WO2011020205A1 - Device and method for contacting silicon solar cells - Google Patents

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WO2011020205A1
WO2011020205A1 PCT/CH2010/000202 CH2010000202W WO2011020205A1 WO 2011020205 A1 WO2011020205 A1 WO 2011020205A1 CH 2010000202 W CH2010000202 W CH 2010000202W WO 2011020205 A1 WO2011020205 A1 WO 2011020205A1
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WO
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contact
solar cell
cell
electrically conductive
strips
Prior art date
Application number
PCT/CH2010/000202
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French (fr)
Inventor
Arthur BÜCHEL
Christophe Ballif
Original Assignee
X-Cells S.A.
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Publication date
Application filed by X-Cells S.A. filed Critical X-Cells S.A.
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    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • This present invention relates to an apparatus and a method for contacting silicon solar cells.
  • FIG. 1 Cell front side applied a contact grid by screen printing on the solar cell.
  • a typical arrangement of this grid is shown in FIG. It consists on the one hand of fine contact fingers 105, which are arranged at intervals of a few millimeters parallel to each other over the entire cell surface and contact webs 103, usually about 2 mm wide, which serve to collect the currents of the individual contact fingers.
  • fine contact fingers 105 which are arranged at intervals of a few millimeters parallel to each other over the entire cell surface and contact webs 103, usually about 2 mm wide, which serve to collect the currents of the individual contact fingers.
  • Solar cells with edge dimensions of max. 175 mm usually have two spaced apart contact webs. Between the contact webs is usually a distance of 50 to 80 mm. At each contact bridge a soldering tape is soldered, which serves to dissipate the current. The current flows along the soldering tape, which is connected to the back of the adjacent cell (series connection).
  • This technique is common. It works, but has several limitations. Thus, on the one hand by the width of the contact webs 103, typically 2mm, shadowed the underlying cell surface. Furthermore, the current density in the narrow contact fingers 105 is high, resulting in significant losses.
  • the metallic contact paste on the surface which is in direct contact with the semiconductor, reduces the open circuit voltage of the solar cell.
  • Bestness Diskopte a combination of a laser process (ablation of a deep but narrow strip on the surface of the wafer) and a plating process to metallize the exposed area. This method requires adjustment of process control in cell manufacturing and additional process steps that increase the cost of cell manufacturing.
  • Another possibility of backside contacting is the deposition of the doped layers on the backside of the cell.
  • One of the advantages of this method is that the entire cell front can be exposed to the radiation.
  • a litigation is necessary that allows a very precise structuring of those areas that are considered positive and negative to be doped.
  • the application of the contact on the back must take place in accordance with precise. This adds significantly to the complexity and causes considerable extra manufacturing costs.
  • c) contacting by wire mesh is another method that is already in use.
  • a wire mesh is first applied to a transparent carrier layer, for example EVA. Subsequently, the carrier together with the wire grid on the solar cell
  • US 2005/0241692 describes an electrode for contacting an electrically conductive surface of a photovoltaic cell.
  • the electrode comprises an insulating, optically transparent film, an adhesive layer on one side of the transparent film and a A plurality of substantially parallel, electrically conductive first wires embedded in the adhesive layer. A part of the wire surface still protrudes from the
  • the wires are provided with a low melting alloy to electrically connect them to a first contact pad and to the electrically conductive surface of the photovoltaic cell.
  • the contact strip is next to the
  • Photovoltaic cell arranged so that no shading caused by this.
  • the described electrode can be produced as an endless strip, which can be cut to the desired length.
  • a plurality of substantially parallel, electrically conductive second wires are applied to the first wires such that a wire grid is formed.
  • Contact web is guided from the front of the solar cell to the back, to be subsequently contacted on the back with a metal strip with a very low expansion coefficient. Also, the front side contact is guided only at one point on the back of the cell.
  • US Patent 4,289,920 A describes a tandem cell contacting in which electrical contact is made from the backside cell to the cell on the front side.
  • the object of this invention is the
  • the present invention relates to a solar cell having a front side with a plurality of spaced apart, preferably parallel, contact fingers, which are in electrically conductive contact with a first electrically conductive layer on the front side of the solar cell.
  • a plurality of at least two spaced apart, preferably parallel contact webs extend substantially perpendicular to the
  • the back side of the solar cell has a second electrically conductive layer.
  • the solar cell according to the invention is now characterized in that contact strips are used as contact webs, which are arranged at a distance of ⁇ 30 mm from each other, and that the contact strips are guided at least on one side to the back of the solar cell and abut against this, wherein. an insulation provided between the ends of the contact bands and the second electrical layer separates them from the electrically conductive layer of the cell backside.
  • the solar cell according to the invention has the advantage that the conduction losses are reduced in the only thinly formed contact fingers, since the contact strips are arranged at a significantly closer distance from one another than the contact webs in conventional solar cells. Another advantage is that the contact ends of the contact strips of the front side are folded on the back and the current discharge takes place on the back of the cell. Due to the proposed isolation is a short circuit between the electrically conductive layer of the back and the
  • One advantage is that in cell production lines only the screen printing process for front metallization has to be adapted in order to be compatible with the invention. Another advantage is that the solar cells after contacting Less sensitive to microcracks in the cell and also the risk of breakage of the cells is reduced, whereby the yield in the module manufacturing process is significantly increased.
  • An additional advantage - for example, in comparison to the aforementioned US 2005/0241692 - is the fact that with this invention, the current can be dissipated on both sides of the solar cell and a series connection is possible without additional space. Furthermore, in this invention, in contrast to the aforementioned US 2005/0241692 no carrier film for applying the contact webs on the cell is necessary.
  • both ends of the contact bands are guided on opposite sides to the back of the solar cell.
  • the width of the contact strips can be significantly narrower than the conventional contact webs. If power is dissipated on both sides, the width of the contact strips can be halved with approximately the same line losses. Narrower contact bands also have the advantage that the solar cell is less shaded.
  • Contact strips of a width ⁇ 0.7 mm or wires of a diameter ⁇ 0.5 mm are advantageously used. Such contact bands have a sufficiently low
  • flat contact bands they preferably have a minimum thickness of at least 50 micrometers ( ⁇ m), preferably> 70 ⁇ m, and more preferably> 80 ⁇ m.
  • Contact bands is at most 150 microns, preferably at most 130 microns and more preferably at most 120 microns. In principle, additional contact webs are provided. In this case, the contact webs are over substantially the entire length with the
  • contact bands contacted and in electrically conductive contact with these This means that, in principle, conventional solar cells, which usually have only two contact webs, can additionally be contacted with contact strips.
  • contact strips are provided as electrically conductive contact elements which are contacted on the front side of the cell with the contact webs and on the back side of the cell with current collecting strips.
  • an insulation layer is provided either at the ends of the contact strips or at an edge zone on the back as insulation.
  • the isolation can basically be carried out in different ways. Of importance is only that between the front of the cell and the back of a short circuit is avoided.
  • Protective jacket to provide According to another embodiment, it is provided that an insulating layer is provided on two opposite edge zones on the back of the solar cell, and that the ends of the contact strips and / or electrically conductive contact elements in contact with the contact webs on opposite sides of the back of the solar cell are guided. The ends of the contact strips can thus be arranged on the insulating layers.
  • Insulation layer may be an electrically non-conductive film, a paint or a vapor-deposited or sputtered layer.
  • the ends of the contact strips are connected to a contact strip for the purpose of current discharge and forwarding.
  • Contact strip can be arranged so that either a serial or a parallel connection of adjacent cells is realized.
  • the length of the contact strips corresponds to the width of the solar cell plus the length that is necessary for the folding on the back, plus the necessary length for contacting with the
  • serial or parallel connection of the cells can be accomplished in two ways.
  • a first variant is on the back of the solar cell an insulatingmaschine istsfolie applied with integrated tracks, which contains tracks for power dissipation.
  • the connection of the conductor tracks with the contact ends of the contact strips can be effected by means of soldering or gluing.
  • the contact bands which may be partly associated with the contact webs, are electrically connected to the next solar cell by further flat contact strips or contact wires.
  • the contact element itself may be formed by a contact strip, which has a sufficient length for series or parallel connection with the next solar cell.
  • contact strips of a width ⁇ 0.7 mm or wires of a diameter ⁇ 0.5 mm are used.
  • the use of very narrow contact bands or wires of a small diameter has the advantage that the
  • the use of contact strips of width ⁇ 0.7 mm or wires of diameter ⁇ 0.5 mm has the advantage that the shading of the cell is reduced to a minimum, so that the current efficiency can be higher than with conventional cells.
  • the reduction of the metallized area of the cell surface further has the advantage that this can additionally lead to an increase in the open circuit voltage of the cell, which results in a further gain in the efficiency.
  • the losses in the company are reduced
  • a preferred variant provides a power drain on two opposite sides of the cell. The removal of the current on both sides of the cell allows a halving of the cross section of the contact webs, whereby the covered cell surface is reduced accordingly. Further advantageous embodiments of the cell have already been discussed above.
  • the subject of the present invention is also a solar cell arrangement or module with a plurality of juxtaposed solar cells according to one of claims 1 to 15, characterized in that a plurality of juxtaposed solar cells covering contacting foil of an electrically insulating material and with first and second integrated conductor tracks is applied to the solar cells, which are in electrically conductive contact with the ends of the contact webs and / or in communication with the contact webs electrically conductive contact elements and the electrically conductive back of the solar cell.
  • Front metallization must be adapted to be compatible with the invention.
  • the cells can be arranged close to each other, since the current discharge takes place on the back of the cell.
  • electrical contact can take place both to the cell front side and to the cell rear side.
  • the first and second conductor tracks can be arranged so that the solar cells arranged one behind the other are connected in parallel or in series.
  • the previous contact can be used both on the front side of the solar cell, but is also advantageous on the back, if the back is made transparent, which is the case with bi-facial cells. In this case, the
  • An advantageous embodiment provides that the first interconnects with the ends of the contact strips of a first solar cell and with the back of an adjacent second solar cell, and the second interconnects of said first solar cell with their Back and with the Kunststoffbändem the second adjacent solar cell in electrically conductive contact. In this way, a series Verschaitung the cells is realized in a simple way.
  • the present invention also provides a process for producing a solar cell according to the preamble of claim 23, which is characterized in that ends of the contacting grid are guided on the back side of the solar cell and isolated from the electrically conductive rear side.
  • This method has the advantage that the current is discharged from the front of the cell and the back of the cell on the back of the solar cell.
  • Figure 1 Schematically the structure of a solar cell
  • Figure 2 schematically the conventional contacting of a crystalline
  • Silicon solar cell with a plurality of each other
  • Figure 3 schematically a likewise known contact, whose
  • Figure 4 Schematically in plan view a first embodiment of a
  • FIG. 5 the embodiment according to Figure 4 with contact strips
  • the contact strips consisting of cell and contact strips
  • FIG. 6 a, b Schematically, the solar cell with the on the cell
  • Figure 7 a, b schematically a bottom view (a) and a side view of
  • Figure 8 in plan view a film for back contact with
  • FIG. 9 shows the structure of the metallic intermediate layer of FIG.
  • FIG. 10 shows schematically the rear side of an arrangement of 6 solar cells, which are connected in parallel;
  • Figure 11 schematically an arrangement of 3 in a row
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a solar cell.
  • a solar cell consists of an approximately 0.2 mm thick p-type Si substrate on which a sub-micron thick n-layer is applied.
  • the n-layer is produced by the introduction of phosphorus atoms into the p-material near the surface.
  • the n-type layer is so thin that the sunlight in the space charge zone is absorbed at the p / n junction.
  • the p-material in turn, must be thick enough to penetrate deeper
  • the mechanical stability To be able to absorb sun rays and to give the solar cell the mechanical stability. On the back usually an electrically conductive layer is applied, and on the front contact fingers 105 are provided to dissipate the current.
  • the contact fingers 105 should be as narrow as possible in order to keep the shading of the cell by the contact tracks low.
  • the invention consists of a novel contact, extending through several
  • Conventional solar cells are thus at least 3, preferably more than four, and more preferably more than 5 contact bands per solar cell surface of known square solar cells, which have an edge length of 175 or 125 mm.
  • the contact strips 113 are designed so that the cell current can be dissipated at both ends of the contact strips 113 (FIG. 5).
  • the metallic contact strips 113 typically of copper, are pre-tinned and are heated to be applied to the solar cell until the solder becomes liquid and then soldered to the metallic cell surface.
  • the adhesion between ribbon 113 and solar cell surface can be optimized by the use of a flux. Alternatively, a conductive adhesive may be used.
  • the contact strips 113 are then folded around the side edges around on the back of the solar cell ( Figure 7).
  • an electrical Insulation layer 117 applied to the cell back ( Figure 6).
  • the insulation may for example consist of a non-conductive and temperature-resistant adhesive tape, for example Kapton tape, which is glued to the contact strips before the contact strips are folded onto the back of the solar cell.
  • Kapton tape can also be attached to the cell surface.
  • a non-conductive layer for example, a temperature-resistant insulating varnish
  • a temperature-resistant insulating varnish may be applied to the back of the cell in the area of the contact strips 113.
  • a rear side foil 121 is advantageous, which consists of at least one structured metal layer, as shown for example in Figure 9 and an insulating film 117 between solar cells and metal layer, as shown in Figure 8, with contact points 123 to electrical connection of the cells.
  • the cells are laid parallel to one another in rows with a small spacing for connection to the backsheet, as shown in FIG. Subsequently, the remindseitungsumble istsfolie 121 is placed on the cells and the electrical
  • Contact points 123 and 147 carried out ( Figure 10). This contacting can also be carried out by means of welding, a conductive adhesive or another method.
  • connection between the contact strips 113 may be made as shown in FIG. In this case, no backsheet is necessary. However, an additional insulation layer in the region 153 is required in order to avoid short circuits between the current collector strips 155, 157 and the cell backside.

Abstract

A solar cell (101), preferably a crystalline solar cell, comprising a front face contact and a rear face contact, has a front face comprising a plurality of contact fingers (105) which are mutually spaced, preferably parallel to each other and in electrically-conductive contact with a first electrically conductive layer on the front face of the solar cell. Said front face also comprises a plurality of contact webs (103) which are likewise mutually spaced, preferably parallel to each other and run substantially perpendicular to the contact fingers (105) and are in electrically-conductive contact with same and with the electrically conductive layer. The ends of the contact webs (103) or electrically conductive contact elements (113) in contact with the contact webs lead onto the rear face of the solar cell and abut same. Insulation (117) separates the ends of the contact webs (103) or the electrically conductive contact elements in contact with the contact webs from the electrically conductive layer of the rear face of the cell.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Kontaktierung von Siliziumsolarzellen  Device and method for contacting silicon solar cells
Diese vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kontaktierung von Silizium Solarzellen.  This present invention relates to an apparatus and a method for contacting silicon solar cells.
Stand der Technik State of the art
Zur Kontaktierung von Silizium Solarzellen wird heute üblicherweise auf der  For contacting silicon solar cells is commonly used today on the
Zellenvorderseite ein Kontaktgitter mittels Siebdruck auf die Solarzelle aufgebracht. Eine typische Anordnung dieses Gitters ist in Figur 1 dargestellt. Sie besteht einerseits aus feinen Kontaktfingern 105, die in Abständen von wenigen Millimetern parallel zueinander über die ganze Zellfläche angeordnet sind und Kontaktstegen 103, üblicherweise ca. 2 mm breit, die zum Sammeln der Ströme der einzelnen Kontaktfinger dienen. Im Handel erhältliche Cell front side applied a contact grid by screen printing on the solar cell. A typical arrangement of this grid is shown in FIG. It consists on the one hand of fine contact fingers 105, which are arranged at intervals of a few millimeters parallel to each other over the entire cell surface and contact webs 103, usually about 2 mm wide, which serve to collect the currents of the individual contact fingers. Commercially available
Solarzellen mit Kantenabmessungen von max. ca. 175 mm besitzen üblicherweise zwei in Abstand voneinander angeordnete Kontaktstege. Zwischen den Kontaktstegen besteht üblicherweise ein Abstand von 50 bis 80 mm. An jedem Kontaktsteg wird ein Lötbändchen angelötet, das zum Abführen des Stromes dient. Der Strom fliesst dem Lötbändchen entlang, welches mit der Rückseite der benachbarten Zelle verbunden ist (Serieschaltung). Diese Technik ist verbreitet. Sie funktioniert, weist aber mehrere Einschränkungen auf. So wird einerseits durch die Breite der Kontaktstege 103, typischerweise 2mm, die darunter liegende Zellenfläche beschattet. Weiters ist die Stromdichte in den schmalen Kontaktfingern 105 hoch, was zu erheblichen Verlusten führt. Zusätzlich reduziert die metallische Kontaktpaste auf der Oberfläche, die direkt mit dem Halbleiter im Kontakt ist, die Leerlaufspannung der Solarzelle. Solar cells with edge dimensions of max. 175 mm usually have two spaced apart contact webs. Between the contact webs is usually a distance of 50 to 80 mm. At each contact bridge a soldering tape is soldered, which serves to dissipate the current. The current flows along the soldering tape, which is connected to the back of the adjacent cell (series connection). This technique is common. It works, but has several limitations. Thus, on the one hand by the width of the contact webs 103, typically 2mm, shadowed the underlying cell surface. Furthermore, the current density in the narrow contact fingers 105 is high, resulting in significant losses. In addition, the metallic contact paste on the surface, which is in direct contact with the semiconductor, reduces the open circuit voltage of the solar cell.
Zur Verbesserung dieser Begrenzungen sind bereits mehrere aufwendige Verfahren entwickelt worden. To improve these limitations, several expensive methods have already been developed.
a)„Laser-Burried Contact": Bei diesem Verfahren wird der Siebdruckprozess ersetzt durch a) "Laser-Burried Contact": In this process, the screen printing process is replaced by
Bestätigungskopte eine Kombination eines Laserprozesses (Ablation eines tiefen aber schmalen Streifens an der Oberfläche des Wafers) und eines Galvanisierungsprozesses zur Metallisierung der freigelegten Fläche. Dieses Verfahren bedingt eine Anpassung der Prozessführung bei der Zellenherstellung und zusätzliche Prozessschritte, die die Kosten der Zellenherstellung erhöhen. Bestätigungskopte a combination of a laser process (ablation of a deep but narrow strip on the surface of the wafer) and a plating process to metallize the exposed area. This method requires adjustment of process control in cell manufacturing and additional process steps that increase the cost of cell manufacturing.
b) Zellprozesse zur Rückseitenkontaktierung: Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung der vorgängig beschriebenen Verluste ist eine Anordnung zur Zellenkontaktierung auf der Rückseite der Zelle. Dies kann mittels eines„Wrap Through" Verfahrens erzielt werden, mit dem ein Muster von Löchern auf der Solarzelle erzeugt wird und der Strom durch diese Löcher in der Solarzelle auf die Rückseite geführt wird. Diese Technik bedingt einen b) Cell processes for back contact: Another way to avoid the previously described losses is a cell contacting arrangement on the back of the cell. This can be achieved by means of a "wrap-through" method, which generates a pattern of holes on the solar cell and conducts the current through these holes in the solar cell to the back
Zusatzaufwand zur Erzeugung der Löcher in der Zelle und für die Durchkontaktierung, wird aber zur Zeit bereits von mehreren Firmen eingesetzt. Additional effort to create the holes in the cell and for the via, but is currently used by several companies.
Eine weitere Möglichkeit der Rückseitenkontaktierung ist die Aufbringung der dotierten Schichten auf der Rückseite der Zelle. Diese Methode hat unter anderem den Vorteil, dass die ganze Zellvorderseite der Strahlung ausgesetzt werden kann. Es ist allerdings eine Prozessführung notwendig, die eine sehr präzise Strukturierung jener Bereiche erlaubt, die es positiv und negativ zu dotierten gilt. Auch die Aufbringung der Kontaktierung auf der Rückseite muss entsprechend präzise stattfinden. Dies erhöht die Komplexität erheblich und verursacht beträchtliche Zusatzkosten bei der Herstellung.  Another possibility of backside contacting is the deposition of the doped layers on the backside of the cell. One of the advantages of this method is that the entire cell front can be exposed to the radiation. However, a litigation is necessary that allows a very precise structuring of those areas that are considered positive and negative to be doped. Also, the application of the contact on the back must take place in accordance with precise. This adds significantly to the complexity and causes considerable extra manufacturing costs.
c) Kontaktierung mittels Drahtgitter ist ein weiteres Verfahren, das bereits im Einsatz ist. Hier wird ein Drahtgitter erst auf eine transparente Trägerschicht, zum Beispiel EVA aufgebracht. Anschliessend wird der Träger gemeinsam mit dem Drahtgitter auf die Solarzelle c) contacting by wire mesh is another method that is already in use. Here a wire mesh is first applied to a transparent carrier layer, for example EVA. Subsequently, the carrier together with the wire grid on the solar cell
aufgebracht. applied.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der US 2005/0241692 offenbart. Die US 2005/0241692 beschreibt eine Elektrode für die Kontaktierung einer elektrisch leitfähigen Oberfläche einer Photovoltaikzelle. Die Elektrode umfasst einen isolierenden, optisch transparenten Film, eine Klebeschicht auf einer Seite des transparenten Film und eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen, elektrisch leitfähigen ersten Drähten, welche in der Klebeschicht eingebettet sind. Ein Teil der Drahtoberfläche ragt dabei noch aus der Such a method is disclosed, for example, in US 2005/0241692. US 2005/0241692 describes an electrode for contacting an electrically conductive surface of a photovoltaic cell. The electrode comprises an insulating, optically transparent film, an adhesive layer on one side of the transparent film and a A plurality of substantially parallel, electrically conductive first wires embedded in the adhesive layer. A part of the wire surface still protrudes from the
Klebeschicht heraus. Die Drähte sind mit einer tiefschmelzenden Legierung versehen, um dieselben mit einer ersten Kontaktleiste und mit der elektrisch leitenden Oberfläche der Photovoltaikzelle elektrisch zu verbinden. Die Kontaktleiste wird neben dem Adhesive layer out. The wires are provided with a low melting alloy to electrically connect them to a first contact pad and to the electrically conductive surface of the photovoltaic cell. The contact strip is next to the
Photovoltaikzelle angeordnet, sodass von dieser keine Beschattung verursacht wird. Die beschriebene Elektrode lässt sich als Endlos-Streifen herstellen, welche auf die gewünschte Länge abgelängt werden kann. Üblicherweise wird eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen, elektrisch leitfähigen zweiten Drähten auf die ersten Drähte so aufgebracht, dass ein Drahtgitter gebildet ist. Der Inhalt der US 2005/0241692 wird hiermit mittels Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Photovoltaic cell arranged so that no shading caused by this. The described electrode can be produced as an endless strip, which can be cut to the desired length. Usually, a plurality of substantially parallel, electrically conductive second wires are applied to the first wires such that a wire grid is formed. The content of US 2005/0241692 is hereby incorporated by reference into the present application.
Des weiteren zeigt das US-Patent Nr. 6 156 967 A eine strahlungsunempfindliche Furthermore, US Pat. No. 6,156,967 A shows a radiation insensitive
Solarzellenanordnung für Weltraumanwendungen. Dabei werden an zwei Solar cell arrangement for space applications. There are two
gegenüberliegenden Ende die Zellen kontaktiert, indem ein einzelner elektrischer opposite end of the cells contacted by a single electric
Kontaktsteg von der Frontseite der Solarzelle auf die Rückseite geführt ist, um anschliessend rückseitig mit einem Metallband mit sehr geringem Ausdehnungskoeffizienten kontaktiert zu werden. Auch wird der Vorderseitenkontakt nur an einer Stelle auf die Rückseite der Zelle geführt. Contact web is guided from the front of the solar cell to the back, to be subsequently contacted on the back with a metal strip with a very low expansion coefficient. Also, the front side contact is guided only at one point on the back of the cell.
US Patent 4 289 920 A beschreibt eine Kontaktierung für Tandemzellen, bei denen von der rückseitigen Zelle auf die Zelle auf der Forderseite ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. US Patent 4,289,920 A describes a tandem cell contacting in which electrical contact is made from the backside cell to the cell on the front side.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist die Aufgabe dieser Erfindung die  Based on this prior art, the object of this invention is the
Kontaktierung der Solarzellen mit beschränkten Anpassungen an den klassischen Contacting the solar cells with limited adaptations to the classical ones
Zellherstellprozess erheblich zu verbessern. Diese Verbesserung soll erreicht werden, ohne dass die Nachteile der bereits bekannten Verfahren in Kauf genommen werden müssten. Insbesondere ist es ein Ziel, die Kontaktierung der Zellen zu vereinfachen. Ein weiteres Ziel ist es, die Beschattung der Zellen durch die Kontaktierung auf ein Minimum zu beschränken. Significantly improve cell production process. This improvement is to be achieved without the disadvantages of the already known methods would have to be accepted. In particular, it is an aim to simplify the contacting of the cells. Another goal is to minimize the shading of the cells by contacting them.
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle mit einer Vorderseite mit einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten, vorzugsweise parallelen Kontaktfingem, welche in elektrisch leitendem Kontakt mit einer ersten elektrisch leitenden Schicht an der Vorderseite der Solarzelle stehen. Eine Mehrzahl von wenigstens zwei voneinander beabstandeten, vorzugsweise parallelen Kontaktstegen verlaufen im Wesentlichen senkrecht zu den  The present invention relates to a solar cell having a front side with a plurality of spaced apart, preferably parallel, contact fingers, which are in electrically conductive contact with a first electrically conductive layer on the front side of the solar cell. A plurality of at least two spaced apart, preferably parallel contact webs extend substantially perpendicular to the
Kontaktfingern und stehen mit diesen und vorzugsweise der elektrisch leitenden Schicht in elektrisch leitendem Kontakt. Die Rückseite der Solarzelle weist eine zweite elektrisch leitende Schicht auf. Contact fingers and are in electrically conductive contact with these and preferably the electrically conductive layer. The back side of the solar cell has a second electrically conductive layer.
Die erfindungsgemässe Solarzelle ist nun dadurch gekennzeichnet, dass als Kontaktstege Kontaktbänder eingesetzt sind, welche in einem Abstand von < 30 mm voneinander angeordnet sind, und dass die Kontaktbänder wenigstens auf einer Seite auf die Rückseite der Solarzelle geführt sind und an dieser anliegen, wobei. eine zwischen den Enden der Kontaktbänder und der zweiten elektrischen Schicht vorgesehene Isolation dieselben von der elektrisch leitenden Schicht der Zellenrückseite trennt. Die erfindungsgemässe Solarzelle hat den Vorteil, dass die Leitungsverluste in den nur dünn ausgebildeten Kontaktfingern reduziert sind, da die Kontaktbänder in bedeutend engerem Abstand voneinander angeordnet sind als die Kontaktstege bei konventionellen Solarzellen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Kontaktenden der Kontaktbänder der Vorderseite auf die Rückseite gefaltet sind und die Stromabführung auf der Rückseite der Zelle erfolgt. Durch die vorgesehene Isolation ist ein Kurzschluss zwischen der elektrisch leitenden Schicht der Rückseite und den The solar cell according to the invention is now characterized in that contact strips are used as contact webs, which are arranged at a distance of <30 mm from each other, and that the contact strips are guided at least on one side to the back of the solar cell and abut against this, wherein. an insulation provided between the ends of the contact bands and the second electrical layer separates them from the electrically conductive layer of the cell backside. The solar cell according to the invention has the advantage that the conduction losses are reduced in the only thinly formed contact fingers, since the contact strips are arranged at a significantly closer distance from one another than the contact webs in conventional solar cells. Another advantage is that the contact ends of the contact strips of the front side are folded on the back and the current discharge takes place on the back of the cell. Due to the proposed isolation is a short circuit between the electrically conductive layer of the back and the
Kontaktenden ausgeschlossen. Ein Vorteil ist, dass bei Zellenfertigungslinien ausschliesslich der Siebdruckprozess zur Frontmetallisierung angepasst werden muss, um mit der Erfindung kompatibel zu sein. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Solarzellen nach der Kontaktierung unempfindlicher gegenüber Mikrorissen in der Zelle sind und auch das Bruchrisiko der Zellen reduziert wird, womit die Ausbeute im Modulherstellungsprozess erheblich gesteigert wird. Ein zusätzlicher Vorteil - z.B. im Vergleich zur eingangs erwähnten US 2005/0241692 - ist der Umstand, dass mit dieser Erfindung der Strom beidseitig der Solarzelle abgeführt werden kann und eine Serieverschaltung möglich ist ohne zusätzlichen Platzbedarf. Weiters ist bei dieser Erfindung im Gegensatz zur eingangs erwähnten US 2005/0241692 keine Trägerfolie zur Aufbringung der Kontaktstege auf die Zelle notwendig. Contact ends excluded. One advantage is that in cell production lines only the screen printing process for front metallization has to be adapted in order to be compatible with the invention. Another advantage is that the solar cells after contacting Less sensitive to microcracks in the cell and also the risk of breakage of the cells is reduced, whereby the yield in the module manufacturing process is significantly increased. An additional advantage - for example, in comparison to the aforementioned US 2005/0241692 - is the fact that with this invention, the current can be dissipated on both sides of the solar cell and a series connection is possible without additional space. Furthermore, in this invention, in contrast to the aforementioned US 2005/0241692 no carrier film for applying the contact webs on the cell is necessary.
Vorteilhaft sind beide Enden der Kontaktbänder an einander gegenüberliegenden Seiten auf die Rückseite der Solarzelle geführt sind. Durch die Stromabführung an einander Advantageously, both ends of the contact bands are guided on opposite sides to the back of the solar cell. By the current discharge to each other
gegenüberliegenden Seiten der Solarzelle kann die Breite der Kontaktbänder deutlich schmaler sein als die konventionellen Kontaktstege. Wenn beidseitig Strom abgeführt wird, kann die Breite der Kontaktbänder bei ungefähr gleichen Leitungsverlusten halbiert werden. Schmalere Kontaktbänder haben zudem den Vorteil, dass die Solarzelle weniger stark beschattet wird. opposite sides of the solar cell, the width of the contact strips can be significantly narrower than the conventional contact webs. If power is dissipated on both sides, the width of the contact strips can be halved with approximately the same line losses. Narrower contact bands also have the advantage that the solar cell is less shaded.
Vorteilhaft sind Kontaktbänder einer Breite < 0.7 mm oder Drähte eines Durchmessers < 0.5 mm eingesetzt. Solche Kontaktbänder besitzen einen ausreichend geringen Contact strips of a width <0.7 mm or wires of a diameter <0.5 mm are advantageously used. Such contact bands have a sufficiently low
Leitungswiderstand, um die von der Zelle produzierte elektrische Energie möglichst verlustarm abzuführen. Wenn flache Kontaktbänder eingesetzt sind, dann haben diese vorzugsweise eine minimale Stärke von wenigstens 50 Mikrometern (μm), vorzugsweise > 70 μm und besonders bevorzugt > 80 μm. Die obere Grenze für die Stärke der Line resistance to dissipate the electrical energy produced by the cell loss as possible. If flat contact bands are used, they preferably have a minimum thickness of at least 50 micrometers (μm), preferably> 70 μm, and more preferably> 80 μm. The upper limit for the strength of the
Kontaktbänder liegt bei maximal 150 μm, vorzugsweise maximal 130 μm und besonders bevorzugt maximal 120 μm. Grundsätzlich können zusätzlich Kontaktstege vorgesehen sind. In diesem Fall sind die Kontaktstege über im Wesentlichen die ganze Länge mit den Contact bands is at most 150 microns, preferably at most 130 microns and more preferably at most 120 microns. In principle, additional contact webs are provided. In this case, the contact webs are over substantially the entire length with the
Kontaktbändern kontaktiert und in elektrisch leitendem Kontakt mit diesen. Das heisst, dass grundsätzlich auch konventionelle Solarzellen, welche üblicherweise nur zwei Kontaktstege aufweisen, zusätzlich mit Kontaktbändern kontaktiert sein können. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind als elektrisch leitende Kontaktelemente Kontaktbänder vorgesehen, welche auf der Vorderseite der Zelle mit den Kontaktstegen und auf der Rückseite der Zelle mit Stromsammeistreifen kontaktiert werden. Contact bands contacted and in electrically conductive contact with these. This means that, in principle, conventional solar cells, which usually have only two contact webs, can additionally be contacted with contact strips. According to a preferred embodiment, contact strips are provided as electrically conductive contact elements which are contacted on the front side of the cell with the contact webs and on the back side of the cell with current collecting strips.
Vorteilhaft ist als Isolation eine Isolationsschicht entweder an den Enden der Kontaktbändern oder an einer Randzone auf der Rückseite vorgesehen. Die Isolation kann grundsätzlich auf unterschiedliche Arten ausgeführt sein. Von Bedeutung ist einzig, dass zwischen der Vorderseite der Zelle und der Rückseite ein Kurzschluss vermieden ist. Eine Advantageously, an insulation layer is provided either at the ends of the contact strips or at an edge zone on the back as insulation. The isolation can basically be carried out in different ways. Of importance is only that between the front of the cell and the back of a short circuit is avoided. A
Ausführungsvariante sieht deshalb vor, die Kontaktenden mit einem isolierenden Embodiment therefore provides the contact ends with an insulating
Schutzmantel zu versehen. Gemäss einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass an zwei einander gegenüberliegenden Randzonen auf der Rückseite der Solarzelle je eine Isolationsschicht vorgesehen ist, und dass die Enden der Kontaktbänder und/oder mit den Kontaktstegen in Verbindung stehende elektrisch leitende Kontaktelemente an gegenüberliegenden Seiten auf die Rückseite der Solarzelle geführt sind. Die Enden der Kontaktbänder können somit auf den Isolationsschichten angeordnet sein. Die Protective jacket to provide. According to another embodiment, it is provided that an insulating layer is provided on two opposite edge zones on the back of the solar cell, and that the ends of the contact strips and / or electrically conductive contact elements in contact with the contact webs on opposite sides of the back of the solar cell are guided. The ends of the contact strips can thus be arranged on the insulating layers. The
Isolationsschicht kann eine elektrisch nicht-leitende Folie, ein Lack oder eine aufgedampfte oder aufgesputterte Schicht sein. Insulation layer may be an electrically non-conductive film, a paint or a vapor-deposited or sputtered layer.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Enden der Kontaktbänder zwecks Stromabführung und -weiterleitung mit einem Kontaktstreifen verbunden sind. Der According to a preferred embodiment, the ends of the contact strips are connected to a contact strip for the purpose of current discharge and forwarding. Of the
Kontaktstreifen kann dabei so angeordnet sein, das entweder eine Seriell- oder eine Parallelverschaltung benachbarter Zellen realisiert ist. Zweckmässigerweise entspricht die Länge der Kontaktbänder der Breite der Solarzelle plus der Länge, die für die Faltung auf die Rückseite notwendig ist, plus die notwendige Länge für die Kontaktierung mit den Contact strip can be arranged so that either a serial or a parallel connection of adjacent cells is realized. Conveniently, the length of the contact strips corresponds to the width of the solar cell plus the length that is necessary for the folding on the back, plus the necessary length for contacting with the
Kontaktelementen. Contact elements.
Die serielle oder parallele Verschaltung der Zellen kann auf 2 Arten bewerkstelligt werden. In einer ersten Variante wird auf der Rückseite der Solarzelle eine isolierende Kontaktierungsfolie mit integrierten Leiterbahnen aufgebracht, welche Leiterbahnen zur Stromabführung enthält. Die Verbindung der Leiterbahnen mit den Kontaktenden der Kontaktbändchen kann dabei mittels Löten oder Kleben erfolgen. The serial or parallel connection of the cells can be accomplished in two ways. In a first variant is on the back of the solar cell an insulating Kontaktierungsfolie applied with integrated tracks, which contains tracks for power dissipation. The connection of the conductor tracks with the contact ends of the contact strips can be effected by means of soldering or gluing.
In einer zweiten Variante werden die Kontaktbänder, welche teils mit den Kontaktstegen in Verbindung stehen können, durch weitere flache Kontaktbändchen oder Kontaktdrähtemit der nächsten Solarzelle elektrisch verbunden. Das Kontaktelement selbst kann durch ein Kontaktbändchen gebildet sein, das eine ausreichende Länge besitzt zur Serie- oder Parallelverschaltung mit der nächsten Solarzelle. Diese Variante besitzt den Vorteil, dass keine separate Folie notwendig ist. Allerdings muss sichergestellt werden, dass sowohl Kontaktstege, Kontaktelemente bzw. Kontaktbänder und Kontaktverbindungen elektrisch von der Rückseite der Solarzelle isoliert sind. In a second variant, the contact bands, which may be partly associated with the contact webs, are electrically connected to the next solar cell by further flat contact strips or contact wires. The contact element itself may be formed by a contact strip, which has a sufficient length for series or parallel connection with the next solar cell. This variant has the advantage that no separate film is necessary. However, it must be ensured that both contact webs, contact elements or contact bands and contact connections are electrically isolated from the back of the solar cell.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform sind Kontaktbänder einer Breite < 0.7 mm oder Drähte eines Durchmessers < 0.5 mm eingesetzt. Die Verwendung von sehr schmalen Kontaktbändern oder Drähten eines kleinen Durchmessers hat den Vorteil, dass die According to an advantageous embodiment, contact strips of a width <0.7 mm or wires of a diameter <0.5 mm are used. The use of very narrow contact bands or wires of a small diameter has the advantage that the
Beschattung der Zellen auf ein Minimum reduziert ist. Zweckmässigerweise sind die Shading of the cells is reduced to a minimum. Conveniently, the
Kontaktbänder oder -drahte in einem Abstand < 30 mm voneinander angeordnet. Contact straps or wire at a distance <30 mm from each other.
GDer Einsatz von Kontaktbändern einer Breite < 0.7 mm oder Drähte eines Durchmessers < 0.5 mm hat den Vorteil, dass die Beschattung der Zelle auf ein Minimum reduziert ist, sodass die Stromausbeute höher sein kann als bei konventionellen Zellen. Die Verringerung des metallisierten Bereiches der Zellenoberfläche hat weiter den Vorteil, dass dies zusätzlich zu einer Erhöhung der Leerlaufspannung der Zelle führen kann, was einen weiteren Gewinn im Wirkungsgrad nach sich zieht. Darüber hinaus reduzieren sich die Verluste in der The use of contact strips of width <0.7 mm or wires of diameter <0.5 mm has the advantage that the shading of the cell is reduced to a minimum, so that the current efficiency can be higher than with conventional cells. The reduction of the metallized area of the cell surface further has the advantage that this can additionally lead to an increase in the open circuit voltage of the cell, which results in a further gain in the efficiency. In addition, the losses in the company are reduced
Stromabführung durch die im Vergleich zu konventionellen Zellen geringeren Abstände zwischen den Kontaktstegen. Dies führt auch zu einer beträchtlichen Verbesserung des Füllfaktors der Solarzelle. Eine bevorzugte Variante sieht eine Stromabführung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Zelle vor. Das Abführen des Stromes auf beiden Seiten der Zelle erlaubt eine Halbierung des Querschnitts der Kontaktstege, womit die abgedeckte Zelloberfläche entsprechend reduziert wird. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Zelle sind bereits oben diskutiert worden. Current dissipation due to the smaller distances between the contact webs compared to conventional cells. This also leads to a considerable improvement in the fill factor of the solar cell. A preferred variant provides a power drain on two opposite sides of the cell. The removal of the current on both sides of the cell allows a halving of the cross section of the contact webs, whereby the covered cell surface is reduced accordingly. Further advantageous embodiments of the cell have already been discussed above.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Solarzellenanordnung oder -modul mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Solarzellen gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Solarzellen überdeckende Kontaktierungsfolie aus einem elektrisch isolierenden Material und mit ersten und zweiten integrierten Leiterbahnen auf die Solarzellen aufgebracht ist, welche in elektrisch leitendem Kontakt mit den Enden der Kontaktstege und/oder den mit den Kontaktstegen in Verbindung stehenden elektrisch leitenden Kontaktelementen und der elektrisch leitenden Rückseite der Solarzelle sind. Die erfindungsgemässe The subject of the present invention is also a solar cell arrangement or module with a plurality of juxtaposed solar cells according to one of claims 1 to 15, characterized in that a plurality of juxtaposed solar cells covering contacting foil of an electrically insulating material and with first and second integrated conductor tracks is applied to the solar cells, which are in electrically conductive contact with the ends of the contact webs and / or in communication with the contact webs electrically conductive contact elements and the electrically conductive back of the solar cell. The inventive
Solarzellenanordnung hat den Vorteil, dass lediglich der Siebdruckprozess zur Solar cell arrangement has the advantage that only the screen printing process for
Frontmetallisierung angepasst werden muss, um mit der Erfindung kompatibel zu sein. Ausserdem können die Zellen dicht nebeneinander angeordnet sein, da die Stromabführung auf der Zellenrückseite erfolgt. Durch den Einsatz einer einzelnen Kontaktierungsfolie kann ein elektrischer Kontakt sowohl zur Zellenvorderseite als auch zur Zellenrückseite erfolgen. Die ersten und zweiten Leiterbahnen können so angeordnet sein, dass die hintereinander angeordneten Solarzellen parallel oder seriell miteinander verbunden sind. Front metallization must be adapted to be compatible with the invention. In addition, the cells can be arranged close to each other, since the current discharge takes place on the back of the cell. By using a single contacting foil, electrical contact can take place both to the cell front side and to the cell rear side. The first and second conductor tracks can be arranged so that the solar cells arranged one behind the other are connected in parallel or in series.
Die vorgängige Kontaktierung kann sowohl auf der Frontseite der Solarzelle eingesetzt werden, ist aber auch auf der Rückseite vorteilhaft, falls die Rückseite transparent ausgestaltet ist, was bei bi-fazialen Zellen der Fall ist. In diesem Falle werden die The previous contact can be used both on the front side of the solar cell, but is also advantageous on the back, if the back is made transparent, which is the case with bi-facial cells. In this case, the
Kontaktstege aufgebracht, aber nicht auf die Gegenseite gefaltet. Contact bars applied, but not folded on the opposite side.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die ersten Leiterbahnen mit den Enden der Kontaktbänder einer ersten Solarzelle und mit der Rückseite einer benachbarten zweiten Solarzelle, und die zweiten Leiterbahnen der erwähnten ersten Solarzelle mit deren Rückseite und mit den Kontaktbändem der zweiten benachbarten Solarzelle in elektrisch leitendem Kontakt sind. Auf diese Weise ist auf einfache Art eine Serieverschaitung der Zellen realisiert. An advantageous embodiment provides that the first interconnects with the ends of the contact strips of a first solar cell and with the back of an adjacent second solar cell, and the second interconnects of said first solar cell with their Back and with the Kontaktbändem the second adjacent solar cell in electrically conductive contact. In this way, a series Verschaitung the cells is realized in a simple way.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäss Oberbegriff von Anspruch 23, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Enden des Kontaktierungsgitters auf die Rückseite des Solarzelle geführt und von der elektrisch leitenden Rückseite isoliert werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Stromabführung von der Zellenvorderseite und von der Zellenrückseite auf der Rückseite der Solarzelle erfolgt. The present invention also provides a process for producing a solar cell according to the preamble of claim 23, which is characterized in that ends of the contacting grid are guided on the back side of the solar cell and isolated from the electrically conductive rear side. This method has the advantage that the current is discharged from the front of the cell and the back of the cell on the back of the solar cell.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt: The invention will now be described by way of example with reference to the figures. It shows:
Figur 1 : Schematisch der Aufbau einer Solarzelle; Figure 1: Schematically the structure of a solar cell;
Figur 2: schematisch die herkömmliche Kontaktierung einer kristallinen  Figure 2: schematically the conventional contacting of a crystalline
Siliziumsolarzelle mit einer Mehrzahl von voneinander  Silicon solar cell with a plurality of each other
beabstandeten, parallelen Kontaktfingern und zwei ca. 2 mm  spaced, parallel contact fingers and two about 2 mm
breiten Kontaktstegen, welche senkrecht zu den Kontaktfingem  wide contact webs which are perpendicular to the contact fingers
verlaufen;  run;
Figur 3: schematisch eine ebenfalls bekannte Kontaktierung, deren Figure 3: schematically a likewise known contact, whose
Kontaktstege jedoch nur etwa die Hälfte der Breite der  Contact webs, however, only about half the width of
Kontaktstege von Fig. 1 haben;  Contact webs of Fig. 1 have;
Figur 4: Schematisch in Draufsicht eine erste Ausführungsform einer Figure 4: Schematically in plan view a first embodiment of a
erfindungsgemässen Solarzelle mit einer Kontaktierung mit  Solar cell according to the invention with a contact with
Kontaktstegen, die einen deutlich kleineren Abstand  Contact webs, which are a much smaller distance
voneinander aufweisen als die bekannten Beispiele gemäss  have from each other as the known examples according to
Figur 1 oder 2;  Figure 1 or 2;
Figur 5: die Ausführungsform gemäss Figur 4 mit Kontaktbändchen, die  Figure 5: the embodiment according to Figure 4 with contact strips, the
auf die Kontaktstege gelötet sind und in Seitenansicht die  are soldered to the contact bridges and in side view the
Anordnung vor dem Löten der Kontaktbändchen, bestehend aus Zelle und Kontaktbändchen; Arrangement before soldering the contact strips, consisting of cell and contact strips;
Figur 6 a,b: Schematisch die Solarzelle mit den über die Zelle Figure 6 a, b: Schematically, the solar cell with the on the cell
hinausragenden Enden der Kontaktbändchen und einer protruding ends of the contact strips and a
Isolationsfolie, welche unter den Enden der derInsulation film, which under the ends of the
Kontaktbändchen angeordnet ist, in Draufsicht undContact ribbon is arranged, in top view and
Seiteansicht; Side view;
Figur 7 a,b: schematisch eine Unteransicht (a) und eine Seitenansicht der Figure 7 a, b: schematically a bottom view (a) and a side view of
Solarzelle von Figur 5, bei der die Enden der Kontaktbändchen auf die Rückseite gefaltet sind mit einem quer zu den  Solar cell of Figure 5, wherein the ends of the contact strips are folded on the back with a transverse to the
Kontaktbändchen verlaufenden Kontaktstreifen verbunden sind;  Contact strips extending contact strips are connected;
Figur 8: in Draufsicht eine Folie zur Rückseitenkontaktierung mit Figure 8: in plan view a film for back contact with
Kontaktierungspunkten, die zur Verbindung mit der Zelle dienen;  Contacting points used to connect to the cell;
Figur 9: die Struktur der metallischen Zwischenschicht der FIG. 9 shows the structure of the metallic intermediate layer of FIG
Rückseitenfolie mit Leiterbahnen zur Serieverschaltung mehrer Backsheet with tracks for series connection several
Zellen; cells;
Figur 10: schematisch die Rückseite einer Anordnung von 6 Solarzellen, welche parallel geschaltet sind; FIG. 10 shows schematically the rear side of an arrangement of 6 solar cells, which are connected in parallel;
Figur 11 : schematisch eine Anordnung von 3 hintereinander Figure 11: schematically an arrangement of 3 in a row
geschalteten Solarzellen (Serieverschaltung). switched solar cells (series connection).
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Solarzelle. Eine solche Zelle besteht aus einem ca. 0.2 mm dicken p-leitenden Si-Substrat, auf welchem eine sub-Mikrometer dicke n-Schicht aufgebracht ist. Bei der monokristallinen Siliziumsolarzelle wird die n-Schicht durch oberflächennahes Einbringen von Phosphor-Atomen in das p-Material erzeugt. Die n-Schicht ist so dünn, dass das Sonnenlicht in der Raumladungszone am p/n Übergang absorbiert wird. Das p-Material wiederum muss so dick sein, um die tiefer eindringenden FIG. 1 shows schematically the structure of a solar cell. Such a cell consists of an approximately 0.2 mm thick p-type Si substrate on which a sub-micron thick n-layer is applied. In the case of the monocrystalline silicon solar cell, the n-layer is produced by the introduction of phosphorus atoms into the p-material near the surface. The n-type layer is so thin that the sunlight in the space charge zone is absorbed at the p / n junction. The p-material, in turn, must be thick enough to penetrate deeper
Sonnenstrahlen absorbieren zu können und um der Solarzelle die mechanische Stabilität zu geben. Auf der Rückseite ist in der Regel eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, und auf der Vorderseite sind Kontaktfinger 105 vorgesehen, um den Strom abzuführen. Die Kontaktfinger 105 sollten dabei möglichst schmal sein, um die Beschattung der Zelle durch die Kontaktbahnen gering zu halten. To be able to absorb sun rays and to give the solar cell the mechanical stability. On the back usually an electrically conductive layer is applied, and on the front contact fingers 105 are provided to dissipate the current. The contact fingers 105 should be as narrow as possible in order to keep the shading of the cell by the contact tracks low.
Die Erfindung besteht aus einer neuartigen Kontaktierung, die sich durch mehrere The invention consists of a novel contact, extending through several
vorteilhafte Merkmale auszeichnet. Sie besteht aus mehreren, d.h. mehr als 3 schmalen (< 0.5mm) Kontaktbändchen 113 oder Drähten, die in einem Abstand 111 (<30 mm) distinguishes advantageous features. It consists of several, i. more than 3 narrow (<0.5mm) contact strips 113 or wires spaced 111 (<30mm) apart
voneinander angeordnet sind, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Im Vergleich zu are arranged from each other, as shown in Figure 4. Compared to
konventionellen Solarzellen sind also mindestens 3, vorzugsweise mehr als vier und besonders bevorzugt mehr als 5 Kontaktbändchen pro Solarzellenfläche von bekannten quadratischen Solarzellen, welche ein Kantenlänge von 175 oder 125 mm aufweisen. Die Kontaktbändchen 113 sind so ausgeführt sind, dass der Zellenstrom an beiden Enden der Kontaktbändchen 113 abgeführt werden kann (Figur 5). Die metallischen Kontaktbänder 113, typischerweise aus Kupfer, sind vorverzinnt und werden zum Aufbringen auf die Solarzelle erwärmt, bis das Lot flüssig wird und anschliessend mit der metallischen Zellenoberfläche verlötet. Die Adhäsion zwischen Bändchen 113 und Solarzellenoberfläche kann durch den Einsatz eines Flussmittels optimiert werden. Alternativ kann auch ein leitfähiger Kleber verwendet werden. Die Kontaktbänder 113 werden anschliessend um die Seitenkanten herum auf die Rückseite der Solarzelle gefaltet (Figur 7). Um Kurzschlüsse zwischen der Zellenrückseite und der Zellenvorderseite zu verhindern, wird vorgängig eine elektrische Isolationsschicht 117 auf die Zellenrückseite aufgebracht (Figur 6). Die Isolation kann zum Beispiel aus einem nichtleitenden und temperaturbeständigen Klebeband, zum Beispiel ein Klebeband aus Kapton bestehen, das an die Kontaktbändchen geklebt wird, bevor die Kontaktbändchen auf die Rückseite der Solarzelle gefaltet werden. Das Kaptonband kann aber auch auf der Zellenoberfläche angebracht sein. Anstatt einem Isolationsband kann eine nicht leitende Schicht (zum Beispiel ein temperaturbeständiger Isolationslack) auf der Zellenrückseite im Bereich der Kontaktbändchen 113 aufgebracht werden. Falls die Conventional solar cells are thus at least 3, preferably more than four, and more preferably more than 5 contact bands per solar cell surface of known square solar cells, which have an edge length of 175 or 125 mm. The contact strips 113 are designed so that the cell current can be dissipated at both ends of the contact strips 113 (FIG. 5). The metallic contact strips 113, typically of copper, are pre-tinned and are heated to be applied to the solar cell until the solder becomes liquid and then soldered to the metallic cell surface. The adhesion between ribbon 113 and solar cell surface can be optimized by the use of a flux. Alternatively, a conductive adhesive may be used. The contact strips 113 are then folded around the side edges around on the back of the solar cell (Figure 7). To prevent short circuits between the cell back and the front of the cell, an electrical Insulation layer 117 applied to the cell back (Figure 6). The insulation may for example consist of a non-conductive and temperature-resistant adhesive tape, for example Kapton tape, which is glued to the contact strips before the contact strips are folded onto the back of the solar cell. The Kapton tape can also be attached to the cell surface. Instead of an insulating tape, a non-conductive layer (for example, a temperature-resistant insulating varnish) may be applied to the back of the cell in the area of the contact strips 113. if the
Zellenkantenisolation mittels Laser, das heisst, die elektrische Trennung der Cell edge isolation by laser, that is, the electrical separation of the
Zellenvorderseite von der Zellenrückseite, auf der Zellenvorderseite durchgeführt ist (d.h. am Rand der Zellenvorderseite), ist es vorteilhaft, auch die Zellenstirnseite zu isolieren, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Kontaktbändchen werden anschliessend mit einem vorverzinnten Bändchen 119, welches als Stromsammeistreifen dient, verbunden. Zur effizienten Kontaktierung und Serieverschaltung der Solarzellen ist eine Rückseitenfolie 121 vorteilhaft, die aus mindestens einer strukturierten Metallschicht besteht, wie dies beispielsweise in Figur 9 dargestellt ist und einer Isolationsfolie 117 zwischen Solarzellen und Metallschicht, wie dies in Figur 8 dargestellt ist, mit Kontaktierungspunkten 123 zur elektrischen Verbindung der Zellen. Cell front, on the cell front side (i.e., on the edge of the cell front), it is advantageous to also insulate the cell face to avoid short circuits. The contact strips are then connected to a pre-tinned ribbon 119, which serves as a current collecting strip. For efficient contacting and series connection of the solar cells, a rear side foil 121 is advantageous, which consists of at least one structured metal layer, as shown for example in Figure 9 and an insulating film 117 between solar cells and metal layer, as shown in Figure 8, with contact points 123 to electrical connection of the cells.
Die Zellen werden zur Verbindung mit der Rückseitenfolie in Reihen mit geringem Abstand parallel zueinander abgelegt, wie dies in Figur 10 dargestellt ist. Anschliessend wird die Rückseitenkontaktierungsfolie 121 auf die Zellen gelegt und zur elektrischen The cells are laid parallel to one another in rows with a small spacing for connection to the backsheet, as shown in FIG. Subsequently, the Rückseitungskontaktierungsfolie 121 is placed on the cells and the electrical
Serieverschaltung der Solarzellen eine Kontaktierung mittels Löten an den Series connection of the solar cells contacting by means of soldering to the
Kontaktierungspunkten 123 und 147 durchgeführt (Figur 10). Diese Kontaktierung kann auch mittels Schweissen, einem leitfähigen Kleber oder einem anderen Verfahren durchgeführt werden. Contact points 123 and 147 carried out (Figure 10). This contacting can also be carried out by means of welding, a conductive adhesive or another method.
Es ist aber auch möglich, die Kontaktbändchen 113 direkt mit der But it is also possible, the contact strips 113 directly with the
Rückseitenkontaktierungsfolie zu verbinden, falls die Kontaktierungsverbindungen und Kontaktpunkte entsprechend angepasst sind. To connect back side contacting film, if the contacting compounds and Contact points are adjusted accordingly.
Als Alternative kann die Verbindung zwischen den Kontaktbändchen 113 so ausgeführt sein, wie dies in Figur 11 dargestellt ist. In diesem Falle ist keine Rückseitenfolie notwendig. Es wird aber eine zusätzliche Isolationsschicht im Bereich 153 benötigt, um Kurzschlüsse zwischen den Stromsammeistreifen 155, 157 und der Zellenrückseite zu vermeiden. Alternatively, the connection between the contact strips 113 may be made as shown in FIG. In this case, no backsheet is necessary. However, an additional insulation layer in the region 153 is required in order to avoid short circuits between the current collector strips 155, 157 and the cell backside.
Legende Legend
101 Solarzelle (vorzugsweise kristallin)  101 solar cell (preferably crystalline)
103 Kontaktstege  103 contact bridges
105 Kontaktfinger  105 contact fingers
111 Abstand zwischen Kontaktbändchen  111 Distance between contact strips
113 Kontaktbändchen  113 contact strips
115 Anpressplatte  115 pressure plate
117 Isolationsschicht  117 insulation layer
119 Kontaktstreifen / vorverzinntes Bändchen  119 contact strip / pre-tinned ribbon
121 Rückseitenfolie mit Kontaktierungspunkten  121 Backsheet with contact points
123 Kontaktierungspunkte  123 contact points
125 Rückseitenfolie mit Leiterverbindungen in Zwischenschicht 125 Backsheet with conductor connections in intermediate layer
127, 129, Leiterverbindungen auf Rückseitenfolie zur Serieverschaltung der 127, 129, conductor connections on the backsheet for series connection of the
Solarzellen  solar cells
131 , 133, Leiterverbindungen auf Rückseitenfolie zur Serieverschaltung der 131, 133, conductor connections on backside foil for series connection of the
Solarzellen  solar cells
135, 137, Leiterverbindungen auf Rückseitenfolie zur Serieverschaltung der 135, 137, conductor connections on backsheet for series connection of the
Solarzellen  solar cells
143 Solarzelle mit aufgebrachter Kontaktieruhg 143 solar cell with applied Kontaktieruhg
151 ,155,157 Kontaktbändchen  151, 155, 157 contact bands
153 Isolationsfolie 153 insulation film

Claims

Ansprüche: Claims:
1. Solarzelle (101) mit 1. solar cell (101) with
- einer Vorderseite mit einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten, vorzugsweise parallelen Kontaktfingern (105), welche in elektrisch leitendem Kontakt mit einer ersten elektrisch leitenden Schicht an der Vorderseite der Solarzelle stehen, und einer Mehrzahl von ebenfalls voneinander beabstandeten, vorzugsweise parallelen  - A front with a plurality of spaced apart, preferably parallel contact fingers (105) which are in electrically conductive contact with a first electrically conductive layer on the front side of the solar cell, and a plurality of likewise spaced apart, preferably parallel
Kontaktstegen(103), welche im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktfingern (105) verlaufen und mit diesen und der elektrisch leitenden Schicht in elektrisch leitendem Kontakt sind, und  Contact webs (103) which are substantially perpendicular to the contact fingers (105) and in electrically conductive contact with these and the electrically conductive layer, and
- einer Rückseite mit einer zweiten elektrisch leitenden Schicht,  a backside with a second electrically conductive layer,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
dass als Kontaktstege (103) Kontaktbänder (113) eingesetzt sind, welche in einem that contact strips (113) are used as contact webs (103), which in one
Abstand (111 ) < 30 mm voneinander angeordnet sind, und Distance (111) <30 mm from each other, and
dass die Kontaktbänder (113) auf die Rückseite der Solarzelle geführt sind und an dieser anliegen, und  that the contact strips (113) are guided on the back of the solar cell and abut against this, and
dass zwischen den Enden der Kontaktbänder (103) und der zweiten elektrisch leitenden that between the ends of the contact strips (103) and the second electrically conductive
Schicht der Zellenrückseite eine Isolation (117) vorgesehen ist. Layer of the cell back insulation (117) is provided.
2. Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden der 2. Solar cell according to claim 1, characterized in that both ends of the
Kontaktbänder (113) an einander gegenüberliegenden Seiten auf die Rückseite der Solarzelle geführt sind.  Contact strips (113) are guided on opposite sides to the back of the solar cell.
3. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktbänder (113) einer Breite < 0.7 mm oder Drähte eines Durchmessers < 0.5 mm eingesetzt sind. 3. Solar cell according to claim 1 or 2, characterized in that contact strips (113) of a width <0.7 mm or wires of a diameter <0.5 mm are used.
4. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbänder (113) eine minimale Stärke von > 50 Mikrometern (μm), vorzugsweise > 70 μm und besonders bevorzug > 80 μm haben. 4. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the contact bands (113) have a minimum thickness of> 50 micrometers (μm), preferably> 70 μm, and particularly preferably> 80 μm.
5. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Kontaktstege (103) vorgesehen sind, und dass die Kontaktbänder (113) auf die Kontaktstege (103) aufgebracht und in elektrisch leitendem Kontakt mit diesen sind. 5. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that in addition contact webs (103) are provided, and that the contact strips (113) are applied to the contact webs (103) and in electrically conductive contact therewith.
6. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, die Enden der Kontaktbänder (113) zwecks Stromabführung mit Stromsammeistreifen (121) verbunden sind. 6. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the ends of the contact strips (113) for the purpose of current dissipation with current collecting strip (121) are connected.
7. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Solarzelle eine isolierende Kontaktierungsfolie mit als 7. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that on the back of the solar cell an insulating contacting film with
Leiterbahnen dienenden, integrierten Stromsammeistreifen (125) aufgebracht ist, welche Leiterbahnen der Stromabführung dienen.  Applying conductor tracks, integrated Stromomsammeistreifen (125) is applied, which serve tracks of the current dissipation.
8. Solarzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den 8. Solar cell according to claim 7, characterized in that on the
Stromsammeistreifen (125) einzelne Kontaktierungsstellen (123) vorgesehen sind, welche aus einem tief schmelzenden Lot oder einem elektrisch leitenden Kleber gebildet sind.  Stromomsammeistreifen (125) individual contact points (123) are provided, which are formed from a low-melting solder or an electrically conductive adhesive.
9. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolation eine Isolationsschicht (117) entweder an den Enden der Kontaktstege und/oder den Kontaktelementen oder an einer Randzone auf der Rückseite vorgesehen ist. 9. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that an insulation layer (117) is provided either at the ends of the contact webs and / or the contact elements or at an edge zone on the back as insulation.
10. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Randzone an der Rückseite der Solarzelle, welche sich quer zur Längserstreckung der Kontaktbänder (113) erstreckt, mit einer Isolationsschicht (117) versehen ist, 10. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that at least one edge zone on the back of the solar cell, which is transverse to the Longitudinal extension of the contact strips (113) extends, is provided with an insulating layer (117),
11. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei einander gegenüberliegenden Randzonen auf der Rückseite der Solarzelle je eine Isolationsschicht (117) vorgesehen ist, und 11. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that at two opposite edge zones on the back of the solar cell depending on an insulation layer (117) is provided, and
dass die Enden der Kontaktbänder (113) an gegenüberliegenden Seiten auf die Rückseite der Solarzelle geführt sind, sodass die Enden der Kontaktstege oder der mit den Kontaktstegen in Verbindung stehende elektrisch leitende Kontaktelemente auf den Isolationsschichten angeordnet sind.  the ends of the contact strips (113) are guided on opposite sides to the rear side of the solar cell so that the ends of the contact webs or the electrically conductive contact elements which are connected to the contact webs are arranged on the insulating layers.
12. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kontaktbänder (113) der Breite der Solarzelle plus der Länge, die für die Faltung auf die Rückseite notwendig ist, plus die notwendige Länge für die 12. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the contact strips (113) of the width of the solar cell plus the length, which is necessary for the folding on the back, plus the necessary length for the
Kontaktierung mit den Kontaktelementen entspricht.  Contacting with the contact elements corresponds.
13. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung der Solarzelle mit den Kontaktbändern (113) und die anschliessende Verschaltung der Bänder (119, 151, 155, 157) durch eine Lötververbindung oder elektrisch leitende Klebelverbindung realisiert ist. 13. Solar cell according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting of the solar cell with the contact strips (113) and the subsequent interconnection of the bands (119, 151, 155, 157) is realized by a Lötververbindung or electrically conductive adhesive bond.
14. Solarzellenanordnung mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten 14. Solar cell arrangement with a plurality of juxtaposed
Solarzellenanordnung mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Solarzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen mittels Stromsammeistreifen (119) elektrisch miteinander verbunden sind.  Solar cell arrangement having a plurality of juxtaposed solar cells according to one of claims 1 to 16, characterized in that the cells are electrically connected to one another by means of current collecting strips (119).
15. Solarzellenanordnung nach Anspruch14, dadurch gekennzeichnet, dass als 15. Solar cell arrangement according to claim 14, characterized in that as
Stromsammeistreifen eine überdeckende Kontaktierungsfolie (125) aus einem elektrisch isolierenden Material und mit ersten und zweiten integrierten Leiterbahnen (132,133) auf die Solarzellen aufgebracht ist, welche in elektrisch leitendem Kontakt mit den Enden der Kontaktbänder (113) oder der elektrisch leitenden Rückseite der Solarzelle sind. Strommasististreifen a covering contacting foil (125) of a electrically insulating material and with first and second integrated conductor tracks (132, 133) being applied to the solar cells, which are in electrically conductive contact with the ends of the contact strips (113) or the electrically conductive rear side of the solar cell.
16. Solarzellenanordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Leiterbahnen (132,133) so angeordnet sind, dass die hintereinander angeordneten Solarzellen parallel miteinander verbunden sind. 16. Solar cell arrangement according to claim 15 or 16, characterized in that the first and second conductor tracks (132, 133) are arranged such that the solar cells arranged one behind the other are connected in parallel with one another.
17. Solarzellenanordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, die ersten und zweiten Leiterbahnen (132,133) so angeordnet sind, dass die hintereinander angeordneten Solarzellen seriell miteinander verbunden sind. 17. Solar cell arrangement according to claim 15 or 16, characterized in that the first and second conductor tracks (132, 133) are arranged so that the solar cells arranged one behind the other are connected in series with one another.
18. Solarzellenanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leiterbahnen (132) mit den Kontaktbändern (103) einer ersten 18. Solar cell arrangement according to one of claims 14 to 17, characterized in that the first conductor tracks (132) with the contact strips (103) of a first
Solarzelle und mit der Rückseite einer benachbarten zweiten Solarzelle, und  Solar cell and with the back of an adjacent second solar cell, and
die zweiten Leiterbahnen der erwähnten ersten Solarzelle mit deren Rückseite und mit den Kontaktbändern der zweiten benachbarten Solarzelle in elektrisch leitendem Kontakt sind.  the second interconnects of said first solar cell are in electrically conductive contact with the rear side thereof and with the contact bands of the second adjacent solar cell.
19. Solarzellenanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbänder (151, 155, 157) so ausgeführt sind, dass sie auf die Rückseite der nächsten Zelle verbunden werden können, ohne einen Kurzschluss auf der 19. Solar cell arrangement according to one of claims 14 to 18, characterized in that the contact strips (151, 155, 157) are designed so that they can be connected to the back of the next cell, without a short circuit on the
Zellenrückseite zu verursachen.  Cause cell back.
20. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, bei welchem Verfahren mindestens auf der Zellenvorderseite ein Kontaktierungsgitter aufgebracht und die Zellenvorderseite und die Zellenrückseite mit einem elektrischen Leiter zwecks Stromabführung kontaktiert werden, 20. A method for producing a solar cell, wherein said method applied at least on the cell front side of a contacting grid and the cell front side and the cell back contacted with an electrical conductor for the purpose of current dissipation become,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Kontaktierung auf der Rückseite erfolgt, indem das Kontaktierungsgitter der Zellenvorderseite um die Seitenkanten herum auf die Rückseite des Solarzelle geführt und von der elektrisch leitenden Rückseite isoliert wird.  in that the contacting takes place on the rear side, by guiding the front cell contacting grid around the side edges onto the rear side of the solar cell and isolating it from the electrically conductive rear side.
21. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Strom auf der 21. The method according to claim 21, characterized in that the current on the
Zellenrückseite abgeführt wird, indem die Zellenvorder- und Zellenrückseite mit Stromsammeileisten auf der Zellenrückseite kontaktiert werden.  Cell back is removed by the cell front and back of the cell are contacted with current collection lists on the back of the cell.
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