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DE102009035703A1 - Method for generation of ally flexible thin layered solar cells by interconnected individual cells or cell complexes, involves piercing thin layered solar cells from front side through carrier in narrow region on flexible carrier - Google Patents

Method for generation of ally flexible thin layered solar cells by interconnected individual cells or cell complexes, involves piercing thin layered solar cells from front side through carrier in narrow region on flexible carrier Download PDF

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DE102009035703A1
DE102009035703A1 DE102009035703A DE102009035703A DE102009035703A1 DE 102009035703 A1 DE102009035703 A1 DE 102009035703A1 DE 102009035703 A DE102009035703 A DE 102009035703A DE 102009035703 A DE102009035703 A DE 102009035703A DE 102009035703 A1 DE102009035703 A1 DE 102009035703A1
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Christian Scheit
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Solarion AG Photovotaik
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Abstract

The method involves piercing the thin layered solar cells from the front side through the carrier in a narrow region on a flexible carrier. An insulated electro-conductive wire is guided through the formed opening. The insulation of the electric conductive wire is electrically etched locally.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Systems flexibler Dünnschichtsolarzellen durch Verschaltung einzelner flexibler Dünnschichtsolarzellen. Eine Verschaltung ist die elektrische Verbindung einzelner Solarzellen zu Solarzellverbünden.The The invention relates to a method of making a system more flexible Thin-film solar cells by interconnection of individual flexible Thin film solar cells. An interconnection is the electrical one Connection of individual solar cells to solar cell networks.

Die Erfindung betrifft weiterhin den Verbund der Dünnschichtsolarzellen, der nach der neuen Technologie hergestellt worden ist.The Invention further relates to the composite of the thin-film solar cells, which has been manufactured according to the new technology.

Ausgangspunkt sind Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Substrat, bevorzugt Polymer-Substrat z. B. Polyimid, wobei das Verfahren auf andere Zelltechnologien ausgeweitet werden kann.starting point are thin-film solar cells on flexible substrate, preferred Polymer substrate z. Example, polyimide, wherein the method to others Cell technologies can be extended.

Es ist bereits bekannt, Dünnschichtsolarzellen herzustellen und zu Verbünden zu vereinigen. Dünnschichtsolarzellen z. B. der Solarion AG haben den Aufbau, der in dargestellt ist. oben zeigt eine Aufsicht, unten zeigt einen Querschnitt solch einer Dünnschichtsolarzelle. Die Herstellung derartiger Dünnschichtsolarzellen folgt einer allgemein bekannten Technologie.It is already known to produce thin-film solar cells and to unite them into networks. Thin-film solar cells z. B. the Solarion AG have the structure in is shown. above shows a top view, Below shows a cross section of such a thin-film solar cell. The production of such thin film solar cells follows a well-known technology.

Auf einem Substrat (1) wird eine metallische Schicht (2) in einem Vakuumprozess abgeschieden. Diese metallische Schicht dient als Rückkontakt, auch als Rückseitenelektrode bezeichnet, der Dünnschichtsolarzelle. Auf diese Schicht wird dann die photoaktive Schicht (3) abgeschieden, was meist in einem Vakuumprozess geschieht. Eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht (5) wird als Frontkontakt oder Vorderseitenelektrode aufgebracht. Zwischen Frontkontakt und photoaktiver Schicht werden diverse Pufferschichten (4) eingebaut. Zur Unterstützung der Leitfähigkeit des Frontkontaktes können auf diesen zusätzlich noch metallische Kontaktfinger und Sammelkontakte (6) aufgebracht werden.On a substrate ( 1 ) is a metallic layer ( 2 ) deposited in a vacuum process. This metallic layer serves as a back contact, also referred to as backside electrode, the thin film solar cell. The photoactive layer ( 3 ), which usually happens in a vacuum process. A transparent, electrically conductive layer ( 5 ) is applied as a front contact or front side electrode. Between front contact and photoactive layer, various buffer layers ( 4 ) built-in. To support the conductivity of the front contact can also metallic contact fingers and collective contacts ( 6 ) are applied.

Häufig wird als Substrat eine Polyimidfolie verwendet. Somit ist das Kontaktieren der metallischen Rückkontaktschicht von der Rückseite her nicht ohne weiteres möglich. Eine Kontaktierung des Rückkontaktes lässt sich aber von der Vorderseite der Solarzellen durch ein Entfernen aller über dieser Schicht liegenden Schichten erreichen. Ein zusätzliches Aufbringen metallischer Sammelkontakte (7) auf die freigelegte Rückkontaktschicht verbessert das Abführen der in der photoaktiven Schicht erzeugten Ladungsträger. Beide Kontakte – sowohl der Rückkontakt als auch der Frontkontakt liegen bei dieser Variante auf der Vorderseite der Solarzelle und müssen durch eine weitere Strukturierung des Materials (8) elektrisch voneinander getrennt werden.Frequently, a polyimide film is used as the substrate. Thus, contacting the metallic back contact layer from the backside is not readily possible. However, a contacting of the back contact can be achieved from the front side of the solar cells by removing all layers lying above this layer. An additional application of metallic collecting contacts ( 7 ) on the exposed back contact layer improves the dissipation of the charge carriers generated in the photoactive layer. Both contacts - both the back contact and the front contact are in this variant on the front of the solar cell and must be further structured by the material ( 8th ) are electrically separated from each other.

Zur Herstellung von Solarmodulen müssen die beschriebenen Dünnschichtsolarzellen miteinander verschaltet werden. Für eine Reihenschaltung muss dabei der Frontkontakt einer Solarzelle mit dem Rückkontakt einer folgenden Zelle verbunden werden. Im Falle einer Parallelschaltung müssen jeweils die Frontontakte und die Rückkontakte zweier oder mehrerer Solarzellen miteinander verbunden werden.to Production of solar modules must be the described thin-film solar cells interconnected with each other. For a series connection must while the front contact of a solar cell with the back contact to be connected to a following cell. In case of a parallel connection must each have the front contacts and the back contacts two or more solar cells are interconnected.

Die Dünnschichtsolarzellen, welche auf flexiblen Substraten (z. B. Polyimidfolie) hergestellt werden, zeichnen sich durch ein hohes Maß an Flexibilität im mechanischen Sinne aus. Diese Flexibilität soll natürlich auch für die Solarmodule erhalten bleiben. Es ist also die Aufgabe gestellt, eine Verschaltungstechnologie zu finden, welche die Flexibilität der Solarzellen nicht einschränkt.The Thin-film solar cells, which are on flexible substrates (eg polyimide film) are characterized by a high degree of flexibility in the mechanical sense out. Of course, this flexibility is also intended for the solar modules are preserved. So the task is set, to find an interconnection technology that gives the flexibility does not restrict the solar cell.

DE 3 317 309 C2 beschreibt eine Verschaltung, wobei einzelne Solarzellen auf eine mit integrierten Metalldrähten versehene Trägerfolie gebracht werden. Mittels Laserstrahlung werden die Metalldrähte lokal freigelegt und mit den Kontaktierungen der Solarzellen verbunden. DE 3 317 309 C2 describes an interconnection wherein individual solar cells are placed on a carrier foil provided with integrated metal wires. By means of laser radiation, the metal wires are exposed locally and connected to the contacts of the solar cells.

Im Falle eines leitfähigen Substrates lässt sich die in US 3,769,091 vorgeschlagene Schindelung einzelner Solarzellen anwenden, wobei die elektrisch leitfähige Rückseite überlappend auf die Vorderseite einer benachbarten Zellen gelegt und elektrisch verbunden wird. Bei einem flexiblen Substrat lässt sich dann eine flexible Verschaltung erreichen. Dieses Konzept lässt sich aber nicht auf Solarzellen mit einem elektrisch isolierenden Substrat übertragen.In the case of a conductive substrate, the in US 3,769,091 apply proposed shingling of individual solar cells, wherein the electrically conductive back overlapping placed on the front of an adjacent cell and electrically connected. With a flexible substrate, a flexible interconnection can then be achieved. However, this concept can not be transferred to solar cells with an electrically insulating substrate.

In US 3,903,427 und in US 7,276,724 wird vorgeschlagen, Löcher durch das gesamte Schichtpaket zu erzeugen und die eigentliche Durchkontaktierung bei der Abscheidung des transparenten leitfähigen Oxids auf der sonnenzugewandten Seite zu bewirken oder aber eine elektrisch leitfähige Paste zu applizieren. Für beide Verfahren besteht aber die Gefahr beim Durchkontaktieren im Loch den Frontkontakt und den Rückkontakt der Solarzellen kurzzuschließen und somit die Solarzelle in ihrer Funktion zu stören. Zum Umgehen dieses Problems wird in beiden Patenten eine Isolierung der Innenwände des Loches vorgeschlagen. Dies kann z. B. durch Abscheiden einer elektrisch nicht leitfähigen Schicht in einem Vakuumprozess (meist Sputtern (zur verbesserten Bedeckung der Innwände des Loches) oder durch das Applizieren eines Dielektrikums in Form einer elektrisch nicht leitenden Paste erfolgen.In US 3,903,427 and in US 7,276,724 It is proposed to create holes through the entire layer package and to effect the actual via in the deposition of the transparent conductive oxide on the sun-facing side or to apply an electrically conductive paste. For both methods, however, there is a risk of short-circuiting the front contact and the back contact of the solar cells during through-hole plating and thus disturbing the function of the solar cell. To overcome this problem, insulation of the inner walls of the hole is proposed in both patents. This can be z. Example by depositing an electrically non-conductive layer in a vacuum process (usually sputtering (for improved coverage of the inner walls of the hole) or by applying a dielectric in the form of an electrically non-conductive paste.

Eine interessante Möglichkeit zur Verschaltung flexibler Dünnschichtsolarzellen stellt das Vernähen dar. Die Idee an sich ist nicht neu und ist z. B. in [1] auf Seite 57 ausgeführt. Das Nähen erfolgt hier auf eigens freigelegten Breichen des metallischen Rückkontaktes der Solarzellen. Auf dem Frontkontakt der Zellen wird der Draht nur geklebt. Beim in [1] gezeigten Verfahren werden also nur das Substrat und der metallische Rückkontakt durchstoßen. Alle anderen Schichten werden vom Faden nicht durchstoßen. Diese Vorgehensweise ist insofern verständlich, da ein Durchstoßen des Front- und Rückkontaktes an ein und derselben Stelle mit einem leitfähigen Draht zu einem elektrischen Kurzschluss beider Kontakte (s. hierfür ) und somit zum Ausfall der Solarzelle führen würde. Darüber hinaus hat das in [1] gezeigte Verfahren den Nachteil, dass der Nahtbereich nicht zur Erzeugung eines Photostromes beiträgt, da hier alle Schichten bis zur metallischen Rückkontaktschicht entfernt werden.Sewing is an interesting option for interconnecting flexible thin-film solar cells. The idea itself is not new and is, for. For example, see [1] on page 57. The sewing takes place here on specially exposed areas of the metallic back contact of the solar cells. On the frontkon Cells of the wire, the wire is only glued. In the method shown in [1], therefore, only the substrate and the metallic back contact are pierced. All other layers are not pierced by the thread. This procedure is understandable insofar as a puncture of the front and back contact at one and the same point with a conductive wire to an electrical short circuit of both contacts (see ) and thus lead to failure of the solar cell. Moreover, the method shown in [1] has the disadvantage that the seam area does not contribute to the generation of a photocurrent, since all layers are removed up to the metallic back contact layer.

Die in den beiden US-Patenten 3,903,427 und 7,276,724 vorgestellten Verfahren haben zum Nachteil, dass ein zusätzlicher Prozessschritt zur Isolierung der Lochinnenwände nötig ist. Darüber hinaus ist ein vollständiges Bedecken der Lochinnenwände technologisch anspruchsvoll und aufwändig. Bleiben nach der Isolierung Teile der Innenwände frei, besteht nach wie vor die Gefahr eines Kurzschlusses.The in the two U.S. Patents 3,903,427 and 7,276,724 The presented methods have the disadvantage that an additional process step for insulating the inner wall of the holes is necessary. In addition, a complete covering of the hole inner walls is technologically demanding and expensive. If parts of the interior walls remain free after insulation, there is still the danger of a short circuit.

Die Erfindung hat die Aufgabe, Dünnschichtsolarzellen mit einem leitfähigen Draht zu vernähen ohne sie dabei kurzzuschließen. Darüber hinaus sollen zum Vernähen keine weiteren inaktiven Flächen vorgesehen werden. Dies soll in technologisch einfacher Weise erfolgen, mit hoher Produktivität und Energieausbeute.The Invention has the task of thin-film solar cells with a to sewn conductive wire without short circuiting it. In addition, for sewing no further be provided inactive areas. This should be in technological simple manner, with high productivity and energy yield.

Eine zentrale Idee der vorliegenden Erfindung ist es, auf die Isolierung der Löcher zu verzichten. Das Problem des Kurzschlusses beim Durchstoßen aller Schichten der Dünnschichtsolarzelle mit einem elektrisch leitfähigen Draht wird damit gelöst, dass die Isolierung, d. h. die elektrisch isolierende Ummantelung gleich mit dem eigentlichen Verbindungsmaterial, dem metallischen Kernmaterial „mitgebracht” wird. Das Problem wird also von einer ganz anderen Seite her gelöst als aus dem Stand der Technik bekannt ist. Nach der Erzeugung eines Loches wird dieses belassen wie es ist ohne zusätzlich aufwändige Beschichtungen der Innenwände des Lochs vorzunehmen.A central idea of the present invention is to the isolation to abandon the holes. The problem of short circuit when piercing all layers of the thin-film solar cell with an electrically conductive wire is solved with that the insulation, d. H. the electrically insulating sheath same with the actual connecting material, the "metallic core material" is brought along. So the problem is solved from a completely different angle as is known in the art. After the generation of a Loches will leave this as it is without any extra elaborate Coat the inner walls of the hole.

Die Ummantelung kommerziell erhältlicher beschichteter Drähte ist lückenlos (eine lückenlose Isolierung der Innenwände eines Loches ist wie bereits angesprochen technologisch anspruchsvoll). Die Gefahr eines Kurzschlusses durch den Draht ist erfindungsgemäß vollständig unterbunden.The Covering of commercially available coated wires is complete (a complete isolation of the Inner walls of a hole are as already mentioned technologically challenging). The risk of a short circuit through the wire is complete according to the invention prevented.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß also dadurch gelöst, dass eine Dünnschichtsolarzelle durchbohrt wird, wobei ein Loch entsteht, durch welches ein isolierter Leiter geführt wird. Die bisher auftretende Gefahr eines Kurzschließens an Front- und Rückkontakt beim Durchstoßen der Öffnung wird durch die Verwendung eines mit einer Isolierung ummantelten Drahtes behoben. Nachdem Dünnschichtsolarzellen mit diesem modifizierten Draht vernäht worden sind, erfolgt ein selektives Entfernen der Ummantelung des Drahtes (z. B. mittels Laserstrahlung) und damit eine Freilegung des metallischen Kernmaterials in ganz bestimmten Bereichen. Anschließend kann der freigelegte Draht mit den Kontakten der Solarzelle elektrisch verbunden werden, z. B. mittels elektrisch leitfähigen Klebers.The The object is thus achieved according to the invention, that a thin-film solar cell is pierced, wherein a hole is formed through which an insulated conductor passes becomes. The previously occurring danger of short-circuiting on front and back contact when piercing the opening is achieved by using a wire sheathed with an insulation Fixed. After thin film solar cells with this modified Wire sewn, there is a selective removal the sheathing of the wire (eg by means of laser radiation) and thus a Exposure of the metallic core material in very specific areas. Subsequently, the exposed wire with the contacts the solar cell are electrically connected, z. B. by means of electrically conductive Adhesive.

Detaillierte Beschreibung des ProzessablaufesDetailed description of the process flow

Die detaillierte Beschreibung des Prozessablaufes erfolgt anhand von .The detailed description of the process flow is based on ,

Die zu verbindenden Dünnschichtsolarzellen (10 und 11) werden so nebeneinander positioniert, dass der Sammelkontakt (13) des Frontkontaktes der Dünnschichtsolarzelle (11) parallel neben dem Sammelkontakt des Rückkontaktes (14) der Dünnschichtsolarzelle (10) liegt. Die einzelnen Dünnschichtsolarzellen können dabei sowohl freiliegend positioniert als auch auf einem gemeinsamen Träger positioniert und fixiert werden.The thin-film solar cells to be connected ( 10 and 11 ) are positioned next to each other so that the collecting contact ( 13 ) of the front contact of the thin-film solar cell ( 11 ) parallel to the collecting contact of the back contact ( 14 ) of the thin-film solar cell ( 10 ) lies. The individual thin-film solar cells can both be positioned exposed and positioned and fixed on a common carrier.

Anschließend erfolgt das Vernähen der Dünnschichtsolarzellen mithilfe eines ummantelten und somit elektrisch isolierten Drahtes. Solch ummantelte Drähte sind z. B. in Form von Polyurethan-beschichteten Kupferdrähten kommerziell erhältlich. Die Dicke der isolierenden Ummantelung des Drahtes kann prinzipiell beliebig gewählt werden. Das Nähen kann dabei im üblichen Sinne mithilfe einer Nadel erfolgen.Subsequently the sewing of the thin-film solar cells takes place using a sheathed and thus electrically insulated wire. Such coated wires are z. B. in the form of polyurethane-coated Copper wires commercially available. The fat The insulating sheath of the wire can in principle arbitrary to get voted. Sewing can be done in the usual way Senses using a needle.

Zum maschinellen Herstellen der Naht können Näh- und Stickmaschinen bzw. Abwandlungen davon verwendet werden. Es können prinzipiell übliche Industrienähmaschinen eingesetzt werden.To the machine manufacturing the seam can sewing and Embroidery machines or modifications thereof are used. It can in principle used industrial sewing machines become.

Es ist aber auch möglich, zunächst Löcher in den Dünnschichtsolarzellen zu erzeugen und den Draht durch diese Löcher zu fädeln. Die Löcher können beispielsweise mit einem Laserstrahl oder einem mechanischen Stanzwerkzeug erzeugt werden. Die Form der Naht kann prinzipiell beliebig gewählt werden. zeigt eine mögliche Form.However, it is also possible first to create holes in the thin-film solar cells and to thread the wire through these holes. The holes can be generated, for example, with a laser beam or a mechanical punching tool. The shape of the seam can in principle be chosen arbitrarily. shows a possible shape.

Damit die Sammelkontakte der Solarzellen mit den elektrisch leitfähigen Drähten verbunden werden können, muss die elektrisch isolierende Ummantelung der Drähte selektiv entfernt werden. Im Falle der Polyurethan-beschichteten Kupferdrähte wird die Ummantelung chemisch oder mithilfe eines Lasers entfernt werden. Letzteres ist ein bekanntes Verfahren und lässt ein definiertes und sauberes Entfernen zu [2].In order to the collective contacts of the solar cells with the electrically conductive Wires can be connected, the electric insulating sheath of the wires are selectively removed. In the case of polyurethane-coated copper wires is the sheath be removed chemically or by means of a laser. The latter is a well-known method and leaves a defined and clean removal to [2].

Zum Entfernen einer isolierenden Polyurethan-Beschichtung um einen Draht können z. B. gepulste Excimer-Laser oder gepulste CO2-Laser verwendet werden, wobei mit ersterem System etwas bessere (sauberere) Resultate beim Abtrag der Isolierung erzielt werden. Die Wellenlänge dieser Lasersysteme liegen dabei typischerweise im Infraroten (CO2) bzw. im Ultravioletten (Excimer). Die für den Abtrag der Isolierung verwendeten Laserfluenzen pro Puls können dabei im Bereich von 100 mJ/cm2 bis zu 100 J/cm2 liegen. Die Repetitionsraten des Lasers liegen im Bereich von einigen Hz bis zu mehreren kHz. Die Anzahl der Laserpulse, die für einen sauberen Abtrag notwendig sind, richten sich nach Art und Dicke der isolierenden Ummantelung.To remove an insulating polyurethane coating around a wire, for. As pulsed excimer laser or pulsed CO 2 laser can be used, with the former system slightly better (cleaner) results are achieved in the removal of the insulation. The wavelength of these laser systems are typically in the infrared (CO 2 ) or in the ultraviolet (excimer). The laser fluences per pulse used for the removal of the insulation can be in the range from 100 mJ / cm 2 to 100 J / cm 2 . The repetition rates of the laser range from a few Hz to several kHz. The number of laser pulses that are necessary for a clean removal depend on the type and thickness of the insulating sheath.

Wird einer der oben beschriebenen Laser auf die Oberfläche der isolierenden Beschichtung des Drahtes fokussiert, kann ein Entfernen dieser Schicht über eine Laser-Ablation des Materials erreicht werden. Der Abtrag wohldefinierter Bereiche kann über das Verwenden von Masken erzielt werden, welche zwischen Laser und beschichtetem Draht positioniert werden.Becomes one of the above-described laser on the surface of focused on insulating coating of the wire, a removal can achieved this layer via a laser ablation of the material become. The removal of well-defined areas can over the Using masks between laser and coated Wire to be positioned.

Die laterale Ausdehnung der Freilegungen des metallischen Drahtes kann dabei in einem Bereich von einigen μm bis zu mehreren cm beliebig angepasst werden.The lateral extent of the exposures of the metallic wire can while in a range of a few microns to several cm be adjusted arbitrarily.

Anschließend werden die freigelegten Metalldrähte mit den Kontakten der Dünnschichtsolarzellen verbunden. Dies kann z. B. mithilfe eines elektrisch leitfähigen Klebstoffes erfolgen, womit zugleich die mechanische Anbindung der Drähte an die Dünnschichtsolarzellen gewährleistet wird. Der Auftrag eines Leitklebers kann dabei mithilfe eines Dispensers erfolgen. Kommerziell erhältliche Dispenser arbeiten z. B. mit druckbeaufschlagten Kartuschen, Spindelventilen oder Jet-Ventilen, wobei letzteres höhere Durchsätze in einer Massenfertigung erwarten lässt.Subsequently become the exposed metal wires with the contacts connected to the thin film solar cells. This can be z. B. using an electrically conductive adhesive, which at the same time the mechanical connection of the wires to the thin-film solar cells is guaranteed. The order of a conductive adhesive can doing so using a dispenser. Commercially available Dispensers work z. B. with pressurized cartridges, spindle valves or jet valves, the latter higher throughputs expected in a mass production.

Nach dem Applizieren eines Leitklebers muss dieser entsprechend der Anweisung des Leitkleberherstellers in einem Trockenofen ausgehärtet werden.To Applying a conductive adhesive must be done according to the instruction be cured by the Leitkleherstellers in a drying oven.

Abwandlungen zum oben beschriebenen ProzessModifications to the above process

Die Dünnschichtsolarzellen können auch dann nach der Methodik des oben beschriebenen Prozesses verschaltet werden, wenn keine zusätzlichen Sammelkontakte auf den Zellen vorhanden sind. Das Verbinden der freigelegten Drähte kann auch direkt auf dem transparenten Frontkontakt bzw. auf der freigelegten Rückkontaktschicht erfolgen.The Thin-film solar cells can also after the Methodology of the process described above will be interconnected if no additional collecting contacts are present on the cells. Connecting the exposed wires can also be done directly on the transparent front contact or on the exposed back contact layer respectively.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich prinzipiell auf jeden Typ der Dünnschichtsolarzellen auf flexiblem Substrat anwenden. Folgende Typen dienen als Beispiel

  • • Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, Kupfer-Indium-Diselenid, Kupfer-Gallium-Dieselenid (bzw. Selen substituiert durch Schwefel)
  • • Amorphes Silizium
  • • Cadmium-Tellurid
  • • Mikrokristallines Silizium
  • • Gallium-Arsenid
In principle, the method according to the invention can be applied to any type of thin-film solar cell on a flexible substrate. The following types are examples
  • Copper Indium Gallium Diselenide, Copper Indium Diselenide, Copper Gallium Diesel Enid (or Selenium Substituted by Sulfur)
  • • Amorphous silicon
  • • cadmium telluride
  • • Microcrystalline silicon
  • • gallium arsenide

Als flexibles Substrat können Plastikfolien, z. B. Polyimidfolie, Metallfolien, z. B. Kupfer-, Stahl- oder Titanfolien oder Verbundwerkstoffe wie z. B. glasfaserverstärkte Gewebe eingesetzt werden.When flexible substrate can plastic sheeting, z. B. polyimide film, Metal foils, z. As copper, steel or titanium foils or composites such as B. glass fiber reinforced fabric can be used.

Abweichend von der obigen Beschreibung des Prozesses können die Dünnschichtsolarzellen zunächst mit Löchern versehen und anschließend entsprechend nebeneinander positioniert werden.deviant From the above description of the process, the thin-film solar cells can first provided with holes and then accordingly be positioned next to each other.

Zum Vernähen der Zellen lässt sich prinzipiell jeder metallische Draht (Kupfer-, Silber-, Aluminiumdraht etc.) verwenden. Als isolierende Beschichtung der Drähte können z. B. Polyurethan, PVC, PET, PTFE etc. verwendet werden.To the Sewing the cells can be in principle any use metallic wire (copper, silver, aluminum wire, etc.). As an insulating coating of the wires can z. As polyurethane, PVC, PET, PTFE, etc. are used.

Die elektrische Verbindung des freigelegten Drahtes mit den Kontaktierungen der Solarzelle kann neben dem Applizieren eines elektrisch leitfähigen Klebers auch über einen Löt- oder Schweißprozess erreicht werden.The electrical connection of the exposed wire with the contacts The solar cell can be used in addition to applying an electrically conductive adhesive also achieved via a soldering or welding process become.

Der Lötprozess kann z. B. im so genannten Reflow-Verfahren über das Aufbringen und Aufschmelzen einer Lotpaste geführt werden. Ein Aufschweißen des freigelegten Drahtes auf die Kontakte kann z. B. über Laserstrahlschweißen erfolgen. Wird für das Verbinden des Drahtes mit den Kontaktierungen des Solarzelle das Laserschweißen verwendet, kann das Entfernen der isolierenden Ummantelung des Drahtes und die Verbindung des Drahtes mit der Kontaktierung der Oberfläche in einem Prozessschritt durchgeführt werden und somit der Durchsatz in einer Massenfertigung erhöht werden.Of the Soldering process can z. B. in the so-called reflow process over led the application and melting of a solder paste become. A welding of the exposed wire on the Contacts can z. B. laser beam welding respectively. Used for connecting the wire to the contacts the solar cell uses laser welding, removal can be the insulating sheathing of the wire and the connection of the wire Wire with the contacting of the surface in one process step be carried out and thus the throughput in a mass production increase.

Als Vorrichtung zum Vernähen der Dünnschichtsolarzellen können Industrienähmaschinen verwendet werden.When Device for sewing the thin-film solar cells Industrial sewing machines can be used.

Mit der hier vorgestellten Methode lassen sich sowohl reine Reihenschaltungen und Parallelschaltungen als auch eine Kombination als Reihen-Parallel-Schaltung von Dünnschichtsolarzellen erzeugen ( ). Eine bevorzugte Anzahl von in Reihe geschalteten Dünnschichtsolarzellen beträgt 50 bis 200, ohne in irgendeiner Weise auf diese Zahl beschränkt zu sein. Prinzipiell ist das Vernähen hunderter Dünnschichtsolarzellen nach der erfindungsgemäßen Lösung technisch möglich.With the method presented here, it is possible to generate both pure series circuits and parallel circuits as well as a combination as a series-parallel circuit of thin-film solar cells ( ). A preferred number of series-connected thin-film solar cells is 50 to 200, without being limited in any way to this number. In principle, the sewing of hundreds of thin-film solar cells after the solution according to the invention is technically possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Substrat, Trägersubstrate carrier
22
metallische Schicht, welche als Rückkontakt der Solarzelle dientmetallic Layer which serves as the back contact of the solar cell
33
photoaktive Schichtphotoactive layer
44
Pufferschichtenbuffer layers
55
transparentes, elektrisch leitfähiges Oxid, welches als Frontkontakt der Solarzelle dienttransparent, electrically conductive oxide, which as a front contact of Solar cell is used
66
Metallisierung zur Unterstützung der Leitfähigkeit des Frontkontaktes, Kontaktierung der Vorderseitemetallization to support the conductivity of the front contact, Contacting the front
77
Kontaktierung des freigelegten Rückkontaktescontact of the exposed back contact
88th
Isolationsgraben zur elektrischen Trennung des Frontkontaktes und des auf die Vorderseite verlegten Rückkontaktesisolation trench for electrical separation of the front contact and on the front laid back contact
99
Draht welcher alle Schichten der Solarzelle durchstößtwire which pierces all layers of the solar cell
1010
DünnschichtsolarzelleThin film solar cell
1111
DünnschichtsolarzelleThin film solar cell
1212
Kontaktierung des Frontkontaktescontact of the front contact
1313
Kontaktierung des Frontkontaktescontact of the front contact
1414
Kontaktierung des Rückkontaktescontact of the back contact
1515
Kontaktierung des Rückkontaktescontact of the back contact
1616
Draht mit dem die Solarzellen vernäht sindwire with which the solar cells are sewn
1717
freigelegter metallischer Draht durch selektives Entfernen der elektrisch isolierenden Ummantelungexposed metallic wire by selectively removing the electrically insulating jacket
1818
elektrische Verbindung des freigelegten Drahtes mit den Kontaktierungen der Solarzelleelectrical Connection of the exposed wire with the contacts of the solar cell

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Verfahren zum Herstellen von Verbünden flexibler Dünnschichtsolarzellen durch Verschalten einzelner Zellen oder Zellkomplexe dadurch gekennzeichnet, dass Dünnschichtsolarzellen auf einem flexiblen Träger von der Vorderseite bis durch den Träger in einem engen Bereich durchstoßen werden, durch die entstandene Öffnung ein isolierter elektrisch leitfähiger Draht geführt wird, dessen Isolation anschließend lokal abgetragen wird und eine Kontaktierung des freigelegten Drahtes mit dem Frontkontakt bzw. dem Rückkontaktzugriff der Dünnschichtsolarzelle erfolgt.Process for producing networks of flexible thin-film solar cells by interconnecting individual cells or cell complexes, characterized in that thin-film solar cells are pierced on a flexible support from the front to the carrier in a narrow range, through the resulting opening an insulated electrically conductive wire is passed whose isolation is then removed locally and a contacting of the exposed wire with the front contact or the back contact access of the thin-film solar cell takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltung parallel oder in Reihe erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the interconnection is parallel or in series. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchstoßen mechanisch erfolgt.A method according to claim 1 and claim 2, characterized characterized in that the piercing is done mechanically. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen einer Öffnung mit einem Laserstrahl erfolgt.A method according to claim 1 and claim 2, characterized characterized in that the introduction of an opening with a Laser beam takes place. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abisolieren mit einem Laserstrahl erfolgt.Process according to claim 1 to claim 4, characterized characterized in that the stripping is done with a laser beam. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltung mit einer elektrisch leitfähigen Paste erfolgt.A method according to claim 1 to claim 5, characterized characterized in that the interconnection with an electrically conductive Paste takes place. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernähen kontinuierlich erfolgt.A method according to claim 1 to claim 6, characterized characterized in that the stitching is continuous. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass 50 bis 200 Zellen in Reihe geschaltet werden.Method according to Claims 1 and 2, characterized that 50 to 200 cells are connected in series. Verbund von Dünnschichtsolarzellen, bestehend aus einzelnen, miteinander verbundenen Dünnschichtsolarzellen auf flexiblem Träger, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschichtsolarzellen durchstoßen und nach Vernähen mit isoliertem Draht zu einem Verbund vereinigt sind.Composite of thin-film solar cells, consisting from individual interconnected thin-film solar cells on flexible support, characterized in that the Pierce thin-film solar cells and sew after sewing combined with insulated wire to form a composite.
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