ATN Automatisierungstechnik Niemeier GmbH


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Geförderte Projekte: 2


Ultraschalllöten auf Al-Oberflächen


Prototyp Ultraschalllötkopf mit Lotvorschub
Prototyp Ultraschalllötkopf mit Lotvorschub

Projektidee

Die Kontaktierung von Solarzellen mit elektrischen Leitern (z.B. Kupferbändchen) ist ein wichtiger Arbeitsschritt bei der Herstellung von Solarmodulen. Neben den herkömmlichen Solarzellen aus Silizium haben sich auch Solarzellen in Dünnschichttechnologie am Markt etabliert. Bei diesen Dünnschicht-Solarzellen besteht jedoch die Deckschicht der Unterseite aus aluminiumbeschichtetem Glas oder vergleichbar schwer zu belotenden Flächen. Um diese Solarzellen trotzdem mit den Kupferbändchen verbinden zu können, war die Entwicklung eines Lötverfahrens/Lötwerkzeuges, welches das prozesssichere und automatisierungsgerechte Löten der Kontaktierung an Dünnschicht-Solarmodulen, (also auf einer oxidierten Aluminiumschicht) ermöglicht, das Ziel dieses Vorhabens. Hierzu wurde ein Lötwerkzeug mit einem Ultraschallerzeuger kombiniert. Durch Einwirkung von Ultraschall kann die Oxidschicht auf einer Aluminiumoberfläche aufgebrochen werden, so dass unter bestimmten Bedingungen eine lötbare Oberfläche entsteht.

Kundennutzen

Zur Kontaktierung von schwerbelotbaren Dünnschicht-Solarzellen wurde ein kombiniertes Lötwerkzeug entwickelt. Dieser Ultraschalllötkopf verfügt über eine erhitzte und ultraschalleregte Lötspitze. Für die automatische Lotzufuhr wurde ein Lotdrahtvorschub in das Lötwerkzeug integriert. Das flexible Lötwerkzeug mit Steuerung und Ablaufprogrammierung ist für die Integration in vollautomtisierte Systeme vorbereitet. Damit kann die Kontaktierung von Dünnschicht-Solarzellen prozesssicher und automatisert gelötet werden, ohne dass zuvor die Rückseiten mit teurer Silberleitpaste vorbelotet werden müssen. Ebenso kann auf das Verwenden von hoch-agressivem Flussmittel verzichtet werden, welches nach dem Lötprozess wieder abgewaschen werden müsste. Aufgrund der elektrischen Eigenschaften und der Haltbarkeit der Kontaktierung ist die Verlötung dem Kontaktieren mittels Leitkleber vorzuziehen.

Ausblick

Im Vergleich zum Kleben, Vorbeloten oder Auftragen von Flussmittel ist das Ultraschalllöten das wirtschaftlichere und qualtitätssicherere Verfahren zum Kontaktieren der Solarzellen. Erste Kundenanwendungen wurden realisiert. Für das Verfahren konnten weitere Einsatzmöglichkeiten identifiziert werden. Hier sind vor allem das Löten von Aluminium-Kabeln und Batteriekontakten in der Automobilindustrie zu nennen.

Stand: 30.01.2013
Projektdaten aktualisiert: 02.12.2012

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