EoW November 2013

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Technischer artikel
November 2013 65
Die meisten der oben genannten
Spezifikationen und entsprechenden
Messtechniken sind in den August
2011 eingeführten Standards für
Solar-Flachdraht festgelegt. Sie stehen
unter zur Verfügung und
umfassen:
• SEMI PV18-0811: Leitfaden zur
Spezifikation eines Solar-Flachdrahts
zur Verbindung
• SEMI PV19-0811: Leitfaden zum
Prüfen der Eigenschaften von
Solar-Flachdraht zur Verbindung
Die Endprodukte aus Solar-Flachdraht
werden auf Spulen/Haspeln oder
Scheiben/Flachspulen verpackt. Die
gängigsten in Europa für Solar-Flachdraht
eingesetzten Spulen sind: DIN K125, K160,
K200 und K250 und in Asien auch P4
und P10.
Kritische
Qualitätsparameter für
Solar-Flachdraht
Alle obengenannten Spezifikationen
zum Solar-Flachdraht sind auf eigener
Weise wichtig. Der Kupertyp und
dessen Reinheit bestimmen die
Materialleitfähigkeit und das höchste für
Flachdraht erzielbare Weichheitsniveau.
Die Lötzusammensetzung,
dessen Beschichtungsdicke und
-zusammensetzung beeinflussen die
Qualität der Lötverbindung und die
Langlebigkeit des Solarmoduls.
Eine hohe Dehnung des Solar-Flachdrahts
ist wichtig, um den Bruch der
Lötverbindungen zwischen der
Stromschiene und dem Flachdraht zur
Verbindung zu vermeiden, der durch
Dehnen/Spannen auftreten könnte
wegen Temperaturschwankungen
während des Solarmodulbetriebs.
Kontinuierliche tägliche, manchmal
extreme Temperaturfluktuationen
während der Lebensdauer des
Solarmoduls, stellen Lötverbindungen
auf die Probe während der
Lebensspanne des Solarmoduls, die
durchschnittlich 25 Jahren entspricht.
Die zwei Parameter, die für die meisten
Hersteller von Solar-Flachband kritisch
sind, sind Wölbung und Dehngrenze.
Viele Hersteller von Solar-Flachband
finden es schwierig ein hohes Niveau
an Weichheit für den Flachdraht zu
erzielen, während seine Geradheit
gewährleistet wird. Um eine
ausreichende Weichheit und eine
niedrige Wölbung zu erreichen, könnte
der Unterschied zwischen einen
Liefervertrag erteilt oder nicht erteilt
zu bekommen sein.
Demzufolge sind die Hersteller
gezwungen ständig ihre Techniken
im Bereich Walzen, Glühen, Verzinnen
und Materialhandhabung zu
verbessern, um noch anspruchsvollere
Produktspezifikationen zu erfüllen.
Kritische Parameter: Dehngrenze
Der Wärme-Ausdehnungskoeffizient des
Kupfers unterscheidet sich vom Wärme-
Ausdehnungskoeffizient des Siliziums.
Der Flachdraht zur Verbindung wird an
die Siliziumzelle bei Temperaturen um
200°C gelötet. Die Abkühlung nach dem
Stringing verursacht eine Verkrümmung.
Das könnte zum Bruch der Siliziumkristalle
führen. Die Flachdrähte zur Verbindung
mit niedriger Dehngrenze reduzieren die
Beanspruchung auf den Siliziumzellen
nach dem Stringing und somit den
Schrottanteil.
Der Einsatz von immer dünneren
Solarzellen bestimmt die Nachfrage nach
Flachdraht mit einer noch niedrigeren
Dehngrenze (Rp0,2%). Vor nur wenigen
Jahren wurden Solarzellen mit einer Dicke
von 300 Mikron allgemein verwendet, die
die Beanspruchung von Flachdrähten mit
einer Dehngrenze von <120MPa aushalten
konnten. Heute sind 160-180 Mikron dicke
Zellen üblich und daher ist der Einsatz von
Flachdrähten mit einer Dehngrenze von
<70MPa-<80MPa normal.
Wahrscheinlich wird sich die
durchschnittliche Solarzellendicke
weiterhin reduzieren und somit werden
die Flachdraht-Hersteller weiterhin unter
Druck stehen, um die Dehngrenze auf
unter 65MPa zu reduzieren.
Um die Dehngrenze von Solar-Flachdraht
zu reduzieren sollten die Hersteller
nachfolgende Verbesserungsbereiche
berücksichtigen:
• geeignetes Kupfer-Einlaufmaterial
auswählen
• die richtigen Glüh- und Walztechniken
auswählen
• eine präzise Handhabung
des Weichflachdrahts durch
das Transportsystem auf der
Verzinnungslinie sichern
• ein gutes Ablaufen und
Präzisionswickeln am Abwickler in der
Verzinnungslinie sichern
Die Hersteller von Solarmodulen, die
die Beanspruchung der Solarzellen nach
dem Stringing reduzieren möchten,
sollten deren Ablaufsystem am Stringer
untersuchen, um die Härtung des
Flachdrahts und die Entstehung der
Wölbung während des Abwickelns zu
vermeiden. Einige Solarmodul-Hersteller
haben einen alternativen Aufbau des
Solarmoduls mit drei oder sogar vier
kleineren Flachdrähten je Solarzelle
(statt zwei) übernommen, die die
Beanspruchung der Solarzellen nach dem
Stringing weiterhin reduzieren.
Kritische Parameter: Wölbung
Eine geringe Wölbung ist wichtig, um
eine gerade Anordnung des Flachdrahts
zur Verbindung während des Stringing
sichern zu können. Die Produktion
von Solarmodulen ist vollautomatisch
geworden, mit steigenden Stringing-
Geschwindigkeiten. Vollautomatische
Hochleistung-Stringer können
überflüssigen Ausfallzeiten ausgesetzt
werden, wegen einer übermäßigen
Wölbung des bearbeiteten Flachdrahts zur
Verbindung. Flachdraht mit übermäßigen
Wölbung kann auch schwache
Lötverbindungen oder eine Erhöhung des
Schrottanteils am Stringer verursachen.
SCHRITT 1:
SCHRITT 2:
SCHRITT 3:
SCHRITT 4:
Abwickler Abwickeln Walzen Glühen
Beizen
PlasmaPREPLATE
Traditionelles Verfahren der Feuerverzinnung
PlasmaPREPLATE im Feuerverzinnungsverfahren
Abwickler
Abwickler
Abwickler
Abwickeln
Abwickeln
Abwickeln
Spülen Fluxen Feuermetal-lisieren
Feuermetal-
lisieren
Walzen
▼
▼ Bild 4: Produktionsschritte im traditionellen und im PlasmaPREPLATE-Verzinnungsverfahren für die Herstellung von
Solar-Flachdraht