WO2008046648A2 - Zellverbinder zur elektrischen kontaktierung von flächigen stromquellen sowie verwendung - Google Patents

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    • H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • H10F19/904—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells characterised by the shapes of the structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a cell connector (ZV) for electrical contacting of planar
  • wafer-based solar cells are electrically connected in groups.
  • the cell flow must be led from the cell surface to the cell edge and from there to an adjacent cell.
  • metallic cell connectors ZV
  • take-off points are provided in the flat or at the cell edge.
  • the conductive cross-section of the ZV must be sufficient to conduct currents of several amperes (5-30) per cell with low losses.
  • the ZV may only introduce limited mechanical stresses into the contact points. Such mechanical stresses occur between adjacent contact points on individual cells as well as on both sides of a bridged cell gap. The mechanical stresses are caused by thermal expansion differences in the production and operation of the modules as well as by deformation of the modules.
  • the cell-side pick-up points on the front are arranged along straight lines and connected to continuous strips (busbars).
  • busbars On the back of a two-dimensional metallization is common.
  • the acceptance points of both polarities on the back are arranged either at the edge of the cell or in the cell surface. If they lie on the edge of the cell, the ZV does not have any electricity-collecting function.
  • ZV flat cell connectors
  • BSKZ flat cell connectors
  • its cross section is constant and is typically about 2mm x 0.15mm ( Figure 1). They are soldered on the front side over the entire length on the busbar of a cell and change over an offset section to the rear, to the back of the neighboring cell.
  • curved or diamond-shaped ZV sections are used for bridging the cell gap, which are optionally connected to each other (WO 2005 013 322, WO 2005 122 282).
  • JP 11 312 820 describes a ZV with a stress relieving section in the range of
  • a cell connector is provided in planar form for the electrical contacting of at least two planar current sources which comprises at least one first electrically conductive layer which has at least one contact region for area-wise contacting with each of the current sources, wherein the non-contactable region forms a transit region for the current conduction , in which
  • the cross section (B) of the cell connector in the at least one contact region in the main current direction is smaller than the maximum cross section (A) of the cell connector in the main current direction and / or
  • At least the first conductive layer outside the at least one contact region comprises at least one region whose course in the main direction is not rectilinear and which is subdivided by at least one longitudinally distinct separation or recess in at least two strips which run substantially parallel to the main flow direction ,
  • a contact region is understood to mean the region at which the cell connector is connected to the current source. This can be done, for example, by soldering, gluing or other connections that enable a current-conducting connection of the cell connector to the power source.
  • the cross-section of the cell connector is understood to be the area that arises when cutting along the lines A and B1 and B2. This cut surface thus also depends on the thickness (ie the dimensioning in the drawing plane of the Figure 2).
  • connection between two contact points of the ZV is inventively weakened with respect to the modulus of elasticity - by cross-sectional dilution (Fig. 2,3,4,5,6,7) or - by cross-sectional segmentation (Fig. 8,9, 10)
  • Power sources such as solar cells, ZV and contact points are less burdened by mechanical stresses.
  • the maximum cross-section (A) is dimensioned such that the total current flowing between the current sources when the maximum electrical load is present can flow without a heat load damaging the cell connector.
  • the cross section depends directly on the type or dimensioning of the power sources used. If the current source is a solar cell, the dimensioning of the cross section depends, for example, on the usefulness of the solar cell. area or the power of the solar cell. For small solar cells, a small cross-section is sufficient here, whereas for more powerful solar cells, a correspondingly larger cross-section must be selected.
  • the cross section of the at least one region is dimensioned such that the total current flowing between the current sources under maximum electrical load can flow without a heat load damaging the cell connector.
  • At least the first layer has at least one recess for texturing, which corresponds to the respective one
  • the texturing can be effected by the usual methods known from the prior art, for example etching, punching or milling.
  • the cell connector thus retains a high degree of flexibility with respect to the current source, so that a reduction in the otherwise occurring mechanical stress is ensured, for example, in the case of mechanical expansion (in particular if the current source and the material of the cell connector have different thermal expansion coefficients.
  • the recesses are not limited to any particular geometric shape, but preferably they are substantially square, rectangular, diamond-shaped, oval and / or circular.
  • the total area of the at least one recess with respect to the total area of the first layer preferably has a ratio of 0.1 to 0.75, preferably 0.1 to 0.5, particularly preferably between 0.2 and 0.4. It is further preferred if the number of recesses corresponds to the number of contact regions 7, ie that a recess 9 is assigned to each contact region 7, wherein the contact region and the respective recesses are in the immediate vicinity of each other. Such an embodiment is shown for example in Figure 2, where on each side of each contact area, a recess is arranged.
  • each contact region in particular two recesses, which are each arranged on an opposite side of the contact region.
  • FIG. 3 Such an embodiment is shown in FIG. 3, where each contact region is flanked or surrounded by a respective recess 9 on both opposite sides.
  • a further preferred alternative or additional embodiment provides that the cell connector has an increasing and / or decreasing cross-section in the flow direction. Such embodiments are reproduced, for example, in FIGS. 4 and 5.
  • the cross-section of the cell connector in the region of the contact regions 7 increases continuously from the edge region to the middle (B1 to B4) and reaches in the middle, between the current sources to be connected Maximum (cross-section A).
  • this can be designed such that on the side facing away from the current source side of the first
  • a second current-conducting layer is arranged, which has at least one contact for area-wise contacting with the first layer.
  • the contacting of the two layers can be done via solder contacts.
  • further layers may be applied in an analogous manner to the second layer and / or to each further layer. It is advantageous if the contact regions of the first layer to the current source and the contact regions between the first and second layer - as shown in Fig. 6a, 6b and 7 - are offset from each other.
  • the maximum conductive cross section (A) is defined here as including the sum of the layer thicknesses of the first layer 3, the second layer 4, incl. represents the contact 5 arranged between the layers.
  • the entire cell connector 1 thus has a smaller cross-section, since here no contact 5 between the layers 3 and 4 is appropriate.
  • both the layer 3 and the layer 4 as well as each further layer may have the textures illustrated in FIGS.
  • the elongated recesses 12 are channel-shaped, arc-shaped, wave-shaped, at least approximately sinusoidal, S-shaped, and / or lamellar.
  • at least the first conductive layer of the ZV is divided into a plurality of regions or strips running quasi-parallel in the main current direction, which regions are physically separated from one another by the recesses perpendicular to the main current direction.
  • these recesses may be configured to be e.g. are arranged between the solar cells, in which case these recesses extend substantially parallel to each other and may be formed curved.
  • arcuate embodiments, according to the representation of the gure 10 are conceivable.
  • these structures have a loose arrangement of multiple conductive bands over which efficient mechanical stress relief can occur. It is important that these loose elements have no connection with each other. Furthermore, it is advantageous if the cross-section of the ZV according to FIG. 8 has a smaller cross-section B in the region of the contact 7 than the maximum cross-section A.
  • the at least one region has at least two, preferably 2 to 50, more preferably 3 to 25, particularly preferably 4 to 15 elongated recesses for texturing has.
  • this advantageous embodiment may also apply to the optional further layers.
  • mechanical stress relief textured structures for example, channels, recesses or recesses, which may be channel-shaped, linear and / or lamellar
  • the width of the recess is preferably between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • At least the first conductive layer 3 outside the at least one contact region 7 comprises at least two regions 11 and 11 'which have at least one longitudinally pronounced recess 12 for texturing, the course of which in the main current direction 6 is not straight-lined, wherein the regions 11 and 11 'are connected via a region 13 which is formed without a recess.
  • FIG. 1 Such an embodiment is shown in FIG.
  • the region 13 has a larger cross section in the main flow direction 6, as it corresponds to the sum of the cross sections of the region 11 and the contact regions 7.
  • This particularly preferred embodiment thus corresponds to the combination of features a) and b) of the main claim.
  • the contact region is formed so that the ratio of the contact surface to the total surface of the conductive first layer is less than 0.2, preferably less than 0.1.
  • the contact surface is understood to be the surface which the contact region has in cross section. With reference to the figures, this is the area that makes up the projection of the contact area 7 onto the layer 3.
  • This definition also applies to the intermediate contacts 5.
  • the total surface of the first layer is understood to mean the entire surface of a side of the layer 3 to which the respective contact 5 or 7 is applied.
  • the contact region is formed so that the ratio of the contact surface to the total surface of the conductive first layer between 0.1 and 0.85, preferably between 0.3 and 0.7, more preferably between 0.4 and 0.6.
  • contact areas are then designed in particular such that their respective contact area with respect to the total area of the conductive first layer is small, in particular in the case of elongated ZV sections.
  • the presence of several contacts results in a synergistic effect of mechanical stability and flexibility, which allows a significant reduction in stress.
  • the contact areas regularly to each other are spaced. These are to be understood as regular one-dimensional and two-dimensional patterns and / or arrangements, for example in a linear, square, hexagonal and / or diamond-shaped arrangement.
  • An alternative embodiment provides that the cell connector is designed such that only one contact region is present per current source. This contact region then preferably has a larger contact area with respect to the total area of the first conductive layer.
  • the power sources have only acceptance points at the edge.
  • the ZV mainly bridges the gap between adjacent current sources, whereby this intermediate space 11 is flexibilized by lamellar structuring (FIG. 8). This results in the same advantages as in the aforementioned embodiments.
  • the at least one contact region present per current source is arranged in the edge region of the cell connector. This is understood to mean that the contact areas are arranged essentially at the outermost points of the ZV.
  • the at least one contact region present per current source may be arranged transversely to the current direction substantially in the center of the cell connector.
  • an insulating layer to be provided between the first layer and the current sources and / or between the first and second layer and / or between the respective further layers. is ordered, wherein the insulating layer is broken through each of the contact areas.
  • the cell connector is designed to have a ribbon-like structure, i. has a thickness in the range of a few microns to several 100 microns and a width in the range of a few mm.
  • the dimensions are not limited to any particular dimensions, but preferably the layer thickness of the at least one first and / or each further layer is independently between 10 .mu.m and 300 .mu.m, preferably between 20 .mu.m and 100 .mu.m.
  • the width of the at least one first and / or each further layer is independently between 0.5 mm and 50 mm, preferably between 1 mm and 10 mm.
  • the agent according to the invention is subject to no restriction, only that the material must be selected from conductive materials with a low resistance.
  • the constituents of the cell connector are preferably selected from the group consisting of copper, aluminum and / or silver.
  • the planar power source is preferably a solar cell and / or fuel cell.
  • the agent can be applied as a front, back and / or side contact on the power source.
  • the power sources can through the means are connected in parallel and / or in series with each other.
  • the means can also connect a front contact with a rear side contact, for example a solar cell, so that it has a step-shaped structure.
  • Figure 1 shows a cell connector for connecting solar cells, as it is known from the prior
  • FIG. 2 shows a single-layered, textured cell connector for connecting solar cells
  • FIG. 3 shows a single-layered, textured cell connector for connecting solar cells, wherein two transit regions are respectively arranged next to the contact regions due to the texturing,
  • FIG. 4 shows an arrangement of solar cells which are connected via a cell connector which has a varying cross section in the direction of flow
  • FIG. 5 shows a textured cell connector
  • FIG. 6 shows a cell connector according to the invention for connecting solar cells, which has a two-layer structure (applied to a solar cell
  • FIG. 7 shows a possibility of connecting two solar cells via a device according to the invention
  • FIG. 8 shows a planar cell connector for connecting solar cells
  • FIG. 9 shows a means analogous to FIG. 8 in a rectangular embodiment, wherein the cell connector is textured in the area between the solar cells or above the cells.
  • FIG. 10 shows a planar cell connector for connecting solar cells with removal points in the edge region, wherein the contact regions are fastened in pairs to a connecting piece via a textured region, that several
  • Fig. 1 shows a cell connector as known in the art.
  • the cell connector is designed as a continuous copper band and in the area of contact with the power source continuously connected to this. Thus, there is no possibility to reduce occurring mechanical stresses.
  • a ZVl is shown, which has a textured single-layer structure.
  • the textured areas represent 9 recesses, which are here formed quasi rectangular.
  • the ZV 1 does not cast a shadow, so that the layer 3 can be made wide to increase the conductivity.
  • the layer 3 enhances the passage of the collected stream and may have an additional insulating layer to the cell.
  • the current collection and management is carried out by the solar cell 2 via the contact regions 7 and the layer 3. Only the contact points 7 are connected to the power source 2. This contact 7 can be done for example via solder contacts.
  • another conductive layer on the first layer 3 may be applied by solder contacts 5.
  • the cross section of the cell connector 1 which results by cutting along the line A shown in Figure 2 is greater than the cross section, which is formed by cutting the cell connector along the lines Bl and B2.
  • the cross-sectional area in the contact area is smaller than the maximum cross-sectional area of the cell connector 1.
  • the texturing 9 can also take place in such a way that a single-layer structure results in which the contact areas 7 can also be arranged between two texturing units 9.
  • Fig. 2. The figures represent views of the respective ZV 1.
  • the fact that the recesses are respectively attached to the contact region 7 on the pair side is another
  • FIG. 4 shows an embodiment with varying cross section of the ZV 1
  • Contact area 7 is not directly visible and characterized by the hatched area. Due to the only selective contact results in a high mechanical flexibility, while the increasing cross section of the ZV 1 towards the area between the
  • the cell connector 1 shown in Figure 4 is characterized in that starting from the edge region, its cross section steadily increases (this corresponds to the cross-sectional areas, which arise by cutting the cell connector along the lines Bl, B2, B3 and B4.)
  • the ZVl reaches its maximum cross-sectional area in the bridging region between two solar cells 2 and 2 ', this increase in the cross section being achieved by accumulating and thus increasing the current flow in the current direction, ie between the two cells 2 and 2' via the four contacts 7.
  • this embodiment is a combination of the increasing cross-section of FIG. 6 and the embodiment of the contact portions of FIG. 4. Also in this embodiment, it is always ensured that the cross-sectional area in the contact regions 7 (FIG. characterized by the sum of the cut surfaces along the lines Bl and B2 or Bl and B2 ') is always smaller than the maximum cross-section, eg along the line A.
  • FIG. 6a and 6b show a ZV 1, which consists of two layers 3, 4.
  • 6a shows the construction of a ZV 1 from two layers
  • FIG. 6b illustrates the electrical contacting of the ZV 1 with a solar cell 2.
  • the arrow 6 marks the current direction.
  • the two layers 3, 4 are interconnected only in sections 5, e.g. soldered or glued conductive.
  • Solar cell also takes place in sections on the facing layer 3 of the ZV 1.
  • the connection points 5 and 7 are offset from each other.
  • the contact regions 7 are connected via a smaller cross-section to the ZV 1, as it corresponds to its maximum, electrically conductive cross-section.
  • the maximum conductive cross section represents the sum of the layer thicknesses 3 and 4 and the contacts 5; the smaller cross-section of the contact area 7, on the other hand, is defined only by the two layer thicknesses 3 and 4.
  • Will one Multilayer ZV 1 provided with a paragraph 8 (Fig. 7) as it is required for the serial connection of solar cells, there is a reduced risk of breakage during stretching, because a lower preload of the loose composite takes place at the bending edges.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a multiply divided, indirect profile in lamellar form 12 of ZV 1, which connects two adjacent RSKZ with edge contacts.
  • the ZV 1 is distinguished by the fact that its cross section along the line B, which extends in the contact region, is smaller than its maximum cross section (characterized by the line A).
  • the contacting in the case of several layers also has to take place only at certain points.
  • FIG. 10 shows a cell connector 1 for connecting solar cells (2, 2 '), which has take-off points 7 in the edge region.
  • the layer 3 is contacted in pairs via the contact regions 7 with the solar cells (2, 2 ') and has textile rêt areas 11 and 11 ', which have lamellar recesses 12 and are secured to a connecting piece 13 which carries a plurality of contact pairs.
  • the current flows perpendicular to the connector 6 13.
  • This embodiment is characterized in that the regions 11 and 11 ', which contact the connector 13 on both sides, textured by a plurality of arcuate recesses or structured, resulting in a loose composite of multiple conductors - strands results. It is characteristic that these conductor strands are not interconnected, so that these conductor strands have an extremely high flexibility against each other. Such an arrangement allows extremely efficient reduction or reduction of mechanical stresses.

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder (ZV) zur elektrischen Kontaktierung von flächigen Stromquellen, wobei der Zellverbinder lediglich bereichsweise mit der Stromquelle elektrisch kontaktierbar ist. Der Zellverbinder besteht dabei aus mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht, die als Transibereich gestaltet ist und über Kontaktbereiche, die bezüglich der Gesamtfläche des Transitbereiches lediglich einen Bruchteil ausmachen, mit der Stromquelle kontaktiert ist.

Description

Zellverbinder zur elektrischen Kontaktierung von flächigen Stromquellen sowie Verwendung
Vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder (ZV) zur elektrischen Kontaktierung von flächigen
Stromquellen, wobei der Zellverbinder lediglich bereichsweise mit der Stromquelle elektrisch kontak- tierbar ist. Eine derartige Gestaltung dieses Verbinders gewährleistet, dass möglichst wenig mechanische Spannung, beispielsweise bei Erwärmen der gesamten Vorrichtung, auftritt.
Für den Einbau in Module werden Solarzellen auf Wa- fer-Basis gruppenweise elektrisch verbunden. Der Zellstrom muss aus der Zellfläche an den Zellrand und von dort weiter zu einer benachbarten Zelle geführt werden. In den meisten Fällen erfolgt das Sammeln von Teilströmen aus der Zellfläche und die Übergabe an die Nachbarzelle durch metallische Zellverbinder (ZV) . Für die Kontaktierung des ZV sind in der ZeIl- flache oder am Zellrand Abnahmepunkte vorgesehen.
Der leitfähige Querschnitt der ZV muss ausreichen, um Ströme von mehreren Ampere (5-30) pro Zelle mit geringen Verlusten durchzuleiten. Auf der anderen Seite dürfen die ZV nur begrenzte mechanische Spannungen in die Kontaktstellen einleiten. Solche mechanischen Spannungen treten zwischen benachbarten Kontaktstel- len auf einzelnen Zellen wie auch beidseitig eines überbrückten Zellzwischenraums auf. Die mechanischen Spannungen werden durch thermische Ausdehnungsdifferenzen bei Produktion und Betrieb der Module sowie durch Verformung der Module verursacht .
Bei Solarzellen mit beidseitigen Kontakten (BSKZ) muss zusätzlich die vorderseitige Abschattung durch die ZV minimiert werden, bei Rückseitenkontakt-Zellen (RSKZ) entfällt diese Forderung.
Bei BSKZ werden die zellseitigen Abnahmepunkte auf der Vorderseite entlang von Geraden angeordnet und zu durchgängigen Streifen (Busbars) verbunden. Auf der Rückseite ist eine flächige Metallisierung üblich. Bei RSKZ werden die Abnahmepunkte beider Polaritäten auf der Rückseite entweder am Zellrand oder in der Zellfläche angeordnet. Liegen sie am Zellrand, so hat der ZV keine Strom sammelnde Funktion.
In der Modulproduktion werden flache Zellverbinder (ZV) aus beschichtetem Kupfer benutzt. Bei BSKZ ist ihr Querschnitt konstant und beträgt typischerweise ca. 2 mm x 0,15 mm (Abb. 1) . Sie sind jeweils vorderseitig über die gesamte Länge auf dem Busbar einer Zelle aufgelötet und wechseln über einen Versatzabschnitt nach hinten, zur Rückseite der Nachbarzelle. Für RSKZ mit Randkontakten werden geschlossene, gekrümmte oder rautenförmige ZV-Abschnitte zur Überbrückung des Zellzwischenraums eingesetzt, die optional miteinander verbunden sind (WO 2005 013 322, WO 2005 122 282) .
In DE 43 30 282, US 6,313,395 und JP 62 016 579 wird ein Spannungs-Abbauabschnitt im ZV am Übergang zwischen den Zellen vorgeschlagen. Diese Ausführung er- zeugt hohe mechanische Spannungsspitzen im ZV, ohne die Spannungen an den Abnahmepunkten der Zelle deutlich zu senken.
JP 11 312 820 beschreibt einen ZV mit einem Abbauab- schnitt für mechanische Spannungen im Bereich der
Zellen. Diese Abschnitte sind als Erhebungen ausgebildet. Ihre Wirksamkeit ist begrenzt, weil sie beim Laminierprozess von Verkapselungsmaterial unterspült werden und dieses Material anschließend aushärtet.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es somit Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Mittel zur elektrischen Verbindung von mindestens zwei Stromquellen anzugeben, das im Vergleich zum Stand der Technik eine bessere Absenkung der mechanischen Spannung an den Abnahmepunkten der Stromquellen gewährleistet, ohne jedoch negative Einflüsse auf die Stromleitfähigkeit zu haben.
Diese Aufgabe wird mit dem Zellverbinder mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit Patentanspruch 30 werden Verwendungszwecke des erfindungsgemäßen Mittels angegeben. Dabei stellen die jeweilig abhängigen Ansprüche vorteilhafte Weiterbildungen dar. Erfindungsgemäß wird ein Zellverbinder in flächiger Form zur elektrischen Kontaktierung von mindestens zwei flächigen Stromquellen bereitgestellt, der aus mindestens einer erster elektrisch leitfähigen Schicht besteht, die mindestens einen Kontaktbereich zur bereichsweisen Kontaktierung mit jeder der Stromquellen aufweist, wobei der nicht kontaktierbare Bereich einen Transitbereich zur Stromleitung bildet, wobei
a) der Querschnitt (B) des Zellverbinders in dem mindestens einen Kontaktbereich in Hauptstromrichtung kleiner ist als der maximale Querschnitt (A) des Zellverbinders in Hauptstrom- richtung und/oder
b) dass zumindest die erste leitfähige Schicht außerhalb des mindestens einen Kontaktbereichs mindestens einen Bereich umfasst, dessen Verlauf in HauptStromrichtung nicht geradlinig ist und der durch mindestens eine länglich ausgeprägte Trennung oder Aussparung in mindestens zwei Streifen, die im Wesentlichen parallel zur Hauptstromrichtung laufen, unterteilt ist.
Erfindungsgemäß wird unter einem Kontaktbereich der Bereich verstanden, an dem der Zellverbinder mit der Stromquelle verbunden wird. Dies kann beispielsweise durch Löten, Verkleben oder sonstige Verbindungen er- folgen, die eine stromleitende Verbindung des Zellverbinders mit der Stromquelle ermöglichen. Unter Bezugnahme auf Figur 2 wird unter dem Querschnitt des Zellverbinders die Fläche verstanden, die beim Schnitt entlang der Linien A bzw. Bl und B2 entsteht. Dies Schnittfläche hängt somit auch von der Dicke (also der Dimensionsierung in die Zeichenebene der Figur 2 ) ab .
Erfindungswesentlich ist somit, dass der Zellverbinder lediglich stellenweise mit der Stromquelle ver- bunden ist.
Die Verbindung zwischen zwei Kontaktstellen des ZV wird erfindungsgemäß in Bezug auf das E-Modul geschwächt - durch Querschnitts-Verdünnung (Fig. 2,3,4,5,6,7) oder - durch Querschnitts-Segmentierung (Fig. 8,9,10)
Eine derartige Ausgestaltung eines Mittels zur elekt- rischen Verbindung von Stromquellen bietet gegenüber dem Stand der Technik die folgenden Vorteile:
• Stromquellen, beispielsweise Solarzellen, ZV und Kontaktstellen werden weniger durch mechanische Spannungen belastet.
• Modulhersteller können dünnere Stromquellen verarbeiten und mit höherschmelzenden, bleifreien Loten verbinden, damit Kosten sparen und die Umwelt schützen bzw. entsprechende Auflagen erfüllen. • Bei Ausführung des ZV mit variablem Querschnitt kann auch leitfähiges Material eingespart werden.
Vorteilhafterweise ist dabei der maximale Querschnitt (A) so dimensioniert, dass der bei elektrischer Maxi- mallast zwischen den Stromquellen fließende Gesamtstrom ohne eine den Zellverbinder schädigende Wärmebelastung fließen kann. Somit hängt der Querschnitt direkt von der Art bzw. der Dimensionierung der verwendeten Stromquellen ab. Im Falle, dass die Strom- quelle eine Solarzelle ist, hängt somit die Dimensionierung des Querschnitts beispielsweise von der Nutz- fläche bzw. der Leistung der Solarzelle ab. Für kleine Solarzellen reicht hier bereits ein geringer Querschnitt aus, während bei leistungsstärkeren Solarzellen ein entsprechend größerer Querschnitt gewählt werden muss.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Querschnitt des mindestens einen Bereichs so dimensioniert ist, dass der bei elektrischer Maximallast zwischen den Strom- quellen fließende Gesamtstrom ohne eine den Zellverbinder schädigende Wärmebelastung fließen kann.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist dabei zumindest die erste Schicht mindestens eine Aus- sparung zur Texturierung auf, die an den jeweiligen
Kontaktbereich angrenzt. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Flexibilität des Zellverbinders. Die Texturierung kann dabei über die üblichen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen, bei- spielsweise Ätzen, Stanzen oder Fräsen. Der Zellverbinder behält somit eine hohe Flexibilität gegenüber der Stromquelle, so dass z.B. bei mechanischer Ausdehnung (insbesondere wenn die Stromquelle und das Material des Zellverbinders unterschiedliche Wärme- ausdehnungskoeffizienten aufweisen) eine Verminderung der ansonsten auftretenden mechanischen Spannung gewährleistet ist. Die Aussparungen sind dabei auf keine besondere geometrische Form beschränkt, vorzugsweise sind sie jedoch im Wesentlichen quadratisch, rechteckig, rautenförmig, oval und/oder kreisförmig ausgebildet. Dabei weist die Gesamtfläche der mindestens einen Aussparung bezüglich der Gesamtfläche der ersten Schicht bevorzugt ein Verhältnis von 0,1 bis 0,75, bevorzugt 0,1 bis 0,5, besonders bevorzugt zwi- sehen 0,2 und 0,4 auf. Weiter ist es bevorzugt, wenn die Anzahl der Aussparungen der Anzahl der Kontaktbereiche 7 entspricht, d.h. dass jedem Kontaktbereich 7 eine Aussparung 9 zugeordnet ist, wobei der Kontaktbereich und die je- weilige Aussparungen in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander stehen. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise in Figur 2 gezeigt, wo auf jeweils einer Seite eines jeden Kontaktbereiches eine Aussparung angeordnet ist.
Alternativ hierzu ist es ebenso günstig, wenn jedem Kontaktbereich mindestens zwei Aussparungen zugeordnet sind, insbesondere zwei Aussparungen, die jeweils auf einer gegenüber liegenden Seite des Kontaktberei- ches angeordnet sind. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 3 wiedergegeben, wo jeder Kontaktbereich auf beiden gegenüber liegenden Seiten von jeweils einer Aussparung 9 flankiert bzw. umgeben wird.
Eine weitere bevorzugte Alternative oder zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass der Zellverbinder einen zu- und/oder abnehmenden Querschnitt in Stromrichtung aufweist. Derartige Ausgestaltungsformen sind beispielsweise in den Figuren 4 und 5 wiederge- geben. Bei der Ausführungsform, wie sie in Figur 4 dargestellt ist, wächst der Querschnitt des Zellverbinders im Bereich der Kontaktbereiche 7 vom Randbereich ausgehend hin zur Mitte stetig an (Bl bis B4) und erreicht in der Mitte, zwischen den zu verbinden- den Stromquellen, sein Maximum (Querschnitt A) .
Selbstverständlich kann diese vorteilhafte Ausführungsform, wonach der Querschnitt variierend ist, auch mit den im Voranstehenden diskutierten Ausführungsformen, nachdem zumindest die erste Fläche des Zellverbinders 3 eine Texturierung aufweist, kombiniert werden. Eine derartige Ausgestaltungsform ist beispielsweise in Figur 5 dargestellt.
Als weitere bevorzugte Ausführungsform des Zellverbinders kann dieser derartig gestaltet sein, dass auf der zur Stromquelle abgewandten Seite der ersten
Schicht eine zweite Strom leitende Schicht angeordnet ist, die mindestens einen Kontakt zur bereichsweisen Kontaktierung mit der ersten Schicht aufweist. Somit kann eine weitere Steigerung des Stromdurchsatzes und der mechanischen Festigkeit bei Vermeiden von mechanischen Spannungen erfolgen. Die Kontaktierung der beiden Schichten kann dabei über Lötkontakte erfolgen. Ebenso können in analoger Weise weitere Schichten auf der zweiten Schicht und/oder auf jeder weite- ren Schicht aufgebracht sein. Dabei ist es günstig, wenn die Kontaktbereiche der ersten Schicht zur Stromquelle und die Kontaktbereiche zwischen erster und zweiter Schicht - wie in Fig. 6a, 6b und 7 dargestellt - zueinander versetzt sind.
Auch diese Ausführungsform erfüllt das Merkmal a) des geltenden Anspruchs 1. Der maximal leitende Querschnitt (A) ist hier so definiert, dass er die Summe der Schichtdicken der ersten Schicht 3, der zweiten Schicht 4 inkls. des zwischen den Schichten angeordneten Kontaktes 5 repräsentiert. Im Bereich der Kontaktierung der ersten Schicht mit der Stromquelle, in der keine Kontaktierung zwischen den beiden Schichten 3 und 4 vorhanden ist, weist der gesamte Zellverbin- der 1 somit einen geringeren Querschnitt auf, da hier ja zwischen den Schichten 3 und 4 kein Kontakt 5 angebracht ist. Selbstverständlich können sowohl die Schicht 3 als auch die Schicht 4 sowie jede weitere Schicht die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Tex- turierungen aufweisen, wobei diese Strukturierungen dann derartig ausgestaltet sind, dass beispielsweise die Schicht 3 in Richtung der Schicht 4 durchbrochen ist; andererseits ist hier auch vorstellbar, dass die Schichten 3 und/oder 4 einen entsprechenden variierenden Querschnitt (wie in Figur 4 dargestellt) auf- weisen. Selbstverständlich sind auch Kombinationen der zuvor genannten Möglichkeiten gegeben, wie dies in Figur 5 dargestellt ist.
Als weitere bevorzugte Ausführungsform ist vorgese- hen, dass die länglichen Aussparungen 12 kanalförmig, bogenförmig, wellenförmig, zumindest annähernd sinusförmig, S-förmig, und/oder lamellar ausgebildet sind. Dadurch wird zumindest die erste leitfähige Schicht des ZV im mehrere, quasi parallel in Hauptstromrich- tung verlaufende Bereiche oder Streifen aufgeteilt, die durch die Aussparungen senkrecht zur Hauptstromrichtung physikalisch voneinander getrennt sind. Unter Bezugnahme auf die Figuren 8 bis 10 können diese Aussparungen derart ausgestaltet sein, dass sie z.B. zwischen den Solarzellen angeordnet sind, wobei hier diese Aussparungen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und geschwungen ausgebildet sein können. Alternativ hierzu sind auch bogenförmige Ausgestaltungen, entsprechend der Darstellungsweise der Fi- gur 10 denkbar. Als gemeinsames Merkmal weisen diese Strukturen jedoch eine lose Anordnung von mehreren leitfähigen Bändern auf, über die eine effiziente mechanische Spannungsminderung erfolgen kann. Wichtig hierbei ist, dass diese losen Elemente untereinander keine Verbindung aufweisen. Weiterhin ist es dabei günstig, wenn der Querschnitt des ZV gemäß Fig. 8 im Bereich des Kontaktes 7 einen geringeren Querschnitt B als der maximale Querschnitt A aufweist.
Insbesondere ist hierbei vorteilhaft, wenn der mindestens eine Bereich mindestens zwei, bevorzugt 2 bis 50, weiter bevorzugt 3 bis 25, besonders bevorzugt 4 bis 15 länglich ausgeprägte Aussparungen zur Textu- rierung aufweist.
Für die optionalen weiteren Schichten kann diese vorteilhafte Ausgestaltungsform selbstverständlich ebenso zutreffen. Darunter ist zu verstehen, dass zum mechanischen Spannungsabbau texturierte Strukturen (beispielsweise Kanäle, Ausnehmungen oder Aussparun- gen, die kanalförmig, linienförmig und/oder lamellar ausgebildet sein können) in den Bereich zwischen zwei Stromquellen in die jeweilige Schicht eingebracht sind. Somit wird die mechanische Flexibilität der Transitschicht zwischen zwei Stromquellen deutlich erhöht. Bevorzugt beträgt die Breite der Aussparung zwischen 10 μm und 1000 μm, bevorzugt zwischen 50 μm und 300 μm.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest die erste leitfähige Schicht 3 außerhalb des mindestens einen Kontaktbereichs 7 mindestens zwei Bereiche 11 und 11' umfasst, die mindestens eine länglich ausgeprägte Aussparung 12 zur Texturierung aufweisen, deren Verlauf in Hauptstromrichtung 6 nicht geradli- nig ist, wobei die Bereiche 11 und 11' über einen Bereich 13 verbunden sind, der ohne Aussparung ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 10 dargestellt.
Hierbei weist der Bereich 13 einen größeren Querschnitt in Hauptstromrichtung 6 auf, als es der Summe der Querschnitte des Bereichs 11 sowie der Kontaktbereiche 7 entspricht. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform entspricht somit der Kombination der Merkmale a) und b) des Hauptanspruchs. Durch den Bereich 13 wird gewährleistet, dass möglichst große Ströme zwischen den beiden Stromquellen fließen können.
Weiterhin ist es insbesondere bei langgestreckten ZV- Abschnitten (z.B. ab 5 mm) von Vorteil, wenn der Kontaktbereich so ausgebildet ist, dass das Verhältnis der Kontaktfläche zur der Gesamtfläche der leitfähigen ersten Schicht kleiner als 0,2, bevorzugt kleiner 0,1 beträgt. Unter der Kontaktfläche wird dabei die Fläche verstanden, die der Kontaktbereich im Querschnitt aufweist. Unter Bezugnahme auf die Figuren ist dies die Fläche, die die Projektion des Kontaktbereichs 7 auf die Schicht 3 ausmacht. Diese Definition gilt auch für die Zwischenkontakte 5. Unter der Gesamtfläche der ersten Schicht wird die gesamte O- berfläche einer Seite der Schicht 3 verstanden, an die der jeweilige Kontakt 5 bzw. 7 aufgebracht ist.
In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch ebenso möglich, dass der Kontaktbereich so ausgebildet ist, dass das Verhältnis der Kontaktfläche zur Gesamtfläche der leitfähigen ersten Schicht zwischen 0,1 und 0,85, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,7, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 beträgt.
Dabei ist es günstig, wenn pro Stromquelle mindestens 2, bevorzugt 3 bis 10 Kontaktbereiche vorhanden sind. Diese Kontaktbereiche sind dann insbesondere so gestaltet, dass ihre jeweilige Kontaktfläche bezüglich der Gesamtfläche der leitfähigen ersten Schicht insbesondere bei langgestreckten ZV-Abschnitten klein ist. Durch das Vorhandensein mehrerer Kontakte ergibt sich ein synergetischer Effekt aus mechanischer Stabilität und Flexibilität, was einen deutlichen Span- nungsabbau ermöglicht. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Kontaktbereiche regelmäßig zueinander beabstandet sind. Darunter sind regelmäßige ein- und zweidimensionale Muster und/oder Anordnungen zu verstehen, beispielsweise in linearer, quadratischer, hexagonaler und/oder rautenförmiger Anordnung. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Zellverbinder so gestaltet ist, dass pro Stromquelle lediglich ein Kontaktbereich vorhanden ist. Dieser Kontaktbereich weist dann bevorzugt eine größere Kontaktfläche bezüglich der Gesamtfläche der ersten leitfähigen Schicht auf.
Ebenso ist es jedoch möglich, dass die Stromquellen lediglich Abnahmestellen am Rand aufweisen. In diesem Fall überbrückt der ZV vor allem den Zwischenraum be- nachbarter Stromquellen, wobei dieser Zwischenraum 11 durch lamellare Strukturierung flexibilisiert wird (Fig. 8) . Dadurch ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei den voranstehend genannten Ausführungsformen.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der mindestens eine pro Stromquelle vorhandene Kontaktbereich im Randbereich des Zellverbinders angeordnet ist. Hierunter wird verstanden, dass die Kontaktbereiche im Wesentlichen an den am weitesten außen liegenden Punkten des ZV angeordnet sind.
Alternativ ist es aber genauso möglich, dass der mindestens eine pro Stromquelle vorhandene Kontaktbereich quer zur Stromrichtung im Wesentlichen mittig im Zellverbinder angeordnet ist.
Ebenso ist es möglich, dass zwischen der ersten Schicht und den Stromquellen und/oder zwischen der ersten und zweiten Schicht und/oder zwischen den je- weils weiteren Schichten eine isolierende Schicht an- geordnet ist, wobei die isolierende Schicht jeweils durch die Kontaktbereiche durchbrochen ist.
Bezüglich seiner Abmessungen ist der Zellverbinder so gestaltet, dass er bandartige Struktur besitzt, d.h. eine Dicke im Bereich von einigen μm bis einige 100 μm aufweist und eine Breite im Bereich von einigen mm. Dabei sind die Abmessungen auf keine besonderen Maße beschränkt, vorzugsweise liegt jedoch die Schichtdicke der mindestens einen ersten und/oder jeder weiteren Schicht unabhängig voneinander zwischen 10 μm und 300 μm, bevorzugt zwischen 20 μm und 100 μm.
Die Breite der mindestens einen ersten und/oder jeder weiteren Schicht unabhängig voneinander liegt zwischen 0,5 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 10 mm.
Bezüglich der Materialien, aus denen der Zellverbinder gebildet ist, unterliegt das Mittel erfindungsgemäß keiner Beschränkung, lediglich, dass das Material ausgewählt sein muss aus leitfähigen Materialien mit einem geringen Widerstand. Vorzugsweise sind die Be- standteile des Zellverbinders jedoch ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium und/oder Silber.
Die flächige Stromquelle ist dabei bevorzugt eine So- larzelle und/oder Brennstoffzelle.
Dabei ist es unerheblich, wie der Zellverbinder zur Verbindung der flächigen Stromquellen angewendet wird. Beispielsweise kann das Mittel als Front-, Rückseiten- und/oder Seitenkontakt auf der Stromquelle aufgebracht sein. Die Stromquellen können durch das Mittel parallel und/oder seriell miteinander verschaltet werden. Dabei kann das Mittel auch einen Front- mit einem Rückseitenkontakt, beispielsweise einer Solarzelle verbinden, so dass es eine stufen- förmigen Struktur besitzt.
Vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, ohne die Erfindung auf die dort dargestellten speziellen Ausführungsformen be- schränken zu wollen.
Dabei zeigen
Figur 1 einen Zellverbinder zur Verbindung von Solarzellen, wie er aus dem Stand der
Technik bekannt ist,
Figur 2 ein einschichtiger, texturierter Zellverbinder zur Verbindung von Solarzel- len,
Figur 3 ein einschichtiger, texturierter Zellverbinder zur Verbindung von Solarzellen, wobei durch die Texturierung zwei Transitbereiche jeweils neben den Kontaktbereichen angeordnet sind,
Figur 4 eine Anordnung von Solarzellen, die über einen Zellverbinder verbunden sind, der einen variierenden Querschnitt in Stromrichtung besitzt,
Figur 5 einen texturierten Zellverbinder zur
Verbindung von Solarzellen, der einen variierenden Querschnitt in Stromrichtung aufweist, Figur 6 einen erfindungsgemäßen Zellverbinder zur Verbindung von Solarzellen, der einen zweischichtigen Aufbau aufweist, (auf einer Solarzelle aufgebracht Figur
6A sowie perspektivisch dargestellte Figur 6B) ,
Figur 7 eine Verbindungsmöglichkeit von zwei So- larzellen über einen erfindungsgemäßen
Zellverbinder, der einen Absatz aufweist,
Figur 8 einen flächig ausgebildeten Zellverbin- der zur Verbindung von Solarzellen mit
Abnahmestellen im Randbereich, wobei der Zellverbinder im Bereich zwischen den Solarzellen texturiert ist,
Figur 9 ein Mittel analog Figur 8 in rechteckiger Ausführungsform, wobei der Zellverbinder im Bereich zwischen den Solarzellen oder über den Zellen texturiert ist.
Figur 10 einen flächig ausgebildeten Zellverbinder zur Verbindung von Solarzellen mit Abnahmestellen im Randbereich, wobei die Kontaktbereiche paarweise über einen texturierten Bereich an einem Verbin- dungsstück befestigt ist, dass mehrere
Kontaktpaare trägt. Der Strom fließt senkrecht zum Verbindungsstück.
Fig. 1 zeigt einen Zellverbinder, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Zellverbinder ist dabei als durchgehendes Kupferband ausgestaltet und im Bereich des Kontaktes mit der Stromquelle durchgehend mit dieser verbunden. Somit ergibt sich keine Möglichkeit, auftretende mechanische Spannungen abzubauen .
In Fig. 2 ist ein ZVl dargestellt, der einen textu- rierten einschichtigen Aufbau besitzt. Dabei stellen die texturierten Bereiche 9 Aussparungen dar, die hier quasi rechteckförmig ausgebildet sind. Bei Rück- seitenkontakt-Zellen wirft der ZV 1 keinen Schatten, so dass die Schicht 3 zur Erhöhung der Leitfähigkeit breit ausgeführt sein kann. Die Schicht 3 verbessert die Durchleitung des gesammelten Stroms und kann eine zusätzliche isolierende Schicht zur Zelle hin aufwei- sen. Die Stromsammlung und -führung erfolgt von der Solarzelle 2 über die Kontaktbereiche 7 und die Schicht 3. Lediglich die Kontaktpunkte 7 sind mit der Stromquelle 2 verbunden. Diese Kontaktierung 7 kann beispielsweise über Lötkontakte erfolgen. Selbstver- ständlich kann hier auch noch eine weitere leitende Schicht auf der ersten Schicht 3 (in Bildebene oberhalb) durch Lötkontakte 5 aufgebracht sein. Erfindungswesentlich hierbei ist, dass der Querschnitt des Zellverbinders 1, der sich durch Schnitt entlang der in Figur 2 dargestellten Linie A ergibt, größer ist als der Querschnitt, der durch Schnitt des Zellverbinders entlang der Linien Bl und B2 entsteht. Somit ist die Querschnittsfläche im Kontaktbereich kleiner als die maximale Querschnittsfläche des Zellverbin- ders 1. Dadurch wird eine exzellente Flexibilisierung erreicht.
Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Texturierung 9 auch so erfolgen, dass ein einschichtiger Aufbau re- sultiert, bei dem die Kontaktbereiche 7 auch zwischen zwei Texturierungen 9 angeordnet werden können. Dies führt zu einer verbesserten Flexibilität des ZV 1. Ansonsten gelten die gleichen Ausführungen wie zu Fig. 2. Die Figuren stellen Aufsichten auf den jeweiligen ZV 1 dar. Wie schon in Figur 2 erwähnt, ist auch hier der Querschnitt, der sich entlang der Linien Bl, B2 und B2 ' in Figur 3 ergibt, also die Querschnittsfläche des Kontaktbereiches 7, kleiner als der maximale Querschnitt des Zellverbinders 1. Dadurch dass die Aussparungen jeweils paarseitig am Kontaktbereich 7 angebracht sind, ist eine weitere
Erhöhung der Flexibilität des Zellverbinders 1 gegeben.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung mit variierendem Quer- schnitt des ZV 1. Bei dieser Aufsicht ist somit der
Kontaktbereich 7 nicht direkt einsehbar und durch den schraffierten Bereich gekennzeichnet. Durch die lediglich punktuelle Kontaktierung ergibt sich eine hohe mechanische Flexibilität, während der zunehmende Querschnitt des ZV 1 hin zum Bereich zwischen den
Stromquellen 2 und 2' gewährleistet, dass eine verbesserte Stromleitung des über die Gesamtheit der Kontakte 7 akkumulierten Stroms gegeben ist. Der in Figur 4 dargestellte Zellverbinder 1 zeichnet sich nun dadurch aus, dass vom Randbereich beginnend sein Querschnitt stetig ansteigt (dies entspricht den Querschnittsflächen, die durch Schnitt des Zellverbinders entlang der Linien Bl, B2 , B3 und B4 entstehen. Seinen maximalen Querschnittsbereich erreicht der ZVl im verbrückenden Bereich zwischen zwei Solarzellen 2 und 2' . Diese Erhöhung des Querschnitts erfolgt dadurch, dass der Stromfluss in Stromrichtung, also zwischen den beiden Zellen 2 und 2', über die vier Kontakte 7 akkumuliert und somit erhöht wird. Durch den sich erhöhenden Querschnitt in Stromrich- tung ist nun gewährleistet, dass eine effiziente Stromleitung gewährleistet ist.
Ein ZV 1 mit variierendem Querschnitt ist aber auch in einer in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform möglich, bei der zusätzlich eine Texturierung 9 der Schicht 3 vorhanden ist. Es gelten die Ausführungen zu Fig. 2 und 3. Somit ist diese Ausführungsform eine Kombination des zunehmenden Querschnitts aus Fig. 6 und der Ausführung der Kontaktabschnitte nach Fig. 4. Auch bei dieser Ausführungsform ist stets gewährleistet, dass die Querschnittsfläche in den Kontaktbereichen 7 (gekennzeichnet durch die Summe der Schnittflächen entlang der Linien Bl und B2 bzw. Bl und B2') stets kleiner ist als der maximale Querschnitt, z.B. entlang der Linie A.
Fig. 6a und 6b zeigen einen ZV 1, der aus zwei Schichten 3, 4 besteht. Dabei zeigt Fig. 6a den Auf- bau eines ZV 1 aus zwei Schichten, während Fig. 6b die elektrische Kontaktierung des ZV 1 mit einer Solarzelle 2 darstellt. Der Pfeil 6 markiert die Stromrichtung. Die beiden Schichten 3, 4 sind nur abschnittsweise 5 miteinander verbunden, z.B. gelötet oder leitfähig geklebt. Die Kontaktierung 7 mit der
Solarzelle erfolgt ebenfalls abschnittsweise über die zeilzugewandte Schicht 3 des ZV 1. Die Verbindungsstellen 5 und 7 sind dabei gegeneinander versetzt. Die Kontaktbereiche 7 sind über einen geringeren Querschnitt mit dem ZV 1 verbunden, als es seinem maximalen, elektrisch leitfähigen Querschnitt entspricht. Hierbei stellt der maximale leitfähige Querschnitt die Summe der Schichtdicken 3 und 4 sowie der Kontakte 5 dar; der geringere Querschnitt des Kon- taktbereiches 7 ist hingegen nur durch die beiden Schichtdicken 3 und 4 definiert. Wird ein solcher mehrschichtiger ZV 1 mit einem Absatz 8 (Fig. 7) versehen, wie er zur seriellen Schaltung von Solarzellen benötigt wird, besteht eine verminderte Bruchgefahr bei Dehnung, weil eine geringere Vorbelastung des lo- sen Verbundes an den Biegekanten erfolgt .
Fig. 8 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines mehrfach geteilten, indirekten Verlaufs in lamellarer Form 12 des ZV 1, der zwei benachbarte RSKZ mit Rand- kontakten verbindet. Durch die Aufteilung des Verbindungsquerschnitts in lamellare Strukturen, die durch S-förmige Einschnitte in den die beiden Solarzellen 2 und 2' verbrückenden Teil 11 des ZV 1 erzeugt wurden, sinkt die Biegesteifigkeit von derart bogenförmigen Verbindungsstücken deutlich, es wird ein Übergang vom steifen zum losen Verbund realisiert. In einem ZV 1 mit einer Materialstärke von bspw. 100 μm sind Spaltbreiten unter 100 μm herstellbar. Ein solcher Verlauf kann auch in beliebig anders ausgeführten ZV 1 zum mechanischen Spannungsabbau vorgesehen werden, beispielsweise in rechteckiger Form, wie in Fig. 9 dargestellt. Auch bei der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform zeichnet sich der ZV 1 dadurch aus, dass sein Querschnitt entlang der Linie B, die im Kontakt- bereich verläuft, kleiner ist, als sein maximaler Querschnitt (gekennzeichnet durch die Linie A) . Selbstverständlich sind auch hier mehrschichtige Aufbauten denkbar, wobei auch hier die Kontaktierung im Falle mehrerer Schichten lediglich punktuell zu er- folgen hat.
In Fig. 10 ist ein Zellverbinder 1 zur Verbindung von Solarzellen (2, 2') dargestellt, der Abnahmestellen 7 im Randbereich aufweist. Dabei ist die Schicht 3 paarweise über die Kontaktbereiche 7 mit den Solarzellen (2, 2') kontaktiert und verfügt über textu- rierte Bereiche 11 und 11' , die lamellare Aussparungen 12 aufweisen und an einem Verbindungsstück 13 befestigt sind, das mehrere Kontaktpaare trägt. Der Strom fließt senkrecht 6 zum Verbindungsstück 13. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Bereiche 11 und 11', die das Verbindungsstück 13 beidseitig kontaktieren, durch mehrere, bogenförmige Aussparungen texturiert bzw. strukturiert sind, wodurch sich ein loser Verbund von mehreren Leiter- strängen ergibt. Dabei ist kennzeichnend, dass diese Leiterstränge nicht untereinander verbunden sind, so dass diese Leiterstränge eine äußerst hohe Flexibilität gegeneinander aufweisen. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine äußerst effiziente Minderung bzw. einen Abbau von mechanischen Spannungen.

Claims

Patentansprüche
1. Zellverbinder (1) in flächiger Form zur elektri- sehen Kontaktierung von mindestens zwei flächigen Stromquellen (2, 2'), aus mindestens einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (3) , die mindestens einen Kontaktbereich (7) zur bereichsweisen Kontaktierung mit jeder der Strom- quellen (2, 2') aufweist, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Querschnitt (B) des Zellverbinders (1) in dem mindestens einen Kontaktbereich (7) in Hauptstromrichtung (6) kleiner ist als der maximale Querschnitt (A) des Zellverbinders (1) in Hauptstromrichtung (6) und/oder b) dass zumindest die erste leitfähige Schicht (3) außerhalb des mindestens einen Kontaktbe- reichs (7) mindestens einen Bereich (11) um- fasst, dessen Verlauf in Hauptstromrichtung (6) nicht geradlinig ist und der durch mindestens eine länglich ausgeprägte Trennung oder Aussparung (12) in mindestens zwei Streifen, die im Wesentlichen parallel zur
Hauptstromrichtung (6) laufen, unterteilt ist.
2. Zellverbinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Querschnitt (A) so dimensioniert ist, dass der bei elektrischer
Maximallast zwischen den Stromquellen (2, 2') fließende Gesamtstrom fließen kann.
3. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des mindestens einen Bereichs (11) so dimensioniert ist, dass der bei elektrischer Maximallast zwischen den Stromquellen (2, 2') fließende Gesamtstrom fließen kann.
4. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Schicht (3) mindestens eine Aus- sparung (9) zur Texturierung aufweist, die an den mindestens einen Kontaktbereich (7) angrenzt.
5. Zellverbinder (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung (9) im Wesentlichen quadratisch, rechteckig, rautenförmig, oval und/oder kreisförmig ausgebildet ist.
6. Zellverbinder (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Aussparungen (9) der Anzahl der
Kontaktbereiche (7) entspricht.
7. Zellverbinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden Kontaktbereich (7) mindestens zwei Aussparungen (9) angrenzen.
8. Zellverbinder (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden Kontaktbereich (7) zwei Aussparungen (9) angrenzen, die je auf der gegenüberliegenden Seite des Kontakt- bereichs (7) angeordnet sind.
9. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
ς Zellverbinder (1) einen zu- und/oder abnehmenden Querschnitt in Stromrichtung aufweist.
10. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zur Stromquelle abgewandten Seite der ersten
Schicht (3) eine zweite Strom leitende Schicht (4) angeordnet ist, die über mindestens einen Kontakt (5) bereichsweise mit der ersten Schicht (3) kontaktiert ist.
11. Zellverbinder (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zweite Schicht (4) mindestens eine weitere Strom leitende Schicht angeordnet ist, die über mindestens einen Kontakt bereichsweise mit der jewei- lig darunter liegenden Schicht kontaktiert ist.
12. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) kanalförmig, bogenförmig, wellenförmig, zumindest annähernd sinusförmig, S- förmig, und/oder lamellar ausgebildet ist.
13. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Bereich (11) mindestens zwei, bevorzugt 2 bis 50, weiter bevorzugt 3 bis 25, be- sonders bevorzugt 4 bis 15 länglich ausgeprägte
Aussparungen (12) zur Texturierung aufweist.
14. Zellverbinder (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der mindestens einen Aussparung (12) zwischen 10 μm und 1000 μm, bevorzugt zwischen
50 μm und 300 μm beträgt.
15. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste leitfähige Schicht (3) außerhalb des mindestens einen Kontaktbereichs (7) mindes- tens zwei Bereiche (11) und (H') umfasst, die mindestens eine länglich ausgeprägte Aussparung (12) zur Texturierung aufweisen, deren Verlauf in Hauptstromrichtung (6) nicht geradlinig ist, wobei die Bereiche (11) und (H') über einen Be- reich (13) verbunden sind, der ohne Aussparung ausgebildet ist.
16. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Stromquelle (2, 2') mindestens 2, bevorzugt 3 bis 10 Kontaktbereiche (7) vorhanden sind.
17. Zellverbinder (1) nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens 2 Kontaktbereiche (7) regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.
18. Zellverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass pro Stromquelle (2, 2') lediglich ein Kontaktbereich (7) vorhanden ist.
19. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine pro Stromquelle (2, 2') vorhandene Kontaktbereich (7) im Wesentlichen im Randbereich des Zellverbinders (1) angeordnet ist.
20. Zellverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine pro Stromquelle (2, 2') vorhandene Kontaktbereich (7) und/oder (5) quer zur Stromrichtung (6) im Wesentlichen mittig im Zellverbinder (1) angeordnet ist.
21. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kon- taktbereiche (7) und/oder (5) so ausgebildet sind, dass das Verhältnis der Kontaktfläche zur Gesamtfläche der leitfähigen ersten Schicht (3) kleiner als 0,2, bevorzugt kleiner 0,1 beträgt.
22. Zellverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche (7) und/oder (5) so ausgebildet sind, dass das Verhältnis der Kontaktfläche zur Gesamtfläche der leitfähigen ersten Schicht (3) zwischen 0,1 und 0,85, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,7, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 beträgt .
23. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schicht (3) und den Stromquellen (2, 2') und/oder zwischen der ersten (3) und zweiten
Schicht (4) und/oder zwischen den jeweils weiteren Schichten eine isolierende Schicht angeordnet ist, wobei die isolierende Schicht jeweils durch die Kontaktbereiche (7) durchbrochen ist.
24. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der mindestens einen ersten (3) und/oder jeder weiteren Schicht unabhängig voneinander zwischen 10 μm und 300 μm, bevorzugt zwischen 20 μm und 100 μm liegt.
25. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der mindestens einen ersten (3) und/oder
r jeder weiteren Schicht unabhängig voneinander zwischen 0,5 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 10 mm liegt.
26. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Schicht (3) aus Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Aluminium und/oder Silber besteht.
27. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zellverbinder (1) als Front-, Rückseiten- und/oder Seitenkontakt auf der Stromquelle (2) aufbringbar ist.
28. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Stromquellen (2, 2') parallel und/oder seriell miteinander verschaltbar sind.
29. Zellverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der min- destens eine Kontaktbereich (7) und/oder (5) durch Verlöten mit den Stromquellen (2, 2') gebildet ist.
30. Verwendung eines Zellverbinders (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur elektrischen Verbindung von mindestens zwei flächigen Stromquellen (2, 2' ) •
31. Verwendung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Stromquellen (2, 2') Solarzellen und/oder Brennstoff- zellen sind.
r
32. Verwendung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (1) als Front-, Rückseiten- und/oder Seitenkontakt auf den Stromquellen (2, 2') aufgebracht ist.
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