solarzellen 101 somit einen frontseitigen Emitter und die zweiten Solarzellen 102 einen rückseitigen Emitter aufweisen.
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Auf diese Weise wechseln sich entlang der Erstreckungsrichtung 229 des Strings 220 an den beiden entgegengesetzten Seiten 111, 112 jeweils ein Pluspol und ein Minuspol der Solarzellen 101, 102 ab, und liegt somit in räumlicher Hinsicht eine antiparallele Anordnung von Polaritäten vor. Diese Anordnung ermöglicht einen einfachen Aufbau der zur elektrischen Reihenverbindung der Solarzellen 101, 102 ausgebildeten elektrischen Verbindungsstruktur. Die in 2 gezeigte Verbindungsstruktur umfasst elektrische Verbindungselemente 151, 152, mit deren Hilfe in abwechselnder Weise zwei Bereiche 105, 106 und damit ein Plus- und ein Minuspol von benachbarten Solarzellen 101, 102 an der ersten Seite 111 und zwei Bereiche 105, 106 und damit ein Plus- und ein Minuspol von benachbarten Solarzellen 101, 102 an der entgegengesetzten zweiten Seite 112 elektrisch verbunden sind. Die Verbindungselemente 151 sind an der ersten Seite 111, und die Verbindungselemente 152 sind an der zweiten Seite 112 vorgesehen.
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Die elektrischen Verbindungselemente 151, 152 können zum Beispiel in Form von üblichen Zellverbindern, also in Form von bandförmigen elektrischen Leitern, verwirklicht sein. Die Verbindungselemente 151, 152 können separat hergestellt werden, und gemäß der in 2 gezeigten Struktur an die abwechselnd seitenverkehrt angeordneten Solarzellen 101, 102 bzw. an deren Kontaktgitter angeschlossen werden, so dass die Solarzellen 101, 102 in abwechselnder Weise an der ersten und zweiten Seite 111, 112 elektrisch verbunden sind. Es ist möglich, zwei benachbarte Solarzellen 101, 102 jeweils über mehrere nebeneinander (d.h. senkrecht zur Zeichenebene von 2) angeordnete Verbindungselemente 151 bzw. 152 zu verbinden. Des Weiteren kann das Anschließen der Verbindungselemente 151, 152 zum Beispiel mittels Löten erfolgen. Zu diesem Zweck können die Verbindungselemente 151, 152 mit einer Beschichtung aus einem Lotmittel bereitgestellt werden.
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Bei den Solarzellen 101, 102 kann es sich um identisch hergestellte Solarzellen mit übereinstimmenden lateralen Abmessungen handeln. Auf diese Weise kann durch die zueinander seitenverkehrte Ausrichtung der Solarzellen 101, 102 neben einem einfachen Aufbau der elektrischen Verbindungsstruktur auch eine hohe Symmetrie in Bezug auf die elektrische Energiegewinnung ermöglicht werden. Hierbei kann der String 220 bei einer Bestrahlung von jeder der zwei entgegengesetzten Seiten 111, 112 der Solarzellen 101, 102 im Wesentlichen dieselbe elektrische Energie erzeugen.
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Diese Eigenschaft kann auf sämtliche der mehreren Strings 220 des Photovoltaikmoduls 200 zutreffen. Infolgedessen kann das Photovoltaikmodul 200 eine Bifazialität von nahezu 100% aufweisen, d.h. bei einer Bestrahlung der einen oder der anderen Seite bzw. der Vorder- oder Rückseite des Moduls 200 kann jeweils im Wesentlichen derselbe Wirkungsgrad erzielt und kann im Wesentlichen dieselbe elektrische Leistung bereitgestellt werden. Dadurch eignet sich das Photovoltaikmodul 200 für Anwendungen mit einer hohen rückseitigen Einstrahlung, wie es zum Beispiel der Fall ist bei der vorgenannten Verwendung auf einem reflektierenden Flachdach. Darüber hinaus kann das Photovoltaikmodul 200 bei einer Betrachtung von jeder der entgegengesetzten Modulseiten ein identisches Aussehen aufweisen.
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Für das Bereitstellen von identisch prozessierten Solarzellen 101, 102 kann das in den 3 bis 5 skizzierte Verfahren durchgeführt werden. Zunächst wird eine Ausgangssolarzelle 120 bereitgestellt. Die Ausgangssolarzelle 120 wird an einer in 3 angedeuteten Trennlinie 125 mittig durchtrennt, so dass, wie in 4 gezeigt ist, zwei identische Halbzellen 100 bereitgestellt werden. Hierfür kann die Ausgangssolarzelle 120 mit Hilfe eines Lasers angeritzt und anschließend mechanisch gebrochen werden. Möglich ist ferner ein Durchtrennen ausschließlich mittels eines Lasers (Laserschneiden). Des Weiteren wird eine der beiden Solarzellen 100 gegenüber der anderen der beiden Solarzellen 100 um 180° gedreht, so dass die beiden Solarzellen 100, wie in 5 gezeigt ist, ein Paar aus einer ersten Solarzelle 101 und einer hierzu seitenverkehrten zweiten Solarzelle 102 bilden.
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Wie oben angedeutet wurde, sind die Solarzellen 100 des Photovoltaikmoduls 200 rechteckförmig mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins ausgebildet. Dies lässt sich dadurch verwirklichen, indem die zugrundeliegenden Ausgangssolarzellen 120 eine quadratische Aufsichtsform aufweisen, wie es zum Beispiel der Fall ist bei dem in den 8, 9 gezeigten und weiter unten erläuterten Ausführungsbeispiel. Die durch Teilen bzw. Halbieren solcher Ausgangssolarzellen 120 gebildeten Solarzellen 100 weisen eine Rechteckform mit einem Seitenverhältnis von 2:1 auf. Das Ausbilden eines Strings 220 erfolgt derart, dass sich die Solarzellen 100 des Strings 220 mit ihren langen Randseiten gegenüberliegen, wie zum Beispiel in 16 gezeigt ist.
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Die Solarzellen 100 können des Weiteren derart hergestellt sein, dass die Solarzellen 100 eine Bifazialität von 100% bzw. von im Wesentlichen 100% aufweisen. Dadurch können die Solarzellen 100 bei einer Bestrahlung von jeder der zwei entgegengesetzten Hauptseiten unter gleichen Bedingungen denselben Strom pro bestrahlter Fläche am MPP-Punkt erzeugen. Auf diese Weise ist eine hohe Effizienz der elektrischen Energiegewinnung möglich.
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Eine Bifazialität von im Wesentlichen 100% lässt sich zum Beispiel bei Ausgangssolarzellen 120 und damit Solarzellen 100 erzielen, bei denen der p-dotierte Bereich 105 bzw. die Basis mit einer Passivierungsschicht aus Aluminiumoxid oder einem Stapel aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid passiviert ist. Die Passivierungsschicht kann gleichzeitig als Antireflexionsschicht wirken. Des Weiteren kann auf dem p-dotierten Bereich eine Metallisierung bzw. ein Kontaktgitter aus Silber ausgebildet sein. Auf dem n-dotierten Bereich 106 bzw. dem Emitter können eine Antireflexionsschicht aus zum Beispiel Siliziumnitrid und ein Kontaktgitter aus Silber ausgebildet sein.
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Alternativ können Solarzellen 100 mit einer von 100% abweichenden Bifazialität eigesetzt werden. Beispielsweise kann die Bifazialität wenigstens 90% oder wenigstens 95% betragen.
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Anhand der folgenden Figuren werden weitere Ausführungsformen beschrieben, welche für das Photovoltaikmodul 200 bzw. für die Strings 220 des Photovoltaikmoduls 200 und für ein entsprechendes Herstellungsverfahren in Betracht kommen können.
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Übereinstimmende Merkmale sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausführungsform genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausführungsform zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
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Die 6 und 7 zeigen ausschnittsweise in einer seitlichen Ansicht ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Strings 220 des Photovoltaikmoduls 200. Bei diesem Verfahren werden erneut in alternierender Weise erste Solarzellen 101 und hierzu seitenverkehrte zweite Solarzellen 102 nebeneinander positioniert. Ferner erfolgt, wie in 6 gezeigt ist, ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen 161, 162 an die mehreren Solarzellen 101, 102 bzw. an deren Kontaktgitter an der ersten und zweiten Seite 111, 112. Dieser Vorgang kann durch Löten durchgeführt werden. Zu diesem Zweck können die Verbindungselemente 161, 162 mit einer Beschichtung aus einem Lotmittel bereitgestellt werden. Die an die Solarzellen 101, 102 angeschlossenen Verbindungselemente 161, 162 erstrecken sich entlang der mehreren Solarzellen 101, 102 und kontaktieren die Solarzellen 101, 102 an den beiden Seiten 111, 112, so dass die Solarzellen 101, 102 kurzgeschlossen sind. Es ist möglich, an der ersten Seite 111 mehrere Verbindungselemente 161 und an der entgegengesetzten zweiten Seite 112 mehrere Verbindungselemente 162 vorzusehen, wobei diese jeweils nebeneinander (d.h. senkrecht zur Zeichenebene von 6) angeordnet sind.
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Anschließend werden die Verbindungselemente 161, 162 an geeigneten Stellen zwischen den Solarzellen 101, 102 getrennt, wie in 6 anhand von Pfeilen angedeutet ist, um die Kurzschlussverbindungen zu unterbrechen. Hierdurch werden, wie in 7 gezeigt ist, Trennstellen 165 erzeugt und infolgedessen separate bzw. verkürzte elektrische Verbindungselemente 161, 162 gebildet, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen 101, 102 an der ersten Seite 111 und benachbarte Solarzellen 101, 102 an der zweiten Seite 112 elektrisch verbinden. Zusammen mit den in räumlicher Hinsicht abwechselnd gegensätzlichen Polungen der Solarzellen 101, 102 wird hierdurch erzielt, dass abwechselnd zwei Bereiche 105, 106 und damit ein Plus- und ein Minuspol von benachbarten Solarzellen 101, 102 an der ersten Seite 111 und zwei Bereiche 105, 106 und damit ein Plus- und ein Minuspol von benachbarten Solarzellen 101, 102 an der entgegengesetzten zweiten Seite 112 elektrisch verbunden sind. Damit liegt eine elektrische Reihenverbindung der Solarzellen 101, 102 vor.
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Das Trennen der elektrischen Verbindungselemente 161, 162 kann zum Beispiel mechanisch oder mit Hilfe eines Lasers durchgeführt werden. Ferner kann es sich bei den Verbindungselementen 161, 162 um Drahtleiter handeln.
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Um das Trennen der elektrischen Verbindungselemente 161, 162 zu erleichtern, kann es in Betracht kommen, die Verbindungselemente 161 an der ersten Seite 111 und die Verbindungselemente 162 an der zweiten Seite 112 zueinander seitlich (d.h. senkrecht zur Zeichenebene von 6) versetzt an die Solarzellen 101, 102 anzuschließen. Zu diesem Zweck können die Kontaktgitter der Solarzellen 101, 102 sowie auch von zugrundeliegenden Ausgangssolarzellen 120 hierauf abgestimmt ausgebildet sein. Eine mögliche Ausgestaltung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Die 8 und 9 zeigen die entgegengesetzten Hauptseiten einer in diesem Sinne ausgebildeten quadratischen Ausgangssolarzelle 120. Bei beiden 8 und 9 handelt es sich um Aufsichtsdarstellungen, in welcher die Ausgangssolarzelle 120 von derselben Richtung her betrachtet wird, d.h. mit Bezug auf 3 von oben. In 9 sind die Gegebenheiten von 8 somit transparent dargestellt bzw. weggelassen.
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Die Ausgangssolarzelle 120 ist wie oben beschrieben dazu vorgesehen, an einer Trennlinie 125 mittig durchtrennt und dadurch in zwei Solarzellen 100 aufgeteilt zu werden (vgl. von der Seite 4). Die Ausgangssolarzelle 120 weist an jeder Hauptseite ein Kontaktgitter mit mehreren separaten Kontaktelementen 131 auf, welche nebeneinander und parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind. Jedes Kontaktelement 131 besitzt eine alternierende Struktur mit aneinandergrenzenden bzw. ineinander übergehenden Abschnitten in Form von Kontaktlinien 133 und Kontaktflächen 132. Die Kontaktlinien 133 können auch als Kontaktfinger, und die Kontaktflächen 132 als Lötpads bezeichnet werden.
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Die Kontaktgitter sind derart ausgebildet, dass die Kontaktflächen 132 von mehreren Kontaktelementen 131 in parallelen Reihen aus nebeneinander angeordneten Kontaktflächen 132 zusammengefasst sind. Die Kontaktflächen-Reihen, welche sich senkrecht zu den Kontaktelementen 131 erstrecken (gemäß den 8, 9 in horizontaler Richtung), können mit segmentierten Busbars gleichgesetzt werden. In den 8, 9 ist die Ausrichtung der Kontaktflächen-Reihen anhand von gestrichelten Linien rechts neben der Ausgangssolarzelle 120 angedeutet.
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Die Ausgangssolarzelle 120 ist derart ausgebildet, dass die Kontaktflächen 132 an den beiden Hauptseiten jeweils in einem ersten Teilbereich 141 in einem gemeinsamen Linienraster und in einem zweiten Teilbereich 142 in einem weiteren gemeinsamen Linienraster angeordnet sind, wobei das Linienraster des ersten Teilbereichs 141 seitlich versetzt zu dem Linienraster des zweiten Teilbereichs 142 ist. Jedes Linienraster umfasst in einem einheitlichen Abstand angeordnete Rasterlinien, wie in den 8, 9 anhand der gestrichelten Linien rechts neben der Ausgangssolarzelle 120 veranschaulicht ist. Hierbei sind die unterschiedlichen Linienraster anhand von unterschiedlichen Längen der gestrichelten Linien angedeutet. Anhand eines Doppelpfeils ist ergänzend die seitliche Versetzung 147 der Linienraster kenntlich gemacht.
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In entsprechender Weise sind die Kontaktflächen 132 in dem ersten Teilbereich 141 der Hauptseite von 8 und die Kontaktflächen 132 in dem ersten Teilbereich 141 der entgegengesetzten Hauptseite von 9 in seitlich zueinander versetzen Linienrastern angeordnet. Dies gilt in gleicher Weise für die Kontaktflächen 132 in dem zweiten Teilbereich 142 der Hauptseite von 8 und in dem zweiten Teilbereich 142 der entgegengesetzten Hauptseite von 9.
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Die Trennlinie 125, entlang welcher die Ausgangssolarzelle 120 durchtrennt wird, befindet sich zwischen den Teilbereichen 141, 142. Das Teilen der Ausgangssolarzelle 120 erfolgt somit derart, dass die in den unterschiedlichen Teilbereichen 141, 142 vorhandenen Kontaktelemente 131 voneinander separiert und auf die zwei Solarzellen 100 verteilt werden. Um das Teilen zu erleichtern, kann die Ausgangssolarzelle 120, wie in den 8 und 9 gezeigt ist, derart ausgebildet sein, dass die der Trennlinie 125 gegenüberliegenden Kontaktelemente 131 im Vergleich zu den übrigen Kontaktelementen 131 in einem größeren Abstand zueinander angeordnet sind.
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Die durch das Teilen der Ausgangssolarzelle 120 erzeugten Solarzellen 100 weisen wie die Ausgangssolarzelle 120 beidseitig ein Kontaktgitter auf. Hierbei sind die Kontaktflächen 132 der beidseitig vorhandenen Kontaktgitter in zueinander versetzten Linienrastern angeordnet.
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Das Teilen von Ausgangssolarzellen 120 mit dem Aufbau der 8 und 9 in jeweils zwei Solarzellen 100, und die oben beschriebenen weiteren Schritte, d.h. das Wenden von einer der beiden Solarzellen 100, so dass ein Paar aus zwei seitenverkehrten Solarzelle 101, 102 gebildet wird, und das Nebeneinanderanordnen von mehreren solchen Solarzellen 101, 102, bietet zusammen mit der versetzen Ausgestaltung der Kontaktflächen 132 die Möglichkeit, dass Kontaktflächen 132 von Solarzellen 101, 102 an den entgegengesetzten Seiten 111, 112 jeweils auf einem gemeinsamen Linienraster zu liegen kommen. Hierbei sind die betreffenden Linienraster an der ersten und zweiten Seite 111, 112 seitlich versetzt zueinander. Infolgedessen können elektrische Verbindungselemente 161, 162 versetzt zueinander im Bereich der ersten und zweiten Seite 111, 112 an die Kontaktflächen 132 der Solarzellen 101, 102 angeschlossen werden.
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Zur Veranschaulichung dieser Eigenschaft zeigen die 10 bis 13 in einer Aufsichtsdarstellung einen zu den 6, 7 vergleichbaren Verfahrensablauf zur Herstellung eines Strings 220 des Photovoltaikmoduls 200. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind von den Kontaktgittern der Solarzellen 101, 102 lediglich die Kontaktflächen 132 dargestellt.
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Zunächst werden, wie in 10 gezeigt ist, elektrische Verbindungselemente in Form von Drahtleitern 162 parallel zueinander verlaufend angeordnet. Hierdurch wird ein entsprechendes Drahtfeld gebildet.
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Anschließend werden, wie in 11 gezeigt ist, in alternierender Weise erste und zweite Solarzellen 101, 102 auf den Drahtleitern 162 angeordnet. Die Solarzellen 102, 102 werden gemäß der zuvor erläuterten Vorgehensweise bereitgestellt, so dass die Kontaktflächen 132 an der ersten Seite 111 und an der in 11 und den folgenden Figuren nicht sichtbaren zweiten Seite 112 in versetzten Linienrastern angeordnet sind. Das Positionieren der Solarzellen 101, 102 erfolgt derart, dass sich die Solarzellen 101, 102 mit ihren langen Randseiten gegenüberliegen, und dass die Kontaktflächen 132 der Solarzellen 101, 102 an der zweiten Seite 112 im Bereich der Drahtleiter 162 zu liegen kommen.
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Nachfolgend wird, wie in 12 gezeigt ist, eine Anordnung bzw. ein Drahtfeld aus weiteren und parallel zueinander verlaufenden elektrischen Verbindungselementen in Form von Drahtleitern 161 auf der ersten Seite 111 der Solarzellen 101, 102 positioniert. Das Anordnen der Drahtleiter 161 erfolgt derart, dass sich die Drahtleiter 161 im Bereich der Kontaktflächen 132 an der ersten Seite 111 befinden. Aufgrund der an den beiden Seiten 111, 112 versetzten Kontaktflächen 132 werden die Drahtleiter 161 seitlich versetzt zu den Drahtleitern 162 auf den Solarzellen 101, 102 angeordnet.
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Hieran anschließend wird ein Lötprozess durchgeführt, in welchem die beidseitig der Solarzellen 101, 102 befindlichen Drahtleiter 161, 162 und die entsprechenden Kontaktflächen 132 der Solarzellen 101, 102 elektrisch miteinander verbunden werden. In dem Lötprozess können entsprechende Lötverbindungen nacheinander oder auch gleichzeitig ausgebildet werden.
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Nach dem Herstellen der Lötverbindungen sind die Solarzellen 101, 102 in dem in 12 veranschaulichten Zustand noch kurzgeschlossen. Um eine Reihenverbindung zu verwirklichen, werden daher, wie in 13 gezeigt ist, überschüssige elektrische Verbindungen unterbrochen. Hierbei werden die Drahtleiter 161, 162 an Trennstellen 165 zwischen den Solarzellen 101, 102 durchtrennt, so dass verkürzte Drahtleiter 161, 162 gebildet werden, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen 101, 102 an der ersten Seite 111 und benachbarte Solarzellen 101, 102 an der zweiten Seite 112 elektrisch verbinden. Dies lässt sich aufgrund der versetzten Anordnung der Drahtleiter 161, 162 auf einfache Weise durchführen. Beispielsweis ist es möglich, das Durchtrennen mittels eines lediglich in Richtung der ersten Seite 111 der Solarzellen 101, 102 abgestrahlten Laserstrahls durchzuführen.
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Die 14 und 15 zeigen ausschnittsweise in einer seitlichen Ansicht ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Strings 220 des Photovoltaikmoduls 200. Bei diesem Verfahren werden erneut in alternierender Weise erste Solarzellen 101 und hierzu seitenverkehrte zweite Solarzellen 102 nebeneinander positioniert. Des Weiteren werden auf transparenten Trägerelementen 181, 182 angeordnete elektrische Verbindungselemente 171, 172 an der ersten und zweiten Seite 111, 112 der mehreren Solarzellen 101, 102 angeordnet, wie es in den 14 und 15 gezeigt ist, und werden die Verbindungselemente 171, 172 an die Solarzellen 101, 102 bzw. an deren Kontaktgitter angeschlossen.
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Die elektrischen Verbindungselemente 171, 172 weisen solche Abmessungen auf und sind derart auf die Solarzellen 101, 102 abgestimmt, dass über die Verbindungselemente 171, 172 in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen 101, 102 an der ersten Seite 111 und benachbarte Solarzellen 101, 102 an der zweiten Seite 112 elektrisch verbunden werden. Zusammen mit den in räumlicher Hinsicht abwechselnd gegensätzlichen Polungen der Solarzellen 101, 102 wird auf diese Weise eine elektrische Reihenverbindung der Solarzellen 101, 102 verwirklicht. Die Trägerelemente 181, 182 können jeweils mehrere nebeneinander, d.h. senkrecht zur Zeichenebene der 14, 15 angeordnete Verbindungselemente 171, 172 aufweisen, so dass zwei benachbarte Solarzellen 101, 102 jeweils über mehrere nebeneinander angeordnete Verbindungselemente 171 bzw. 172 verbunden werden können.
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Die Trägerelemente 181, 182 können zum Beispiel Folien aus dem transparenten Einbettungsmaterial 214 sein. Des Weiteren können die elektrischen Verbindungselemente 171, 172 Drahtleiter sein, welche zum Teil in die Trägerelemente 181, 182 eingepresst sind. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Verbinden der elektrischen Verbindungselemente 171, 172 und der Solarzellen 101, 102 im Rahmen des oben erwähnten Laminierungsprozesses erfolgen. Hierbei können die Solarzellen 101, 102 zusammen mit den die Verbindungselemente 171, 172 aufweisenden Trägerelementen 181, 182 zwischen den Abdeckungen 211, 212 des Photovoltaikmoduls 200 angeordnet werden, und können die Trägerelemente 181, 182 unter Temperatureinwirkung an die Solarzellen 101, 102 angedrückt werden. Auf diese Weise können die Verbindungselemente 171, 172 an die Kontaktgitter der Solarzellen 101, 102 angeschlossen werden. Auch können die Trägerelemente 181, 182 aufgeschmolzen werden und dadurch die Solarzellen 101, 102 in dem Einbettungsmaterial 214 eingebettet werden (vgl. 1).
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Das hier beschriebene Photovoltaikmodul 200 weist, wie oben angedeutet wurde, nicht nur einen, sondern mehrere Strings 220 auf. Zur Veranschaulichung zeigt 16 eine mögliche Ausgestaltung eines Verschaltungsschemas, wie sie für das Photovoltaikmodul 220 in Betracht kommen kann. Die Solarzellen 100 sind in einer Ebene in Form einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet. Mehrere Solarzellen 100 sind jeweils elektrisch in Reihe zu einem String 220 verbunden. Es sind sechs derartige Strings 220 gebildet, welche nebeneinander angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen (in 16 in horizontaler Richtung). In den Strings 220 sind die Solarzellen 100 mit ihren langen Randseiten einander gegenüberliegend angeordnet. Die Reihenverbindungen in den Strings 220 sind anhand von gestrichelten Linien bzw. Pfeilen angedeutet.
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Die Reckeckform der Solarzellen 100 mit dem Seitenverhältnis verschieden von eins macht es möglich, dass ein String 220 eine größere Zell-Anzahl als ein vergleichbarer String aus ungeteilten quadratischen bzw. pseudoquadratischen Zellen umfassen kann. Bei der gezeigten Ausgestaltung der Solarzellen 100 mit dem Seitenverhältnis von 2:1 ist eine Verdoppelung der Zell-Anzahl möglich. Mit Hilfe des Strings 220 kann infolgedessen eine größere bzw. die doppelte elektrische Spannung erzeugt werden. Der in dem String 220 fließende elektrische Strom ist jedoch kleiner bzw. halbiert. Infolgedessen kann das Photovoltaikmodul 200 mit geringen ohmschen Widerstandsverlusten betrieben werden.
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In 16 ist ferner angedeutet, dass jeweils zwei nebeneinander angeordnete Strings 220 parallel geschaltet sind, wodurch insgesamt drei Stringanordnungen 221, 222, 223 aus parallel geschalteten Strings 220 vorliegen (Doppelstrings). Durch die Parallelschaltung von jeweils zwei Strings 220 kann erzielt werden, dass die Stringanordnungen 221, 222, 223 trotz der größeren bzw. doppelten Anzahl an Solarzellen 100 pro String 220 jeweils die gleiche Spannung erzeugen können wie ein aus ungeteilten Zellen aufgebauter String. Die Stringanordnungen 221, 222, 223 sind ihrerseits zueinander in Reihe geschaltet.
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Die Parallelschaltung der Strings 220 und die Reihenschaltung der Stringanordnungen 221, 222, 223 ist mit Hilfe von Querverbindern 231, 232, 233, 234 verwirklicht, welche an den Enden der Strings 220 bzw. an zwei entgegen gesetzten Randseiten der Solarzellenmatrix angeordnet sind. Gemäß 16 erstreckt sich ein Strompfad zwischen den beiden Querverbindern 231 und 234, und weist eine S-Form auf. Ausgehend von dem Querverbinder 231 verläuft die elektrische Verbindung über die Stringanordnung 221, den Querverbinder 232, die Stringanordnung 222, den Querverbinder 233 und die Stringanordnung 223 zu dem Querverbinder 234 (oder auch umgekehrt).
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Die oben anhand eines einzelnen Strings 220 erläuterten Verfahren können in entsprechender Weise zur Anwendung kommen, um mehrere Strings 220 und damit die in 16 gezeigte Verschaltung in gemeinsamer Weise zu verwirklichen. Auch die Querverbinder 231, 232, 233, 234 können mit einbezogen werden, indem die jeweils verwendeten elektrischen Verbindungselemente 151, 152, 161, 162, 171, 172 nicht nur an die Solarzellen 100, sondern zusätzlich an die Querverbinder 231, 232, 233, 234 angeschlossen werden.
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In Bezug auf das in den 6, 7 und in den 10 bis 13 dargestellte Verfahren können elektrische Verbindungselemente 161, 162 beidseitig an die Querverbinder 231, 232, 233, 234 angeschlossen werden. In dem Trennschritt können neben Kurzschlussverbindungen zwischen den Solarzellen 100 auch Verbindungen am Rand der Solarzellenmatrix zu den Querverbindern 231, 232, 233, 234 unterbrochen werden, so dass die Querverbinder lediglich an einer der entgegengesetzten Seiten 111 bzw. 112 mit benachbarten Solarzellen 100 verbunden sind.
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Nach dem Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur, was entsprechend des Verschaltungsschemas von 16 erfolgen kann, kann der Laminierungsprozess durchgeführt werden, um die Solarzellen 100 einschließlich der Verbindungsstruktur in dem Einbettungsmaterial 214 einzubetten (vgl. 1). Sofern das anhand der 14, 15 erläuterte Verfahren zur Anwendung kommt, können das Ausbilden der elektrische Verbindungsstruktur und das Einbetten in gemeinsamer Weise mit Hilfe des Laminierungsprozesses verwirklicht werden.
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Die Solarzellen 100 des Photovoltaikmoduls 200 können einen rein rechteckigen lateralen Umriss aufweisen, wie es zum Beispiel in den 11 und 16 veranschaulicht ist. Alternativ können pseudorechteckige Solarzellen 100 zur Anwendung kommen, bei welchen wenigstens ein Eckbereich abgeschrägt und/oder abgerundet ausgebildet ist. Solche Solarzellen 100 können durch Teilen von pseudoquadratischen Ausgangssolarzellen 120 bereitgestellt werden.
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Zur Veranschaulichung dieser Vorgehensweise ist in 17 eine pseudoquadratische Ausgangssolarzelle 120 bzw. deren Kontur dargestellt. Weiter gezeigt ist eine Trennlinie 125, entlang welcher die Ausgangssolarzelle 120 mittig durchtrennt und dadurch in zwei pseudorechteckige Solarzellen 100 mit übereinstimmenden lateralen Abmessungen aufgeteilt werden kann. Die dargestellte pseudoquadratische Ausgangssolarzelle 120 weist eine einem Quadrat entsprechende Form mit vier abgeschrägten Eckbereichen auf.
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Eine durch das Teilen der pseudoquadratischen Ausgangssolarzelle 120 gebildete pseudorechteckige Solarzelle 100 bzw. deren Kontur ist in 18 gezeigt. Die Form der Solarzelle 100 entspricht einer in 18 anhand von gestrichelten Linien angedeuteten rechteckigen Grundform, wobei abweichend von der rechteckigen Grundform zwei Eckbereiche abgeschrägt sind. In dieser Ausgestaltung weist die Solarzelle 100 zwei lange Randseiten mit unterschiedlicher Länge sowie zwei kurze Randseiten auf, welche kürzer sind als die entsprechenden kurzen Seiten der rechteckigen Grundform. Aufgrund des Teilens der zugrundliegenden pseudoquadratischen Ausgangssolarzelle 120 weist die pseudorechteckige Solarzelle 100 ein Seitenverhältnis von 2:1 auf. Dieses bezieht sich auf die langen und kurzen Seiten der rechteckigen Grundform.
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Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
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Beispielsweise ist es möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Gleiches trifft auf Zahlenangaben sowie in den Figuren gezeigte Anzahlen von Komponenten und Elementen zu, welche durch andere Angaben und Anzahlen ersetzt werden können.
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Anstelle von p-Typ Solarzellen können n-Typ Solarzellen eingesetzt werden, welche eine n-dotierte Basis und einen p-dotierten Emitter aufweisen. Möglich ist auch die Verwendung von Heterojunction-Solarzellen. Ferner können rechteckförmige, also rein rechteckige oder pseudorechteckige Solarzellen eingesetzt werden, welche ein anderes Seitenverhältnis als ein Seitenverhältnis von 2:1 aufweisen.
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In Bezug auf pseudoquadratische und pseudorechteckige Solarzellen sind Ausgestaltungen denkbar, in welchen Solarzellen anstelle von abgeschrägten Eckbereichen abgerundete Eckbereiche oder auch Eckbereiche mit abgeschrägten und runden Teilbereichen aufweisen. Ferner können solche Solarzellen eine andere Anzahl an abgeschrägten und/oder abgerundeten Eckbereichen aufweisen. Die Anzahl an abgeschrägten und/oder abgerundeten Eckbereichen kann zwischen eins und vier liegen.
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In einer weiteren Variante können Solarzellen mit Kontaktgittern ausgebildet werden, bei denen die Kontaktgitter abweichend von den 8, 9 keine zueinander versetzten Kontaktflächen aufweisen. Eine solche Form der Kontaktgitter kann zum Beispiel in Betracht kommen, wenn elektrische Verbindungselemente in Form von bandförmigen elektrischen Leitern verwendet werden. Dies ist zum Beispiel in Bezug auf die in 2 gezeigte Ausgestaltung möglich. Hierbei können die elektrischen Verbindungselemente in entsprechender Weise an Kontaktflächen von Kontaktelementen der Kontaktgitter angeschlossen werden.
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Für ein Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls, wie es vorstehend zum Teil anhand der Figuren erläutert wurde, können zusammenfassend folgende Ausführungsformen in Betracht kommen:
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Ausführungsform 1:
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Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls, umfassend die Schritte:
Bereitstellen von bifazialen Solarzellen, welche rechteckförmig mit einem Seitenverhältnis verschieden von eins ausgebildet sind;
Anordnen der Solarzellen in einer Reihe derart nebeneinander, dass benachbarte Solarzellen in abwechselnder Weise zueinander seitenverkehrt und dadurch mit räumlich zueinander vertauschten Polaritäten angeordnet sind; und
Ausbilden einer elektrischen Verbindungsstruktur, über welche die Solarzellen elektrisch in Reihe verbunden sind.
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Ausführungsform 2:
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Verfahren gemäß Ausführungsform 1,
wobei das Bereitstellen der bifazialen Solarzellen ein Bereitstellen von bifazialen Ausgangssolarzellen und ein Teilen der Ausgangssolarzellen umfasst.
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Ausführungsform 3:
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Verfahren gemäß Ausführungsform 2,
wobei die Ausgangssolarzellen in jeweils eine erste und eine zweite Solarzelle geteilt werden.
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Ausführungsform 4:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 3,
wobei bei dem Anordnen der Solarzellen in einer Reihe abwechselnd eine erste Solarzelle und eine zweite Solarzelle mit einer gegenüber der ersten Solarzelle seitenverkehrten Ausrichtung nebeneinander angeordnet werden.
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Ausführungsform 5:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4,
wobei das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur folgende Schritte umfasst:
Anschließen von elektrischen Verbindungselementen an mehrere Solarzellen an einer ersten Seite;
Anschließen von elektrischen Verbindungselementen an die mehreren Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite; und
Trennen der elektrischen Verbindungselemente an der ersten und zweiten Seite, so dass separate elektrische Verbindungselemente gebildet werden, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an der ersten Seite und benachbarte Solarzellen an der zweiten Seite elektrisch verbinden.
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Ausführungsform 6:
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Verfahren gemäß Ausführungsform 5,
wobei das Trennen der elektrischen Verbindungselemente mechanisch oder mit Hilfe eines Lasers durchgeführt wird.
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Ausführungsform 7:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 5 oder 6,
wobei die elektrischen Verbindungselemente an der ersten Seite seitlich versetzt zu den elektrischen Verbindungselementen an der zweiten Seite an die mehreren Solarzellen angeschlossen werden.
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Ausführungsform 8:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 7,
wobei das Bereitstellen der bifazialen Solarzellen ein Bereitstellen von bifazialen Ausgangssolarzellen und ein Teilen der Ausgangssolarzellen in jeweils eine erste und eine zweite Solarzelle umfasst,
wobei die Ausgangssolarzellen beidseitig mit Kontaktflächen bereitgestellt werden, welche an den beiden Seiten in einem ersten und zweiten Teilbereich in zueinander versetzten Linienrastern angeordnet sind,
wobei das Teilen der Ausgangssolarzellen derart erfolgt, dass die Kontaktflächen der ersten und zweiten Teilbereiche auf die ersten und zweiten Solarzellen verteilt werden,
wobei bei dem Anordnen der Solarzellen in einer Reihe abwechselnd eine erste Solarzelle und eine zweite Solarzelle mit einer gegenüber der ersten Solarzelle seitenverkehrten Ausrichtung nebeneinander angeordnet werden,
und wobei bei dem Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur elektrische Verbindungselemente an die Kontaktflächen der Solarzellen an einer ersten Seite und elektrische Verbindungselemente an die Kontaktflächen der Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite angeschlossen werden und die elektrischen Verbindungselemente derart getrennt werden, dass separate elektrische Verbindungselemente gebildet werden, welche in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an der ersten Seite und benachbarte Solarzellen an der zweiten Seite elektrisch verbinden.
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Ausführungsform 9:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 8,
wobei das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von separaten elektrischen Verbindungselementen an die Solarzellen umfasst,
wobei das Anschließen derart erfolgt, dass die elektrischen Verbindungselemente in abwechselnder Weise benachbarte Solarzellen an einer ersten Seite und benachbarte Solarzellen an einer zu der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite elektrisch verbinden.
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Ausführungsform 10:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 9,
wobei das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von auf Trägerelementen angeordneten elektrischen Verbindungselementen an die Solarzellen umfasst.
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Ausführungsform 11:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 10,
wobei das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen an die Solarzellen durch Löten umfasst.
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Ausführungsform 12:
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Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 11,
wobei das Ausbilden der elektrischen Verbindungsstruktur ein Anschließen von elektrischen Verbindungselementen in Form von Drahtleitern an die Solarzellen umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 101
- Solarzelle
- 102
- Solarzelle
- 105, 106
- Bereich
- 111, 112
- Seite
- 120
- Ausgangssolarzelle
- 125
- Trennlinie
- 131
- Kontaktelement
- 132
- Kontaktfläche
- 133
- Kontaktlinie
- 141, 142
- Teilbereich
- 147
- Versetzung
- 151, 152
- Verbindungselement
- 161, 162
- Verbindungselement
- 165
- Trennstelle
- 171, 172
- Verbindungselement
- 181, 182
- Trägerelement
- 200
- Photovoltaikmodul
- 211, 212
- Abdeckung
- 214
- Einbettungsmaterial
- 216
- Rahmen
- 220
- String
- 221, 222
- Stringanordnung
- 223
- Stringanordnung
- 229
- Erstreckungsrichtung
- 231, 232
- Querverbinder
- 233, 234
- Querverbinder