薄膜太阳能电池装置的制造系统

文档序号:1967023 发布日期:2021-12-14 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 薄膜太阳能电池装置的制造系统 (Manufacturing system for thin-film solar cell device ) 是由 福尔克尔·布罗德 斯文·霍赫曼 于 2020-04-28 设计创作,主要内容包括:一种用于薄膜太阳能电池装置的具有至少一个沿输送路径布置的制造工位的制造系统,包括太阳能电池清洁工位,其中所述太阳能电池清洁工位适于清洁具有至少一个通孔的薄膜太阳能电池并通过清洁所述薄膜太阳能电池从所述通孔移除材料,特别是介电制造材料残余物。(A manufacturing system for a thin-film solar cell device having at least one manufacturing station arranged along a transport path, comprising a solar cell cleaning station, wherein the solar cell cleaning station is adapted to clean a thin-film solar cell having at least one through hole and to remove material, in particular dielectric manufacturing material residues, from the through hole by cleaning the thin-film solar cell.)

薄膜太阳能电池装置的制造系统

技术领域

在此揭示一种用于制造柔性薄膜器件、特别是应用于薄膜太阳能技术中的膜状太阳能电池的系统。

背景技术

太阳能电池是光伏组件的重要组成部分。与基于硅片的传统太阳能技术相比,薄膜太阳能技术能够实现太阳能电池的轻薄且柔性的设计方案。薄膜太阳能电池因其有利的设计方案而越来越多地开辟新的应用领域。因此,薄膜太阳能技术的重要性持续提升。

薄膜太阳能电池与基于硅片的传统太阳能电池的主要区别在于所使用的材料的层厚。薄膜太阳能电池中所使用的吸收层例如比硅基太阳能电池中所使用的吸收层薄约100倍且具有柔性。然而,这种结构对生产过程具有一定的影响,因为形成薄膜太阳能电池的层结构的薄层膜状器件更难以处理。

器件的层厚较小使得这些器件中存在的内应力引起塑性变形。内应力可由各种外部影响(例如温度、机械作用、空气湿度等)而引起。在某些情况下,内应力可能会导致膜状器件卷曲。

此外,静电效应会影响到此类部件的处理。较高的表面积与体积之比以及较小的质量例如可能会导致待加工的器件彼此粘附。

因此,这些影响使得此类组件的输送、储存和供应更加困难。

因此,薄膜太阳能电池通常借助包括多个制造工位的特殊制造系统进行制造。在此,沿输送路径输送薄膜太阳能电池或薄膜太阳能电池的初级产品或子产品经过各个制造工位,其中每个制造工位对薄膜太阳能电池或其初级产品或子产品实施一个或多个加工步骤。

由现有技术,例如DE 103 45 576A1和DE 20 2008 003 610U1已知用于输送扁平硅片的装置。这些装置包括配设有开口的输送带,硅片布置在此输送带上。为了增大硅片对输送带的附着力,借助开口对硅片施加负压。

然而,如果将多个薄膜太阳能电池互连成薄膜太阳能电池装置并且例如借助负压将这些薄膜太阳能电池彼此配合和/或粘合在一起,则为此必须首先尽可能精确地对薄膜太阳能电池进行对齐。应尽可能校正太阳能电池例如在用于导引太阳能电池经过多个制造工位的输送带上可能出现的位置误差。然而,薄膜太阳能电池沿输送路径的输送仅允许沿第一轴线,即沿平行于输送路径的方向进行位置校正。但是,在制造过程中也可能会发生薄膜太阳能电池沿与输送路径不平行的另一轴线的错误定位。

此外,从各个薄膜太阳能电池的制造过程直至将它们共同联接成包括多个太阳能电池的薄膜太阳能电池装置为止的期间,各个电池也可能发生损坏。因此,期望在将各个损坏的太阳能电池与其他太阳能电池共同联接成薄膜太阳能电池装置之前移除这些损坏的太阳能电池,否则制成的整个薄膜太阳能电池装置将不得不作为有缺陷的而被丢弃。

最后,就制造技术而言,通常为薄膜太阳能电池的(背面)金属化层配设施加至该金属化层上的介电保护膜,其中为了实现各个薄膜太阳能电池的电接触、特别是各个薄膜太阳能电池彼此之间的接触,必须至少局部以导电方式对该金属化层进行暴露。在此,就已知的暴露装置而言,例如就至少部分地对介电保护膜进行穿孔并且至少部分地对金属化层进行暴露以进行电接触的激光穿孔装置而言,在暴露(通孔)中通常会出现介电杂质或制造材料残余物,这阻碍了金属化层的电接触。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的是提供一种用于制造薄膜太阳能电池的系统,所述系统一方面适用于在将各个太阳能电池共同联接成薄膜太阳能电池装置之前对这些太阳能电池的任何位置误差进行校正,并且另一方面适用于确保薄膜太阳能电池的可靠电接触。

本发明用以达成上述目的的解决方案在于根据权利要求1的装置。有利的进一步改进和技术方案由回溯引用该权利要求的权利要求定义。

用于薄膜太阳能电池装置的制造系统具有至少一个沿输送路径布置的制造工位。所述制造系统的制造工位适于加工薄膜太阳能电池或薄膜太阳能电池的初级产品或子产品。这些制造工位分别适于加工薄膜太阳能电池或薄膜太阳能电池的初级产品或子产品。在此,输送路径是薄膜太阳能电池和/或薄膜太阳能电池的初级产品或子产品在其上被导引经过多个制造工位的路径。例如可以在一个或多个输送带上导引薄膜太阳能电池和/或薄膜太阳能电池的初步产品或子产品经过多个制造工位,使得这些制造工位可以对各个薄膜太阳能电池和/或薄膜太阳能电池的初步产品或子产品进行加工。在此,这个输送路径相当于这个输送带的路线。然而,当然也可以采用其他实施方式,其中例如借助(真空)夹持器、滑块、钩子、转换器或抽吸装置在环绕式加工带或固定加工表面的范围内移动这些薄膜太阳能电池和/或这些薄膜太阳能电池的初步产品或子产品。

所述制造系统具有至少一个太阳能电池清洁工位。所述太阳能电池清洁工位适于清洁具有至少一个通孔的薄膜太阳能电池,其中通过清洁薄膜太阳能电池从通孔移除材料,特别是介电制造材料残余物。

在此,一个优点在于,可以从通孔去除不导电的制造材料的残余物,否则这些残余物可能会使薄膜太阳能电池的后续电接触变得相当困难。在薄膜太阳能电池制造的操作实践中,各个薄膜太阳能电池之间的存在故障和/或不充分的电接触是丢弃制成的薄膜太阳能电池装置的最常见的原因之一,其中不充分和/或存在故障的电接触特别是由残留在通孔中的不导电的材料残留物而引起的。对将通孔引入薄膜太阳能电池的不导电层中的已知(激光)穿孔装置的进行进一步改进以减少上述问题是较为复杂且困难的,因为一方面,制造系统在单位时间内的薄膜太阳能电池的高数值吞吐量不应受到负面影响,另一方面,薄膜太阳能电池的导电层不应被可能过于能量密集的激光束损坏。因此,在操作实践中,具有针对导体接触所描述的缺点的至少一个不导电的制造材料残余物通常会留在通孔中。因此,作为独立的制造工位而沿薄膜太阳能电池的输送路径直接集成到制造系统中的单独的太阳能电池清洁工位的实施是制造系统在技术和实践上的重大改进。制造系统在单位时间内的待制造的薄膜太阳能电池的数值吞吐量特别是不受沿输送路径布置的单独的太阳能电池清洁工位的影响。

这个太阳能电池清洁工位特别是可以具有溶剂施加器和/或机械去除装置,特别是铣削、研磨或刷洗装置,和/或抽吸装置。

在一种变体中,所述太阳能电池清洁工位可以适于首先将溶剂(例如丙酮)引入薄膜太阳能电池的通孔中,以便溶解薄膜太阳能电池的导电层可能存在的介电材料残余物。此外,所述太阳能电池清洁工位可以适于为吸走或擦去具有部分溶解或溶解的材料残余物的溶剂。

在一种实施方式中,所述太阳能电池清洁工位可以适于借助铣削、研磨或刷洗将可能存在的介电材料残余物与薄膜太阳能电池的导电层机械分离并吸走或擦去分离的材料残余物。

所述制造系统的另一制造工位可以是对准工位,其适于例如借助至少一个光学检测传感器、特别是借助摄像机传感器来测定沿输送路径输送的薄膜太阳能电池的位置误差和特性缺陷并根据所述测定对这些薄膜太阳能电池进行丢弃或对准或重新定位。在此,丢弃是指从通过制造系统进行的进一步制造中排除薄膜太阳能电池。

可以由对准工位,例如借助夹持器、特别是真空夹持器将待丢弃的薄膜太阳能电池输送到废品容置部中。这样例如就能将因存在特性缺陷而待丢弃的薄膜太阳能电池从进一步的加工或制造中排除。在此,一个优点在于,在制造薄膜太阳能电池装置期间,已可以将单个薄膜太阳能电池排除在加工或制造之外,从而可以避免因单个有缺陷的薄膜太阳能电池而丢弃整个薄膜太阳能电池装置。

此外,所述对准工位还可以适于根据位置误差的测定沿第一轴线和沿正交于所述第一轴线而布置的第二轴线来对沿输送路径输送的薄膜太阳能电池进行对准或重新定位。第一轴线例如可以平行于薄膜太阳能电池的输送路径而布置。换句话说,这个对准工位适于在表面上,例如在输送带或加工台的表面上,对被输送的薄膜太阳能电池进行对准或重新定位,其中可以沿第一(运动)轴线或方向以及第二(运动)轴线或方向进行对准或重新定位。这个对准工位可以在加工平面中对薄膜太阳能电池进行对准或重新定位。

这个对准工位还可以适于根据位置误差的测定围绕正交于第一轴线和第二轴线的第三轴线旋转被输送的薄膜太阳能电池。这个第三轴线平行于第一轴线和第二轴线所跨越的平面的表面法线。

另一制造工位可以是互连工位,所述互连工位适于在每种情况下以彼此部分重叠的方式布置多个薄膜太阳能电池并将它们互连成薄膜太阳能电池装置。这个互连工位特别是可以将由对准工位对准或重新定位的薄膜太阳能电池彼此组合成薄膜太阳能电池装置。可以省略或者无需通过这个互连工位对薄膜太阳能电池的对准,特别是在平行和/或正交于薄膜太阳能电池的输送方向的方向上对薄膜太阳能电池的对准。

在一种实施方式中,所述对准工位可以沿薄膜太阳能电池的输送路径布置在所述互连工位前。所述对准工位和所述互连工位特别是可以沿输送路径接连布置,其中制造系统的其他加工工位不会沿输送路径布置在所述对准工位与所述互连工位之间。在此,一个优点在于,可以由对准工位以某种方式对各个薄膜太阳能电池进行布置,从而可以至少部分地省去通过互连工位对薄膜太阳能电池的重新定位。在这个互连工位处,特别是可以省去沿输送方向对薄膜太阳能电池的对准。

这个对准工位例如可以具有至少一个用于搬运被输送的薄膜太阳能电池的夹持器,特别是真空夹持器,其适于至少在预定区域内沿第一轴线和第二轴线移动薄膜太阳能电池。此外,这个(真空)夹持器还可以适于至少在预定区域内围绕第三轴线旋转薄膜太阳能电池。这个(真空)夹持器可以具有多个特别是液压或电动操作的致动器,例如具有一个或多个电动线性驱动器。

此外,所述对准工位可以具有至少一个传感器、特别是光学检测传感器,用于测定被输送的薄膜太阳能电池的位置误差和特性缺陷。这个对准工位例如可以具有至少一个成像传感器或摄像机传感器,其适用于测定被输送的薄膜太阳能电池的位置误差和特性缺陷。

在一种实施方式中,所述互连工位可以具有多个、特别是两个或四个互连夹头,所述互连夹头适于从所述互连工位的特别是彼此平行的制造轨道拾起沿输送路径输送的薄膜太阳能电池并将它们输送到所述互连工位的负压区域中。

在一种实施方式中,所述互连工位具有两个彼此平行的制造轨道,其总共具有四个互连夹头。

这个对准工位的多个互连夹头可以共同或彼此同步地沿第一轴线移动。此外,多个互连夹头可以分别彼此独立地至少沿第二轴线进行对准以及/或者围绕正交于第一轴线和第二轴线的第三轴线进行旋转。第一轴线在此平行于薄膜太阳能电池的输送方向,第二轴线在此正交于薄膜太阳能电池的输送方向,第三轴线在此平行于第一轴线和第二轴线所定义/跨越的平面的表面法线。

所述互连工位可以适于借助光学检测传感机构、特别是摄像机传感机构检测互连夹头输送的薄膜太阳能电池的定向并根据此检测控制薄膜太阳能电池到负压区域中的输送。

这个互连工位的光学检测传感机构特别是可以检测通过互连夹头输送的薄膜太阳能电池的一(底)侧并沿第二轴线以及/或者通过围绕第三轴线进行旋转来校正通过互连夹头输送的薄膜太阳能电池的位置误差。换句话说,这个互连工位可以引起薄膜太阳能电池围绕第三轴线的旋转和/或薄膜太阳能电池沿第二轴线的位移,以便对被输送的薄膜太阳能电池的所确定的位置误差进行校正。

在一种实施方式中,所述互连工位可以适于将覆膜、特别是穿孔的覆膜布置在多个部分重叠的薄膜太阳能电池上。可以借助负气压将这个覆膜压紧到多个彼此部分重叠的薄膜太阳能电池上。这样就能将彼此部分重叠地布置的各个薄膜太阳能电池相互压紧,以便制造薄膜太阳能电池装置。互连工位所产生的负压可以在1mbar至12mbar之间,优选为5mbar。

此外,所述互连工位可以包括覆膜供应装置,所述覆膜供应装置适于提供覆膜并沿与薄膜太阳能电池的输送路径成角度地延伸的辅助输送方向将这些覆膜输送至互连工位。这些覆膜可以是可透负压的、特别是穿孔的塑料膜。

沿与薄膜太阳能电池的输送路径成角度的方向输送覆膜的优点在于,可以以节省空间的方式将这个覆膜供应装置布置在薄膜太阳能电池的输送路径旁边。

可选地,所述制造系统和/或所述制造系统的至少一个的单个的制造工位可以适于沿输送路径至少基本上彼此平行地输送两个或更多个薄膜太阳能电池或其初级产品或子产品。换句话说,所述制造系统可以至少分段地具有多个彼此平行的输送轨道,这些输送轨道沿输送路径在空间上和时间上平行地输送多个同类型的薄膜太阳能电池。多个薄膜太阳能电池例如可以并排布置在输送带上并由输送带沿输送路径进行输送。也可以采用具有至少分段地彼此平行延伸的多个输送带的制造系统,这些输送带在时间和空间上彼此平行地输送一个或多个薄膜太阳能电池。当然,也可也采用某些实施方式,其中,例如借助(真空)夹持器、滑块、钩子、转换器或抽吸装置在环绕式加工带或固定加工表面的范围内至少分段地彼此平行地移动多个薄膜太阳能电池和/或这些薄膜太阳能电池的初级产品或子产品。如果多个薄膜太阳能电池和/或这些薄膜太阳能电池的初级产品或子产品至少基本上布置在正交于输送路径的共用对准轴上,则它们特别是被彼此平行地布置/输送。

此外,所述制造系统可适于通过沿输送路径布置的一个或多个制造工位同时加工两个或多个薄膜太阳能电池。此外,还可以通过所述制造系统的制造工位来加工彼此平行布置的或平行于薄膜太阳能电池的输送路径输送的两个或更多个薄膜太阳能电池。为此,各个制造工位特别是可以具有多个彼此平行延伸且以相同方式设计的用于薄膜太阳能电池或其初级产品或子产品的加工轨道。

在一种实施方式中,所述对准工位的至少一个夹持器可以适于搬运至少基本上彼此平行地输送的薄膜太阳能电池中的至少两个。所述对准工位的夹持器特别是可以适于对沿输送路径在对准工位的第一加工轨道上进行输送的薄膜太阳能电池以及沿输送路径在对准工位的第一加工轨道上进行输送的薄膜太阳能电池进行丢弃和/或对准或重新定位。因此,对准工位的夹持器可用于对彼此平行输送的薄膜太阳能电池进行对准/重新定位。

特别是在互连工位仅适于沿第二轴线校正各个薄膜太阳能电池的位置误差以及/或者围绕第三轴线旋转各个薄膜太阳能电池的实施方式中,尤为有利的是,在将薄膜太阳能电池输送至对准工位之前,借助对准工位的夹持器至少在平行于薄膜太阳能电池的输送路径的方向上或沿第一轴线对沿输送路径输送的薄膜太阳能电池进行对准。这样就能在处理薄膜太阳能电池时,避免薄膜太阳能电池在平行于薄膜太阳能电池的输送路径的方向或沿第一轴线出现布局误差。

此外,所述制造系统可以包括另一个或另外多个制造工位,例如太阳能电池供应装置和/或太阳能电池检查工位和/或激光加工工位和/或粘合剂施加工位和/或太阳能电池加热工位和/或馈线接触工位和/或覆膜移除工位。

所述太阳能电池供应装置可以适于例如通过供给输送带提供薄膜太阳能电池。

所述太阳能电池检查工位可以适于测定沿输送路径输送的薄膜太阳能电池的特性缺陷并根据所述测定丢弃这些薄膜太阳能电池。为了检查薄膜太阳能电池,这个检查工位可以具有至少一个成像传感器,例如摄像机传感器。为进行检查,特别是可以借助紫外光来照射这些薄膜太阳能电池,其中所述至少一个成像传感器也可以适用于检测紫外波长范围内的光。

所述激光加工工位可以适于借助激光束对沿输送路径输送的薄膜太阳能电池进行部分穿孔,从而制造至少一个通孔,所述通孔穿透薄膜太阳能电池的至少一个介电层。换句话说,这个激光加工工位适于通过激光束的作用去除薄膜太阳能电池的不导电层的至少一部分,以便能够接触薄膜太阳能电池的导电层。借助激光束在薄膜太阳能电池的不导电层中制造的凹槽可被称为通孔。

在所述制造系统的一种变体中,所述太阳能电池供应装置可以适于提供已预穿孔或已配设有通孔的薄膜太阳能电池。所述制造系统的这个变体特别是可以在没有激光加工工位的情况下实施。

所述粘合剂施加工位可以将粘合剂、特别是不导电的粘合剂施加到沿输送路径输送的薄膜太阳能电池上。这个粘合剂可用于随后通过互连工位将这些薄膜太阳能电池互连或连接成薄膜太阳能电池装置。此外,这个粘合剂施加工位可以将导电胶粘剂填充到沿输送路径输送的薄膜太阳能电池的至少一个通孔中。这个导电胶粘剂可用于在待通过互连工位互连的各个薄膜太阳能电池之间建立导电接触。

所述太阳能电池加热工位特别是可以是加热炉。此外,这个太阳能电池加热工位可以适于对通过互连工位制成的薄膜太阳能电池装置连同覆膜一起进行加热。借此特别是使布置在薄膜太阳能电池装置的各个薄膜太阳能电池上/之间的粘合剂和导电粘合剂固化。

所述馈线接触工位可以适于向互连工位提供用于接触太阳能电池装置的导体区段(导线)。

所述覆膜移除工位可以适于再次从薄膜太阳能电池装置移除由互连工位布置在薄膜太阳能电池装置上的覆膜。

一种通过例如用于薄膜太阳能电池装置的制造系统的清洁工位清洁具有至少一个通孔的薄膜太阳能电池的清洁方法。所述清洁方法包括以下步骤:提供具有至少一个通孔的薄膜太阳能电池;将溶剂引入所述通孔。在此情况下,这个溶剂旨在并且适用于至少部分地使位于所述通孔中的例如不导电的材料残余物液化。作为替代或补充方案,通过诸如高压吹风、刷除、刮净、借助拉刀进行清理之类的机械处理来至少部分地去除薄膜太阳能电池的通孔中的材料残余物;以及从通孔至少部分地吸走和/或移除所述溶剂和/或被溶解或被机械去除的材料残余物。

附图说明

结合参照附图的以下描述,本领域技术人员将了解到其他的特征、特性、优点和可能的变体。其中,这些附图分别示意性且示例性地示出制造系统、制造系统的制造工位以及薄膜太阳能电池的一个示例。图中所描述和/或所示出的所有特征单独或以任意组合的方式示出在此所揭露的主题。图中所示组件的尺寸和比例并非是按比例绘制的。

图1为薄膜太阳能电池的制造设备的一个示例。

图2a-2c示意性且示例性地示出薄膜太阳能电池的结构。

图3示意性且示例性地示出清洁薄膜太阳能电池的流程。

图4示意性且示例性地示出清洁薄膜太阳能电池的替代性流程。

图5示意性且示例性地示出用于薄膜太阳能电池的制造系统的粘合剂施加工位。

图6示意性且示例性地示出用于薄膜太阳能电池的制造系统的对准工位。

图7示意性且示例性地示出用于薄膜太阳能电池的互连工位的对准工位。

图8示意性且示例性地示出将多个薄膜太阳能电池互连成薄膜太阳能电池装置的流程。

具体实施方式

图1示意性且示例性地示出用于薄膜太阳能电池装置的制造系统1000。最初未加工的各个薄膜太阳能电池由太阳能电池供应装置(未示出)来提供,然后由制造系统1000沿输送路径F对其进行输送。在此,不连续地或逐步地对薄膜太阳能电池进行输送,其中每两个待制造的单个薄膜太阳能电池沿输送路径F以彼此平行或并排布置的方式被输送。沿各个输送轨道F1和F2(见下图)在空间和时间上对并排或彼此平行输送的薄膜太阳能电池进行平行输送,其中两个输送轨道F1和F2彼此平行地遵循输送路径F。

在其他实施方式中,也可以沿输送路径输送多个、特别是四个彼此平行或并排布置的薄膜太阳能电池。

首先,被输送的薄膜太阳能电池到达太阳能电池检查工位100,这个检查工位适于借助紫外光照射薄膜太阳能电池并借助光学检测传感器检测检查特性缺陷。这些薄膜太阳能电池例如可以以如下方式穿过这个检查工位:这些薄膜太阳能电池从太阳能电池供应装置被装配头抓住并且被这个装配头沿输送路径移动而越过检查工位。在此,检查工位可以借助紫外光照射并检查太阳能电池的底侧。

如果确定被输送的薄膜太阳能电池存在特性缺陷,则将其分选出来并由制造系统1000将其从进一步的制造中排除。具体方式在于,将存在特性缺陷的薄膜太阳能电池沿与薄膜太阳能电池的输送路径F成角度地延伸的废品路径A输送到废品容置部150中。

沿输送路径将未被测定为存在缺陷的薄膜太阳能电池进一步输送至激光加工工位200,这个激光加工工位200借助激光束在被输送的薄膜太阳能电池的至少一个不导电层中产生凹槽或通孔,其能够实现被至少一个不导电层覆盖的导电层的后续的电接触。在制造系统1000的所有实施方式中,激光加工工位200并不是必需的。特别是也可以实施制造系统1000的其中由太阳能电池供应装置来提供已预穿孔的具有已备好用于进行电接触的通孔的薄膜太阳能电池的实施方式。

随后沿输送路径F将配设有通孔的薄膜太阳能电池输送至太阳能电池清洁工位300,这个太阳能电池清洁工位去除可能会留在这些通孔中的不导电的材料残余物,这些材料残余物可能会对被输送的薄膜太阳能电池的后续接触产生负面影响。针对太阳能电池清洁的详细说明参见图2、图3以及相关的附图说明。

然后在完成清洁后,沿输送路径F将薄膜太阳能电池输送至粘合剂施加工位400,这个粘合剂施加工位将粘合剂布置在被输送的薄膜太阳能电池的表面上并将导电粘合剂布置在被输送的薄膜太阳能电池的通孔中。针对粘合剂施加工位400的详细说明参见图5以及相关的附图说明。

在将粘合剂施加到被输送的薄膜太阳能电池上之后,将这些薄膜太阳能电池进一步输送至对准工位500,这个对准工位检查这些薄膜太阳能电池的位置误差并视需要对其进行重新定位。对准工位500进一步检查被输送的薄膜太阳能电池的可能仅在通过制造系统1000处理薄膜太阳能电池期间引起的特性缺陷并且从通过制造系统1000进行的进一步制造中排除评估为存在缺陷的薄膜太阳能电池。具体方式在于,将存在特性缺陷的薄膜太阳能电池沿与薄膜太阳能电池的输送路径F成角度地延伸的第二废品路径A'输送到第二废品容置部550中。针对对准工位500的详细说明参见图6以及相关的附图说明。

然后将被对准工位500对准的薄膜太阳能电池进一步输送至互连工位600。互连工位600将被输送的各个薄膜太阳能电池互连成薄膜太阳能电池装置。为此,由馈线接触工位800向互连工位600提供导体区段(导线)。此外,由覆膜供应装置650提供至少一个覆膜,借助负压法将其压紧到多个彼此叠置的薄膜太阳能电池上,从而将这些薄膜太阳能电池彼此固定和粘合或互连成薄膜太阳能电池装置。针对互连工位600的详细说明参见图7、图8以及相关的附图说明。

然后将彼此粘合或彼此互连的薄膜太阳能电池与覆膜一起输送至太阳能电池加热工位700。太阳能电池加热工位700特别是可以是对通过互连工位600制成的薄膜太阳能电池装置进行加热的炉子。由此,用于连接薄膜太阳能电池的粘合剂以及用于与薄膜太阳能电池进行电接触的导电粘合剂都会变干。

随后,将薄膜太阳能电池装置进一步输送至覆膜移除工位900,这个覆膜移除工位移除由互连工位600布置在薄膜太阳能电池上的膜或者将其与薄膜太阳能电池装置分离。

图2示意性且示例性地示出可通过制造系统1000进行处理的薄膜太阳能电池10。在此,图2a为薄膜太阳能电池10的前视图,图2b为薄膜太阳能电池10的后视图。此外,图2c为太阳能电池10沿图2a和2b中示出的剖切轴X-X'的横截面图。

图2a为具有接触区域12和太阳能电池网格14的薄膜太阳能电池10的前视图。

图2b为同一薄膜太阳能电池10的后视图。薄膜太阳能电池10具有多个通孔18,这些通孔能够实现太阳能电池与另一太阳能电池的接触区域的电接触。此外,将粘合剂16施加到所示的薄膜太阳能电池10上。可以通过制造系统1000的粘合剂施加工位400来施加粘合剂16。

图2c为薄膜太阳能电池10的横截面图。示例性示出的薄膜太阳能电池10具有布置在吸收层L2上的透明导电层L1。同样在图2a中示出的太阳能电池网格14布置在透明导电层L1的背离吸收层L2的表面上。吸收层L2布置在导电金属化层L3上,这个导电金属化层例如可以是铜层。

在导电金属化层L3的背离吸收层L2的表面上布置有粘合剂层L4和保护膜L5,其中保护膜L5借助粘合剂层L4固定在导电金属化层L3上。保护膜L5和粘合剂层L4均不导电。尽管如此,为了能够对导电铜层L3进行电接触,在粘合剂层L4和保护膜L5中引入通孔或凹槽18,其穿透粘合剂层L4和保护膜L5并且至少部分地暴露导电金属化层L3,使得这个导电金属化层可以被电接触。

例如可以借助激光加工工位200来制造通孔或凹槽18。作为替代方案,也可以通过制造系统1000提供具有已预制的通孔或凹槽的薄膜太阳能电池。但是,在借助激光加工工位制造薄膜太阳能电池时以及在采用具有预制的通孔的薄膜太阳能电池的情况下,不导电的材料残余物和/或杂质可能会残留或存在于通孔中。这些材料残余物和/或杂质可能会使薄膜太阳能电池彼此之间的后续接触变得困难或者可能会阻碍这些薄膜太阳能电池彼此之间的后续接触。如图3或图4所示,为了克服这一点,通过太阳能电池清洁工位300对薄膜太阳能电池进行清洁。

图3示出通过清洁工位300清洁薄膜太阳能电池10的第一变体的流程。

如图3示意性所示,太阳能电池10的通孔18中存在不导电的材料残余物R,其至少使薄膜太阳能电池10的(为清楚起见未在图3中示出的)金属化层L3的电接触变得更难。(SA1)

因此,由太阳能电池清洁工位300首先将含丙酮的溶剂引入通孔18中,这个溶剂会对不导电的材料残余物R进行溶解。(S A2)

然后例如通过擦拭或抽吸法从薄膜太阳能电池10的通孔18去除溶解的材料残余物R和溶剂。(S A3)

借此留下具有至少一个通孔18的薄膜太阳能电池10,从这个通孔至少基本上去除不导电的材料残余物R。(S A4)

图4示出通过清洁工位300清洁薄膜太阳能电池10的第二变体的流程。

如图4示意性所示,太阳能电池10的通孔18中存在不导电的材料残余物R,其至少使薄膜太阳能电池10的(为清楚起见未在图4中示出的)金属化层L3的电接触变得更难。(SB1)

根据图4中示意性示出的清洁方法的变体,由太阳能电池清洁工位300通过机械铣削法将材料残余物R与导电金属化层L3的表面分离。(S B2)

随后通过太阳能电池清洁工位300吸走机械分离的材料残余物R。作为替代方案,也可以借助刷洗法来刷掉或去除材料残余物R。(S B3)

借此留下具有至少一个通孔18的薄膜太阳能电池10,从这个通孔至少基本上去除不导电的材料残余物R。(S B4)

太阳能电池清洁工位300可以适于同时清洁彼此平行输送的多个薄膜太阳能电池10。为此,太阳能电池清洁工位可以包括沿输送方向的彼此平行的多个制造轨道,这个制造轨道分别具有一个或多个溶剂施加器和/或机械去除装置,特别是铣削、研磨或刷洗装置。

第一组沿薄膜太阳能电池的输送方向布置的多个溶剂施加器和/或机械去除装置例如可以清洁第一组薄膜太阳能电池,第二组沿薄膜太阳能电池的输送方向布置的多个溶剂施加器和/或机械去除装置例可以清洁与第一组薄膜太阳能电池平行地进行输送的第二组薄膜太阳能电池。

图5示意性且示例性地示出同样在图1中示出的粘合剂施加工位400的结构。所示粘合剂施加装置400适于同时加工两个彼此平行输送的薄膜太阳能电池。为此,粘合剂施加工位400具有两个彼此平行的制造轨道F1和F2,在这些制造轨道上沿输送路径F彼此平行地分别对两个薄膜太阳能电池进行输送。

粘合剂施加工位400包括用于不导电粘合剂的至少可在正交于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向Y上移动的两个定量装置410、412。在其他实施方式(未示出)中,用于不导电粘合剂的定量装置也可以在平行于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向X上移动。定量装置410、412适于将不导电粘合剂16(见图2)施加到被输送的薄膜太阳能电池上。

然后沿输送路径F或者遵循平行的输送轨道F1和F2将这些薄膜太阳能电池输送到预干燥区域420中。预干燥区域420适于借助紫外光对由定量装置410、412施加到薄膜太阳能电池上的粘合剂进行预干燥。在此情况下,至少将被输送的薄膜太阳能电池上的不导电粘合剂干燥至预定程度。

随后沿输送路径F或者遵循彼此平行的输送轨道F1、F2将薄膜太阳能电池进一步输送到两个导电胶粘剂定量装置430、432的工作区域中,这些导电胶定量装置430、432在每种情况下适于将导电粘合剂引入被输送的薄膜太阳能电池的通孔18(参见图2)中。导电胶粘剂定量装置430、432可沿正交于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向Y以及正交于薄膜太阳能电池的输送路径F且正交于方向Y的方向Z移动。在其他实施方式(未示出)中,导电胶粘剂定量装置也可以在平行于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向X上移动。

可选地,可以通过光学检测传感机构、特别是摄像机传感机构来监测通过粘合剂施加装置400进行的粘合剂和/或导电粘合剂的施加。

图6示意性且示例性地示出图1所示对准工位500的结构。所示对准工位500适于加工两个彼此平行输送的薄膜太阳能电池。为此,对准工位500具有两个彼此平行的制造轨道F1和F2,在这些制造轨道上沿输送路径F彼此平行地分别对两个薄膜太阳能电池进行输送。在其他实施方式中,对准工位500可以包括另外的制造轨道,例如总共包括四个制造轨道。

对准工位500包括用于每个制造轨道F1、F2的光学检测摄像机传感器510、512。摄像机传感器510、512适于确定被输送的薄膜太阳能电池的位置误差和特性缺陷。如果确定薄膜太阳能电池存在位置误差,则通过真空夹持器520对相应的薄膜太阳能电池进行重新定位,以便消除位置误差。

真空夹持器520适于借助负压抬升薄膜太阳能电池并沿平行于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向X和正交于输送路径F的方向Y移动薄膜太阳能电池或对其进行重新定位。此外,真空夹持器520适于视需要围绕与输送路径F和与正交于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向Y正交的旋转轴Z旋转被输送的薄膜太阳能电池,以便对通过摄像机传感器510、512确定的薄膜太阳能电池的位置误差进行校正。

如果摄像机传感器510、512中的一个确定被输送的薄膜太阳能电池存在特性缺陷,则对准工位500使真空夹持器520将存在特性缺陷的薄膜太阳能电池沿与薄膜太阳能电池的输送路径F成角度地延伸的第二废品路径A'输送到对准工位500所对应第二废品容置部550中。借此例如也可以从进一步制造中排除损坏的薄膜太阳能电池,这些薄膜太阳能电池的损坏仅发生在制造过程中。

只有在通过摄像机传感器510、512确定存在位置误差或特性缺陷的情况下才会使用真空夹持器520,因此,在所示示例中,单个真空夹持器520就足以实现对在两个平行的输送轨道上输送的薄膜太阳能电池的处理。然而,如果需要进行重新定位以及/或者丢弃两个平行输送的薄膜太阳能电池,则真空夹持器520可以相继对平行输送的薄膜太阳能电池进行处理。

对准工位500可以可选地包括另外的光学检测传感器(未示出)、特别是摄像机传感器,其适于重新对通过真空夹持器重新定位或对准的薄膜太阳能电池的位置误差进行检查。换句话说,这个对准工位的另外的光学检测传感器可以对通过真空夹持器执行的重新定位的效果进行检查。

图7和8示意性且示例性地示出图1所示互连工位600的结构以及将各个薄膜太阳能电池互连成薄膜太阳能电池装置的流程。

所示的互连工位600适于处理两个彼此平行输送的薄膜太阳能电池并将其添加到薄膜太阳能电池装置中。为此,所示互连工位还具有两个至少基本上彼此平行的制造轨道F1和F2,在这些制造轨道上沿输送路径F彼此平行地分别对两个薄膜太阳能电池进行输送。在其他实施方式中,互连工位600可以包括另外的制造轨道,例如总共包括四个制造轨道。

针对每个制造轨道F1、F2,互连工位600具有至少一个互连夹头612、614,其适于拾起被输送的薄膜太阳能电池并将其彼此部分重叠地布置在互连区域/负压区域610中。互连夹头612、614可以可选地设计为真空夹持器。在其他实施方式(未示出)中,也可以将每两个互连夹头分配给一个制造轨道,从而可以通过这个互连工位处理四个薄膜太阳能电池。

互连夹头612、614可以共同或同步地在平行于薄膜太阳能电池的输送路径F的第一方向X上移动。此外,互连夹头612、614可以彼此独立地在正交于薄膜太阳能电池的输送路径的第二方向Y上移动并且可以围绕正交于第一方向X和第二方向Y的轴线Z进行旋转。换句话说,轴线Z平行于第一方向X和第二方向Y所跨越的平面的表面法线。

互连夹头612、614只能共同或彼此同步地在第一方向X上移动,因此,有利的是,至少在第一方向X上,即在平行于输送路径的方向上,已通过先前的对准工位500对薄膜太阳能电池进行了对准,以便在制造薄膜太阳能电池装置时避免各个薄膜太阳能电池布局误差。

在互连工位(未示出)的进一步改进中,光学检测传感机构、特别是摄像机装置可以检测通过互连夹头输送到互连区域/负压区域中的薄膜太阳能电池并确定可能存在的位置误差,以便借助互连夹头例如在第二方向Y上对这些位置误差进行校正以及/或者在对各个薄膜太阳能电池进行互连时将这些位置误差考虑在内。

由覆膜供应装置650(参见图1)提供至少一个覆膜并且通过至少基本上彼此平行的辅助输送轨道N1、N2沿辅助输送方向N将其输送至互连工位600。

互连工位600将由覆膜供应装置650提供的覆膜布置在待制造的薄膜太阳能电池装置上。可选地,覆膜供应装置650还可以提供作为准环形卷材或准环形膜的覆膜,其中互连工位600适于借助所提供的准环形覆膜来覆盖多个薄膜太阳能电池装置。

然后将薄膜太阳能电池装置连同布置在其上的覆膜输送到负压区域610中。互连工位600适于对覆盖有覆膜的薄膜太阳能电池装置施加负压或者将被覆盖的薄膜太阳能电池装置暴露于负压环境下,其中覆膜和/或制造轨道F1、F2以可透负压的方式设计。

图8示出通过互连工位600进行的太阳能电池装置的互连的流程。

将多个薄膜太阳能电池10、10'、10”彼此部分重叠地布置在互连工位600的例如设计为输送带的输送轨道上,其中薄膜太阳能电池的填充有导电胶粘剂的通孔以与另一薄膜太阳能电池的接触区域重叠的方式布置。此外,由互连工位以某种方式对彼此部分重叠的薄膜太阳能电池进行布置,使得由粘合剂施加工位600施加到薄膜太阳能电池上的粘合剂在分别彼此重叠布置的薄膜太阳能电池之间建立粘合连接。(S C1)

随后由互连工位600将覆膜供应装置650所提供的覆膜660布置在多个彼此重叠的薄膜太阳能电池10、10'、10”上。在所示示例中,覆膜660是可透负压的穿孔塑料膜。作为替代方案,也可以提供可透负压的穿孔覆盖带,其在于太阳能电池加热工位中对薄膜太阳能电池装置进行加热期间保持尺寸稳定或者不会热变形。(S C2)

在将覆膜布置在多个彼此重叠的薄膜太阳能电池10、10'、10”上后,通过施加负压将这个覆膜压紧到薄膜太阳能电池上。这使得待制造的薄膜太阳能电池装置的各个薄膜太阳能电池也彼此被压紧,从而加固通过粘合剂和导电粘合剂建立的粘合连接。此外,这也使得由各个薄膜太阳能电池构成的薄膜太阳能电池装置在将薄膜太阳能电池装置输送至后续加工工位期间保持其空间布局/定位。(S C3)

通过后续的太阳能电池加热工位700加热薄膜太阳能电池装置来实现粘合剂的干燥和/或至少基本上完全固化,其中覆膜在加热期间留在被输送的薄膜太阳能电池装置或多个彼此部分重叠的薄膜太阳能电池10、10'、10”上。

因为已通过先前的对准工位500对薄膜太阳能电池进行了对准,所以可以省去通过互连工位600对薄膜太阳能电池的对准。就具有多个输送轨道的制造系统而言,各个薄膜太阳能电池在平行于薄膜太阳能电池的输送路径F的方向上的重新定位难以实现,特别是因为不同输送轨道的多个以类似的方式设计的加工或输送工具的同步操作被中断和/或被不同步,因此,借助真空夹持器至少在平行于薄膜太阳能电池的输送路径的一个方向上对各个薄膜太阳能电池进行预先对齐是特别有利的。

当然,上述示例性的实施方式不是不可更改的并且不会限制在此所揭示的主题。对于本领域技术人员而言特别是显而易见的是,其可以对所描述的特征任意进行组合以及/或者省去不同的特征,而不会偏离在此所揭示的主题。

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