Mechanische Eigenschaften und Ermüdungsverhalten von Solarzellenverbindern

Lotbeschichtete Kupferflachdrähte werden in der Photovoltaik-Industrie zur elektrischen Verschaltung von kristallinen Solarzellen eingesetzt. Die mechanischen Eigenschaften der Drähte, im Speziellen die 0.2 % Dehngrenze, und ein möglichst hoher Widerstand des Zellverbinders gegen Ermüdungsbruch sind für die Photovoltaikindustrie wichtige Produktmerkmale. Dies ergibt sich aus verarbeitungstechnischen Notwendigkeiten und der Tatsache, dass die Drähte im Photovoltaikmodul einer wiederkehrenden Biegewechselbelastung ausgesetzt sind. Diese kann zum Bruch der Flachdrähte führen. Mögliche Folgen sind erhöhte ohmsche Verluste, teilweiser oder totaler Modulausfall und Sicherheitsrisiken. Ziel dieser Arbeit war es demnach, die mechanischen Eigenschaften der Zellverbinder, die durch das gewählte Herstellungsverfahren erreicht werden können, zu evaluieren, und zu prüfen, wie sich die aus unterschiedlich starken Glühbehandlungen resultierenden mechanischen Eigenschaften qualitativ auf das Ermüdungsverhalten der Drähte auswirken. An unterschiedlich wärmebehandelten Drähten wurden Korngrößenbestimmungen und Zugversuche durchgeführt, um die Ergebnisse der Wärmebehandlung zu beurteilen. Ebenso wurde ihr Kurzzeitermüdungsverhalten unter Wechselbiegebelastung untersucht. Hierzu wurde eine geeignete Prüfeinrichtung konzipiert, die eine einfache, vergleichende Prüfung der Drähte ermöglicht.