EoW November 2013

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Technischer artikel
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Daraus resultieren immer verändernde
S o l a r - F l a c h b a n d s p e z i f i k a t i o n e n .
Hersteller von Solar-Flachband stehen
außerdem ständig unter Preisdruck
wegen der schnellen Rückgänge der
Solarmodul-Preise.
Solar-Flachdraht ist eine
Schlüsselkomponente bei Solarmodulen
und ein wichtiger Faktor, der die
Moduleneffizienz und –langlebigkeit
bestimmt. Eine hohe Effizienz und
Langlebigkeit der Solarmodule
können nur durch einen hochwertigen
Solar-Flachdraht erzielt werden, der
sachgemäß im Solarmodul installiert wird.
Ein hochwertiges Solar-Flachband kann
auch die Effizienz der Modulproduktion
erhöhen und daher den damit
verbundenen Schrottanteil reduzieren.
Um eine hohe Produktivität des
Stringing-Verfahrens zu sichern, muss
ein hochwertiges, gerades, weiches
und sachgemäß gelötetes Flachband
eingesetzt werden. Eine genaue
Anordnung des Solar-Flachdrahts
ist auch während des Stringing-/
Tabbing-Verfahrens zu sichern. Ein
hochwertiger Flachdraht zur Verbindung
(Stringing) wird zwangsläufig die
Ausfallzeiten des Stringer kürzen sowie
dessen Schrottanteil reduzieren. Die
Hochgeschwindigkeit-Stringer von
heute fordern noch anspruchsvollere
Flachbandspezifikationen.
Die drei Schlüsseltendenzen bei den Solar-
Flachbandspezifikationen umfassen:
• Noch engere Toleranzen gegenüber
Lötdicken und Flachbandgeradheit,
die von einer neuen Generation von
vollautomatisierten Hochleistung-
Stringern angetrieben werden
• Niedrigere Flachband-Dehngrenzen
(Rp0,2%), die für immer dünnere
Solarzellen gefordert werden
• Neue Aufbauten von Solarmodulen,
die statt zwei, drei Flachdrähte zur
Verbindung je Zelle einsetzen, wegen
der wachsenden Nachfrage nach
kleineren (engeren und dickeren)
Bändern. Das wirkt sich wiederum
auf die Kapazitätserweiterung der
Präzisions-Verzinnungslinien für kleine
Flachdrähte zur Verbindung aus
Spezifikationen und
Anforderungen zum
Solar-Flachband
Der Leiter oder der Grundwerkstoff im
Solar-Flachdraht ist hochreiner Kupfer
mit hoher Leitfähigkeit. Der Kupfer, der
bei Solar-Flachdraht eingesetzt wird, ist
in der Regel ETP-, DIP-Form-Kupfer oder
sauerstofffreier Kupfer (OFC: CD-110,
CD-101, CD-102).
Kupferdraht wird in einem Walzwerk
gewalzt um Kupfer-Flachdrähte
herzustellen, die nachträglich in einer
Verzinnungsleitung verzinnt/gelötet
werden, um Solar-Flachband herzustellen.
Einige Hersteller setzen ein alternatives
Verfahren fürs Kupferband-Längstrennen
ein, um Kupfer-Flachbänder herzustellen,
die in der Regel eine geringere Qualität
aufweisen.
Die Größenauswahl blanker Kupfer-
Flachbänder (Einlaufmaterial für
Verzinnungsleitung) entspricht:
Solar-Sammelschiene:
Breite [3-6mm] x Dicke [0,2-0,5mm]
Flachdraht zur Verbindung:
Breite [1-3 mm] x Dicke [0,08-0,2mm]
Die Toleranzen des Kupfer-Flachdrahts
unterscheiden sich von Hersteller zu
Hersteller. Sie hängen vor allem vom Typ
des eingesetzten Walzwerks ab sowie
von der Qualität des Einlaufmaterials und
dem Know-how des Herstellers. Typische
Toleranzen für Hersteller mit einer guten
Walzkapazität sind:
• Breitentoleranz: ±8 -±15 Mikron
• Dickentoleranz: ±8 -±13 Mikron
Die mechanischen Eigenschaften des
Solar-Flachbands, die üblicherweise
von den Herstellern von Solarmodulen
gefordert werden, sind:
• Zugfestigkeit: <250 MPa
• Dehnung: >20%
• Wölbung: <0,5% [5mm bei 1m langer
Probe]
• Dehngrenze (Rp0,2%)
• Fest/halbfest >120 MPa
• Weich <80 MPa
• Superweich <65 MPa
Die Geradheit des Solar-Flachdrahts,
auch als Wölbung bekannt, wird in Bezug
auf Abweichung in Millimeter von einer
geraden Linie auf einer Flachbandprobe
gemessen, die ein Meter lang ist. Das
höchste Wölbungsniveau wird durch das
Stringing-Verfahren bestimmt, und liegt in
der Regel zwischen <8 und <5mm/m.
Die beim Solar-Flachdraht eingesetzte
Lötzusammensetzung kann variieren. Sie
hängt von der Stringing-/Löt-Technik ab,
die von den Herstellern von Solarmodulen
eingesetzt wird, sowie von den örtlichen
Gesundheits- und Sicherheitsnormen,
die sich auf die Herstellung von
Solarmodulen beziehen. Die üblichen
Lötzusammensetzungen sind:
• bleifreies Lötmetall: Sn 100
• bleihaltiges Lötmetall: SnPb 60/40
• silberhaltiges Lötmetall: SnAg 96,5/3,5;
SnAgCu 96,5/3,0/0,5
• blei- und silberhaltiges Lötmetall:
SnPbAg 62/36/2
• Lötmetall mit niedriger Temperatur:
BiSn 57/43; BiSnAg 57,7/42/0,3
Die Lötbeschichtungsdicke variiert
von 10 bis 40 Mikron, mit Toleranzen
zwischen ±10 und ±30%. Die gängigste
Lötbeschichtungsdicke ist 20±4 Mikron.
Es gibt drei Typen von Techniken zur
Messung der Lötbeschichtungsdicke:
• Röntgenmessung: Offline-Messung,
die für die Messung der Dicke auf einer
Seite eingesetzt wird
• Manueller Mikrometer: Offline-
Messung, die zur Messung
der gesamten Dicke von zwei
Beschichtungsseiten eingesetzt wird
• Laser: Inline-Messung, die auf der
Verzinnungslinie angeordnet werden
kann und für die Messung der
gesamten Dicke der zwei Seiten der
Beschichtung während der Herstellung
von Solar-Flachdraht eingesetzt wird
Solar-Flachdraht wird auch optisch oder
mit einem Mikroskop geprüft, um die
Beschichtungsqualität zu untersuchen,
die ohne Mangel wie z. B. Flecken, Schutt,
Grate, Dellen, Verfärbung, blanker Kupfer,
der durch die Lötbeschichtung sichtbar
ist, kleine Poren und andere Typen
mechanischer Mangel, sein sollte.
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▲ Bild 2: Solarmodul mit Flachdraht zur Verbindung
an den Zellen gelötet und Stromschiene um den
Solarmodulrand
▼ ▼ Bild 3: Querschnitt eines typischen feuerverzinnten Kupfer-Flachdraht