Druck-basierte Verbindungstechnik für Silizium-Solarzellen
[thesis]
Zahra Halavani, Johann Summhammer
2021
In dieser Dissertation wird die Fertigung neuartiger Photovoltaik Module aus nicht standardisierten Zellen dargelegt. Zu Beginn wird auf die Theorie von Photovoltaikzellen und Photovoltaikmodulen eingegangen. Besonders die elektrischen Kontaktverbindungen und die Verlustmechanismen in solchen Modulen werden beleuchtet. Um die Leistung von polykristallinen Silizium-PV-Modulen zu maximieren, kamen in dieser Arbeit rechteckige Zellen mit den Abmessungen 39 mm x 156 mm zum Einsatz, die sich in
more »
... überlappen.Die geringe Stromdichte an der Zellüberlappung ermöglicht Zellverbindungen, bei denen weder gelötet noch geklebt wird, sondern der Kontakt zwischen den Zellen durch Metallstreifen hergestellt wird, die im Überlappungsbereich eingefügt werden. Der für den elektrischen Kontakt notwendige Druck wurde durch die Laminierung der Module erzeugt. Dadurch ergibt sich eine leichte Biegung der Solarzellen, welche den für die Zellverbindung notwendigen Druck im eingekapselten Zustand der Zelle dauerhaft aufrechterhält. In dieser Arbeit wird auf die Langzeitstabilität der verschiedenen Kontaktmaterialien und Kontaktquerschnitte eingegangen. Diese Kontaktmaterialien wurden in acht Modulen der 240W-Klasse eingesetzt und über einen Zeitraum von bis zu drei Jahren im Außenbetrieb getestet bzw. überwacht. Zusätzlich wurden Variationen von kleinen 5-Zell-Modulen raschen Alterungstests mit bis zu 1000 Thermozyklen ausgesetzt. Zudem wurden Zellen mit drei verschiedenen Elektrodenkonstruktionen aus Cu, Ag, SnPbAg und Sn getestet. Mit Augenmerk auf Serienwiderstand, Füllfaktor, dem Spannungsverhältnis von der Spannung am Maximum-Power-Point zu der Leerlaufspannung und Peak Power ist festzustellen, dass die von Ag beschichteten Kontaktstreifen gleich gut funktionieren wie gelötete Zellverbindungen und praktisch auch die gleiche Stabilität aufweisen. Durch eine Einsparung von Kupfer zwischen 70-90% und einer einfacheren Fertigung könnten die Herstellungskosten für PV-Module weiter gesenkt werden.
doi:10.34726/hss.2021.29812
fatcat:jlxhdhatkjhrpdr6ube3apaqbe