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WO2020212116A1 - Solar cell arrangement - Google Patents

Solar cell arrangement Download PDF

Info

Publication number
WO2020212116A1
WO2020212116A1 PCT/EP2020/058711 EP2020058711W WO2020212116A1 WO 2020212116 A1 WO2020212116 A1 WO 2020212116A1 EP 2020058711 W EP2020058711 W EP 2020058711W WO 2020212116 A1 WO2020212116 A1 WO 2020212116A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
busbars
main surface
another
solar
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/058711
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ansgar Mette
Florian Stenzel
Original Assignee
Hanwha Q Cells Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hanwha Q Cells Gmbh filed Critical Hanwha Q Cells Gmbh
Publication of WO2020212116A1 publication Critical patent/WO2020212116A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell arrangement and a method of producing it, and in particular to overlapping solar cells.
  • FIGS. 4A and 4B show, by way of example, a conventional design of a solar cell, FIG. 4A showing a plan view and FIG. 4b showing a cross-sectional view along the cross-sectional line B-B.
  • a multiplicity of contact fingers 420 are formed parallel to one another in the horizontal direction and are electrically contacted by what are known as busbars 450.
  • the busbar 450 is connected to a busbar 440 via contact pads 430 (see Fig.
  • the contact pads 430 are formed in a recess in the busbar 450.
  • the electrical connection is usually made using a soldered connection.
  • the busbar 450 which is interrupted in the middle, show a cutting line along which the individual solar cell is cut.
  • 4B shows the cross-sectional view along the cutting plane BB, which runs through a busbar 450.
  • a plurality of contact pads 430 which are contacted by the busbars 440, are formed on a semiconductor material 410 (cell body). Between two neighboring A section of the busbar 450 can be seen in each case on the ten contact pads 430, which in turn makes contact with the contact fingers 410 (see FIG. 4A).
  • the contact pads 430 are in an overlapping contact with the busbar 450 in the direction perpendicular to the plane of the drawing, so that the current is picked up by the individual contact fingers 420, passed on to the contact pads 430 and diverted via the busbar 440.
  • the (conventional) busbars 440 connect, for example, a plurality of solar cells arranged in series.
  • the area between the individual solar cells is inactive and can only be used passively (e.g. by reflecting on a coating on the back) to generate electricity from the surrounding cells.
  • the interconnection for example, 6 cell connectors are provided, which, however, are very thick due to the considerable current, so that pressure points occur on the cell edges.
  • these pressure points prevent a small cell spacing or cause mechanical stresses at the edges of the solar cells. This can lead to breaks at the edge of the solar cells or small cracks can significantly reduce the electrical performance.
  • Embodiments relate to a solar cell arrangement with a first solar cell and a second solar cell, which overlap each other in an overlap area and each have contact fingers for electrically contacting the individual solar cells and busbars for carrying an electrical current from the contact fingers.
  • the electrical current is conducted along the busbars from a first main surface of the first solar cell to an opposite, second main surface of the second solar cell.
  • the solar cells used for this purpose can correspond to the conventional solar cells from FIGS.
  • the busbars having to be adapted according to the exemplary embodiments (eg with regard to the position and / or length).
  • the busbars can also be so-called cell connectors, ribbons, etc.
  • the busbars are to be distinguished from printed metallizations. These printed metallizations are, for example, the contact fingers, so-called busbars (see FIGS. 4A and 4B) or other structures that can be printed as a paste on the solar cells in order to collect the electrical current within a given solar cell.
  • the busbars are electrically connected to these printed structures at one or more points (eg soldered, glued, pressed, etc.) and are used to transport the collected electrical current to the next solar cell or to an external power connection.
  • the respective busbars on the first main surface are arranged offset to one another compared to the respective busbars on the second main surface, so that in the overlapping area the busbars of the first solar cell and the busbars of the second solar cell are arranged next to one another or at a distance from one another.
  • the busbar runs continuously from the first solar cell to the second solar cell.
  • the continuous busbars can run almost in a straight line and electrically connect the opposite main surfaces to one another.
  • the first solar cell and / or the second solar cell in the overlap area comprises a metallization in order to electrically connect the busbars to one another in the overlap area.
  • spacers are formed between at least two adjacent busbars in the overlap area in order to support a force acting perpendicular to the main surfaces or to support the solar cells on one another.
  • This spacing is always of particular advantage when there are only relatively few (eg fewer than 15) busbars in the overlap area, since otherwise excessive forces could act on the individual busbars, which could damage the solar cell .
  • the spacers can also (at least partially) extend out of the overlap area in order to provide protection and / or support in the edge area of the overlap area.
  • the spacers can offer additional protection below the solar cell arrangement, where there is a step in the overlap area.
  • the material of the spacers can be chosen almost arbitrarily, as long as the desired support function is achieved. Possible materials for the spacers include a polymer material and in particular an electrically conductive polymer material.
  • the spacers can also contact at least some of the busbars and, if they are themselves conductive, improve the flow of current (lower electrical resistance).
  • the first solar cell and the second solar cell can be used on both sides to generate electricity.
  • contact strips can also be formed on both sides.
  • the method also comprises forming spacers between at least two adjacent busbars in the overlap region in order to support a force acting perpendicular to the main surfaces.
  • the provision of a first solar cell and / or the provision of a second solar cell take place in such a way that at least a part of the busbar runs continuously from the first solar cell to the second solar cell. Therefore, the busbars can only extend over a solar cell or run from a solar cell (e.g. from a bottom) to an adjacent solar cell (e.g. on a top). Spacers (support structures) can be present between the busbars passing through in this way in order to absorb the pressure.
  • the busbars can first be soldered to the individual solar cells. As a result, the electrical contact between the busbars and the contact fingers or other contact structures (e.g. contact pads, busbars) is established. The solar cells are then pushed over one another, for example in a so-called pick-and-place process. Another possibility is that the busbars run from one solar cell to the neighboring solar cell. Finally, the final soldering takes place.
  • support structures spacers are provided according to exemplary embodiments, which ensure a predetermined minimum distance in order to prevent damage.
  • FIG. 1 shows a solar cell arrangement according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows another embodiment with short Stromsammelschie NEN.
  • Fig. 3 shows another embodiment with long Stromsammelschie NEN.
  • FIGS. 4A, 4B show, by way of example, a conventional design of a solar cell.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment for the solar cell arrangement with a first solar cell 101 and a second solar cell 102, which are arranged in an overlapping area 112 so as to overlap one another.
  • the first solar cell 101 has contact fingers 420 (not visible in FIG. 1; see FIG. 4A) and busbars 121, which supply the electrical current that is generated by the solar cell and delivered to the contact fingers 420 collect and discharge accordingly.
  • the second solar cell 102 also has contact fingers 420 and busbars 122, which likewise collect and divert the electrical current from the second solar cell 102.
  • the contact fingers 420 are arranged vertically between the respective solar cell 101, 102 and the busbars 121, 122.
  • the first solar cell 101 comprises a first main surface 101a and a second main surface 101b.
  • the second solar cell 102 which likewise has a first main surface 102a and an opposing second main surface 102b.
  • the overlapping arrangement of the first solar cell 101 and the second solar cell 102 takes place in such a way that the second main surface 101b of the first solar cell 101 is partially applied to the first main surface 102a of the second solar cell 102.
  • busbars NEN 121, 122, ... to lead.
  • busbars i2i, 122,... Each only extend along a given solar cell 101, 102.
  • the busbars 121 (or “1” for short) of the first solar cell 101 can be seen in the overlap area 112 in a cross-sectional view.
  • the busbars 1 are arranged offset from one another along the first main surface 101a compared to the busbars 1 along the second main surface 101b of the first solar cell 101.
  • the busbars 122 (or “2” for short) of the second solar cell 102 on its first main surface 102a are arranged offset in comparison to the busbars 2 on the second main surface 102b of the second solar cell 102.
  • the solar cells can thus be produced in an identical manner and placed one on top of the other, since the offset bus bars 121, 122, ... are arranged at different positions on the respective second main surface 101b, 102b, so that the between the first solar cell 101 and the Second solar cell 102 arranged busbars 1, 2 do not interfere with each other.
  • a metallization or an electrical conductor is provided in the overlap area 112, so that a current flow between the busbars 1, 2 arranged in between is possible, even if the busbars 1 of the first solar cell 101 do not align with the busbars 2 the second solar cell 102 are in direct contact.
  • Fig. 3 shows a further embodiment in which the busbars 121, 122 are formed longer than the respective dimension of the solar cells 101, 102.
  • a first solar cell 101 and a second solar cell 102 and a third Solar cell 103 can be seen, with the second main surface 101b of the first solar cell and the first main surface 102a of the second solar cell
  • the common busbar 121 thus extends over both the first solar cell 101 and the second solar cell 102 (runs continuously).
  • the second solar cell 102 and the third solar cell 103 are connected to one another in series, in that a continuous busbar 122 runs from the second main surface 102b of the second solar cell 102 to the first main surface 103a of the third solar cell 103.
  • support structures (spacers) 140 can optionally be provided that apply a pressure or a force perpendicular to the main surfaces 101a or 101b acts, can remove or support. This protects the solar cells 101, 102 from additional stresses or microcracks.
  • An advantage of the second exemplary embodiment is that no metallization is required in the overlap region 112, since the current rails 121, 122 passing through them conduct the current very well. This leads to further cost savings.
  • the solar cells 101, 102, ... can be designed with their contact fingers 420 and the optional contact pads 430 and / or busbars 450 like the conventional solar cells from FIG. 4A.
  • the busbars 121, 122, ... can, however, deviate from the conventional design and can be made longer (see Fig. 3) or laterally on the top or bottom (see Fig. 2).
  • the support structures 140 also between adjacent busbars 1, 2 from the execution Approximate example from FIG. 2 can be used in order to also reduce the mechanical stresses between the solar cells 101, 102 there. This is particularly useful when the number of busbars 121, 122 for the individual solar cells is relatively small (for example less than 10). If there are a lot of busbars 121, 122, the busbars 121, 122 themselves can provide sufficient support to adequately distribute the forces acting. It is then possible to dispense with the formation of support structures 140, since there is a homogeneous distribution of the voltages due to the large number of busbars 121, 122.
  • the support structures 140 can in particular be elastic and comprise, for example, a polymer or an EVA material.
  • the invention should not be restricted to specific materials of the support structures 140 - as long as these structures 140 show sufficient effect and the solar cells 101, 102 are reliably protected from cracks and similar stress-induced damage. It is also advantageous if the material of the support structures 140 is electrically conductive.
  • the support structures 140 can be applied, for example, by screen printing, dispensing, dipping or the like.
  • the support structures 140 can also extend onto the underside (second main surface 101b, 102b) in order to also partially fill the step-shaped cavity there (due to the overlap). This can be useful in particular if the solar cells 101, 102 are only used on one side for power generation and the second main surface 102b, 101b represents a rear side. It should be noted, however, that the present invention is not intended to be restricted to a specific use of the solar cells. According to further exemplary embodiments, both sides can be used to generate electricity.
  • the busbars 121, 122 can be soldered to the individual solar cells, but the arrangement of the adjacent solar cells 101, 102 is changed according to exemplary embodiments.
  • the individual solar cells 101, 102 can first be soldered.
  • the electrical contact between the busbars 121, 122 and the contact fingers 420 or further contact structures 430 for example contact pads; see FIGS. 4A, 4B.
  • the solar cells are pushed over one another. According to exemplary embodiments, this can be done in a so-called pick-and-place process.
  • pick-and-place process One advantage of this approach is that it allows the limitations of the screen printing metallization on the cell to be overcome.

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Abstract

A solar cell arrangement comprises a first solar cell (101) and a second solar cell (102), which overlap with one another in an overlap region (112) and each have contact fingers (420) for electrically contacting the individual solar cells (101, 102) and busbars (121, 122,...) for dissipating an electric current (I) from the contact fingers (420). The electric current (I) runs along the busbars (121, 122,...) from a main surface (101a) of the first solar cell (101) to an opposite main face (102b) of a second solar cell (102).

Description

Solarzellenanordnung Solar cell array
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Solarzellenanordnung und ein Ver- fahren deren Herstellung und insbesondere auf überlappende Solarzellen. The present invention relates to a solar cell arrangement and a method of producing it, and in particular to overlapping solar cells.
HINTERGRUND BACKGROUND
Bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen werden in der Regel eine Vielzahl von Solarzellen zu sogenannten Strings nebeneinander angeordnet und entsprechend verschaltet. Die einzelnen Solarzellen werden dabei mittels Stromsammelschienen oder sogenannte Bändchen elektrisch miteinander verbunden. Zusätzlich gibt es für die einzelnen Solarzellen noch Kontaktfinger um den erzeugten Strom in der Fläche zu erfassen und entsprechend abzuleiten. Entlang den Strings sind die Solarzellen häufig in Reihe geschaltet, sodass die Zellenverbindungen von einer Vorderseite der Solarzellen zu einer Rückseite geführt werden. Fig. 4A und Fig. 4B zeigen beispielhaft ein konventionelles Design einer Solarzelle, wobei die Fig. 4A eine Draufsicht und Fig. 4b eine Querschnittsansicht entlang der Querschnittslinie B-B zeigt. In der Draufsicht ist zu erkennen, dass eine Vielzahl von Kontaktfmgern 420 in horizontaler Richtung parallel zueinander ausgebildet sind, die durch sogenannte Busbars 450 elektrisch kontaktiert werden. Der Busbar 450 wiederum werden über Kontaktpads 430 mit Stromsammelschiene 440 (siehe Fig.In the manufacture of photovoltaic modules, a large number of solar cells are usually arranged next to one another to form so-called strings and connected accordingly. The individual solar cells are electrically connected to one another by means of bus bars or so-called ribbons. In addition, there are contact fingers for the individual solar cells in order to record the electricity generated in the surface and to derive it accordingly. The solar cells are often connected in series along the strings, so that the cell connections are routed from a front side of the solar cells to a rear side. FIGS. 4A and 4B show, by way of example, a conventional design of a solar cell, FIG. 4A showing a plan view and FIG. 4b showing a cross-sectional view along the cross-sectional line B-B. In the top view it can be seen that a multiplicity of contact fingers 420 are formed parallel to one another in the horizontal direction and are electrically contacted by what are known as busbars 450. The busbar 450, in turn, is connected to a busbar 440 via contact pads 430 (see Fig.
6B) elektrisch kontaktiert. Die Kontaktpads 430 sind dazu in einer Ausnehmung des Busbars 450 ausgebildet. Die elektrische Verbindung wird in der Regel über eine Lötverbindung hergestellt. Der mittig unterbrochenen Busbar 450 zeigen eine Schnittlinie an, entlang der die einzelne Solarzelle geschnitten wird. Die Fig. 4B zeigt die Querschnittsansicht entlang der Schnittebene B-B, die durch einen Busbar 450 verläuft. Wie aus der Fig. 4B ersichtlich, sind auf einem Halb leitermaterial 410 (Zellenkörper) eine Vielzahl von Kontaktpads 430 ausgebildet, die durch die Stromsammelschienen 440 kontaktiert werden. Zwischen zwei benachbar- ten Kontaktpads 430 ist jeweils ein Abschnitt des Busbars 450 zu sehen, der wiede rum die Kontaktfinger 410 (siehe Fig. 4A) kontaktiert. Die Kontaktpads 430 sind in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene mit dem Busbar 450 in einem überlappen den Kontakt, so dass der Strom von den einzelnen Kontaktfingern 420 aufgenom- men, an die Kontaktpads 430 weitergeleitet und über die Stromsammelschiene 440 abgeleitet wird. Die (konventionelle) Stromsammelschienen 440 verbinden bei spielsweise mehrere seriell angeordnete Solarzellen. 6B) electrically contacted. For this purpose, the contact pads 430 are formed in a recess in the busbar 450. The electrical connection is usually made using a soldered connection. The busbar 450, which is interrupted in the middle, show a cutting line along which the individual solar cell is cut. 4B shows the cross-sectional view along the cutting plane BB, which runs through a busbar 450. As can be seen from FIG. 4B, a plurality of contact pads 430, which are contacted by the busbars 440, are formed on a semiconductor material 410 (cell body). Between two neighboring A section of the busbar 450 can be seen in each case on the ten contact pads 430, which in turn makes contact with the contact fingers 410 (see FIG. 4A). The contact pads 430 are in an overlapping contact with the busbar 450 in the direction perpendicular to the plane of the drawing, so that the current is picked up by the individual contact fingers 420, passed on to the contact pads 430 and diverted via the busbar 440. The (conventional) busbars 440 connect, for example, a plurality of solar cells arranged in series.
Bei der Verschaltungen dieser Solarzellen ist jedoch die Fläche zwischen den einzel nen Solarzellen inaktiv und können lediglich passiv (z.B. durch eine Reflexion an eine Rückseitenbeschichtung) zur Stromgewinnung durch die umgebenden Zellen genutzt werden. Für die Verschaltung werden beispielsweise 6 Zellverbinder vorgesehen, die jedoch infolge des beträchtlichen Stromes sehr dick sind, so dass Druckpunkte an den Zellkanten entstehen. Diese Druckpunkte verhindern einerseits einen geringen Zell abstand bzw. verursachen mechanischen Spannungen an den Rändern der Solarzel- len. Das kann zu Brüchen an der Kante der Solarzellen führen bzw. kleine Risse kön nen die elektrische Leistungsfähigkeit deutlich herabsenken. When these solar cells are interconnected, however, the area between the individual solar cells is inactive and can only be used passively (e.g. by reflecting on a coating on the back) to generate electricity from the surrounding cells. For the interconnection, for example, 6 cell connectors are provided, which, however, are very thick due to the considerable current, so that pressure points occur on the cell edges. On the one hand, these pressure points prevent a small cell spacing or cause mechanical stresses at the edges of the solar cells. This can lead to breaks at the edge of the solar cells or small cracks can significantly reduce the electrical performance.
Für Solarzellen ohne Zellverbinder gibt es bereits die Möglichkeit, die Solarzellen teilweise übereinander anzuordnen (sogenanntes Schindeln), die das Auftreten von möglichen Mikrorissen an den Rändern der Solarzellen bzw. in den Zellverbindern umgehen. Hierbei werden die einzelnen Kontaktfinger der Solarzellen über eine Me tallisierung im Randbereich miteinander elektrisch verbunden bzw. ein elektrisch leitfähiger Kleber wird zur elektrischen Verbindung genutzt. Ein Nachteil dieser Vor gehensweise besteht darin, dass der Strom der Solarzelle über die Kontaktfmger zur Zellkante geführt wird, was entweder schmale Zellstreifen erfordert oder zu erhöhten (seriellen und/ oder optischen) Verlusten führt. Außerdem sind weitere Materialien notwendig, um den leitfähigen Kleber in dem Randbereich elektrisch gut leitfähig für alle Kontaktfmger aufzubringen. Außerdem verlängern sich die Wege für die Strom abführung im Vergleich zu Zellverbindern deutlich, was zu Serien- Widerstandsverlusten führt, da die Kontaktfmger nur sehr dünn sind und daher für höhere Ströme nicht geeignet sind. Schließlich ist die Verwendung der Silberpaste auf der Vorderseite dadurch stark eingegrenzt. For solar cells without cell connectors there is already the option of partially arranging the solar cells one above the other (so-called shingles), which avoid the occurrence of possible micro-cracks at the edges of the solar cells or in the cell connectors. Here, the individual contact fingers of the solar cells are electrically connected to one another via a metalization in the edge area or an electrically conductive adhesive is used for the electrical connection. A disadvantage of this approach is that the current from the solar cell is conducted to the cell edge via the contact strips, which either requires narrow cell strips or leads to increased (serial and / or optical) losses. In addition, other materials are necessary in order to apply the conductive adhesive in the edge area with good electrical conductivity for all contact strips. In addition, the distances for the current discharge are significantly longer compared to cell connectors, which leads to series resistance losses, since the contact fibers are only very thin and are therefore not suitable for higher currents. Finally, the use of the silver paste is on the front is thus strongly limited.
Daher besteht ein Bedarf nach neuen Moduldesigns und Verschaltungen, die diese Nachteile überwindet und die insbesondere den Abstand zwischen den einzelnen benachbarten Solarzellen eliminiert. Kurzbeschreibung der Erfindung There is therefore a need for new module designs and interconnections that overcome these disadvantages and, in particular, eliminate the distance between the individual adjacent solar cells. Brief description of the invention
Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch eine Solarzellenanord nung nach Anspruch l und ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Solarzellenanordnung mit einer ersten Solarzelle und einer zweiten Solarzelle, die in einem Überlappungsbereich einander überlappen und jeweils Kontaktfinger zum elektrischen Kontaktieren der einzelnen Solarzellen und Stromsammelschienen zum Abführen eines elektrischen Stromes von den Kontaktfingern aufweisen. Der elektrische Strom wird entlang der Stromsam- melschienen von einer ersten Hauptoberfläche der ersten Solarzelle zu einer gegen überliegenden, zweiten Hauptfläche der zweiten Solarzelle geleitet. Die hierfür ge nutzten Solarzellen können mit den konventionellen Solarzellen aus der Fig. 4A und 4B übereinstimmen, wobei die Stromsammelschienen entsprechend den Ausfüh rungsbeispielen anzupassen wären (z.B. hinsichtlich der Position und/oder Länge). Die Stromsammelschienen können auch sogenannte Zellverbinder, Bändchen etc. sein. Gemäß Ausführungsbeispielen sollen die Stromsammelschienen von aufge druckten Metallisierungen unterschieden werden. Diese aufgedruckten Metallisie rungen sind z.B. die Kontaktfinger, sogenannte Busbars (siehe Fig. 4A und Fig. 4B) oder andere Strukturen, die als Paste auf die Solarzellen gedruckt werden können, um den elektrischen Strom innerhalb einer gegebenen Solarzelle zu sammeln. Die Stromsammelschienen werden mit diesen aufgedruckten Strukturen an einer oder mehreren Stellen elektrisch verbunden (z.B. angelötet, verklebt, verpresst etc.) und dienen dem Abtransport des gesammelten elektrischen Stromes zu einer nächsten Solarzelle oder zu einem externen Stromanschluss. Optional sind die jeweiligen Stromsammelschienen auf der ersten Hauptoberfläche im Vergleich zu den jeweiligen Stromsammelschienen auf der zweiten Hauptoberflä che versetzt zueinander angeordnet sind, sodass in dem Überlappungsbereich die Stromsammelschienen der ersten Solarzelle und die Stromsammelschienen der zwei- ten Solarzelle nebeneinander angeordnet oder voneinander beabstandet sind. At least some of the above-mentioned problems are solved by a solar cell arrangement according to claim 1 and a method for their production according to claim 8. The dependent claims relate to advantageous developments of the subjects of the independent claims. Embodiments relate to a solar cell arrangement with a first solar cell and a second solar cell, which overlap each other in an overlap area and each have contact fingers for electrically contacting the individual solar cells and busbars for carrying an electrical current from the contact fingers. The electrical current is conducted along the busbars from a first main surface of the first solar cell to an opposite, second main surface of the second solar cell. The solar cells used for this purpose can correspond to the conventional solar cells from FIGS. 4A and 4B, the busbars having to be adapted according to the exemplary embodiments (eg with regard to the position and / or length). The busbars can also be so-called cell connectors, ribbons, etc. According to embodiments, the busbars are to be distinguished from printed metallizations. These printed metallizations are, for example, the contact fingers, so-called busbars (see FIGS. 4A and 4B) or other structures that can be printed as a paste on the solar cells in order to collect the electrical current within a given solar cell. The busbars are electrically connected to these printed structures at one or more points (eg soldered, glued, pressed, etc.) and are used to transport the collected electrical current to the next solar cell or to an external power connection. Optionally, the respective busbars on the first main surface are arranged offset to one another compared to the respective busbars on the second main surface, so that in the overlapping area the busbars of the first solar cell and the busbars of the second solar cell are arranged next to one another or at a distance from one another.
Optional verläuft zumindest ein Teil der Stromsammelschiene durchgängig von der ersten Solarzelle zu der zweiten Solarzelle. Insbesondere können die durchlaufenden Stromsammelschienen nahezu geradlinig verlaufen und die gegenüberliegenden Hauptoberflächen elektrisch miteinander verbinden. Optional umfasst die erste Solarzelle und/oder die zweite Solarzelle in dem Überlap pungsbereich eine Metallisierung, um die Stromsammelschienen in dem Überlap pungsbereich elektrisch miteinander zu verbinden. Als Folge wird der elektrische Strom von der ersten Solarzelle zu der zweiten Solarzelle über die Stromsammel schienen der ersten Solarzelle, die Metallisierung und die Stromsammelschienen der zweiten Solarzelle geleitet. Optionally, at least a part of the busbar runs continuously from the first solar cell to the second solar cell. In particular, the continuous busbars can run almost in a straight line and electrically connect the opposite main surfaces to one another. Optionally, the first solar cell and / or the second solar cell in the overlap area comprises a metallization in order to electrically connect the busbars to one another in the overlap area. As a result, the electric current is conducted from the first solar cell to the second solar cell via the busbars of the first solar cell, the metallization and the busbars of the second solar cell.
Optional sind zwischen zumindest zwei benachbarten Stromsammelschienen in dem Überlappungsbereich Abstandshalter (Stützstrukturen) ausgebildet, um eine senk recht zu den Hauptoberflächen wirkende Kraft abzustützen bzw. die Solarzellen auf einander abzustützen. Dies Abstandshalten sind immer dann von besonderem Vor- teil, wenn nur relativ wenige (z.B. weniger als 15) Stromschienen in dem Überlap pungsbereich vorhanden sind, da ansonsten zu hohe Kräfte auf den einzelnen Strom schienen wirken könnten, die zu einer Beschädigung der Solarzelle führen können. Optionally, spacers (support structures) are formed between at least two adjacent busbars in the overlap area in order to support a force acting perpendicular to the main surfaces or to support the solar cells on one another. This spacing is always of particular advantage when there are only relatively few (eg fewer than 15) busbars in the overlap area, since otherwise excessive forces could act on the individual busbars, which could damage the solar cell .
Die Abstandshalter können sich auch (zumindest teilweise) aus dem Überlappungs bereich heraus erstrecken, um einen Schutz und/ oder eine Abstützung in dem Rand- bereich des Überlappungsgebietes bereitzustellen. Beispielsweise können die Ab standshalter einen zusätzlichen Schutz unterhalb der Solarzellenanordnung bieten, wo im Überlappungsbereich eine Stufe vorhanden ist. The spacers can also (at least partially) extend out of the overlap area in order to provide protection and / or support in the edge area of the overlap area. For example, the spacers can offer additional protection below the solar cell arrangement, where there is a step in the overlap area.
Das Material der Abstandshalter kann nahezu beliebig gewählt werden, solange die gewünschte Abstützfunktion erreicht wird. Möglich Materialien für die Abstandshal ter umfassen ein Polymermaterial und insbesondere ein elektrisch leitfähiges Poly mermaterial. Die Abstandshalte können auch zumindest einige der Stromsammel schienen kontaktieren und, wenn sie selbst leitfähig sind, den Stromfluss verbessern (geringeren elektrischen Widerstand). The material of the spacers can be chosen almost arbitrarily, as long as the desired support function is achieved. Possible materials for the spacers include a polymer material and in particular an electrically conductive polymer material. The spacers can also contact at least some of the busbars and, if they are themselves conductive, improve the flow of current (lower electrical resistance).
Optional sind die erste Solarzelle und die zweite Solarzelle beidseitig zur Stromerzeu gung nutzbar. Insbesondere können auch beidseitig Kontaktfmger ausgebildet sein. Optionally, the first solar cell and the second solar cell can be used on both sides to generate electricity. In particular, contact strips can also be formed on both sides.
Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenanordnung. Das Verfahren umfasst die Schritte: Further exemplary embodiments relate to a method for producing a solar cell arrangement. The procedure consists of the following steps:
- Bereitstellen einer ersten Solarzelle mit Kontaktfmgern und Stromsammel schienen; - Providing a first solar cell with Kontaktfmgern and current collector rails;
Bereitstellen einer zweiten Solarzelle mit Kontaktfmgern und Stromsammel schienen; und Providing a second solar cell with contact fingers and current collecting rails; and
Anordnen der ersten Solarzelle und der zweiten Solarzelle, so dass sie sich in einem Überlappungsbereich einander überlappen und die Stromsammelschie nen von der ersten Solarzelle den Strom zu der zweiten Solarzelle führen. Arranging the first solar cell and the second solar cell so that they overlap one another in an overlapping area and the busbars lead the current from the first solar cell to the second solar cell.
Optional umfasst das Verfahren außerdem ein Ausbilden von Abstandshalter zwi schen zumindest zwei benachbarten Stromsammelschienen in dem Überlappungsbe reich, um eine senkrecht zu den Hauptoberflächen wirkende Kraft abzustützen. Optional erfolgen das Bereitstellen einer ersten Solarzelle und/oder das Bereitstellen einer zweiten Solarzelle derart, dass zumindest ein Teil der Stromsammelschiene durchgängig von der ersten Solarzelle zu der zweiten Solarzelle verlaufen. Daher können sich die Stromschienen nur über eine Solarzelle erstrecken oder von Solarzel le (z.B. von einer Unterseite) auf eine benachbarte Solarzelle (z.B. auf einer Obersei- te) verlaufen. Zwischen den derart durchlaufenden Stromschienen können Abstands halter (Stützstrukturen) vorhanden sein, um den Druck aufzunehmen. Optionally, the method also comprises forming spacers between at least two adjacent busbars in the overlap region in order to support a force acting perpendicular to the main surfaces. Optionally, the provision of a first solar cell and / or the provision of a second solar cell take place in such a way that at least a part of the busbar runs continuously from the first solar cell to the second solar cell. Therefore, the busbars can only extend over a solar cell or run from a solar cell (e.g. from a bottom) to an adjacent solar cell (e.g. on a top). Spacers (support structures) can be present between the busbars passing through in this way in order to absorb the pressure.
Alle bereits genannte Merkmale der Solarzellenanordnung können als weitere optio nale Verfahrensschritte umgesetzt werden. Insbesondere können für die Solarzellen- anordnung übliche Solarzellen genutzt werden, die bisher nebeneinander liegend zu Strings und dann zu Modulen verschaltet wurden. Die einzigen Modifikationen, die erforderlich sein könnten, ist das Versetzen der Stromsammelschienen auf der Rück seite im Vergleich zu Vorderseite (= Hauptlichteinfallsseite). Ausführungsbeispiele überwinden die obengenannten Probleme effektiv dadurch, dass benachbarte Solarzellen in einer Stringrichtung (in der seriellen Verschaltung) einander überlappen. Mit anderen Worten wurde der bisher vorhandene Abstand zwischen den Solarzellen auf einen negativen Wert verschoben. Die aktive Fläche im Modul wird dadurch erhöht und der Modulwirkungsgrad steigt deutlich. Außerdem wird die Bruchgefahr der Zellen im Modul reduziert, da in dem Überlappungsbereich deutlich geringere oder keine mechanischen Spannungen auftreten, da sich die Zellen aufeinander abstützen. All of the aforementioned features of the solar cell arrangement can be implemented as further optional process steps. In particular, for the solar cell The usual arrangement of solar cells can be used, which were previously interconnected to form strings and then to modules. The only modifications that might be required are the relocation of the busbars on the rear side compared to the front side (= main light incidence side). Embodiments effectively overcome the above-mentioned problems in that adjacent solar cells overlap one another in a string direction (in the series connection). In other words, the previously existing distance between the solar cells has been shifted to a negative value. The active area in the module is increased and the module efficiency increases significantly. In addition, the risk of breakage of the cells in the module is reduced, since significantly lower or no mechanical stresses occur in the overlapping area, since the cells are supported on one another.
Ausführungsbeispielen erreichen dies durch zumindest zwei Ausgestaltungen. Die Stromsammelschienen können einerseits zunächst mit den einzelnen Solarzellen verlötet werden. Als Resultat ist der elektrische Kontakt zwischen den Stromsammel schienen und den Kontaktfingern oder weiteren Kontaktstrukturen (z.B. Kontakt- pads, Busbars) hergestellt. Anschließend werden die Solarzellen übereinander ge schoben beispielsweise in einem sogenannten Pick-and-Place-Prozess. Bei einer wei teren Möglichkeit laufen die Stromsammelschienen von einer Solarzelle zur benach- barten Solarzelle durch. Abschließend erfolgt das endgültige Verlöten. Um den Druck bei diesen durchlaufenden Stromsammelschienen aber auch bei den ersten Variante (vorab verlötete Stromsammelschienen) aufzunehmen, sind gemäß Ausführungsbei spielen Stützstrukturen (Abstandshalter) vorgesehen, die einen vorbestimmten Min destabstand gewährleisten, um so Schäden zu verhindern. KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Embodiments achieve this through at least two configurations. On the one hand, the busbars can first be soldered to the individual solar cells. As a result, the electrical contact between the busbars and the contact fingers or other contact structures (e.g. contact pads, busbars) is established. The solar cells are then pushed over one another, for example in a so-called pick-and-place process. Another possibility is that the busbars run from one solar cell to the neighboring solar cell. Finally, the final soldering takes place. In order to absorb the pressure in these continuous busbars but also in the first variant (pre-soldered busbars), support structures (spacers) are provided according to exemplary embodiments, which ensure a predetermined minimum distance in order to prevent damage. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifi schen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen. The exemplary embodiments of the present invention will be better understood from the following detailed description and the accompanying drawings, which, however, should not be construed as limiting the disclosure to the specific embodiments, but merely for explanation and the like Serve understanding.
Fig. 1 zeigt eine Solarzellenanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a solar cell arrangement according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit kurzen Stromsammelschie nen. Fig. 2 shows another embodiment with short Stromsammelschie NEN.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit langen Stromsammelschie nen. Fig. 3 shows another embodiment with long Stromsammelschie NEN.
Fig. 4A, 4B zeigen beispielhaft ein konventionelles Design einer Solarzelle. FIGS. 4A, 4B show, by way of example, a conventional design of a solar cell.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Fig. l zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Solarzellenanordnung mit einer ersten Solarzelle 101 und einer zweiten Solarzelle 102, die in einem Überlappungsbereich 112 überlappend aufeinander angeordnet werden. Die erste Solarzelle 101 weist Kon taktfinger 420 (in der Fig. 1 nicht zu sehen; siehe Fig. 4A) und Stromsammelschie- nen 121 auf, die den elektrischen Strom, der von der Solarzelle erzeugt wird und an die Kontaktfinger 420 abgegeben wird, zu sammeln und entsprechend abzuführen. Ebenso weist die zweite Solarzelle 102 Kontaktfinger 420 und Stromsammelschienen 122 auf, die ebenfalls den elektrischen Strom von der zweiten Solarzelle 102 sam meln und ableiten. Die Kontaktfinger 420 sind dabei vertikal zwischen der jeweiligen Solarzelle 101, 102 und den Stromsammelschienen 121, 122 angeordnet. FIG. 1 shows an exemplary embodiment for the solar cell arrangement with a first solar cell 101 and a second solar cell 102, which are arranged in an overlapping area 112 so as to overlap one another. The first solar cell 101 has contact fingers 420 (not visible in FIG. 1; see FIG. 4A) and busbars 121, which supply the electrical current that is generated by the solar cell and delivered to the contact fingers 420 collect and discharge accordingly. The second solar cell 102 also has contact fingers 420 and busbars 122, which likewise collect and divert the electrical current from the second solar cell 102. The contact fingers 420 are arranged vertically between the respective solar cell 101, 102 and the busbars 121, 122.
Außerdem umfasst die erste Solarzelle 101 eine erste Hauptoberfläche 101a und eine zweite Hauptoberfläche 101b. Gleiches gilt für die zweite Solarzelle 102, die ebenso eine erste Hauptoberfläche 102a und eine gegenüberliegende zweite Hauptoberflä che 102b aufweist. Die überlappende Anordnung der ersten Solarzelle 101 und der zweiten Solarzelle 102 erfolgt dabei derart, dass die zweite Hauptoberfläche 101b der ersten Solarzelle 101 teilweise auf die erste Hauptoberfläche 102a der zweiten Solar zelle 102 aufgebracht wird. Hierdurch entsteht eine serielle Verschaltung der ersten Solarzelle 101 und der zweiten Solarzelle 102, da ein beispielhafter Rückseitenkon- takt (z.B. auf der zweiten Hauptoberfläche 101b) zu einer Vorderseite (z.B. der ersten Hauptoberfläche 102a der zweiten Solarzelle 102) geführt wird. In addition, the first solar cell 101 comprises a first main surface 101a and a second main surface 101b. The same applies to the second solar cell 102, which likewise has a first main surface 102a and an opposing second main surface 102b. The overlapping arrangement of the first solar cell 101 and the second solar cell 102 takes place in such a way that the second main surface 101b of the first solar cell 101 is partially applied to the first main surface 102a of the second solar cell 102. This results in a series connection of the first solar cell 101 and the second solar cell 102, since an exemplary rear-side configuration clock (for example on the second main surface 101b) to a front side (for example the first main surface 102a of the second solar cell 102).
Für diese Anordnung bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Stromsammelschie nen 121, 122, ... zu führen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Stromsammel- schieneni2i, 122, ... sich jeweils nur entlang einer gegebenen Solarzelle 101, 102 er strecken. There are various options for this arrangement, the busbars NEN 121, 122, ... to lead. One possibility is that the busbars i2i, 122,... Each only extend along a given solar cell 101, 102.
Fig. 2 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel, bei dem die Stromsammelschienen 121 (oder kurz„1“) der ersten Solarzelle 101 in den Überlappungsbereich 112 in einer Querschnittsansicht zu sehen sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stromsammelschienen 1 entlang der ersten Haupt Oberfläche 101a im Vergleich zu den Stromsammelschienen 1 entlang der zweiten Haupt Oberfläche 101b der ersten Solarzelle 101 versetzt zueinander angeordnet. In der gleichen Weise sind die Strom sammelschienen 122 (oder kurz„2“) der zweiten Solarzelle 102 auf dessen ersten Hauptoberfläche 102a im Vergleich zu den Stromsammelschienen 2 auf der zweiten Hauptoberfläche 102b der zweiten Solarzelle 102 versetzt angeordnet. 2 shows such an exemplary embodiment in which the busbars 121 (or “1” for short) of the first solar cell 101 can be seen in the overlap area 112 in a cross-sectional view. In the exemplary embodiment shown, the busbars 1 are arranged offset from one another along the first main surface 101a compared to the busbars 1 along the second main surface 101b of the first solar cell 101. In the same way, the busbars 122 (or “2” for short) of the second solar cell 102 on its first main surface 102a are arranged offset in comparison to the busbars 2 on the second main surface 102b of the second solar cell 102.
Somit können die Solarzellen in identischer Weise hergestellt werden und aufeinan der aufgesetzt werden, da die versetzten Stromsammelschienen 121, 122, ... auf der jeweiligen zweiten Hauptoberfläche 101b, 102b an anderen Positionen angeordnet sind, sodass sich die zwischen der ersten Solarzelle 101 und der zweiten Solarzelle 102 angeordneten Stromsammelschienen 1, 2 einander nicht behindern. The solar cells can thus be produced in an identical manner and placed one on top of the other, since the offset bus bars 121, 122, ... are arranged at different positions on the respective second main surface 101b, 102b, so that the between the first solar cell 101 and the Second solar cell 102 arranged busbars 1, 2 do not interfere with each other.
Optional ist es möglich, dass sich die Stromsammelschienen 1, 2, die in den Überlap pungsbereich zwischen der ersten Solarzelle 101 und der zweiten Solarzelle 102 ange ordnet sind, einander kontaktieren. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass in dem Überlappungsbereich 112 eine Metallisierung oder ein elektrischer Leiter vorgesehen ist, sodass ein Stromfluss zwischen den dazwischen angeordneten Stromsammel schienen 1, 2 möglich ist, auch wenn sich die Stromsammelschienen 1 der ersten Solarzelle 101 nicht mit den Stromsammelschienen 2 der zweiten Solarzelle 102 di rekt in Kontakt stehen. Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Stromsammelschienen 121, 122 länger ausgebildet sind als die jeweilige Dimension der Solarzellen 101, 102. So ist beispielsweise in der Fig. 3 oben eine erste Solarzelle 101 und eine zweite Solar zelle 102 und eine dritte Solarzelle 103 zu sehen, wobei die zweite Hauptoberfläche 101b der ersten Solarzelle und die erste Hauptoberfläche 102a der zweiten SolarzelleOptionally, it is possible that the busbars 1, 2, which are arranged in the overlap area between the first solar cell 101 and the second solar cell 102, contact one another. However, it is also possible that a metallization or an electrical conductor is provided in the overlap area 112, so that a current flow between the busbars 1, 2 arranged in between is possible, even if the busbars 1 of the first solar cell 101 do not align with the busbars 2 the second solar cell 102 are in direct contact. Fig. 3 shows a further embodiment in which the busbars 121, 122 are formed longer than the respective dimension of the solar cells 101, 102. For example, in Fig. 3, a first solar cell 101 and a second solar cell 102 and a third Solar cell 103 can be seen, with the second main surface 101b of the first solar cell and the first main surface 102a of the second solar cell
102 durch eine gemeinsame Stromsammelschiene 121 kontaktiert werden. Die ge meinsame Stromsammelschiene 121 erstreckt sich somit sowohl über die erste Solar zelle 101 als auch die zweite Solarzelle 102 (verläuft durchgängig). In der gleichen Weise wird die zweite Solarzelle 102 und die dritte Solarzelle 103 seriell miteinander verschaltet, indem eine durchgängig verlaufende Stromsammelschiene 122 von der zweiten Hauptoberfläche 102b der zweiten Solarzelle 102 zu der ersten Hauptoberflä che 103a der dritten Solarzelle 103 verläuft. 102 can be contacted by a common bus bar 121. The common busbar 121 thus extends over both the first solar cell 101 and the second solar cell 102 (runs continuously). In the same way, the second solar cell 102 and the third solar cell 103 are connected to one another in series, in that a continuous busbar 122 runs from the second main surface 102b of the second solar cell 102 to the first main surface 103a of the third solar cell 103.
Da in diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktpunkte zwischen den überlappenden Solarzellen 101, 102 nur halb so groß ist, wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, können optional Abstützstrukturen (Abstandshalter) 140 vorgesehen werden, die einen Druck oder eine Kraft, die senkrecht auf die Hauptoberflächen 101a bzw. 101b wirkt, abnehmen oder abstützen können. Dadurch werden die Solarzellen 101, 102 vor zusätzlichen Spannungen oder Mikrorisse geschützt. Since in this exemplary embodiment the contact points between the overlapping solar cells 101, 102 are only half as large as in the exemplary embodiment in FIG. 2, support structures (spacers) 140 can optionally be provided that apply a pressure or a force perpendicular to the main surfaces 101a or 101b acts, can remove or support. This protects the solar cells 101, 102 from additional stresses or microcracks.
Ein Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in dem Überlap- pungsbereich 112 keine Metallisierung erforderlich ist, da die durchlaufenden Strom schienen 121, 122 den Strom sehr gut weiterleiten. Dies führt zu weiteren Kostenein sparungen. An advantage of the second exemplary embodiment is that no metallization is required in the overlap region 112, since the current rails 121, 122 passing through them conduct the current very well. This leads to further cost savings.
Die Solarzellen 101, 102, ... können mit ihren Kontaktfingern 420 und den optionalen Kontaktpads 430 und/oder Busbars 450 ausgebildet sein wie die konventionellen Solarzellen aus der Fig. 4A. Die Stromschienen 121, 122, ... können jedoch vom kon ventionellen Design abweichen und können länger ausgebildet werden (siehe Fig. 3) oder lateral an der Oberseite oder Unterseite sein (siehe Fig. 2). The solar cells 101, 102, ... can be designed with their contact fingers 420 and the optional contact pads 430 and / or busbars 450 like the conventional solar cells from FIG. 4A. The busbars 121, 122, ... can, however, deviate from the conventional design and can be made longer (see Fig. 3) or laterally on the top or bottom (see Fig. 2).
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist es ebenfalls möglich, dass die Abstützstruktu ren 140 auch zwischen benachbarten Stromsammelschienen 1, 2 aus dem Ausfüh- rungsbeispiel aus der Fig. 2 genutzt werden, um dort ebenfalls die mechanischen Spannungen zwischen den Solarzellen 101, 102 zu verringern. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Anzahl der Stromsammelschienen 121, 122 für die einzelne Solarzellen relativ gering ist (z.B. weniger als 10). Bei sehr viel Stromsammelschienen 121, 122, können die Stromsammelschienen 121, 122 selbst eine genügende Abstüt zung liefern, um die wirkenden Kräfte ausreichend zu verteilen. Dann kann auf die Ausbildung von Stützstrukturen 140 verzichtet werden kann, da es zu einer homoge nen Verteilung der Spannungen infolge der hohen Anzahl von Stromsammelschienen 121, 122 kommt. Die Abstützstrukturen 140 können insbesondere elastisch sein und beispielsweise ein Polymer oder ein EVA-Material aufweisen. Jedoch soll die Erfindung nicht auf spezi fische Materialien der Abstützstrukturen 140 eingeschränkt werden - solange diese Strukturen 140 ausreichende Wirkung zeigen und die Solarzellen 101, 102 zuverlässig vor Rissbildungen und ähnlichen spannungsverursachten Schäden geschützt werden. Es ist außerdem von Vorteil, wenn das Material der Abstützstrukturen 140 elektrisch leitfähig ist. Die Abstützstrukturen 140 können beispielsweise durch einen Siebdruck, Dispensen, Dippen oder Ähnliches aufgebracht werden. In further exemplary embodiments, it is also possible that the support structures 140 also between adjacent busbars 1, 2 from the execution Approximate example from FIG. 2 can be used in order to also reduce the mechanical stresses between the solar cells 101, 102 there. This is particularly useful when the number of busbars 121, 122 for the individual solar cells is relatively small (for example less than 10). If there are a lot of busbars 121, 122, the busbars 121, 122 themselves can provide sufficient support to adequately distribute the forces acting. It is then possible to dispense with the formation of support structures 140, since there is a homogeneous distribution of the voltages due to the large number of busbars 121, 122. The support structures 140 can in particular be elastic and comprise, for example, a polymer or an EVA material. However, the invention should not be restricted to specific materials of the support structures 140 - as long as these structures 140 show sufficient effect and the solar cells 101, 102 are reliably protected from cracks and similar stress-induced damage. It is also advantageous if the material of the support structures 140 is electrically conductive. The support structures 140 can be applied, for example, by screen printing, dispensing, dipping or the like.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können sich die Abstützstrukturen 140 eben falls auf die Unterseite (zweiten Hauptoberfläche 101b, 102b) erstrecken, um dort ebenfalls den stufenförmigen Hohlraum (infolge der Überlappung) teilweise aufzufül len. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Solarzellen 101, 102 ledig lich einseitig zur Stromerzeugung genutzt werden und die zweite Hauptoberfläche 102b, 101b eine Rückseite darstellt. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Nutzung der Solarzellen eingeschränkt sein soll. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können beide Seiten zur Stromerzeugung genutzt werden. According to further exemplary embodiments, the support structures 140 can also extend onto the underside (second main surface 101b, 102b) in order to also partially fill the step-shaped cavity there (due to the overlap). This can be useful in particular if the solar cells 101, 102 are only used on one side for power generation and the second main surface 102b, 101b represents a rear side. It should be noted, however, that the present invention is not intended to be restricted to a specific use of the solar cells. According to further exemplary embodiments, both sides can be used to generate electricity.
Wie bei konventionellen Solarzellen können die Stromsammelschienen 121, 122 mit den einzelnen Solarzellen verlötet werden, wobei die Anordnung der benachbarten Solarzellen 101, 102 jedoch gemäß Ausführungsbeispielen geändert wird. Beispiels weise kann zunächst ein Verlöten der einzelnen Solarzellen 101, 102 erfolgen. Als Resultat ist der elektrische Kontakt zwischen den Stromsammelschienen 121, 122 und den Kontaktfingern 420 oder weiteren Kontaktstrukturen 430 (z.B. Kontaktpads; siehe Fig. 4A, 4B) hergestellt. Anschließend werden die Solarzellen übereinander geschoben. Gemäß Ausführungsbeispielen kann dies in einem sogenannten Pick-and- Place-Prozess erfolgen. Ein Vorteil diese Vorgehensweise besteht darin, dass dadurch die Limitierungen durch die Siebdruck-Metallisierung auf der Zelle überwunden werden können. Das versetzte Anordnen der Stromsammelschienen 1, 2 auf der Vor der- und auf der Rückseite bietet den Vorteil, dass dadurch weitere Auflagenflächen gebildet werden, sodass sich der Auflagedruck verringert. Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. As with conventional solar cells, the busbars 121, 122 can be soldered to the individual solar cells, but the arrangement of the adjacent solar cells 101, 102 is changed according to exemplary embodiments. For example, the individual solar cells 101, 102 can first be soldered. When The result is the electrical contact between the busbars 121, 122 and the contact fingers 420 or further contact structures 430 (for example contact pads; see FIGS. 4A, 4B). Then the solar cells are pushed over one another. According to exemplary embodiments, this can be done in a so-called pick-and-place process. One advantage of this approach is that it allows the limitations of the screen printing metallization on the cell to be overcome. The staggered arrangement of the busbars 1, 2 on the front and on the back offers the advantage that further contact surfaces are formed, so that the contact pressure is reduced. The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures can be essential for realizing the invention both individually and in any combination.
BEZUGSZEICHENLISTE loi, 102,... Solarzellen REFERENCE CHARACTERISTICS LIST loi, 102, ... solar cells
ioia, 102a... Hauptoberfläche(n) ioia, 102a ... main surface (s)
ioib,i02b... gegenüberliegende Hauptfläche(n)ioib, i02b ... opposite main surface (s)
112 Überlappungsbereich von Solarzellen112 Overlap area of solar cells
121,122, ... Stromsammelschienen 121, 122, ... busbars
140 Abstandshalter/ Stützstrukturen 140 Spacers / Support Structures
410 Zellkörper 410 cell bodies
420 Kontaktfinger 420 contact fingers
430 Kontaktpads 430 contact pads
440 (konventionelle) Stromsammelschiene 440 (conventional) busbar
450 Busbars I elektrischer Stromfluss 450 bus bars I electrical current flow

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Solarzellenanordnung mit einer ersten Solarzelle (101) und einer zweiten Solar zelle (102), die in einem Überlappungsbereich (112) einander überlappen und jeweils Kontaktfinger (420) zum elektrischen Kontaktieren der einzelnen Solar zellen (101, 102) und Stromsammelschienen (121, 122, ...) zum Abführen eines elektrischen Stromes (I) von den Kontaktfingern (420) aufweisen, wobei der elektrische Strom (I) entlang der Stromsammelschienen (121, 122, ...) von einer Hauptoberfläche (101a) der ersten Solarzelle (101) zu einer gegenüberliegenden Hauptfläche (102b) einer zweiten Solarzelle (102) verläuft. 1. Solar cell arrangement with a first solar cell (101) and a second solar cell (102) which overlap one another in an overlapping area (112) and each have contact fingers (420) for electrical contacting of the individual solar cells (101, 102) and busbars (121 , 122, ...) for discharging an electrical current (I) from the contact fingers (420), the electrical current (I) along the busbars (121, 122, ...) from a main surface (101a) of the first Solar cell (101) extends to an opposite main surface (102b) of a second solar cell (102).
2. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Stromsammel schienen (121, 122) auf der ersten Hauptoberfläche (101a, 102a) im Vergleich zu den jeweiligen Stromsammelschienen (121, 122) auf der zweiten Hauptoberflä che (101b, 102b) versetzt zueinander angeordnet sind, sodass in dem Überlap pungsbereich (112) die Stromsammelschienen (121) der ersten Solarzelle (101) und die Stromsammelschienen (122) der zweiten Solarzelle (102) nebeneinan der angeordnet oder voneinander beabstandet sind. 2. Solar cell arrangement according to claim 1, wherein the respective busbars (121, 122) on the first main surface (101a, 102a) compared to the respective busbars (121, 122) on the second main surface (101b, 102b) are offset from one another are, so that in the overlap area (112) the busbars (121) of the first solar cell (101) and the busbars (122) of the second solar cell (102) are arranged next to one another or at a distance from one another.
3. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei zumindest ein Teil der Stromsammelschiene (121, 122, ...) durchgängig von der ersten Solarzel le (101) zu der zweiten Solarzelle (102) verlaufen. 3. Solar cell arrangement according to claim 1 or claim 2, wherein at least a part of the busbar (121, 122, ...) run continuously from the first solar cell (101) to the second solar cell (102).
4. Solarzellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Solarzelle (101) und/oder die zweite Solarzelle (102) in dem Überlap pungsbereich (112) eine Metallisierung aufweist, um die Stromsammelschienen (121, 122) in dem Überlappungsbereich (112) elektrisch miteinander zu verbin den, um den elektrischen Strom (I) von der ersten Solarzelle (101) zu der zwei ten Solarzelle (102) über die Stromsammelschienen (121) der ersten Solarzelle (101), die Metallisierung und die Stromsammelschienen (122) der zweiten So larzelle (102) zu leiten. 4. Solar cell arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first solar cell (101) and / or the second solar cell (102) in the overlap area (112) has a metallization to the busbars (121, 122) in the overlap area (112) electrically connected to each other to the electrical current (I) from the first solar cell (101) to the second solar cell (102) via the busbars (121) of the first solar cell (101), the metallization and the busbars (122) of the second solar cell (102) to conduct.
5. Solarzellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwi- sehen zumindest zwei benachbarten Stromsammelschienen (121, 122, ...) in dem Überlappungsbereich (112) Abstandshalter (140) ausgebildet sind, um eine senkrecht zu den Hauptoberflächen (101a, 101b) wirkende Kraft abzustützen. 5. Solar cell arrangement according to one of the preceding claims, wherein between See at least two adjacent busbars (121, 122, ...) in the overlap area (112) spacers (140) are formed in order to support a force acting perpendicular to the main surfaces (101a, 101b).
6. Solarzellenanordnung nach Anspruch 5, wobei die Abstandshalter (140) sich zumindest teilweise aus dem Überlappungsbereich (112) heraus erstrecken, um einen Schutz und/oder eine Abstützung in dem Randbereich des Überlappungs gebietes (112) bereitzustellen. 6. Solar cell arrangement according to claim 5, wherein the spacers (140) at least partially extend out of the overlap area (112) in order to provide protection and / or support in the edge area of the overlap area (112).
7. Solarzellenanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die Abstands halter (140) ein Polymermaterial und insbesondere ein elektrisch leitfähiges Po lymermaterial aufweisen und/ oder zumindest teilweise einige der Stromsam melschienen (121, 122, ...) kontaktieren. 7. Solar cell arrangement according to claim 5 or claim 6, wherein the spacers (140) have a polymer material and in particular an electrically conductive Po lymermaterial and / or at least partially contact some of the power supply rails (121, 122, ...).
8. Solarzellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Solarzelle (101) und die zweite Solarzelle (102) beidseitig zur Stromerzeu gung nutzbar sind, insbesondere sind beidseitig Kontaktfinger (420) ausgebil det. 8. Solar cell arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first solar cell (101) and the second solar cell (102) are usable on both sides for generating electricity, in particular contact fingers (420) are ausgebil det on both sides.
9. Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenanordnung mit folgenden Schritten: 9. A method for producing a solar cell arrangement with the following steps:
Bereitstellen einer ersten Solarzelle (101) mit Kontaktfingern (420) und Strom sammelschienen (121); Providing a first solar cell (101) with contact fingers (420) and busbars (121);
Bereitstellen einer zweiten Solarzelle (102) mit Kontaktfingern (420) und Stromsammelschienen (122); und Providing a second solar cell (102) with contact fingers (420) and busbars (122); and
Anordnen der ersten Solarzelle (101) und der zweiten Solarzelle (102), so dass sie sich in einem Überlappungsbereich (112) einander überlappen und die Stromsammelschienen (121, 122) den Strom (I) von der ersten Solarzelle (101) zu der zweiten Solarzelle (102) führen. Arranging the first solar cell (101) and the second solar cell (102) so that they overlap one another in an overlapping area (112) and the busbars (121, 122) convey the current (I) from the first solar cell (101) to the second Lead solar cell (102).
10. Verfahren nach Anspruch 9, das außerdem Folgendes umfasst: Ausbilden von Abstandshalter (140) zwischen zumindest zwei benachbarten Stromsammelschienen (121, 122, ...) in dem Überlappungsbereich (112), um eine senkrecht zu den Hauptoberflächen (101a, 101b) wirkende Kraft abzustützen. 10. The method of claim 9 further comprising: Forming spacers (140) between at least two adjacent busbars (121, 122, ...) in the overlapping area (112) in order to support a force acting perpendicular to the main surfaces (101a, 101b).
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei das Bereitstellen einer ersten Solarzelle (101) und das Bereitstellen einer zweiten Solarzelle (102) der art ausgeführt wird, dass zumindest ein Teil der Stromsammelschiene (121, 122, ...) durchgängig von der ersten Solarzelle (101) zu der zweiten Solarzelle (102) verlaufen. 11. The method according to claim 9 or claim 10, wherein the provision of a first solar cell (101) and the provision of a second solar cell (102) is carried out in such a way that at least part of the busbar (121, 122, ...) is continuously from of the first solar cell (101) to the second solar cell (102).
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