EP2347447A1 - Method for connecting thin-film solar cells and thin-film solar module - Google Patents
Method for connecting thin-film solar cells and thin-film solar moduleInfo
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- EP2347447A1 EP2347447A1 EP09783021A EP09783021A EP2347447A1 EP 2347447 A1 EP2347447 A1 EP 2347447A1 EP 09783021 A EP09783021 A EP 09783021A EP 09783021 A EP09783021 A EP 09783021A EP 2347447 A1 EP2347447 A1 EP 2347447A1
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Definitions
- the invention relates to a method for contacting thin-film solar cells according to the preamble of claim 1 and a solar module.
- a thin-film solar module has a plurality of solar cells arranged on a carrier material, such as a substrate or a superstrate, in particular a glass pane, which generate current according to the principle of a photodiode, wherein electron-hole pairs are generated by incident light which are separated by suitable semiconductor layers.
- a carrier material such as a substrate or a superstrate, in particular a glass pane
- This separation can be caused by an electric field, which can be generated by a doping of the semiconductor layers.
- the series connection of the individual cells takes place by means of a suitable sequence of deposition steps and subsequent structuring, e.g. with a laser ablation or with the help of a mechanical scoring of the deposited layers.
- the resulting monolithic interconnection is manifested on the finished module, e.g. by a characteristic pinstripe pattern.
- conductor tracks or metal strips are formed to dissipate the photocurrent at the outermost two individual cells, which in turn are preferably connected via further current-conducting tracks, referred to below as current paths, to a connection box for connecting external conductors.
- the current collecting tracks and the optional current paths are usually made of tinned copper strips. It is known to glue these tapes to the semiconductor layers by means of an electrically conductive adhesive.
- the known adhesives used for this purpose have several disadvantages, such as unsatisfactory resistance of the adhesives to moisture and higher temperatures. Just as critical is the contamination of individual cells by components of the adhesive.
- the relatively complex mechanical and thermal process management increases the assembly effort when applying the adhesive.
- the current collecting tracks and / or the current paths can be electrically conductively connected to the solar cells by a thermal soldering process.
- This is problematic in that not all materials are conventional solderable (such as ceramic, TCO - transparent conductive oxides, such as ZnO, SnO 2 , ITO or aluminum).
- solderable such as ceramic, TCO - transparent conductive oxides, such as ZnO, SnO 2 , ITO or aluminum.
- metals such as aluminum
- Ultrasonic soldering which can also be used in cases where a conventional soldering process fails.
- the disadvantage here is that a very expensive special lot is necessary for the ultrasonic soldering of metal strips on TCO.
- the relatively complex mechanical process control and the difficult process control also have a negative effect.
- DE 30 01 24 OS discloses a method for applying electrically conductive contacts on the surface of a conventional solar cell, not formed as a thin film solar cell, in which by thermal spraying particles of metallic material of a temperature above the alloying temperature of this Material and are formed of silicon, and in which the particles are sprayed from a distance to the surface that they reach the surface at a temperature at which they alloy with the silicon and thereby adhere to the silicon surface.
- a comparable method is known from US 6,620, 645 B2. Due to the high temperatures (See eg Sp. 4, Z. 6 and 7 of this document), the methods for applying printed conductors to thin-film solar cells are not suitable because, for example, the strongly heated particles oxidize on contact with oxygen, which severely limits the electrical conductivity. Also, the thermal stress on a glass slide can lead to its breakage.
- the invention solves this problem by the subject matter of claim 1. It also provides the solar module of claims 26 and 27.
- a method for forming at least one electrically conductive contact region on a thin-film solar module having at least one or preferably a plurality of solar cells, which has a plurality of cell material layers applied to a carrier material such as a substrate or a superstrate, wherein the at least one electrically conductive contact area is formed or fixed by means of a cold gas spraying process on the Sola ⁇ nodul.
- the cold gas sprayed contacts adhere particularly well to glass if they consist of aluminum.
- the contacts-preferably current-collecting tracks and / or current paths-solely by the cold gas spraying.
- the cold gas spraying for example, to apply metallic contacts such as copper contacts - in particular copper conductors - on the substrate such as a substrate or a superstrate or to attach to this.
- Cold gas spraying - also called cold gas spraying - differs from thermal spraying methods such as e.g. a flame spraying, photojetting or plasma spraying method in that the sprayed fine metal particles are not processed in a molten state.
- the cold gas spraying has the advantage that the metallic properties remain largely unchanged and that the workpiece to be sprayed is not affected by high temperatures or even destroyed. Due to the comparatively moderate temperatures, oxidation of the metal particles is prevented.
- the application of the current traces and the current paths is direct, i. without intermediate layer on the carrier material.
- metal particles are indeed heated, but not melted (in contrast to thermal spraying, see above) and sprayed through a nozzle (Laval nozzle) at supersonic speed.
- the carrier gas heated to several hundred degrees relaxes in the nozzle and causes the necessary high velocities of the particles.
- the metal particles separate in a morphologically dense oxide-poor layer on the substrate base e.g. a substrate or superstrate.
- the temperature should preferably be more than 50%, in particular 2/3 of the melting temperature of the sprayed metal.
- the heating can locally be limited to the metal web (laser, flame or induction).
- the electrical resistance does not change within the measuring accuracy when the
- Sample of an atmosphere with increased humidity and temperature (eg 85%, 85 0 C, 1000 hours) is exposed.
- the method of cold gas spraying is characterized by a high deposition rate and a high degree of automation that can be achieved.
- the carrier material learns here only a very low thermal and mechanical load.
- the metals eg aluminum or tin
- the metals can be sprayed directly onto glass or ceramic (deposited).
- Multi-layer webs made of various pure metals / alloys are also easy to implement.
- the method has the advantage that the applied printed conductor generally does not form an exact rectangle in cross-section.
- the cross-sectional area of the sprayed-on conductor tracks rather corresponds to a Gaussian distribution (see also FIG. 8).
- This has the advantage that when later produced a glass-glass composite trapped air can be pushed out much easier than as with rectangular tracks of metal bands. This allows thinner PVB films to be used for a successful bond.
- the height of the sprayed tracks can be varied very easily by the choice of process parameters.
- the method for forming current-collecting tracks on thin-film solar modules which are embodied as a so-called glass-glass module which has two glass panes can be used particularly advantageously.
- the metal webs of relatively coarse powder eg with particle sizes> 35 microns
- coarse powders eg with particle sizes> 35 microns
- a further advantage of the cold gas spraying method is that, in various combinations, conductor tracks according to the state of the art are provided with conductor tracks formed by a
- the cold gas spraying is used according to an advantageous variant of the invention to apply copper strips, which serve as the actual current collecting tracks.
- the electrical contacting of the copper strips with the solar cells is done here no longer with conductive adhesive or solder but by sprayed metal in the cold gas injection process.
- the metal is e.g. applied selectively or in the form of a continuous line.
- This has several advantages.
- copper strips have a higher current carrying capacity than aluminum strips with the same cross section.
- a continuous metal web is sprayed on, then optionally the tinning of the copper strip can be dispensed with, since corrosion protection over the sprayed-on metal layer is already realized.
- contacting directly on sputtered aluminum back contacts / reflectors is also possible in this way. A nickel / vanadium finish is not necessary.
- the outer ones must Ranges, preferably the outer 1-2 cm on the coated with cell layers substrate or superstrates, are again freed from these layers, so that there is a sufficient mechanical and electrical safety margin to the module edge.
- TCO corrosion which often starts at the module edge and progresses into the interior of the module, is stopped.
- the glass substrate or superstrate is thus free on the edge so that this surface can be used for transporting electricity.
- the current collecting traces are sprayed directly onto the active cell layers or overlapping the glass substrate or superstrate.
- an insulating film is necessary, which electrically separates the current paths locally from the active layers of the cells. At crossing points to the current-collecting tracks, a nickel layer can then optionally be locally sprayed onto it.
- both the current collecting tracks and the current paths are formed in the stripped edge area of the solar module.
- the current collecting tracks are applied (sprayed) as in the first example, while the current paths without touching the active layers of the solar cell are guided only over the edge-layered zone.
- the advantage here is that it is possible to dispense with an insulating foil for the current paths and that the connections at the motor vehicle dulrand sitting, which is advantageous for so-called semitransparent - so partially translucent - modules.
- Short metal straps or wires may form the loose ends of the current collecting tracks or current paths when directly fixed to the substrate by cold gas sprayed metal.
- the loose ends or wires can be led out through holes or slots in the back glass or over the edge of the module.
- the electrical contacting of the conductor tracks through a bore of the carrier material or the rear glass can be effected directly by cold gas-sprayed metal.
- the borehole is weather-proofed by the resulting chemical bond with the glass.
- this contacting scheme can be dispensed with an insulating film, which reduces the manufacturing cost and simplifies the manufacturing process.
- the current paths without insulation film are not formed on the edge of the carrier material but on towards the module center.
- an insulation structure which extends to the glass substrate or superstrate (eg by laser ablation or mechanical scribing) separates the region of the active cells of the current path to a short circuit ve ⁇ neiden.
- the fields for the current paths can be provided with additional insulation structures (cracks of the deposited layer).
- further insulation structures can be applied for better adhesion of the current collecting tracks.
- the curing process of the conductive adhesive or the melting of the alloys or metals may e.g. during the lamination process.
- the PVB film also acts as an insulating film. This is advantageous in that no additional insulation film must be used and that the position of the junction box is arbitrary.
- the contacting of the current-collecting tracks is guided by bores to the side facing away from the cell layers. On this page, the current paths can now be led to the junction box.
- sunlight first passes through the transparent substrate - e.g. Glass - and then the functional layers, which are deposited on the carrier.
- Fig. 1 is a schematic representation of a known thin-film solar module
- FIGS. 2a and 2b show another known thin-film solar cell which is cut and enlarged in the edge area
- FIG. 3A shows a further schematic sectional view of a thin-film solar module provided with cold gas-sprayed current collecting paths
- 3B is a sectional view of a thin-film solar module
- 3C is a sectional view of a peripheral portion of a thin-film solar module provided with a cold gas-injected current collecting path;
- Fig. 6A is an exploded view of a thin-film solar module
- Fig. 6B is a sectional view through a portion of the thin-film solar module
- Fig. 6A; Fig. 7a, b are sectional views of further thin-film solar modules.
- Fig. 8 is a diagrammatic section through a cold gas-sprayed current collecting track.
- FIG. 1 shows a thin-film solar module 1, which here builds up on a carrier or support material 2 as a base, which is used as a superstrate, e.g. can be designed as a glass sheet.
- a carrier or support material 2 as a base
- a superstrate e.g. can be designed as a glass sheet.
- Embodiments with an optically transparent or non-transparent substrate as carrier material are also conceivable.
- the thin-film solar module 1 has a plurality of solar cells 3, which are formed in a monolithic interconnection on the carrier, which is indicated in the figure by the dividing lines between the solar cells.
- the monolithic interconnection makes it possible to divert the current of one solar cell to the other.
- current-collecting tracks 4, 5 are arranged, which in turn contact current paths 6 and 7, which are preferably connected to a junction box 9 for connection to external terminals. ner electrical conductor are merged. It is also possible to save the current paths, if ever a junction box is positioned directly on the current collecting tracks.
- the preferably equally long current paths 6 and 7 usually extend approximately centrally to the entire thin-film solar module directly above the individual thin-film solar cells.
- an insulating layer realized e.g. by an insulating film 8, to arrange or train.
- the power-generating thin-film solar cells 3 occupy a slightly smaller area than the carrier material or the carrier 2, so that a peripherally free edge zone 10 is formed on the carrier, which serves to realize a perfect insulation.
- This edge zone 10 is produced after the application of the various solar cell material layers by ablating a corresponding edge region of these material layers and is referred to as edge-removed zone.
- FIG. 2a shows a side view of an edge section of the carrier 2 after the application of different layers 11, 12, 13 and before the removal of these layers to form the edge-delaminated zone 10.
- the cell layers to be removed here comprise a back contact layer (electrically conductive layer A) 11 absorber layer
- TCO layer transparent conductive oxide, electrical conductive layer B
- FIG. 3a shows a highly schematic sectional view of a thin-film solar module 1 which is subdivided into individual thin-film solar cells 3, which are interconnected by a monolithic interconnection.
- At least one electrically conductive contact in particular at least one or more of the current-collecting tracks 16, 17 and / or the current paths (not shown here) of the solar module by means of an injection of a metal in
- FIG. 3B shows a thin-film solar module according to the prior art with a monolithic interconnection.
- FIG. 3C shows the edge region of a thin-film solar module 1 with a rim-coated zone 10 and with a current-collecting track, which contacts this zone 10 in sections and the active cell layers in sections.
- the aluminum powder with the glass here for example a glass substrate 2, a well-adhering compound.
- the order of the current collecting track on the thin-film cell causes a partial destruction of the cell as well as during soldering.
- the listed injected aluminum powder penetrates all or part of the cell layers. However, what is essential here is that there is a perfect contact with the current-conducting layers and a secure adhesion to the substrate.
- FIG. 4 shows a thin-film solar module 15 according to the invention, in which the current collecting paths and the current paths have been applied by cold gas spraying. By using the method, these can also be formed at other positions of the solar module.
- the current collecting tracks 16 and 17 are preferably located partially on the edge-coated zone 10 and partly on the outer material layers or cell layers of the solar cells.
- FIG. 5 shows a further variant of a thin-film solar module, whereby an additional insulating film between the solar cells and the current paths is likewise dispensed with, as in FIG.
- an additional insulating film between the solar cells and the current paths is likewise dispensed with, as in FIG.
- the individual solar cells get a so-called insulation structure 21 in order to maintain functional reliability.
- the cell is separated by lasers, so that it can not come to a short circuit.
- the effective cell area becomes slightly smaller as a result.
- the functional layers are penetrated in this delimited area and largely destroyed. Additional isolation structures in the area of the current paths promote adhesion to the substrate.
- FIG. 6a shows a thin-film solar module (glass-glass version) in an exploded, isometric view.
- the front glass 22 has the usual thin-film solar cells 23 which, as already described, are provided on the first and last cell with current collecting paths 24 and 25 according to this invention.
- One or more foils 26 (e.g., a PVB sheeting and, optionally, a supplemental insulating foil 26) for isolating and bonding the wafers are disposed between the panes of glass in accordance with the prior art.
- this film has 26 holes or slots in the crossing region or contacting region of the current collecting paths 24 and 25 and the current paths 28 and 29.
- the holes 30 in the back glass can be particularly advantageous
- FIG. 7 a shows a thin-film solar cell with a carrier 42, on which solar cells 43 are applied, which in turn are formed in a monolithic interconnection on the carrier 42.
- current collecting tracks 44, 45 are arranged, preferably through cold spray filled with conductive material (contact filling 51) filled holes 50 through the support 42 through current paths 46 and 47, the preferably arranged on a side facing away from the sun and the cell layers side junction box 49 are merged to connect external electrical conductors.
- the preferably equally long current paths 6 and 7 usually extend approximately centrally to the entire thin-film solar module directly above the individual thin-film solar cells.
- the contacts, especially the current collecting tracks and current paths can a
- Encapsulation layer eg made of plastic, as weather protection, depending on the design transparent or non-transparent, applied.
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Abstract
A method for forming at least one electrically conducting contact area on at least one, or preferably a plurality of solar cell-containing thin-film solar modules that exhibit a plurality of applied layers (11, 12, 13) on a base material such as a substrate or a superstrate, characterized in that the at least one electrically conducting connecting area is formed or fixed on the thin-film solar module by means of a cold gas spraying process.
Description
Verfahren zum Kontaktieren von Dünnschicht-Solarzellen und Dünnschicht-Solarmodul Method for contacting thin-film solar cells and thin-film solar module
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von Dünnschicht-Solarzellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Solarmodul.The invention relates to a method for contacting thin-film solar cells according to the preamble of claim 1 and a solar module.
Ein Dünnschicht- Solarmodul im Sinne dieser Anmeldung weist eine Mehrzahl von auf einem Trägermaterial wie einem Substrat oder einem Superstrat - insbesondere einer Glasscheibe - angeordneten Solarzellen auf, die jeweils nach dem Prinzip einer Photodiode Strom erzeugen, wobei durch einfallendes Licht Elektron-Loch-Paare erzeugt werden, die durch geeignete Halbleiterschichten getrennt werden. Diese Trennung kann durch ein elektrisches Feld hervorgerufen werden, das durch eine Dotierung der Halbleiterschichten erzeugt werden kann.For the purposes of this application, a thin-film solar module has a plurality of solar cells arranged on a carrier material, such as a substrate or a superstrate, in particular a glass pane, which generate current according to the principle of a photodiode, wherein electron-hole pairs are generated by incident light which are separated by suitable semiconductor layers. This separation can be caused by an electric field, which can be generated by a doping of the semiconductor layers.
Um Solarzellen als Teil eines Stromkreises nutzen zu können, ist eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichten erforderlich, um den Photostrom aus den Halbleiterschichten ableiten zu können.In order to use solar cells as part of a circuit, a reliable electrical contacting of the semiconductor layers is required in order to derive the photocurrent from the semiconductor layers can.
Bei Dünnschicht-Solarzellen erfolgt die Serienverschaltung der Einzelzellen durch eine geeignete Prozessfolge von Abscheideschritten und ein nachfolgendes Strukturieren z.B. mit einer Laserablation oder mit Hilfe eines mechanischen Ritzens der deponierten Schichten. Die hierdurch entstehende monolithische Verschaltung zeigt sich am fertigen Modul z.B. durch ein charakteristisches Nadelstreifen-Muster.In the case of thin-film solar cells, the series connection of the individual cells takes place by means of a suitable sequence of deposition steps and subsequent structuring, e.g. with a laser ablation or with the help of a mechanical scoring of the deposited layers. The resulting monolithic interconnection is manifested on the finished module, e.g. by a characteristic pinstripe pattern.
Ferner werden zum Abführen des Photostroms an den äußersten zwei Einzelzellen Leiterbahnen bzw. Metallbänder - nachfolgend Stromsammeibahnen genannt - ausgebildet, die wiederum vorzugsweise über weitere stromleitende Bahnen - nachfolgend Strombahnen genannt - z.B. an eine Anschlussdose zum Anschluss externer Leiter angeschlos- sen sind.
Die Stromsammeibahnen und die wahlweise vorhandenen Strombahnen bestehen üblicherweise aus verzinnten Kupferbändern. Es ist bekannt, diese Bänder mittels eines e- lektrisch leitfähigen Klebers auf die Halbeiterschichten aufzukleben. Die dazu verwen- deten, bekannten Kleber weisen allerdings mehrere Nachteile auf, so eine nicht zufriedenstellende Beständigkeit der Kleber gegen Feuchtigkeit und höhere Temperaturen. Ebenso kritisch zu bewerten ist die Kontamination einzelner Zellen durch Komponenten der Kleber. Darüber hinaus steigert die relativ aufwändige mechanische und thermische Prozessführung beim Auftragen der Kleber den Montageaufwand.Furthermore, conductor tracks or metal strips (hereinafter referred to as current-collecting tracks) are formed to dissipate the photocurrent at the outermost two individual cells, which in turn are preferably connected via further current-conducting tracks, referred to below as current paths, to a connection box for connecting external conductors. The current collecting tracks and the optional current paths are usually made of tinned copper strips. It is known to glue these tapes to the semiconductor layers by means of an electrically conductive adhesive. However, the known adhesives used for this purpose have several disadvantages, such as unsatisfactory resistance of the adhesives to moisture and higher temperatures. Just as critical is the contamination of individual cells by components of the adhesive. In addition, the relatively complex mechanical and thermal process management increases the assembly effort when applying the adhesive.
Alternativ können die Stromsammeibahnen und/oder die Strombahnen durch einen thermischen Lötprozess elektrisch leitend mit den Solarzellen verbunden werden. Daran ist problematisch, dass nicht alle Materialien konventionell lötbar sind (wie z.B. Keramik, TCO - transparent conductive Oxide, wie z.B. ZnO, SnO2, ITO oder Aluminium). Da zudem auch nicht alle Metalle (wie z.B. Aluminium) lötbar sind, ist es notwendig, bei der Realisierung des Rückkontaktes großflächig weitere Zwischenschichten aus Nickel/Vanadium aufzubringen. Nachteilig sind ferner durch ein punktuelles Löten hervorgerufene lokale mechanische Spannungen.Alternatively, the current collecting tracks and / or the current paths can be electrically conductively connected to the solar cells by a thermal soldering process. This is problematic in that not all materials are conventional solderable (such as ceramic, TCO - transparent conductive oxides, such as ZnO, SnO 2 , ITO or aluminum). In addition, since not all metals (such as aluminum) are solderable, it is necessary to apply in the realization of the back contact over a large area further intermediate layers of nickel / vanadium. Disadvantages are also caused by a selective soldering local mechanical stresses.
Bekannt ist auch das Auftragen der Stromsammelbahnen und der Strombahnen durch einAlso known is the application of the current collecting tracks and the current paths through a
Ultraschalllöten, das auch in Fällen angewendet werden kann, bei dem ein konventioneller Lötprozess versagt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass für das Ultraschalllöten von Metallbändern auf TCO ein sehr teures Speziallot notwendig ist. Ebenso negativ wirken sich die relativ aufwändige mechanische Prozessführung und die schwierige Prozesskon- trolle aus.Ultrasonic soldering, which can also be used in cases where a conventional soldering process fails. The disadvantage here, however, is that a very expensive special lot is necessary for the ultrasonic soldering of metal strips on TCO. The relatively complex mechanical process control and the difficult process control also have a negative effect.
Anzumerken ist, dass die DE 30 Ol 1 24 OS ein Verfahren zum Aufbringen elektrisch leitender Kontakte auf der Oberfläche einer konventionellen, nicht als Dünnschichtsolarzelle, ausgebildeten Solarzelle offenbart, bei dem durch thermisches Spritzen Partikel metallischen Materials von einer Temperatur oberhalb der Legierungstemperatur dieses
Materials und von Silizium gebildet werden, und bei welchem die Partikel aus einer solchen Entfernung gegen die Oberfläche gesprüht werden, dass sie die Oberfläche bei einer Temperatur erreichen, bei welcher sie mit dem Silizium legieren und dadurch an der Silizium-Oberfläche haften. Ein vergleichbares Verfahren ist aus der US 6,620, 645 B2 bekannt. Aufgrund der hohen Temperaturen (Siehe z.B. Sp. 4, Z. 6 und 7 dieser Schrift) sind die Verfahren zum Aufbringen von Leiterbahnen auf Dünnschichtsolarzellen nicht geeignet, weil z.B. die stark aufgeheizten Partikel bei Sauerstoffkontakt aufoxidieren, wodurch die elektrische Leitfähigkeit stark eingeschränkt wird. Auch kann die thermische Belastung bei einem Glasträger zu dessen Bruch führen.It should be noted that DE 30 01 24 OS discloses a method for applying electrically conductive contacts on the surface of a conventional solar cell, not formed as a thin film solar cell, in which by thermal spraying particles of metallic material of a temperature above the alloying temperature of this Material and are formed of silicon, and in which the particles are sprayed from a distance to the surface that they reach the surface at a temperature at which they alloy with the silicon and thereby adhere to the silicon surface. A comparable method is known from US 6,620, 645 B2. Due to the high temperatures (See eg Sp. 4, Z. 6 and 7 of this document), the methods for applying printed conductors to thin-film solar cells are not suitable because, for example, the strongly heated particles oxidize on contact with oxygen, which severely limits the electrical conductivity. Also, the thermal stress on a glass slide can lead to its breakage.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, ein optimiertes Verfahren zum Aufbringen von elektrisch leitenden Kontakten auf Dünnschichtsolarmodulen mit einer oder mehreren Dünnschicht- Solarzellen zu schaffen.Against this background, it is the object of the invention to provide an optimized method for applying electrically conductive contacts on thin-film solar modules with one or more thin-film solar cells.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Sie schafft ferner das Solarmodul der Ansprüche 26 und 27.The invention solves this problem by the subject matter of claim 1. It also provides the solar module of claims 26 and 27.
Nach Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Ausbilden wenigstens eines elektrisch leitenden Kontaktbereiches an einem wenigstens eine oder vorzugsweise eine Mehrzahl von Solarzellen aufweisenden Dünnschichtsolarmodul, das mehrere auf ein Trägermaterial wie ein Substrat oder ein Superstrat aufgebrachte Zell-Materialschichten aufweist, vorgeschlagen, bei welchem der wenigstens eine elektrisch leitende Kontaktbereich mit Hilfe eines Kaltgasspritzverfahrens auf dem Solaπnodul ausgebildet oder befestigt wird. Die kaltgasgesprühten Kontakte haften insbesondere sehr gut auf Glas, wenn sie aus A- luminium bestehen.According to claim 1, a method is proposed for forming at least one electrically conductive contact region on a thin-film solar module having at least one or preferably a plurality of solar cells, which has a plurality of cell material layers applied to a carrier material such as a substrate or a superstrate, wherein the at least one electrically conductive contact area is formed or fixed by means of a cold gas spraying process on the Solaπnodul. The cold gas sprayed contacts adhere particularly well to glass if they consist of aluminum.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Denkbar ist es, die Kontakte - vorzugsweise Stromsammeibahnen und/oder Strombah- nen - allein durch das Kaltgasspritzen auszubilden.
Alternativ ist es auch denkbar, das Kaltgasspritzen dazu zu nutzen, um z.B. metallische Kontakte wie beispielsweise Kupferkontakte - insbesondere Kupferleiterbahnen - auf das Trägermaterial wie ein Substrat oder ein Superstrat aufzubringen bzw. auf diesem zu befestigen.It is conceivable to design the contacts-preferably current-collecting tracks and / or current paths-solely by the cold gas spraying. Alternatively, it is also conceivable to use the cold gas spraying, for example, to apply metallic contacts such as copper contacts - in particular copper conductors - on the substrate such as a substrate or a superstrate or to attach to this.
Das Kaltgasspritzen - auch Kaltgas sprühen genannt - unterscheidet sich von thermischen Spritzverfahren wie z.B. einem Flammsprüh-, Lichtbohrungssprüh- oder Plasmasprühverfahren dadurch, dass die aufgesprühten feinen Metallpartikel nicht in einem geschmolzenen Zustand verarbeitet werden. Hierdurch hat das Kaltgasspritzen den Vorteil, dass die metallischen Eigenschaften weitestgehend unverändert erhalten bleiben und dass das zu besprühende Werkstück nicht durch hohe Temperaturen beeinflusst oder gar zerstört wird. Durch die vergleichsweise moderaten Temperaturen wird ein Aufoxidieren der Metallpartikel verhindert. Vorzugsweise erfolgt das Auftragen der Stromleiterbahnen und der Strombahnen direkt, d.h. ohne Zwischenschicht auf das Trägermaterial.Cold gas spraying - also called cold gas spraying - differs from thermal spraying methods such as e.g. a flame spraying, photojetting or plasma spraying method in that the sprayed fine metal particles are not processed in a molten state. As a result, the cold gas spraying has the advantage that the metallic properties remain largely unchanged and that the workpiece to be sprayed is not affected by high temperatures or even destroyed. Due to the comparatively moderate temperatures, oxidation of the metal particles is prevented. Preferably, the application of the current traces and the current paths is direct, i. without intermediate layer on the carrier material.
Bei dem Verfahren des Kaltgasspritzens werden Metallpartikel zwar erwärmt, jedoch nicht aufgeschmolzen (im Unterschied zu thermischen Spritzverfahren, siehe oben) und durch eine Düse (Laval-Düse) mit Überschallgeschwindigkeit versprüht. Das auf mehre- re hundert Grad erwärmte Trägergas entspannt in der Düse und bewirkt die notwendigen hohen Geschwindigkeiten der Partikel. Die Metallpartikel scheiden sich in einer morphologisch dichten oxidarmen Schicht auf dem Trägermaterial-Untergrund z.B. einem Substrat oder Superstrat ab.In the method of cold gas spraying, metal particles are indeed heated, but not melted (in contrast to thermal spraying, see above) and sprayed through a nozzle (Laval nozzle) at supersonic speed. The carrier gas heated to several hundred degrees relaxes in the nozzle and causes the necessary high velocities of the particles. The metal particles separate in a morphologically dense oxide-poor layer on the substrate base e.g. a substrate or superstrate.
Durch Kaltgasspritzen werden erfindungsgemäß vorzugsweise feine AluminiumpartikelBy cold gas spraying according to the invention preferably fine aluminum particles
(z.B. 35 μm) versprüht, die eine Temperatur von maximal 300°, vorzugsweise 150° C beim Auftreffen auf die Substrate oder Superstrate aufweisen.(e.g., 35 microns) sprayed having a temperature of at most 300 °, preferably 150 ° C when hitting the substrates or superstrate.
Durch das Kaltgasspritzen werden metallische Stromsammeibahnen bzw. Strombahnen auf Solarzellen unter Verwendung spezieller Kontaktierungsmuster aufgetragen. Die
Kontaktierung der Solarzellen und das Aufbringen der Strombahnen kann mit nur einer Komponente, d.h. einem Metallpulver erfolgen. Diese kann allerdings auch als Kombination verschiedener Metalle oder Metalllegierungen ausgebildet sein.By cold gas spraying, metallic current collecting paths or current paths are applied to solar cells using special contacting patterns. The Contacting of the solar cells and the application of the current paths can be done with only one component, ie a metal powder. However, this can also be designed as a combination of different metals or metal alloys.
Eine Besonderheit des Verfahrens ist die hohe prozesstechnische Flexibilität bei derA special feature of the process is the high process flexibility in the
Kontaktierung der Zellen, wenn die Sprühdüse durch ein Robotersystem bewegt wird.Contacting the cells when the spray nozzle is moved by a robot system.
Hierdurch können sehr komplexe Kontaktierungsmuster auf einem Solarmodul erzeugt werden. Auch kann schnell auf unterschiedliche Substratgrößen angepasst werden, ohne dass langwierige Rüstzeiten notwendig sind oder gar die Fertigungslinie unterbrochen werden muß.As a result, very complex contacting patterns can be produced on a solar module. Also, it can be quickly adapted to different substrate sizes, without lengthy set-up times are necessary or even the production line must be interrupted.
Bei dem Verfahren können in der aufgesprühten Schicht mechanische und elektrische Eigenschaften ähnlich zu denen des Ausgangsmaterials erreicht werden.In the method, mechanical and electrical properties similar to those of the starting material can be achieved in the sprayed layer.
Üblicherweise werden 20-90% der elektrischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit des Metalls und der Prozessparameter erreicht.Usually, 20-90% of the electrical conductivity is achieved depending on the metal and the process parameters.
Eine zusätzliche Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit kann durch einen anschließen- den, thermischen Prozessschritt erfolgen. Dabei sollte die Temperatur vorzugsweise mehr als 50%, insbesondere 2/3 der Schmelztemperatur des aufgesprühten Metalls betragen. Vorteilhaft kann dabei die Erwärmung lokal auf die Metallbahn begrenzt erfolgen (Laser, Flamme oder Induktion).An additional increase in electrical conductivity can be achieved by a subsequent, thermal process step. The temperature should preferably be more than 50%, in particular 2/3 of the melting temperature of the sprayed metal. Advantageously, the heating can locally be limited to the metal web (laser, flame or induction).
Der elektrische Widerstand ändert sich innerhalb der Messgenauigkeit nicht, wenn dieThe electrical resistance does not change within the measuring accuracy when the
Probe einer Atmosphäre mit erhöhter Luftfeuchtigkeit und Temperatur (z.B. 85%, 850C, 1000 Stunden) ausgesetzt wird.Sample of an atmosphere with increased humidity and temperature (eg 85%, 85 0 C, 1000 hours) is exposed.
Das Verfahren des Kaltgasspritzens zeichnet sich durch eine hohe Depositionsrate und einem hohen erreichbaren Automatisierungsgrad aus. Das Trägermaterial erfährt dabei
nur eine sehr geringe thermische und mechanische Belastung. Die Metalle (z.B. Aluminium oder Zinn) können direkt auf Glas oder Keramik (deponiert) gesprüht werden.The method of cold gas spraying is characterized by a high deposition rate and a high degree of automation that can be achieved. The carrier material learns here only a very low thermal and mechanical load. The metals (eg aluminum or tin) can be sprayed directly onto glass or ceramic (deposited).
Für eine verbesserte Haftung auf Glas oder Keramik können auch Mischungen aus ver- schiedenen Reinmetallen (Legierungen) oder / und mit verschiedenen Korngrößen (Pulvergrößen) versprüht werden. Auch sind Mehrlagenbahnen aus verschiedenen Reinmetallen / Legierungen einfach realisierbar.For improved adhesion to glass or ceramic, it is also possible to spray mixtures of different pure metals (alloys) or / and with different particle sizes (powder sizes). Multi-layer webs made of various pure metals / alloys are also easy to implement.
Durch eine geeignete Sprühdüse können Strahlbreiten von wenigen Millimetern Breite (vorzugsweise < 4 mm) erzielt werden. Dadurch kann beim Auftragen ohne Maske gearbeitet werden, was die Sprühverluste trotz des bestehenden hohen Haftungsgrades weiter minimiert.Through a suitable spray nozzle beam widths of a few millimeters wide (preferably <4 mm) can be achieved. As a result, it is possible to work without a mask during application, which further minimizes the spray losses despite the existing high degree of adhesion.
Das Verfahren hat zusätzlich zum Vorteil, dass die aufgebrachte Leiterbahn im Quer- schnitt in der Regel kein exaktes Rechteck ausbildet. Die Querschnittsfläche der aufgesprühten Leiterbahnen entspricht eher einer Gaußverteilung (siehe auch Fig. 8). Dieses hat zum Vorteil, dass bei späterer Herstellung eines Glas-Glasverbundes eingeschlossene Luft deutlich einfacher herausgedrückt werden kann als wie bei rechteckigen Leiterbahnen aus Metallbändern. Dadurch können dünnere PVB-Folien für einen erfolgreichen Verbund verwendet werden. Auch kann die Höhe der aufgesprühten Leiterbahnen durch die Wahl der Prozessparameter sehr leicht variiert werden.In addition, the method has the advantage that the applied printed conductor generally does not form an exact rectangle in cross-section. The cross-sectional area of the sprayed-on conductor tracks rather corresponds to a Gaussian distribution (see also FIG. 8). This has the advantage that when later produced a glass-glass composite trapped air can be pushed out much easier than as with rectangular tracks of metal bands. This allows thinner PVB films to be used for a successful bond. Also, the height of the sprayed tracks can be varied very easily by the choice of process parameters.
Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren zum Ausbilden von Stromsammeibahnen an Dünnschicht-Solarmodulen anwenden, die als sogenanntes Glas-Glas-Modul ausge- bildet sind, welches zwei Glasscheiben aufweist.The method for forming current-collecting tracks on thin-film solar modules which are embodied as a so-called glass-glass module which has two glass panes can be used particularly advantageously.
Nach einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens werden die Metallbahnen aus relativ grobem Pulver (z.B. mit Korngrößen > 35 μm), was das Verfahren insbesondere sicherheitstechnisch optimiert, da die Gefahr von Staubexplosionen bei der Fertigung derart vernachlässigbar wird.
Bei gröberen Pulvern kann sogar u.U. eine spätere Trägermaterialreinigung entfallen.According to a further advantageous variant of the method, the metal webs of relatively coarse powder (eg with particle sizes> 35 microns), which optimizes the process in particular safety technology, since the risk of dust explosions during manufacture is so negligible. With coarser powders, a later carrier material cleaning may even be omitted.
Ein weiterer Vorteil des Kaltgasspritzverfahrens ist der, dass in unterschiedlichen Kom- binationen Leiterbahnen nach dem Stand der Technik mit Leiterbahnen, die durch einA further advantage of the cold gas spraying method is that, in various combinations, conductor tracks according to the state of the art are provided with conductor tracks formed by a
Kaltgasspritzen hergestellt wurden, kombiniert werden können.Cold gas spraying were produced, can be combined.
So wird das Kaltgasspritzen nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung dazu verwendet, Kupferbänder aufzubringen, welche als die eigentlichen Stromsammeibahnen dienen.Thus, the cold gas spraying is used according to an advantageous variant of the invention to apply copper strips, which serve as the actual current collecting tracks.
Die elektrische Kontaktierung der Kupferbänder mit den Solarzellen geschieht dabei a- ber nicht mehr mit Leitkleber oder Lot sondern durch aufgesprühtes Metall im Kaltgas- spritzverfahren.The electrical contacting of the copper strips with the solar cells is done here no longer with conductive adhesive or solder but by sprayed metal in the cold gas injection process.
Dabei wird das Metall z.B. punktuell oder in Form einer durchgängigen Linie aufgebracht. Dies hat mehrere Vorteile. So weisen Kupferbänder eine höhere Stromtragfähigkeit als Aluminiumbahnen mit gleichem Querschnitt auf. Wird zudem eine durchgängige Metallbahn aufgesprüht, dann kann gegebenenfalls die Verzinnung des Kupferbandes entfallen, denn es wird bereits ein Korrosionsschutz über die aufgesprühte Metallschicht realisiert. Zudem ist derart auch eine Kontaktierung direkt auf gesputterte Aluminiumrückkontakte / -reflektoren möglich. Eine Nickel-/Vanadium- Abschlussschicht ist nicht notwendig.The metal is e.g. applied selectively or in the form of a continuous line. This has several advantages. Thus, copper strips have a higher current carrying capacity than aluminum strips with the same cross section. If, in addition, a continuous metal web is sprayed on, then optionally the tinning of the copper strip can be dispensed with, since corrosion protection over the sprayed-on metal layer is already realized. In addition, contacting directly on sputtered aluminum back contacts / reflectors is also possible in this way. A nickel / vanadium finish is not necessary.
Nach einer Variante des Verfahrens ist es auch möglich, die Stromsammeibahnen imAccording to a variant of the method, it is also possible, the current collecting tracks in
Kaltgasspritzverfahren aufzubringen, während die Strombahnen aus konventionellen Metallbändern hergestellt werden oder umgekehrt.Apply cold spraying method, while the current paths are made of conventional metal bands or vice versa.
Gemäß einschlägiger Normung - z.B. DIN EN 61646 Isolationsprüfung/ Kriechstrom- prüfung unter Benässung für das Testen von Dünnschichtsolarzellen müssen die äußeren
Ränder, vorzugsweise die äußeren 1-2 cm an dem mit Zellschichten beschichteten Substrates oder Superstrates, wieder von diesen Schichten befreit werden, damit ein genügender mechanischer und elektrischer Sicherheitsabstand zur Modulkante besteht. Außerdem wird einer TCO-Korrision, die oftmals vom Modulrand ausgeht und in das Mo- dulinnere fortschreitet, Einhalt geboten. Am Rand liegt somit das Glassubstrat oder - superstrat frei, so dass diese Fläche für einen Stromtransport genutzt werden kann. Die Stromsammeibahnen werden direkt auf die aktiven Zellschichten gesprüht oder überlappend zum Glassubstrat oder -superstrat.According to relevant standardization - eg DIN EN 61646 Insulation test / creepage current test under wetting for the testing of thin-film solar cells, the outer ones must Ranges, preferably the outer 1-2 cm on the coated with cell layers substrate or superstrates, are again freed from these layers, so that there is a sufficient mechanical and electrical safety margin to the module edge. In addition, TCO corrosion, which often starts at the module edge and progresses into the interior of the module, is stopped. The glass substrate or superstrate is thus free on the edge so that this surface can be used for transporting electricity. The current collecting traces are sprayed directly onto the active cell layers or overlapping the glass substrate or superstrate.
Experimente zeigen, dass bei der Verwendung von Aluminium zum Kaltgasspritzen dieExperiments show that when using aluminum for cold gas spraying the
Kontaktierung der aktiven Zellschichten besonders gut ist, wenn das aufgespritzte Aluminium sowohl in einem Bereich diese Zellschichten und in einem anderen Bereich das Substrat oder Superstrat - insbesondere aus Glas - kontaktiert, da dieses an Glas besonders gut haftet bzw. eine chemische Verbindung zum Glas eingeht. Für Aluminium spricht auch, dass es kostengünstig ist und ein hervorragendes Dichte-Contacting of the active cell layers is particularly good when the sprayed aluminum both in one area of these cell layers and in another area of the substrate or superstrate - in particular of glass - contacted, since this particularly adheres to glass or enters into a chemical bond to the glass. It also speaks in favor of aluminum that it is cost-effective and has an excellent density
Leitfähigkeitsverhältnis besitzt.Conductivity ratio has.
Bei der Modulvariante, deren Aufbau dem Stand der Technik entspricht, ist eine Isolationsfolie notwendig, welche die Strombahnen lokal von den aktiven Schichten der Zellen elektrisch trennt. An Kreuzungspunkten zu den Stromsammeibahnen kann dann ggf. ergänzend lokal eine Nickelschicht auf diese aufgesprüht werden.In the module variant whose structure corresponds to the prior art, an insulating film is necessary, which electrically separates the current paths locally from the active layers of the cells. At crossing points to the current-collecting tracks, a nickel layer can then optionally be locally sprayed onto it.
In einer dritten Aus führungs Variante werden sowohl die Stromsammeibahnen als auch die Strombahnen im entschichteten Randbereich des Solarmoduls ausgebildet.In a third embodiment variant, both the current collecting tracks and the current paths are formed in the stripped edge area of the solar module.
Die Stromsammeibahnen werden wie im ersten Beispiel aufgebracht (gesprüht), während die Strombahnen ohne die aktiven Schichten der Solarzelle zu berühren nur über die randentschichtete Zone geführt werden. Der Vorteil hierbei ist, dass auf eine Isolationsfolie für die Strombahnen verzichtet werden kann und dass die Anschlüsse am Mo-
dulrand sitzen, was vorteilhaft für sogenannte semitransparente - also teilsweise lichtdurchlässige - Module ist.The current collecting tracks are applied (sprayed) as in the first example, while the current paths without touching the active layers of the solar cell are guided only over the edge-layered zone. The advantage here is that it is possible to dispense with an insulating foil for the current paths and that the connections at the motor vehicle dulrand sitting, which is advantageous for so-called semitransparent - so partially translucent - modules.
Kurze Metallbänder oder Drähte können die losen Enden der Stromsammeibahnen oder Strombahnen bilden, wenn diese im direkten Anschluss durch kaltgasgespritztes Metall auf dem Substrat fixiert werden. Die losen Enden bzw. Drähte können durch Bohrungen oder Schlitze im Rückglas oder über den Modulrand hinausgeführt werden.Short metal straps or wires may form the loose ends of the current collecting tracks or current paths when directly fixed to the substrate by cold gas sprayed metal. The loose ends or wires can be led out through holes or slots in the back glass or over the edge of the module.
Des Weiteren kann die elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen durch eine Bohrung des Trägermaterials oder des Rückglases direkt durch kaltgasgespritztes Metall erfolgen.Furthermore, the electrical contacting of the conductor tracks through a bore of the carrier material or the rear glass can be effected directly by cold gas-sprayed metal.
Bei der Verwendung von Aluminium wird das Bohrloch durch die entstehende chemische Bindung mit dem Glas witterungsbeständig verschlossen. Bei diesem Kontaktie- rungsschema kann auf eine Isolationsfolie verzichtet werden, was die Herstellungskosten senkt und den Herstellungsprozess vereinfacht.When using aluminum, the borehole is weather-proofed by the resulting chemical bond with the glass. In this contacting scheme can be dispensed with an insulating film, which reduces the manufacturing cost and simplifies the manufacturing process.
Nach einer weiteren Variante werden die Strombahnen ohne Isolationsfolie nicht am Rand des Trägermaterials sondern weiter zur Modulmitte hin ausgebildet. Hierbei ist es erforderlich, dass die einzelnen Solarzellen bzw. das gesamte Modul durch eine Isolationsstruktur, die bis auf das Glassubstrat oder -superstrat reicht (z.B. durch Laserablation oder mechanisches Ritzen) den Bereich der aktiven Zellen von dem der Strombahn trennt, um einen Kurzschluss zu veπneiden. Zur Verbesserung der Metallhaftung auf dem Substrat oder Superstrat können die Felder für die Strombahnen mit zusätzlichen Isolationsstrukturen (Ritzen der deponierten Schicht) versehen werden. Zusätzlich können weitere Isolationsstrukturen für eine bessere Haftung der Stromsammeibahnen auf- gebracht werden.According to another variant, the current paths without insulation film are not formed on the edge of the carrier material but on towards the module center. In this case, it is necessary that the individual solar cells or the entire module by an insulation structure, which extends to the glass substrate or superstrate (eg by laser ablation or mechanical scribing) separates the region of the active cells of the current path to a short circuit veπneiden. To improve the metal adhesion on the substrate or superstrate, the fields for the current paths can be provided with additional insulation structures (cracks of the deposited layer). In addition, further insulation structures can be applied for better adhesion of the current collecting tracks.
Während in den vorangegangenen Beispielen sowohl die Stromsammelbahnen als auch die Strombahnen auf dem Frontglas mit aktiven Zellschichten aufgebracht wurden, ist dies bei einer weiteren Variante für Glas-Glasmodule anders gelöst. Bei dieser Variante werden vorzugsweise nur die Stromsammeibahn auf das Frontglas überlappend zur
randentschichteten Zone aufgesprüht. Die Strombahnen werden dagegen vor der Montage des Moduls auf dem Rückglas aufgesprüht. Eine Folie, insbesondere eine PVB-Folie, welche das Front- und das Rückglas verklebt, besitzt zwei ausgestanzte Löcher oder Schlitze, welche in dem späteren Kreuzungspunkt von Stromsammeibahn und Strom- bahn liegen. Der elektrische Kontakt zwischen den Bahnen könnte durch Leitkleber oder niedrig schmelzende Legierungen für Metalle erfolgen.While in the previous examples, both the current collection paths and the current paths were applied to the front glass with active cell layers, this is solved differently in a further variant for glass-glass modules. In this variant, preferably only the current collecting track on the front glass overlapping to sprayed on edge-coated zone. On the other hand, the current paths are sprayed on the back glass before the module is mounted. A film, in particular a PVB film, which glues the front glass and the back glass, has two punched-out holes or slits which lie in the later point of intersection of the current collecting path and the current path. The electrical contact between the webs could be through conductive adhesive or low melting alloys for metals.
Der Aushärteprozess des Leitklebers oder das Aufschmelzen der Legierungen oder Metalle kann z.B. während des Laminationsvorgangs erfolgen.The curing process of the conductive adhesive or the melting of the alloys or metals may e.g. during the lamination process.
Bei dieser Kontaktierungsweise geht keine aktive Zellfläche durch Isolationsstrukturen verloren. Die PVB-Folie fungiert zusätzlich als Isolationsfolie. Hieran ist vorteilhaft, dass keine zusätzliche Isolationsfolie verwendet werden muss und dass die Lage der Anschlussdose beliebig ist.In this method of contacting, no active cell surface is lost through isolation structures. The PVB film also acts as an insulating film. This is advantageous in that no additional insulation film must be used and that the position of the junction box is arbitrary.
Nach einer weiteren Variante wird die Kontaktierung der Stromsammeibahnen durch Bohrungen zu der von den Zellschichten abgewandten Seite geführt. Auf dieser Seite können nun die Strombahnen zur Anschlussdose geführt werden.According to a further variant, the contacting of the current-collecting tracks is guided by bores to the side facing away from the cell layers. On this page, the current paths can now be led to the junction box.
Bei der Superstratkonstruktion passiert das Sonnenlicht zuerst das transparente Trägermaterial - z.B. Glas - und dann die funktionalen Schichten, welche auf dem Träger deponiert werden.In superstrate construction, sunlight first passes through the transparent substrate - e.g. Glass - and then the functional layers, which are deposited on the carrier.
Beim Substratansatz kann auf eine optische Transparenz des Trägermaterials verzichtet werden, da sich der Träger im Strahlengang hinter den funktionellen Schichten befindet.When substrate approach can be dispensed with an optical transparency of the substrate, since the carrier is in the beam path behind the functional layers.
Weiter besteht auch die Möglichkeit anstelle nur einer Anschlussdose zwei solcher Dosen zu verwenden. Dann sind keine Strombahnen erforderlich.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf dieNext there is also the possibility to use instead of only one junction box two such doses. Then no current paths are required. Hereinafter, the invention with reference to embodiments with reference to the
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Dünnschicht-Solarmoduls;Fig. 1 is a schematic representation of a known thin-film solar module;
Fig. 2a und 2b eine weitere bekannte Dünnschicht-Solarzelle, die im Randbereich ge- schnitten und vergrößert dargestellt ist;FIGS. 2a and 2b show another known thin-film solar cell which is cut and enlarged in the edge area;
Fig. 3A eine weitere schematisierte Schnittansicht eines mit kaltgasgespritzten Strom- sammelbahnen versehenen Dünnschicht- Solarmoduls;FIG. 3A shows a further schematic sectional view of a thin-film solar module provided with cold gas-sprayed current collecting paths; FIG.
Fig. 3B eine Schnittansicht eines Dünnschicht-Solarmoduls;3B is a sectional view of a thin-film solar module;
Fig. 3C eine Schnittansicht eines Randbereichs eines mit einer kaltgasgespritzten Stromsammeibahn versehenen Dünnschicht-Solarmoduls;3C is a sectional view of a peripheral portion of a thin-film solar module provided with a cold gas-injected current collecting path;
Fig. 4, 5 Draufsichten auf weitere Dünnschicht-Solarmodule;4, 5 are plan views of further thin-film solar modules;
Fig. 6A eine Explosionsansicht eines Dünnschicht-Solarmoduls;Fig. 6A is an exploded view of a thin-film solar module;
Fig. 6B eine Schnittansicht durch einen Abschnitt des Dünnschicht-Solarmoduls ausFig. 6B is a sectional view through a portion of the thin-film solar module
Fig. 6A; Fig. 7a, b Schnittansichten weiterer Dünnschicht-Solarmodule; undFig. 6A; Fig. 7a, b are sectional views of further thin-film solar modules; and
Fig. 8 ein diagrammartiger Schnitt durch eine kaltgasgespritzte Stromsammelbahn.Fig. 8 is a diagrammatic section through a cold gas-sprayed current collecting track.
Figur 1 zeigt ein Dünnschicht-Solarmodul 1, welches hier auf einem Träger bzw. Trägermaterial 2 als Basis aufbaut, welches als Superstrat z.B. als eine Glasscheibe ausge- bildet sein kann. Ausgestaltungen mit einem optisch transparenten oder nicht transparenten Substrat als Trägermaterial sind ebenfalls denkbar.FIG. 1 shows a thin-film solar module 1, which here builds up on a carrier or support material 2 as a base, which is used as a superstrate, e.g. can be designed as a glass sheet. Embodiments with an optically transparent or non-transparent substrate as carrier material are also conceivable.
Das Dünnschicht-Solarmodul 1 weist eine Vielzahl von Solarzellen 3 auf, die in einer monolithischen Verschaltung auf dem Träger ausgebildet sind, was in der Fig. durch die Trennstriche zwischen den Solarzellen angedeutet ist. Durch die monolithische Verschaltung wird es möglich, den Strom einer Solarzelle zur anderen abzuleiten.The thin-film solar module 1 has a plurality of solar cells 3, which are formed in a monolithic interconnection on the carrier, which is indicated in the figure by the dividing lines between the solar cells. The monolithic interconnection makes it possible to divert the current of one solar cell to the other.
An der ersten und der letzten Dünnschichtsolarzelle 3 der miteinander in Reihe verschalteten Solarzellen sind Stromsammeibahnen 4, 5 angeordnet, die wiederum Strombahnen 6 und 7 kontaktieren, die vorzugsweise an einer Anschlussdose 9 zum Anschluss exter-
ner elektrischer Leiter zusammengeführt sind. Es ist auch möglich, die Strombahnen einzusparen, wenn je eine Anschlussdose direkt auf den Stromsammeibahnen positioniert wird.At the first and the last thin-film solar cell 3 of the solar cells connected in series with each other, current-collecting tracks 4, 5 are arranged, which in turn contact current paths 6 and 7, which are preferably connected to a junction box 9 for connection to external terminals. ner electrical conductor are merged. It is also possible to save the current paths, if ever a junction box is positioned directly on the current collecting tracks.
Die vorzugsweise gleich langen Strombahnen 6 und 7 verlaufen üblicherweise in etwa mittig zum gesamten Dünnschicht- Solarmodul direkt über die einzelnen Dünnschicht- Solarzellen.The preferably equally long current paths 6 and 7 usually extend approximately centrally to the entire thin-film solar module directly above the individual thin-film solar cells.
Damit es nicht zu einem Kurzschluss kommt, ist es erforderlich, zwischen den Dünn- schicht-Solarzellen 3 und den Strombahnen 6 und 7 eine Isolierschicht, realisiert z.B. durch eine Isolationsfolie 8, anzuordnen bzw. auszubilden.In order to avoid a short circuit, it is necessary to provide, between the thin-film solar cells 3 and the current paths 6 and 7, an insulating layer realized e.g. by an insulating film 8, to arrange or train.
Die stromerzeugenden Dünnschicht-Solarzellen 3 belegen insgesamt eine etwas kleinere Fläche als das Trägermaterial bzw. der Träger 2, so dass eine hier umlaufend freie Rand- zone 10 auf dem Träger gebildet wird, die zur Realisierung einer einwandfreien Isolierung dient.Overall, the power-generating thin-film solar cells 3 occupy a slightly smaller area than the carrier material or the carrier 2, so that a peripherally free edge zone 10 is formed on the carrier, which serves to realize a perfect insulation.
Diese Randzone 10 wird nach dem Auftragen der verschiedenen Solarzellen- Materialschichten durch ein Abtragen eines entsprechenden Randbereichs dieser Materi- alschichten hergestellt und wird als randentschichtete Zone bezeichnet.This edge zone 10 is produced after the application of the various solar cell material layers by ablating a corresponding edge region of these material layers and is referred to as edge-removed zone.
Figur 2a zeigt eine Seitenansicht eines Randabschnittes des Trägers 2 nach dem Auftragen verschiedener Schichten 1 1, 12, 13 und vor dem Abtragen dieser Schichten zum Ausbilden der randentschichteten Zone 10. Die abzutragenden Zellschichten umfassen hier eine Rückkontaktschicht (elektrisch leitfähige Schicht A) 11 , eine AbsorberschichtFIG. 2a shows a side view of an edge section of the carrier 2 after the application of different layers 11, 12, 13 and before the removal of these layers to form the edge-delaminated zone 10. The cell layers to be removed here comprise a back contact layer (electrically conductive layer A) 11 absorber layer
12 z.B. aus Silizium (z.B. amorph oder mikrokristallin) und eine sogenannte TCO- Schicht (transparentes leitendes Oxid; elektrische leitfähige Schicht B) ) 13, die hier an das Trägermaterial 2 angrenzt.
Gleiches gilt selbstverständlich auch für Superstrate, bei denen die Sonneneinstrahlung von der anderen Seite, also von der die Zellschichten aufnehmenden Seite kommt. Entsprechend sind die Schichten angeordnet und bezeichnet.12, for example of silicon (eg, amorphous or microcrystalline) and a so-called TCO layer (transparent conductive oxide, electrical conductive layer B)) 13, which is adjacent to the substrate 2 here. The same naturally also applies to super-substrates in which the solar radiation comes from the other side, that is to say from the side receiving the cell layers. Accordingly, the layers are arranged and designated.
Nach dem Abtragen eines Randbereiches dieser Schichten bildet sich nach Art der Fig.After removal of an edge region of these layers is formed according to the type of FIG.
2B die randentschichtete Zone 10 aus, in welcher das Trägermaterial 2 freiliegt, was zur sicheren Funktion des gesamten Dünnschichtmoduls erforderlich ist.2B, the edge-detackified zone 10 in which the substrate 2 is exposed, which is necessary for the safe functioning of the entire thin-film module.
Figur 3a zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht eines Dünnschicht-Solarmoduls 1, das in einzelne Dünnschichtsolarzellen 3 unterteilt ist, die durch eine monolithische Ver- schaltung miteinander verbunden sind.FIG. 3a shows a highly schematic sectional view of a thin-film solar module 1 which is subdivided into individual thin-film solar cells 3, which are interconnected by a monolithic interconnection.
Erfindungsgemäß wird wenigstens ein elektrisch leitender Kontakt, insbesondere wenigstens eine oder mehrere der Stromsammeibahnen 16, 17 und/oder der Strombahnen (hier nicht dargestellt) des Solarmoduls mit Hilfe eines Aufspritzens eines Metalls imAccording to the invention, at least one electrically conductive contact, in particular at least one or more of the current-collecting tracks 16, 17 and / or the current paths (not shown here) of the solar module by means of an injection of a metal in
Kaltgasspritzverfahren auf dem Solarmodul ausgebildet oder befestigt. Die dargestellten Stromsammeibahnen 16 und 17 sind hier deutlich überzeichnet und wesentlich größer dargestellt als in der Praxis. Die realen Abmessungen einer beispielhaften Stromsammeibahn verdeutlicht das Messdiagramm der Fig. 8.Cold gas spraying method formed or fixed on the solar module. The illustrated current collecting tracks 16 and 17 are clearly oversubscribed and shown substantially larger than in practice. The real dimensions of an exemplary current-collecting track are illustrated by the measurement diagram of FIG. 8.
Figur 3B zeigt ein Dünnschicht- S olarmodul nach dem Stand der Technik mit einer monolithischen Verschaltung.FIG. 3B shows a thin-film solar module according to the prior art with a monolithic interconnection.
Figur 3C zeigt den Randbereich eines Dünnschicht-Solarmoduls 1 mit einer randent- schichteten Zone 10 und mit einer Stromsammeibahn, welche abschnittsweise diese Zone 10 und abschnittsweise die aktiven Zellschichten kontaktiert.FIG. 3C shows the edge region of a thin-film solar module 1 with a rim-coated zone 10 and with a current-collecting track, which contacts this zone 10 in sections and the active cell layers in sections.
Das Aluminiumpulver geht mit dem Glas, hier beispielsweise ein Glasträger 2 eine gut haftende Verbindung ein. Der Auftrag der Stromsammeibahn auf die Dünnschichtzelle bewirkt zwar wie auch bei Lötvorgängen eine teilweise Zerstörung der Zelle. Das aufge-
spritzte Aluminiumpulver durchdringt dabei ganz oder teilweise die Zellschichten. Wesentlich hierbei ist jedoch, dass es zu einer einwandfreien Kontaktierung mit den stromleitenden Schichten kommt und zu einer sicheren Haftung auf dem Substrat.The aluminum powder with the glass, here for example a glass substrate 2, a well-adhering compound. The order of the current collecting track on the thin-film cell causes a partial destruction of the cell as well as during soldering. The listed injected aluminum powder penetrates all or part of the cell layers. However, what is essential here is that there is a perfect contact with the current-conducting layers and a secure adhesion to the substrate.
Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Dünnschi chtsolarmodul 15, bei dem die Strom- sammelbahnen und die Strombahnen mit einem Kaltgasspritzen aufgetragen wurden. Durch den Einsatz des Verfahrens können diese auch an anderen Positionen des Solarmoduls ausgebildet werden.FIG. 4 shows a thin-film solar module 15 according to the invention, in which the current collecting paths and the current paths have been applied by cold gas spraying. By using the method, these can also be formed at other positions of the solar module.
Die Stromsammeibahnen 16 und 17 liegen vorzugsweise teilweise auf der randent- schichteten Zone 10 und teilweise auf den äußeren Materialschichten bzw. Zellschichten der Solarzellen.The current collecting tracks 16 and 17 are preferably located partially on the edge-coated zone 10 and partly on the outer material layers or cell layers of the solar cells.
Nach Fig. 4 verlaufen Strombahnen 18 und 19 ebenfalls auf dem Rand 10. Die Strom- bahnen stehen dabei aber nicht in Kontakt mit den einzelnen Solarzellen, wodurch keine zusätzliche Isolierung wie nach dem Stand der Technik (siehe Figur 1) erforderlich ist. Hierdurch können der Montageaufwand reduziert und die Herstellkosten gesenkt werden. Zudem ist es auf einfache Weise möglich, auch Anschlüsse für externe Leiter (Anschlussdose 20) im Randbereich des Solarmoduls auszubilden, was besonders bei semi- transparenten Modulen vorteilhaft ist, da hierdurch eine geringere Verschattung durch die Anschlussdose auftritt.According to FIG. 4, current paths 18 and 19 likewise run on the edge 10. However, the current paths are not in contact with the individual solar cells, so that no additional insulation is required as in the prior art (see FIG. 1). As a result, the assembly costs can be reduced and the production costs can be reduced. In addition, it is possible in a simple manner to also form connections for external conductors (junction box 20) in the edge region of the solar module, which is particularly advantageous in the case of semi-transparent modules, since this results in less shading by the junction box.
Figur 5 zeigt eine weitere Variante eines Dünnschichtsolarmoduls, wobei ebenfalls wie nach Figur 4 auf eine zusätzliche Isolationsfolie zwischen den Solarzellen und den Strombahnen verzichtet wird. Dieses ist dadurch möglich, dass die einzelnen Solarzellen eine sogenannte Isolationsstruktur 21 bekommen, um die Funktionssicherheit aufrecht zu erhalten. Hierbei wird z.B. durch Lasern die Zelle getrennt, so dass es nicht zu einem Kurzschluss kommen kann. Die wirksame Zellfläche wird allerdings dadurch etwas kleiner. Erfindungsgemäß ist es dann möglich, die Strombahnen im Kaltgasspritzverfah- ren aufzuspritzen, wodurch eine sichere Befestigung auf dem Glassubstrat erfolgt, da das
aufgespritzte Aluminiumpulver bzw. die aufgespritzte Strombahn in direkten Kontakt mit dem Glassubstrat kommt und darauf sicher hält. Die Funktionsschichten werden in diesem abgegrenzten Bereich durchdrungen und größtenteils zerstört. Zusätzliche Isolationsstrukturen im Bereich der Strombahnen begünstigen die Haftung auf dem Substrat.FIG. 5 shows a further variant of a thin-film solar module, whereby an additional insulating film between the solar cells and the current paths is likewise dispensed with, as in FIG. This is possible because the individual solar cells get a so-called insulation structure 21 in order to maintain functional reliability. Here, for example, the cell is separated by lasers, so that it can not come to a short circuit. However, the effective cell area becomes slightly smaller as a result. According to the invention, it is then possible to spray the current paths in the cold gas spraying process, whereby a secure attachment to the glass substrate takes place, since the sprayed aluminum powder or the sprayed current path in direct contact with the glass substrate and keeps it safe. The functional layers are penetrated in this delimited area and largely destroyed. Additional isolation structures in the area of the current paths promote adhesion to the substrate.
Figur 6a zeigt ein Dünnschicht- Solarmodul (Glas-Glasausführung) in einer isometrischen Explosionsdarstellung. Hierbei weist das Frontglas 22 die üblichen Dünnschicht- Solarzellen 23 auf, die wie bereits beschrieben an der ersten und letzten Zelle mit Strom- sammelbahnen 24 und 25 nach dieser Erfindung versehen sind.FIG. 6a shows a thin-film solar module (glass-glass version) in an exploded, isometric view. In this case, the front glass 22 has the usual thin-film solar cells 23 which, as already described, are provided on the first and last cell with current collecting paths 24 and 25 according to this invention.
Zwischen den Glasscheiben werden nach dem Stand der Technik eine oder mehrere Fo- lie(n) 26 (z.B. eine PVB-Folie und ggf. eine ergänzende Isolationsfolie 26) zum Isolieren und zum Verbinden der Scheiben angeordnet. Zur Stromführung weist diese Folie 26 Löcher oder Schlitze auf im Kreuzungsbereich bzw. Kontaktierungsbereich der Strom- sammelbahnen 24 und 25 und der Strombahnen 28 und 29. Diese Strombahnen 28 undOne or more foils 26 (e.g., a PVB sheeting and, optionally, a supplemental insulating foil 26) for isolating and bonding the wafers are disposed between the panes of glass in accordance with the prior art. For power conduction, this film has 26 holes or slots in the crossing region or contacting region of the current collecting paths 24 and 25 and the current paths 28 and 29. These current paths 28 and
29 sind unterhalb des Rückglases aufgesprüht und verlaufen von den Kreuzungspunkten bzw. Kontaktpunkten bis zu Bohrungen in der Glasmitte, die zum Anschluss an eine Anschlussdose dient.29 are sprayed below the rear glass and run from the crossing points or contact points to holes in the glass center, which serves for connection to a junction box.
Wie Figur 6b zeigt, können dabei besonders vorteilhaft die Bohrungen 30 im RückglasAs FIG. 6b shows, the holes 30 in the back glass can be particularly advantageous
31 ebenfalls durch das Kaltgas sprühverfahren aufgefüllt werden. Hierdurch ist eine sehr einfache Kontaktierung auf der Rückseite des gesamten Glas-Glasmoduls möglich. Die Bohrungen sind auch „dicht" aufgefüllt.31 are also filled by the cold gas spraying process. As a result, a very simple contact on the back of the entire glass-glass module is possible. The holes are also filled "tight".
Fig. 7a zeigt eine Dünnschicht-Solarzelle mit einem Träger 42, auf den Solarzellen 43 aufgebracht sind, die wiederum in einer monolithischen Verschaltung auf dem Träger 42 ausgebildet sind. An der ersten und der letzten Dünnschichtsolarzelle 43 der miteinander in Reihe verschalteten Solarzellen sind Stromsammeibahnen 44, 45 angeordnet, die durch vorzugsweise kaltsprühend mit leitendem Material (Kontaktfüllung 51) aufgefüllte Bohrungen 50 durch den Träger 42 hindurch Strombahnen 46 und 47 kontaktieren, die
vorzugsweise an einer von der Sonne und den Zellschichten abgewandten Seite angeordneten Anschlussdose 49 zum Anschluss externer elektrischer Leiter zusammengeführt sind.FIG. 7 a shows a thin-film solar cell with a carrier 42, on which solar cells 43 are applied, which in turn are formed in a monolithic interconnection on the carrier 42. At the first and the last thin-film solar cell 43 of the interconnected solar cells are current collecting tracks 44, 45 are arranged, preferably through cold spray filled with conductive material (contact filling 51) filled holes 50 through the support 42 through current paths 46 and 47, the preferably arranged on a side facing away from the sun and the cell layers side junction box 49 are merged to connect external electrical conductors.
Nach Fig. 7b sind keine Strombahnen vorgesehen, da hier direkt an den Kontaktfüllungen 51 jeweils eine der Anschlussdosen 49 auf die von den Zellschichten abgewandte Seite aufgebracht ist.According to FIG. 7b, no current paths are provided, since in each case one of the junction boxes 49 is applied directly to the contact fillings 51 on the side facing away from the cell layers.
Es ist auch möglich, die Strombahnen einzusparen, wenn je eine Anschlussdose direkt auf den Stromsammeibahnen positioniert wird.It is also possible to save the current paths, if ever a junction box is positioned directly on the current collecting tracks.
Die vorzugsweise gleich langen Strombahnen 6 und 7 verlaufen üblicherweise in etwa mittig zum gesamten Dünnschicht-Solarmodul direkt über die einzelnen Dünnschicht- Solarzellen. Über die Kontakte, insbesondere die Stromsammeibahnen und Strombahnen kann eineThe preferably equally long current paths 6 and 7 usually extend approximately centrally to the entire thin-film solar module directly above the individual thin-film solar cells. About the contacts, especially the current collecting tracks and current paths can a
Verkapselungsschicht, z.B. aus Kunststoff, auch als Witterungsschutz, je nach Auslegung transparent oder nicht transparent, aufgebracht werden.
Encapsulation layer, eg made of plastic, as weather protection, depending on the design transparent or non-transparent, applied.
Bezugsziffern:References:
1) Dünnschicht- Solarmodul 2) Träger1) thin-film solar module 2) carrier
3) Dünnschicht-Solarzelle3) thin-film solar cell
4) Stromsammeibahn4) Current collecting track
5) Stromsammeibahn5) current collector
6) Strombahn 7) Strombahn6) current path 7) current path
8) Isolationsfolie8) insulation film
9) Anschlussdose9) junction box
10) Randzone (randentschichtete Zone)10) Edge zone (edge-removed zone)
11 ) El. Leitfähige Schicht (A)11) El. Conductive layer (A)
12) Silizium (amorph / mikrokristallin) Absorber12) Silicon (amorphous / microcrystalline) absorber
13) El. Leitfähige Schicht (B)13) El. Conductive layer (B)
14) Kontaktierungsbereich14) contacting area
15)Dünnschicht-Solarmodul 16) Stromsammeibahn15) thin-film solar module 16) current collector
17) Stromsammeibahn17) Electricity collector
18) Strombahn18) current path
19) Strombahn19) current path
20) Anschlussdose20) connection box
21 ) Isolationsstruktur 22)Frontglas21) Insulation structure 22) Front glass
23)Dünnschicht-Solarzellen 24) Stromsammeibahn 25) Stromsammeibahn
26) Folie (dielektrisch)23) thin-film solar cells 24) current collecting path 25) current collecting path 26) foil (dielectric)
27) Loch27) hole
28) Strombahn28) current path
29) Strombahn29) current path
30) Bohrung 31)Rückglas30) bore 31) back glass
42) Träger 43) Solarzellen42) carrier 43) solar cells
44, 45) Stromsammeibahnen 46, 47) Strombahnen44, 45) current collecting paths 46, 47) current paths
49) Anschlussdose49) Connection box
50) Bohrungen 51) Kontaktfüllung
50) bores 51) contact filling
Claims
1. Verfahren zum Ausbilden wenigstens eines elektrisch leitenden Kontaktbereiches an einem wenigstens eine oder vorzugsweise eine Mehrzahl von Solarzellen aufweisenden Dünnschichtsolarmodul, dass mehrere auf ein Trägermaterial wie ein Substrat oder ein Superstrat aufgebrachte Dünnschichtsolarzellen aus Zell-Materialschichten (11, 12, 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine elektrisch leitende Kontaktbereich mit Hilfe eines Kaltgasspritzverfahren auf dem Dünschicht- solarmodul ausgebildet oder befestigt wird.A method of forming at least one electrically conductive contact region on a thin film solar module comprising at least one or preferably a plurality of solar cells, comprising a plurality of thin film solar cells of cell material layers (11, 12, 13) applied to a substrate such as a substrate or superstrate in that the at least one electrically conductive contact region is formed or fastened on the Dünschicht solar module by means of a cold gas spraying process.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kon- taktbereich als wenigstens eine Stromsammeibahn (4, 5, 16, 17, 24, 25) insbesondere an einer ersten und einer letzten Solarzelle der miteinander verschalteten Solarzellen eines Solarmoduls ausgebildet ist und dass die Stromsammeibahn (4, 5, 16, 17, 24, 25) mit Hilfe des Kaltgasspritzverfahrens auf dem Solarmodul ausgebildet oder befestigt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one contact area as at least one current collecting track (4, 5, 16, 17, 24, 25) is in particular formed on a first and a last solar cell of the interconnected solar cells of a solar module and that the current collecting path (4, 5, 16, 17, 24, 25) is formed or fixed on the solar module by means of the cold gas spraying method.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kontaktbereich als wenigstens eine Strombahn (6, 7, 18, 19, 28, 29) ausgebildet ist, welche die Stromsammeibahn (4, 5, 16, 17, 24, 25) leitend mit einer Anschlussvorrichtung für externe elektrische Leiter verbindet und dass die Strombahn mit dem Kaltgas spritz verfahren auf dem Solarmodul ausgebildet oder befestigt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one contact region as at least one current path (6, 7, 18, 19, 28, 29) is formed, which the current collecting path (4, 5, 16, 17, 24 , 25) conductively connects to a connection device for external electrical conductors and that the flow path with the cold gas spraying process on the solar module is formed or attached.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsammeibahn (4, 5, 16, 17, 24, 25) und/oder die Strombahn (6, 7, 18, 19, 28, 29) ausschließlich aus kaltgasspritzend auf das Solarmodul aufgetragenes Material bestehen. 4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the current collecting path (4, 5, 16, 17, 24, 25) and / or the current path (6, 7, 18, 19, 28, 29) exclusively from Cold gas spraying on the solar module applied material.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem KaIt- gasspritzverfahren ein leitendes Bandmaterial auf dem Solarmodul befestigt wird.5. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the KaIt- gas spraying method, a conductive strip material is mounted on the solar module.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kaltgas spritz verfahren ein Metall auf das Solarmodul aufgebracht wird, welches zumindest beim Auftreffen auf das Solarmodul eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes unter den am Ort des Auftreffens herrschenden Prozessbedingungen aufweist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the cold gas injection method, a metal is applied to the solar module, which has a temperature below its melting point under the prevailing at the place of impact process conditions at least when hitting the solar module.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kaltgasspritzverfahrens ein Metall derart auf das Solarmodul aufgespritzt wird, dass es beim Auftreffen auf das Solarmodul eine Temperatur von weniger als maximal 3000C, vorzugsweise weniger als 1500C aufweist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold gas spraying method, a metal is sprayed onto the solar module such that it has a temperature of less than 300 0 C, preferably less than 150 0 C when hitting the solar module.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgespritzte Metall nach dem Auftragen auf das Solarmodul jedenfalls bereichsweise auf eine Temperatur von mehr als 50 %, vorzugsweise mehr als 2/3 der Schmelztemperatur des aufgesprühten Metalls erwärmt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sprayed metal after application to the solar module in any case partially heated to a temperature of more than 50%, preferably more than 2/3 of the melting temperature of the sprayed metal.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kaltgasspritzv erfahren Aluminium, Kupfer, Nickel oder Zinn auf das Solarmodul aufgetragen wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the Kaltgasspritzv experienced aluminum, copper, nickel or tin is applied to the solar module.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kaltgasspritzverfahren Zink auf das Solarmodul aufgetragen wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the cold gas spraying method zinc is applied to the solar module.
11.Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgespritzte Metall aus einer Mischung verschiedener Reinmetalle besteht. 11.Verfahren according to any one of the preceding claims, characterized in that the sprayed metal consists of a mixture of different pure metals.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall mit einer Lavaldüse aufgespritzt wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the metal is sprayed with a Laval nozzle.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltgas spritzen mittels eines Metallpulvers erfolgt, welches eine Korngröße von mehr als 35 μm aufweist.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold gas injection takes place by means of a metal powder having a particle size of more than 35 microns.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der im Kaltgasverfahren aufgespritzten Stromsammeibahn o- der Strombahn nicht rechteckig ist.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional area of the sprayed in the cold gas method Strommusibibahn o- the current path is not rectangular.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kaltgasverfahren aufgespritzten Stromsammeibahn oder Strom- bahn weniger als 2 mm2 und vorzugsweise weniger als 1 mm2 beträgt.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the cold gas method sprayed current bus or current path is less than 2 mm 2 and preferably less than 1 mm 2 .
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kaltgasverfahren aufgespritzten Stromsammeibahn oder Strom- bahn weniger als 0,7 mm und vorzugsweise weniger als 0, 3 mm beträgt.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the cold gas method sprayed current collecting track or current path is less than 0.7 mm, and preferably less than 0, 3 mm.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsammeibahnen (4, 5, 16, 17, 24, 25) des Solarmoduls im Kaltgasspritzver- fahren aufgebracht werden und dass auf das Solarmodul Strombahnen aus konventionellen Metallbändern aufgebracht werden.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the current-collecting tracks (4, 5, 16, 17, 24, 25) of the solar module are applied in the cold gas spraying and that are applied to the solar module current paths of conventional metal strips.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Strombahnen (18, 19) in einer oder mehreren randentschichteten Zone(n) (10) der Solarmodule ausgebildet wird.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the current paths (18, 19) in one or more edge-detackified zone (s) (10) of the solar modules is formed.
19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsammeibahnen (4, 5, 16, 17, 24, 25) abschnittsweise auf einer randent- schichteten Zone (10) aufliegen und abschnittsweise eine oder mehrere der Zellmaterialschichten (11, 12, 13) des Solarzellenmaterials in einem Randbereich überlappen.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the current-collecting tracks (4, 5, 16, 17, 24, 25) in sections on a randent- layered zone (10) and partially overlap one or more of the cell material layers (11, 12, 13) of the solar cell material in an edge region.
20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strombahn durch eine Isolationsschicht/-struktur, welche auf die20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one current path through an insulating layer / structure, which on the
Zellmaterialschichten aufgetragen wird, von den Solarzellen getrennt wird.Cell material layers is applied, is separated from the solar cells.
21. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückglas (31) wenigstens eine Boh- rung (30) aufweist, welches von einem elektrisch leitenden Kontaktbereich durchsetzt ist, der die mit den Dünnschicht-Solarzellen (23) versehene Seite des Substrates (22) mit der von den Schichten abgewandten Seite des Rückglases (22) leitend verbindet.21. Method according to one of the preceding claims or according to the preamble of claim 1, characterized in that the back glass (31) has at least one bore (30), which is penetrated by an electrically conductive contact region, which overlaps with the thin film Solar cell (23) provided side of the substrate (22) with the side facing away from the layers side of the rear glass (22) conductively connects.
22. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Kontakt in der Bohrung (30, 50) durch Kaltgasspritzen erzeugt wird.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact in the bore (30, 50) is generated by cold gas spraying.
23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stromsammeibahn und/oder wenigstens eine der Strombahnen nicht im Randbereich (10) des Trägermaterials sondern weiter mittig auf dem Trägermaterial ausgebildet ist.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the current collecting track and / or at least one of the current paths is not formed in the edge region (10) of the carrier material but further centrally on the carrier material.
24. Verfahren nach einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Glas-Glasmodul ausgebildeten Solarmodul die Stromsammeibahnen auf das Substrat (22) überlappend zur randentschichteten Zone aufgesprüht werden und dass die Strombahnen vor der Montage des Moduls auf das Rückglas (31) aufgesprüht werden.24. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of a solar module designed as a glass-glass module, the current collecting paths are sprayed onto the substrate (22) overlapping the edge-delaminated zone and the current paths are applied to the back glass (31) before the module is mounted. be sprayed on.
25. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (42) wenigstens eine Bohrung (50) aufweist, welches von einer elekt- risch leitenden Kontaktfüllung (51) durchsetzt ist, der die mit den Dünnschicht- Solarzellen (43) versehene Seite des Substrates (42) mit der von den Zellen abgewandten Seite des Substrates (42) leitend verbindet.25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate (42) has at least one bore (50), which from an elec- electrically conductive contact filling (51) is interspersed, which conductively connects the side of the substrate (42) provided with the thin-film solar cells (43) with the side of the substrate (42) facing away from the cells.
26. Solarmodul, insbesondere Dünnschichtsolarmodul, dass mehrere auf ein Trägermaterial wie ein Substrat oder ein Superstrat aufgebrachte Zell-Materialschichten (11, 12, 13) aufweist, und wenigstens einen elektrisch leitenden Kontaktbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine elektrisch leitende Kontaktbereich mit Hilfe eines Kaltgas spritz Verfahrens auf dem Solarmodul ausgebildet oder befestigt ist.26. Solar module, in particular thin-film solar module, which has a plurality of cell material layers (11, 12, 13) applied to a carrier material, such as a substrate or a superstrate, and at least one electrically conductive contact region, characterized in that the at least one electrically conductive contact region by means of a cold gas injection method is formed or fixed on the solar module.
27. Nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 22 hergestelltes Solarmodul. 27. According to one of the methods of claims 1 to 22 produced solar module.
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