EIGENSCHAFTEN

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zum nicht-permanenten elektrischen Kontaktieren von Solarzellen sowie deren Verwendung für eine Messvonichtung zum Bestimmen elektrischer Eigenschaften wie z.B. einer Strom- Spannung-Kennlinie einer Solarzelle.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Solarzellen dienen als photovoltaische Elemente dazu, Licht in elektrischen Strom

umzuwandeln. Lichtgenerierte Ladungsträgerpaare, welche beispielsweise an einem pn- Übergang räumlich getrennt wurden, müssen dabei mithilfe von elektrischen Kontakten der Solarzelle einem äußeren Stromkreis zugeleitet werden. Es müssen hierzu elektrische Kontaktanordnungen sowohl an dem Emitter als auch an der Basis der Solarzelle vorgesehen werden.

Bei herkömmlichen Solarzellen ist der Emitter meist an einer dem einfallenden Licht zugewandten Frontseite der Solarzelle angeordnet. Bei der Erzeugung einer elektrischen Kontaktanordnung an der Frontseite der Solarzelle müssen gegensätzliche Erfordernisse berücksichtigt werden. Einerseits sollte die Kontaktanordnung die Frontseite möglichst wenig abschatten, andererseits sollte insbesondere ein Querschnitt der Kontaktanordnung nicht zu klein gewählt sein, um übermäßige Serienwiderstandsverluste beim Ableiten des in der Solarzelle erzeugten Stroms zu verhindern.

Um diesen gegensätzlichen Erfordernissen gerecht zu werden, werden bei vielen

herkömmlichen kommerziellen Solarzellen Kontaktanordnungen eingesetzt, bei denen eine Vielzahl düm er paralleler Kontaktbahnen, welche auch als Finger bezeichnet werden und welche in einem Abstand von typischerweise 0,5 mm bis 3 mm zueinander angeordnet sind, über die Frontseite der Solarzelle verteilt angeordnet sind. Um den in den Kontaktbahnen abgeleiteten Strom zu sammeln und an benachbarte Solarzellen weiterleiten zu können, werden meist zwei oder drei breitere Sammelleiterbahnen, welche auch als Busbars bezeichnet werden, eingesetzt. Diese Sammelleiterbahnen kreuzen die schmalen

Kontaktbahnen vorzugsweise senkrecht, so dass sich ein so genanntes H-Muster ergibt. Auf die breiten Sammelleiterbahnen können verzinnte Kupferbänder aufgelötet werden, mithilfe derer benachbarte Solarzellen zu einem String und letztendlich zu einem Modul verschaltet werden können.

Allerdings können insbesondere die breiten Sammelleiterbaliiien einen erheblichen Anteil des einfallenden Lichts reflektieren, so dass dieses nicht mehr einer Umwandlung in elektrischen Strom zur Verfügung steht. Es wird daher versucht, die Anzahl von Sammelleiterbahnen zu minimieren. Allerdings wurde beobachtet, dass bei einer zu geringen Anzahl von

Sammelleiterbahnen pro Solarzellenfläche der Wirkungsgrad der Solarzelle trotz verringerter Abschattung abnehmen kann, da generierter elektrischer Strom in den schmalen

Kontaktbahnen weite Distanzen zurücklegen muss, bis er eine Sammelleiterbahn erreicht, so dass Serien widerstände innerhalb der Kontaktbahnen zu erheblichen

Serienwiderstandsverlusten führen können. - J -

Im Rahmen neuerer Solarzellenkonzepte wird versucht, breite Sammelleiterbahnen durch eine Vielzahl, das heißt, beispielsweise fünf bis dreißig, einzelner Drähte, die jeweils senkrecht zu den Fingern angeordnet sind, zu ersetzen und die Drähte mit jedem einzelnen der Finger zu verlöten. Um einen hiermit verbundenen Arbeitsaufwand zu reduzieren, können die Drähte beziehungsweise elektrische Leitungen auf dünne Folien aufgebracht werden, welche dann permanent mit der Solarzelle verbunden werden. Ein solches Konzept ist beispielsweise in der WO2007/071064 beschrieben. Solche Konzepte versprechen unter anderem aufgrund einer zu erwartenden reduzierten Rekombination, reduzierten Abschattung und reduzierten

Serien widerständen höhere Wirkungsgrade im Solarmodul verglichen mit herkömmlichen Kontaktanordnungen mit H-Mustern.

Bei der Herstellung von Solarzellen kommt es zu einer gewissen Streuung hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften der hergestellten Solarzellen. Die elektrischen Eigenschaften jeder Solarzelle sollten möglichst gut bekannt sein, um die Solarzellen beispielsweise bestmöglich in einem Solarmodul einsetzen zu können. So kann es für eine bestmögliche spätere

Verschattung in einem Solarmodul notwendig sein, die Solarzellen in Leistungsklassen einzuteilen. Hierzu wird meist eine nicht-lineare Strom-Spannung-Kennlinie der Solarzelle, welche auch als I-V-Kennlinie bezeichnet wird, aufgenommen, welche angibt, wie viel Strom eine Solarzelle bei Beleuchtung mit einem Sonnensimulator bei einer vorgegebenen anliegenden Spannung erzeugt. Ferner können beispielsweise mithilfe von

Elektrolumineszenzmessungen interne Probleme der Solarzelle, z.B. ausgelöst durch lokale Kurzschlüsse, erkannt werden. Zum Bestimmen der elektrischen Eigenschaften kann es im Rahmen einer industriellen Solarzellenfertigung nötig sein, Kontakte der Solarzelle vorrübergehend, d.h. nicht-permanent, von außen elektrisch zu kontaktieren.

Bei herkömmlichen Solarzellen mit breiten Sammelleiterbahiien wird die mit ihrer Rückseite auf einem metallischen Halter liegende Solarzelle hierzu an ihrer Frontseite meist mithilfe gefederter Kontaktstifte kontaktiert, wobei die Kontaktstifte auf die Sammelleiterbahnen gepresst werden. Auf diese Weise lässt sich in einfacher und reproduzierbarer Weise ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Solarzelle und einer Messanordnung erzeugen.

Insbesondere bei den oben genannten neuartigen Solarzellenkonzepten ohne breite

Sammelleiterbahnen kann jedoch das Problem auftreten, dass für eine korrekte Bestimmung der I-V-Kennlinie einer Solarzelle jeder einzelne Finger mehrfach elektrisch kontaktiert werden müsste. Dies kann einen erheblichen Aufwand für die Erzeugung der vielen notwendigen Kontaktstellen mit sich bringen. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass bei einer solchen Kontaktierung keine übermäßige Abschattung der Solarzelle bewirkt wird. Femer sollten die erzeugten Kontaktstellen reversibel lösbar sein, das heißt, die Solarzelle sollte nicht-permanent kontaktiert werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es kann ein Bedarf an einer Kontaktierungsvorrichtung bestehen, die zum nicht-permanenten elektrischen Kontaktieren von Solarzellen, insbesondere beim Bestimmen von deren elektrischen Eigenschaften, geeignet ist und mitliilfe derer unter anderem die oben genannten Probleme und Defizite herkömmlicher Kontaktierungsvorrichtungen und -verfahren verhindert oder zumindest reduziert werden können. Insbesondere kann ein Bedarf an einer Kontaktierungsvorrichtung bestehen, mithilfe derer eine Solarzellenfrontseite einfach und zuverlässig elektrisch kontaktiert werden kann, wobei eine Abschattung der Solarzelle während des Messens beispielsweise einer I-V-Kennlinie gering gehalten werden sollte. Ferner kann es von Vorteil sein, wenn beim Bestimmen z.B. der I-V-Kennlinie mithilfe der Kontaktierungsvorrichtung sowohl optische als auch elektrische vorherrschende Bedingungen ähnlich denjenigen sind, wie sie in einem die Solarzelle aufnehmenden Solarmodul vorherrschen. Einem solchen Bedarf kann mithilfe einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem Hauptanspruch sowie mithilfe einer Mess Vorrichtung und deren Verwendung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen entsprochen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der

Kontaktierungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktierungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine starre Trägerplatte und eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen aufweist. Die Trägerplatte ist optisch transparent. Die elektrischen Leitungen sind entlang einer Oberfläche der Trägerplatte von einem Zentralbereich der Trägerplatte hin zu einem Randbereich der Trägerplatte verlaufend angeordnet und stehen über diese Oberfläche der Trägerplatte über.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Messvorrichtung zum Bestimmen elektrischer Eigenschaften wie z.B. einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle vorgeschlagen. Die Messvorrichtung weist eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sowie ein Messgerät auf. Das Messgerät ist dazu ausgelegt, sowohl eine zwischen zwei Stromanschlüssen fließende Stromstärke als auch eine zwischen zwei Spannungsanschlüssen anliegende Spannung zu messen. Wenigstens eine der elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung ist an ihren Enden jeweils mit

Spannungsanschlüssen des Messgeräts verbunden. Mehrere der elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung sind an ihren Enden jeweils mit Stromanschlüssen des Messgeräts verbunden.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beim Bestimmen elektrischer Eigenschaften wie z.B. einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle verwendet. Ideen zu den zuvor beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den folgenden Beobachtungen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden:

Wie einführend beschrieben, können herkömmliche Solarzellen zum Bestimmen ihrer elektrischen Eigenschaften vorrübergehend mit gefederten Kontaktstiften kontaktiert werden, indem diese auf die breiten Sammelleiterbahnen aufgepresst werden. Dabei können die Kontaktstifte meist mit Hilfe von über den Sammelleiterbahnen anzuordnenden Brücken oder alternativ nur am Rande der Solarzelle auf die Sammelleiterbahnen aufgedrückt werden, um Abschattungen durch eine die Kontaktstifte haltende Halterung gering zu halten.

Eine derartige Bestimmung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle mithilfe gefederter Kontaktstifte kann zwar zuverlässig und reproduzierbar durchgeführt werden, sie leidet jedoch häufig unter mehreren Defiziten.

Beispielsweise wird die I-V-Kennlinie einer Solarzelle meist in einem Zustand bestimmt, in dem die Sammelleiterbahnen der Solarzelle noch nicht mit Kupferbändern verlötet sind. Die unverlöteten Sammeileiterbahnen weisen jedoch einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand auf, als dies bei den im Modul verlötet aufgenommenen Solarzellen der Fall ist. Aufgrund der Serien widerstände kann es einerseits zu einem Lei stungs Verlust beim Abführen des in der Solarzelle generierten Stroms kommen, andererseits können die an solchen

Serienwiderständen abfallenden Spannungen dazu führen, dass innerhalb der Solarzelle an verschiedenen Positionen unterschiedliche elektrische Potenziale herrschen, was die

Wirkungsweise der Solarzelle beeinflussen kann, beispielsweise durch Bildung von

Ausgleichsströmen. Es kann daher bereits bei der Charakterisierung von herkömmlichen Solarzellen vorteilhaft sein, den von der Solarzelle generierten Strom nicht ausschließlich am Rande von Sammelleiterbahnen abzuleiten. Bei neuartigen Solarzellenkonzepten, bei denen keine Sammelleiterbahnen vorgesehen sind, ist ein Abgreifen des generierten Stroms mithilfe gefederter Kontaktstifte in der Regel nicht möglich, da die Kontaktstifte eine Vielzahl sein- dünner Kontaktbahnen mit einer Breite von beispielsweise weniger als 150 μηι kontaktieren müssten. Selbst wenn davon ausgegangen würde, dass sehr feine Kontaktstifte derart schmale Kontaktbahnen kontaktieren könnten, müsste jeder Kontaktstift eine zugeordnete Kontaktbahn genau treffen. Außerdem müsste auch hier verhindert werden, dass eine die Kontaktstifte haltende Vorrichtung zu einer übermäßigen Abschattung der Solarzelle führt. Eine Kontaktierung der Solarzelle ausschließlich am äußersten Rand fühlt jedoch aus den oben beschriebenen Gründen, stärker noch als bei der Kontaktierung von breiten Sammelleiterbahnen, zu Problemen im Hinblick auf die dabei auftretenden Serienwiderstände.

Ergänzend ist zu berücksichtigen, dass z.B. bei herkömmlichen Methoden zur Bestimmung der I-V-Kennlinie einer Solarzelle die Solarzelle charakterisiert wird, bevor sie in einem Solarmodul verkapselt wird. In diesem unverkapselten Zustand unterliegt die Solarzelle jedoch anderen optischen und elektrischen Randbedingungen als in einem verkapselten Modul.

Durch eine Verwendung der hier vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung kann z.B. eine I-V-Kennlinie einer Solarzelle einerseits zuverlässig bestimmt werden, andererseits können die optischen und / oder elektrischen Randbedingungen ähnlich vorherrschen, wie dies nach einem Einkapseln in ein Solarmodul der Fall ist.

Bei der vorgeschlagenen Kontaktierungsvorrichtung wird die Solarzelle nicht mehr mithilfe einzelner Kontaktstifte kontaktiert. Stattdessen werden für eine solche elektrische

Kontaktierung mehrere elektrische Leitungen vorgesehen, die ähnlich einem Drahtgitter über die Frontseite der Solarzelle gelegt und dort mit den Metallkontakten der Solarzelle in Kontakt kommen köm en. Es können beispielsweise wenigstens 2, vorzugsweise zwischen 5 und 30 elektrische Leitungen vorgesehen werden. Hierdurch kann eine Verschattung der Solarzelle erreicht werden, die beispielsweise bei Solarzellen ohne Sammelleiterbahnen derjenigen Verschaltung entspricht, wie sie im fertigen Solarmodul realisiert ist. Die elektrischen Leitungen können hierbei in Form von blanken metallischen Drähten vorgesehen sein, so dass sich bei einem mechanischen Kontakt der elektrischen Leitungen mit den Metallkontakten der Solarzellen auch ein elektrischer Kontakt einstellt.

Allerdings konnte beobachtet werden, dass die blanken Drähte des Drahtgitters allein aufgrund ihres geringen Gewichts nicht genügend Anpressdruck an die Solarzelle aufbringen können, als dass ein ausreichender und zuverlässiger elektrischer Kontakt gewährleistet wäre.

Aus diesem Grund wird oberhalb des Drahtgitters eine weitgehend starre, optisch transparente Trägerplatte angeordnet. Die Trägerplatte sollte ausreichend starr sein, dass durch Anpressen der Trägerplatte an die Solarzelle die an der Trägerplatte vorgesehenen elektrischen Leitungen mit einer weitgehend homogen verteilten Kraft an die Oberfläche der Solarzelle und die daran vorgesehenen Metallkontakte angepresst werden können. Dementsprechend eignet sich für die Trägerplatte keine dünne Folie, sondern die Trägerplatte sollte zumindest eine Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm aufweisen. Beispielsweise kann die Trägerplatte eine ähnliche Dicke von zwischen 5 mm und 10mm aufweisen, wie sie bei den in Solarmodulen typischerweise verwendeten transparenten Deckplatten verwendet wird.

Zusätzlich zu ihrer mechanischen Festigkeit sollte die Trägerplatte möglichst optisch transparent sein, das heißt, möglichst viel des eingestrahlten Lichts beispielsweise eines Sonnensimulators sollte durch die Trägerplatte transmittiert werden, um anschließend in der Solarzelle absorbiert werden zu können. Hierzu sollte die Trägerplatte insbesondere in einem überwiegenden Teil des optischen Spektralbereichs, in dem die Solarzelle Licht in Elektrizität umwandeln kann, beispielsweise bei Siliziumsolarzellen zwischen 300 nm und 1200 nm Wellenlänge, möglichst gut transmittieren, das heißt, möglichst wenig Absorption und Reflexion aufweisen. Beispielsweise sollte ein Transmissionsgrad der Trägerplatte für den Einsatz mit Siliziumsolarzellen zumindest im Bereich von 350 11m bis 1150 nm größer als 80%, vorzugsweise größer als 90%, sein.

Die elektrischen Leitungen können direkt an der Trägerplatte oder zumindest mit dieser mechanisch verbunden angeordnet sein. Beispielsweise können die elektrischen Leitungen in Form von Drähten an die Trägerplatte angeklebt sein. Somit können die elektrischen

Leitungen mithilfe der leicht handhabbaren Trägerplatte während des Bestimmens einer I-V- Kennlinie präzise auf der Solarzellenoberfläche positioniert werden. Dadurch, dass die elektrischen Leitungen über die Oberfläche der Trägerplatte überstehen, kann erreicht werden, dass die elektrischen Leitungen mithilfe der Trägerplatte auf die Oberfläche der Solarzelle und die dort vorgesehenen Metallkontakte gepresst werden können und aufgrund des dabei lokal wirkenden hohen Drucks geringe Kontaktwiderstände zwischen den elektrischen Leitungen der ontaktierungsvorrichtung einerseits und den Metallkontakten der Solarzelle andererseits erreicht werden können. Außerdem kann vermieden werden, dass die Oberfläche der Trägerplatte direkt in Kontakt mit der Oberfläche der Solarzelle kommt, wodurch es schlimmstenfalls zu Beschädigungen der Solarzelle und / oder einem Verkratzen der

Trägerplatte kommen könnte.

Nachfolgend werden mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der

Erfindung weiter im Detail beschrieben.

Zwischen den elektrischen Leitungen und der Trägerplatte kann ein elastisches Material angeordnet sein. Aufgrund dieses elastischen Materials können die Leitungen einerseits fest mechanisch mit der Trägerplatte verbunden sein und andererseits dennoch im Bezug auf die Trägerplatte reversibel federnd verlagert werden. Bei Druck auf die Leitungen können diese beispielsweise in das elastische Material hineingepresst werden, so dass zum Beispiel Höhenunterschiede bei den von den Leitungen zu kontaktierenden Metallkontakten der Solarzelle, wie sie beispielsweise aufgrund von herstellungsbedingten Dickenschwarikungen herrühren können, ausgeglichen werden können. Je nach Elastizität des verwendeten elastischen Materials und Dicke der zwischen die Leitungen und die Trägerplatte

zwischengelagerten Schicht aus einem solchen Material können beispielsweise lokale Höhenunterschiede von bis zu 30 μηι, möglicherweise auch bis zu 100 μιη, wie sie typischerweise bei der Herstellung von Solarzellenkontakten mithilfe von

Siebdrucktechnologien auftreten, ausgeglichen werden.

Beliebige elastische Materialien wie beispielsweise elastische Polymere, insbesondere Silikon, können eingesetzt werden. Sofern das elastische Material nicht ausschließlich im Bereich zwischen den Leitungen und der Trägerplatte zwischengelagert wird, sollte das verwendete elastische Material optisch transparent sein, um Ab schattung s Verluste zu vermeiden.

In der Trägerplatte können linienförmige, vorzugsweise geradlinige Vertiefungen vorgesehen sein, wobei die elektrischen Leitungen in diesen linsenförmigen Vertiefungen teilweise aufgenommen sein können. (Das Vorsehen solcher Vertiefungen kann dazu dienen, die Leitungen genau in Relation zu der Trägerplatte zu justieren. Die Vertiefungen können nachträglich mithilfe beliebiger Verfahren, beispielsweise durch Sägen, Lasern, Ätzen, etc. in die Trägerplatte eingebracht werden. Alternativ kann die Trägerplatte direkt, beispielsweise unter Verwendung einer geeigneten Gussform, mit der gewünschten Grabenstruktur hergestellt werden. Die Vertiefungen sollten in ihrem Querschnitt dabei derart bemessen sein, dass eine Leitung zumindest teilweise in der Vertiefung aufgenommen werden kann. Bei der Herstellung der Kontaktierungsvomchtung können somit die elektrischen Leitungen in die Vertiefungen eingelegt und dort beispielsweise klebend fixiert werden. Alternativ kann zunächst elastisches Material in die Vertiefungen eingebracht und dann jeweils eine elektrische Leitung über einer der Vertiefungen angeordnet werden, so dass die elektrische Leitung unter Druck in die Vertiefungen und das darin aufgenommene elastische Material hineingepresst werden kann.

Die linienförrnigen Vertiefungen können Flanken aufweisen, welche sich in einem schrägen Winkel, das heißt, nicht rechtwinklig, zur Oberfläche der Trägerplatte erstrecken. An derart schrägen Flanken der Vertiefungen kann beispielsweise von oben senkrecht auf die

Trägerplatte auftreffendes Licht unter einem stumpfen Winkel reflektiert werden, so dass dieses die Trägerplatte nicht weg von der darunter liegenden Solarzelle wieder verlässt, sondern hin zu der Solarzelle weiterläuft und letztendlich in der Solarzelle absorbiert werden kann. Auf diese Weise kann eine effektive optische Breite, das heißt eine Breite mit verschwindender optischer Transmission, der linienformigen Vertiefungen und der in diesen angeordneten elektrischen Leitungen in einer gewünschten Weise optimiert werden. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass es aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes des Materials der Trägerplatte einerseits und eines in den Vertiefungen vorgesehenen Materials andererseits zu einer Totalreflexion oder zumindest verstärkter Reflexion an den Flanken der Vertiefungen kommen kann. Gegebenenfalls können die Flanken der Vertiefungen auch lokal verspiegelt werden, beispielsweise durch Aufdampfen oder chemisches Abscheiden einer Metallschicht. Je nach Wahl der Geometrie des Querschnitts der Vertiefungen kann eine effektive optische Breite der Vertiefungen beziehungsweise der darunter liegenden elektrischen Leitungen variiert werden. Im Extremfall können die elektrischen Leitungen sogar„versteckt" werden.

Wie bereits angedeutet, sollte die Trägerplatte eine möglichst hohe optische Transmission aufweisen. Um Refiexionsverluste an der Trägerplatte zu minimieren, können

Antireflexschichten an der Oberfläche der Trägerplatte vorgesehen werden. Um

Absorptionsverluste innerhalb der Trägerplatte zu minimieren, kann einerseits die Dicke der Trägerplatte möglichst gering gewählt werden, ohne jedoch die mechanische Festigkeit der Trägerplatte unter ein Mindestmaß zu reduzieren. Beispielsweise sollte die Dicke der Trägerplatte nicht geringer als 0,5 mm gewählt werden. Andererseits können für die

Trägerplatte Materialien mit einem möglichst geringen Absorptionskoeffizienten im Bereich des zu transmittierenden Lichtspektrums verwendet werden. Insbesondere kann die

Trägerplatte aus Glas bestehen, wobei gewöhnliches Fensterglas eine ausreichend hohe Transmission im Spektralbereich oberhalb von 400 nm aufweist. Um auch eine hohe

Transmission im Spektralbereich unterhalb von 400 nm, beispielsweise im Spektralbereich von 300 nm bis 400 nm erreichen zu können, können spezielle eisenarme Gläser, die einen verringerten Eisengehalt aufweisen, oder Borsilikatgläser verwendet werden. Da eisenarme Gläser auch meist als Deckschicht in Solarmodulen eingesetzt werden, kann durch eine Verwendung einer Trägerplatte aus eisenarmem Glas erreicht werden, dass das die Solarzelle erreichende Licht ein ähnliches Spektrum aufweist, wie Solarzellen es eingekapselt in einem Modul empfangen. Dementsprechend können besonders praxisnahe I-V-Kennlinien aufgenommen werden. Alternativ kann die Trägerplatte aber auch aus anderen

hochtransparenten Materialien wie beispielsweise transparenten Kunststoffen wie z.B. PMP, LDPE, PP, PVC, PET, PC oder PS bestehen. Zur Erhöhung der Transmission können auf Oberflächen der Trägerplatte außerdem eine oder mehrere Antireflexschichten aufgebracht sein.

Die elektrischen Leitungen können in der Kontaktierungsvorrichtung derart vorgesehen sein, dass Enden einer Mehrzahl der elektrischen Leitungen untereinander und jeweils mit einem von zwei gemeinsamen Stromanschlüssen der Kontaktierungsvorrichtung elektrisch verbunden sind. Über die mit den Stromanschlüssen gekoppelten mehreren elektrischen Leitungen, die möglichst parallel und äquidistant zueinander entlang der Trägerplatte geführt sind, kann der von der Solarzelle generierte Strom an einer Vielzahl von Kontaktstellen zwischen den elektrischen Leitungen und den an der Solarzelle vorgesehenen Metallkontakten abgeleitet werden. Aufgrund der Vielzahl solcher Kontaktstellen und einer möglichst homogenen Verteilung der Kontaktstellen über die gesamte Frontseite der Solarzelle hin kann erreicht werden, dass Strom innerhalb der Solarzelle und innerhalb von den Metallkontakten immer nur kurze Wege zurücklegen muss, bevor er in die Kontaktierungsvorrichtung abgeleitet werden kann. Entsprechend können Serienwiderstände gering gehalten und der Stromfluss homogenisiert werden.

Zwischen jeder der Leitungen und einem der Stromanschlüsse kann jeweils ein

Vorwiderstand zwischengeschaltet sein. Der Vorwiderstand kann einen elektrischen

Widerstand von zwischen 0,01 Ω und 100 Ω, vorzugsweise zwischen 0,1 Ω und 10 Ω aufweisen. Das Vorsehen solcher Vorwiderstände kann zu einer Homogenisierung des Stromflusses über verschiedene elektrische Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung führen. Ohne eine durch solche Vorwiderstände bewirkte Homogenisierung können geringfügige Unterschiede im Kontaktwiderstand zwischen einzelnen elektrischen Leitungen und von diesen kontaktierten Metallkontakten dazu führen, dass es zu Ausgleichsströmen innerhalb der Solarzelle und damit zu einer Verfälschung der gemessenen I-V-Kennlinie kommen kann, da an den verschiedenen Kontaktwiderständen aufgrund des durchfließenden Stroms unterschiedliche Spannungen lokal abfallen können. Um den Einfluss lokal variierender Kontaktwiderstände zu minimieren und eine Homogenisierung zu erreichen, sollten die Vorwiderstände einen elektrischen Widerstand aufweisen, der deutlich größer ist als die zu erwartenden Kontaktwiderstände.

Während die Mehrzahl der elektrischen Leitungen der Kontaktierungsvorrichtung für eine Strommessung bei der Bestimmung einer I-V-Kennlinie benutzt werden soll, kann zumindest eine der elektrischen Leitungen für eine separate Spannungsmessung eingesetzt werden. Auf diese Weise kann, ähnlich wie bei einer herkömmlichen Vier-Punkt-Messung, vermieden werden, dass beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie die Spannungsabfälle, die bei einem Stromfluss durch Kontakt- und Serienwiderstände auftreten, die Messung der von der Solarzelle generierten Spannung verfälschen. Zumindest eine der elektrischen Leitungen kann an ihren Enden daher jeweils mit einem von zwei Spannungsanschlüssen der

Kontaktierungsvorrichtung elektrisch verbunden sein. Diese zumindest eine zum Spannungsabgriff verwendete Leitung kann vorzugsweise nahe der Mitte der Trägerplatte angeordnet sein. Während der Strom während des Bestimmens einer I- V-Kennlinie möglichst homogen an der gesamten Oberfläche der Solarzelle abgeleitet werden sollte, kann es genügen, die Spannung lediglich an einer Position abzugreifen, wobei ein Abgriff der Spannung nahe der Mitte der Solarzelle vorteilhaft erscheint.

Die für den Spannungs ab griff verwendete elektrische Leitung kann im Gegensatz zu den für den Stromabgriff verwendeten elektrischen Leitungen vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung vorgesehen sein, die die elektrische Leitung lediglich

bereichsweise freiliegen lässt. Dadurch kann erreicht werden, dass die

Spannungsabgriffsleitung die Solarzelle nicht an mehreren Positionen sowohl in der Mitte als auch nahe dem Rand der Solarzelle kontaktiert, wodurch es zu Verfälschungen der gemessenen I-V-Kennlinie aufgrund von lokal unterschiedlich wirkenden

Serienwiderstandsverlusten und eventuell auftretenden Ausgleichströmen kommen könnte.

Es wird darauf hingewiesen, dass beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie die Spannung auch an anderen Positionen, d.h. außermittig, abgegriffen werden kann. Ferner kann auf das Abgreifen der Spannung mit einer separaten elektrischen Leitung im Rahmen einer 4-Punkt-Messung verzichtet werden und stattdessen die Spannung an den für den Stromabgriff verwendeten elektrischen Leitungen mitabgegriffen werden, d.h. eine 2-Punkt-Messung durchgeführt werden.

Die Kontaktierungsvorrichtung kann zusätzlich zu der Trägerplatte einen Rahmen aufweisen, der die Trägerplatte umgibt. Dieser Rahmen kann beispielsweise dazu dienen, die Trägerplatte mechanisch zu stabilisieren. Außerdem können an dem Rahmen die von außen zu

kontaktierenden Strom- und Spannungsanschfüsse vorgesehen werden. Während die

Trägerplatte selbst aus einem möglicherweise schwierig zu bearbeitenden Material wie sprödem Glas bestehen kann, kann der Rahmen aus leicht zu bearbeitendem Material wie zum Beispiel Metall oder Kunststoff bestehen. Beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie kann der Rahmen aufgrund seines Eigengewichts die Trägerplatte mit erhöhtem Druck gegen die darunter liegende Solarzelle pressen. Ergänzend kann der Rahmen dazu genutzt werden, die Trägerplatte aufgrund einer zusätzlich auf den Rahmen aufgebrachten Kraft gegen die Solarzelle zu pressen.

Die Kontaktierungsvorrichtung kann außerdem eine Halteplatte aufweisen, auf der die zu vermessende Solarzelle angeordnet werden kann. An der Trägerplatte, an einem an der Trägerplatte angebrachten Rahmen und / oder an der Halteplatte kann hierbei eine Dichtung zum hermetischen Abdichten eines zwischen der Halteplatte und der Trägerplatte

befindlichen Raums vorgesehen sein. In dem mithilfe dieser Dichtung abgeschlossenen Raum zwischen der Halteplatte und der Trägerplatte kann ein Unterdruck erzeugt werden, mithilfe dessen die Trägerplatte hin zu der Halteplatte und damit hin zu der auf der Halteplatte angeordneten Solarzelle gezogen und an diese angepresst werden kann. Zusätzlich kann ein Unterdruck zwischen der Halteplatte und der Solarzelle erzeugt werden, um die Solarzelle zuverlässig auf der Halteplatte zu fixieren. Die Halteplatte kann beispielsweise Teil eines Messtisches sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße

Kontaktierungsvorrichtung, teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Messvorrichtung zum Bestimmen einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle und teilweise mit Bezug auf eine Verwendung einer Kontaktierungsvorrichtung beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie einer Solarzelle beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die beschriebenen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können und insbesondere auch von der Kontaktierungsvorrichtung auf die Messvorrichtung

beziehungsweise deren Verwendung oder umgekehrt übertragen werden können, um zu weiteren Ausführungsformen und möglicherweise Synergieeffekten zu gelangen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorangehend beschriebenen und weitere mögliche Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung spezifischer Ausführungs formen unter Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei weder die

Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten einer erfindungsgemäßen

Kontaktierungsvorrichtung.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben einer Messvorrichtung mit einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht durch eine mit Leitungen versehene Trägerplatte einer erfindungs gern äßen Kontaktierungsvorrichtung.

Figuren 4 (a)-(c) zeigen Querschnittsansichten von in einer Trägerplatte auszubildenden Vertiefungen mit unterschiedlicher Geometrie für eine erfindungsgemäße

Kontaktierungsvorrichtung .

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleich wirkende Merkmale.

Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsformen der Erfindung

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Ausführungsform einer Kontaktierungsvorrichtung 1 zum nicht-permanenten elektrischen Kontaktieren einer Solarzelle 3 dargestellt. In Figur 2 sind zusätzlich schematisch Komponenten einer Messvorrichtung 45 dargestellt, die mithilfe der Kontaktierungsvorrichtung 1 eine I-V-Kennlinie einer Solarzelle 3 bestimmen kann.

Die Kontaktierungsvorrichtung 1 weist eine starre Trägerplatte 5 und eine Mehrzahl von elektrischen Leitimgen 7 auf. Um die Trägerplatte 5 herum ist ein Rahmen 9 vorgesehen, der die Trägerplatte 5 hält und mit dem die Trägerplatte 5 hermetisch dicht verbunden ist. Der Rahmen 9 kann auf einer Halteplatte 1 1 angeordnet werden, auf der auch die Solarzelle 3 angeordnet werden kann. Der Rahmen 9 kann dabei auf der Halteplatte 1 1 mithilfe von an der Halteplatte 11 vorgesehenen Zapfen 1 und in dem Rahmen 9 vorgesehenen entsprechenden Positionierungslöchern 17 genau positioniert werden. Zwischen dem Rahmen 9 und der Halteplatte 11 ist eine Dichtung 15 vorgesehen. Mithilfe einer als Unterdruckanschluss 19 dienen Durchgangsbohrung kann in einem Innenraum der Kontaktierungsvorrichtung 1 zwischen der Halteplatte 11 und der Trägerplatte 5 ein Unterdruck angelegt werden, der die Trägerplatte 5 hin zu der auf der Halteplatte 1 1 angeordneten Solarzelle 3 saugt. Gleichzeitig kann mithilfe eines Unterdrucks die Solarzelle 3 auf der Halteplatte 11 fixiert werden, so dass sie während einer Kontaktierungsphase nicht verrutschen kann.

Im dargestellten Beispiel weist die Solarzelle 3 zwar dünne Metallkontaktfinger 21 auf, die sich geradlinig und parallel zueinander über die gesamte Frontseite der Solarzelle 3 erstrecken und die beispielsweise eine Fingerbreite von ca. 100 μιη und einen Abstand zwischen benachbarten Fingern von ca. 1,5 mm bis 3 mm aufweisen. Die Solarzelle 3 weist aber keine breiten Sammelleiterbahnen auf.

Um die busbar-lose Solarzelle 3 möglichst homogen kontaktieren zu können, weist die Kontaktierungsvorrichtung 1 an der Trägerplatte 5 eine Vielzahl von elektrischen Leitimgen 7 in Form geradliniger Drähte auf. Die Leitungen 7 verlaufen dabei im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktfingern 21 der Solarzelle 3. Die Leitungen 7 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander und weisen einen gleichmäßigen Abstand voneinander auf, wobei der Abstand beispielsweise zwischen 0,3 cm und 2 cm, vorzugsweise etwa 1 cm, betragen kann. Die Leitungen 7 erstrecken sich von einem Zentralbereich 6 der Trägerplatte 5 hin zu

Randbereichen 8, die an beiden Enden an den Zentralbereich 6 und an den Rahmen 9 angrenzen.

Wie in Figur 3 gut zu erkennen, sind in der Trägerplatte 5 mehrere linienförmige

Vertiefungen 23 in Form geradliniger Gräben eingebracht. Abmessungen der Vertiefungen 23, insbesondere deren Breite, sind dabei größer gewählt als Abmessungen, d.h. der

Durchmesser, der elektrischen Leitungen 7. Es wird diesbezüglich darauf hingewiesen, dass insbesondere weder die Abmessungen der Vertiefungen 23 und der elektrischen Leitungen 7 noch der Abstand zwischen benachbarten Vertiefungen 23 in den Figuren maßstabsgerecht dargestellt ist.

Die Vertiefungen 23 sind größtenteils mit einem elastischen Material 25 wie beispielsweise Silikon gefüllt. In dieses elastische Material 25 sind die Leitungen 7 teilweise eingelegt und auf diese Weise fest mit der Trägerplatte 5 verbunden. Die Leitungen 7 ragen nach außen über eine Oberfläche 10 der Trägerplatte 5 über. Bei einem Druck auf die Leitungen 7, wie er entstehen kann, wenn die Leitungen 7 in Kontakt mit der Solarzelle 3 und den daran angeordneten Kontaktfingern 21 kommen, können die Leitungen 7 federnd in das elastische Material 25 eingepresst werden. Auf diese Weise können beispielsweise lokale

Höhenunterschiede auf der Solarzelle 3, bei den Kontaktfingern 21 und /oder bei den

Leitungen 7 ausgeglichen werden. Zusätzlich kann eine flexible Halterung des Rahmens 9 es ermöglichen, eine mögliche Keilform einer Solarzelle 3 beziehungsweise der Halteplatte 11 auszugleichen.

Wie in den Figuren 4 (a)-(c) beispielhaft dargestellt, können die Vertiefungen 23

unterschiedliche Quer Schnittsgeometrien aufweisen. Bei dem in Figur 4 (a) dargestellten Beispiel weist die Vertiefung 23 einen rechteckigen Querschnitt auf. Von oben eingestrahltes Licht 27 kann dabei an einer Grenzfläche 29 zwischen dem Material der Trägerplatte 5 und dem eventuell mit elastischem Material gefüllten inneren der Vertiefung 23 reflektiert werden. Aufgrund solcher Reflexion und aufgrund des für die Leitungen 7 verwendeten opaken Drahtes kann es somit zu einer teilweisen Abschattung der Solarzelle 3 rund um die elektrischen Leitungen 7 kommen, wenn diese beispielsweise beim Messen einer I-V-Kennlinie von oben mit einem Sonnensimulator mit Licht 27 beleuchtet wird.

Wie in den Figuren 4 (b) und (c) dargestellt, können seitliche Flanken 31 der Vertiefungen 23 jedoch nicht wie in Figur 4 (a) senkrecht sondern in einem sclirägen Winkel zu der Oberfläche der Trägerplatte 5 ausgerichtet sein. An diesen schrägen Flanken 31 kann von oben eingestrahltes Licht 27 unter einem stumpfen Winkel reflektiert werden, so dass es nicht wie in Figur 4 (a) wieder nach oben aus der Trägerplatte 5 heraus reflektiert, sondern schräg nach unten hin zu der Solarzelle 3 reflektiert wird.

Alternativ können die Vertiefungen 7 auch andere als die in den Figuren 4 (a) bis (c) dargestellten Geometrien aufweisen. Beispielsweise können die Vertiefungen

rundbogenförmig und somit der Kontur im Quersclinitt kreisförmiger elektrischer Leitungen 7 angepasst sein. Auch die elektrischen Leitungen selbst können unterschiedliche

Querschnittsgeometrien, beispielsweise kreisrund, oval, dreieckig, rechteckig, etc. aufweisen.

Wie stark und in welche Richtung das eingestrahlte Licht 27 dabei hin zu der Solarzelle 3 reflektiert wird, hängt sowohl von der Geometrie der Vertiefung 23 und der elektrischen Leitung 7 als auch von den Brechungsindizes der für die Trägerplatte 5 und in deren

Vertiefungen 23 vorgesehenen Materialien ab. Gegebenenfalls können die Flanken 31 verspiegelt werden. Durch geeignete Wahl der Geometrie der Vertiefungen 23 und der verwendeten Materialien kann die effektive optische Breite der Vertiefungen 23 sowie gegebenenfalls der darunter angeordneten elektrischen Leitungen 7 optimiert werden. Dadurch können beispielsweise die optischen Verhältnisse, wie sie nach dem Einkapseln der Solarzelle 3 in ein Modul vorherrschen, möglichst genau reproduziert werden. In dem in Figur 4 (c) dargestellten Extremfall einer spitzen dreiecksförmigen Vertiefung 23 kann die elektrische Leitung 7 sogar optisch„versteckt" werden.

Wie in Figur 1 gut zu erkennen, erstrecken sich die elektrischen Leitungen 7 entlang der gesamten Längsrichtung der Trägerplatte 5 und sind an beiden Enden 33, 35 mit Substraten 37 verbunden, die in den Rahmen 9 eingelassen sind. Über diese Substrate 37 sind die meisten der elektrischen Leitungen 7 untereinander und jeweils mit von außen

kontaktierbaren gemeinsamen Stromanschlüssen 55 der Kontaktierungsvorrichtung 1 (schematisch in Fig. 2 gezeigt) elektrisch verbunden. Diese elektrischen Leitungen sind somit parallel verschaltet und dienen während des Bestimmens einer I-V-Kennlinie zum Abgreifen des in der Solarzelle 3 generierten Stromes.

Um den durch die verschiedenen elektrischen Leitungen 7 fließenden Stromfluss für die gesamte Kontaktierungsvorrichtung 1 zu homogenisieren, sind die Leitungen 7 an ihren Enden mit in dem Substrat 37 vorgesehenen Vorwiderständen 39 verbunden. Die Leitungen 7 verlaufen dabei hin zu beiden gegenüberliegenden Bereichen des Rahmens und

Vorwiderstände 39 sind an beiden Längsenden des Trägersubstrats 5 vorgesehen, so dass der von der Solarzelle 3 generierte Strom zu beiden Seiten hin abgegriffen werden kann, wodurch sich die effektive Länge der elektrischen Leitungen 7 auf die Hälfte der realen Länge dieser Leitungen 7 verkürzen lässt, so dass ein geringerer Serienwiderstand von den Leitungen 7 bewirkt wird. Alternativ könnten die Leitungen 7 auch nur an einer Seite der Trägerplatte 5 zu Stromanschlüssen 55 gefühlt werden und an der gegenüberliegenden Seite durchgeschleift werden. Eine einzelne, in der Mitte der Trägerplatte 5 angeordnete elektrische Leitung 47 verläuft zwar parallel zu den anderen elektrischen Leitungen 7, ist jedoch nicht mit diesen elektrisch kurzgeschlossen. Diese Leitung 47 kann für ein Abgreifen der an der Solarzelle 3 anliegenden Spannung genutzt werden. Da hierzu durch sie allenfalls ein sehr geringer elektrischer Strom fließt, können Spannungs ab fälle aufgrund von beispielsweise Kontaktwiderständen oder Serienwiderständen vernachlässigt werden. Die Leitung 47 kann hierbei als isolierter, beispielsweise lackisolierter dünner Draht mit vernachlässigbarer Abschattung realisiert werden, so dass die Spannung der Solarzelle 3 nur dort abgegriffen wird, wo der Lack lokal entfernt wurde. Somit ist ein Spannungsabgriff an beliebiger Position der Solarzelle, vorzugsweise möglichst mittig innerhalb der Solarzelle, möglich.

Um eine I-V -Kennlinie einer Solarzelle 3 mithilfe der Kontaktierungs Vorrichtung 1 bestimmen zu können, wird wenigstens die eine für den Spannungsabgriff vorgesehene elektrische Leitung 47 über Spannungsanschlüsse 57 der Kontaktierungsvornchtung 1 mit Spannungsanschlüssen 51 eines Messgeräts 49 sowie die mehreren für den Stromabgriff vorgesehenen elektrischen Leitungen 7 mit Stromanschlüssen 53 des Messgeräts 49 elektrisch verbunden, wie dies schematisch in Figur 2 dargestellt ist.

Die beschriebene Kontaktierungsvorrichtung 1 und ihre Verwendung beim Bestimmen einer I-V-Kennlinie einer Solarzeile mithilfe einer entsprechend ausgerüsteten Messvorrichtung 45 kann die Messung von elektrischen Kenngrößen der Solarzelle 3 unter den weitgehend gleichen elektrischen Bedingungen, wie sie im fertigen Solarmodul vorliegen, und mit ähnlichen optischen Bedingungen ermöglichen. Dies erlaubt eine genauere Klassifizierung der Solarzellen und damit geringere Mismatch-Verluste in Solarmodulen.

Abschließend wird daraufhingewiesen, dass die Begriffe„umfassen",„aufweisen" etc. das Vorhandensein weiterer zusätzlicher Elemente nicht ausschließen sollen. Der Begriff„ein" schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Elementen bzw. Gegenständen nicht aus. Ferner können zusätzlich zu den in den Ansprüchen genannten Verfahrens schritten weitere Verfahrensschritte nötig oder vorteilhaft sein, um z.B. eine Solarzelle endgültig fertig zu stellen. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kontaktierungsvorrichtung

3 Solarzelle

5 Trägerplatte

6 Zentralbereich

7 elektrische Leitung

8 Randbereich

9 Rahmen

10 Oberfläche der Trägerplatte

11 Halteplatte

13 Zapfen

15 Dichtung

17 Positionierungslöcher

19 Unterdruckanschluss

21 Kontaktfinger

23 Vertiefungen in Trägerplatte

25 elastisches Material

27 einfallendes Licht

29 Grenzfläche Trägerplatte / Vertiefung

31 schräge Flanke einer Vertiefung

33 Leitungsenden

35 Leitungsenden

37 Substrat

39 Vorwiderstände

45 Messvorrichtung

47 elektrische Leitung für Spannungsabgriff

49 Messgerät Spannungsanschlüsse des Messgeräts

Stromanschlüsse des Messgeräts

Stromanschlüsse der Kontaktierungsvorrichtung Spannungsanschlüsse der Kontaktierungsvorrichtung