CH704270A1 - Photovoltaic device has electrical insulator that is filled in pore or hole in semiconductor layer formed on substrate - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Photovoltaikvorrichtung umfassend einen metallischen Träger und eine erste elektrisch isolierende Schicht, eine erste Kontaktschicht, eine erste Halbleiterschicht aus CdTe, eine zweite Halbleiterschicht aus CdS, eine lichtdurchlässige zweite Kontaktschicht und eine lichtdurchlässige und elektrisch isolierende Deckschicht. The present invention relates to a photovoltaic device comprising a metallic support and a first electrically insulating layer, a first contact layer, a first semiconductor layer of CdTe, a second semiconductor layer of CdS, a light transmitting second contact layer and a light-transmitting and electrically insulating cover layer.
[0002] Im Bereich der alternativen Energiegewinnung, insbesondere der direkten Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht, bietet die Photovoltaik eine umweltfreundliche Technologie zur Energiegewinnung aus einer quasi unerschöpflichen Quelle an. In einer Photovoltaik- oder Solarzelle erzeugen die Lichtquanten der Sonneneinstrahlung in einer elektrochemischen Zelle aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien einen elektrischen Gleichstrom. Mehrere modular zusammengefasste Photovoltaikzellen ergeben eine Photovoltaikvorrichtung oder umgangssprachlich ein Solarmodul. Eine Solarstromanlage kann bis zu mehreren hundert Solarmodule umfassen. Als Technologien unterscheidet man zwischen kristallinen und Dünnschichtzellen. In kristallinen Solarzellen bestehen die Halbleiterelemente aus zersägten einige hundert Mikrometer dicken Siliziumscheiben, die mittels aufgelöteter oder verklebter Metallbänder miteinander elektrisch verbunden werden um zu einer ausreichenden elektrischen Spannung pro Solarmodul zu kommen. In the field of alternative energy production, in particular the direct generation of electrical energy from sunlight, photovoltaics offers an environmentally friendly technology for energy production from a quasi-inexhaustible source. In a photovoltaic or solar cell, the light quanta of solar radiation generate an electrical direct current in an electrochemical cell made of different semiconductor materials. Several modularly combined photovoltaic cells result in a photovoltaic device or colloquially a solar module. A solar power system can contain up to several hundred solar modules. As technologies, a distinction is made between crystalline and thin-film cells. In crystalline solar cells, the semiconductor elements consist of sawn silicon wafers several hundred micrometers thick, which are electrically connected to one another by means of soldered or glued metal strips in order to achieve a sufficient electrical voltage per solar module.
[0003] In Dünnschichtzellen werden die Halbleiterelemente in mehrstufigen Beschichtungsverfahren hergestellt, sodass die Summe aller Schichtdicken nur wenige Mikrometer beträgt. Dünnschichtzellen erreichen zwar in der Praxis einen geringeren Wirkungsgrad als kristalline Zellen, aber die Herstellkosten sind wegen des geringeren Materialverbrauchs und der Möglichkeit einer grossflächigen Beschichtung wesentlich günstiger. In thin-film cells, the semiconductor elements are produced in multi-stage coating processes, so that the sum of all layer thicknesses is only a few micrometers. Although thin-film cells achieve a lower efficiency in practice than crystalline cells, but the production costs are much cheaper because of the lower material consumption and the possibility of large-scale coating.
[0004] Aus der US 5 578 502 A ist ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikvorrichtung bekannt. Die Photovoltaikvorrichtung wird auf einem Substrat aus Glas ausgebildet und umfasst mindestens vier Schichten. Auf dem Glassubstrat werden mittels eines Beschichtungsverfahrens nacheinander zwei Zinnoxidschichten, eine verhältnismässig dünne CdS-Schicht, eine verhältnismässig dicke CdTe-Schicht und mindestens eine Graphitschicht angebracht. Die Unterseite muss zusätzlich zu den hier beschriebenen Schichten durch weitere Beschichtung gegen Feuchtigkeit und Umwelteinwirkungen geschützt werden. From US 5 578 502 A a method for producing a photovoltaic device is known. The photovoltaic device is formed on a glass substrate and comprises at least four layers. Two tin oxide layers, a relatively thin CdS layer, a relatively thick CdTe layer and at least one graphite layer are successively applied to the glass substrate by means of a coating process. In addition to the layers described here, the underside must be protected against moisture and environmental influences by further coating.
[0005] Der Aufbau einer Photovoltaikvorrichtung mit dieser Schichtreihenfolge wird Superstratkonfiguration genannt, da die Beleuchtung der photoaktiven Schichten mit Sonnenlicht durch das Substrat, in diesem Fall die Glasschicht, hindurch erfolgt. Durch die Verwendung von Glasplatten wird die Photovoltaikeinrichtung relativ schwer, sodass eine Installation auf Untergründen mit begrenzter Tragkraft, wie zum Beispiel Hallendächer, oft unmöglich ist. Die benötigten Glassubstrate weisen zur Einstellung einer ausreichenden mechanischen Stabilität oft eine Dicke von mehreren Millimetern auf, sodass sie sehr starr sind und nicht flexibel und somit nicht kontinuierlich verarbeitet werden können. Produktionsanlagen zur Herstellung solcher Photovoltaikanlagen benötigen viel Raum für die Zwischenlagerung und den Transport der einzelnen Glassubstrate. The construction of a photovoltaic device with this layer order is called a superstrate configuration, since the illumination of the photoactive layers with sunlight takes place through the substrate, in this case the glass layer. The use of glass plates makes the photovoltaic device relatively heavy, so that installation on substrates with limited load capacity, such as hall roofs, is often impossible. The required glass substrates often have a thickness of several millimeters to set a sufficient mechanical stability, so that they are very rigid and can not be processed flexibly and thus not continuously. Production facilities for the production of such photovoltaic systems require a lot of space for the temporary storage and transport of the individual glass substrates.
[0006] Des Weiteren ist die Verarbeitung aufgrund der fragilen Natur von Glas oft mit einem erheblichen Materialverlust durch Bruch verbunden. Glasbruch kann ebenfalls einen grossen Einfluss auf die Standzeit von Produktionsmaschinen haben, da Glasscherben einzelne Anlagen blockieren oder kontaminieren können und daher entfernt werden müssen. Materialverlust und verringerte Standzeit der Anlagen erhöhen jedoch stark die Produktionskosten einer solchen Photovoltaikvorrichtung. Aufgrund des hohen Gewichts und der starren Konstruktion werden für die Installation von Photovoltaikvorrichtungen mit einem Glassubstrat zudem ein aufwändiger Unterbau und eine robuste Haltevorrichtung benötigt. Furthermore, because of the fragile nature of glass, the processing is often associated with significant material loss through breakage. Glass breakage can also have a major impact on the life of production machinery because broken glass can block or contaminate individual equipment and must therefore be removed. However, material loss and reduced equipment life greatly increase the production cost of such a photovoltaic device. Due to the high weight and the rigid construction, the installation of photovoltaic devices with a glass substrate also requires a complex substructure and a robust holding device.
[0007] Des Weiteren bringt die Verwendung von CdTe in der photoaktiven Schicht Vorteile gegenüber anderen halbleitenden Materialien, insbesondere ternären oder quaternären Systemen, basierend auf den Elementen Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und/oder Selen, mit sich. CdTe weist als intermetallische Phase eine einfache stoichiometrische Zusammensetzung mit vernachlässigbarer Löslichkeit auf, so dass die Zusammensetzung nicht oder nur schwer verändert werden kann. Aus diesem Grund kann CdTe mit verschiedensten Methoden abgeschieden werden ohne die chemische und physikalische Natur zu verändern. Dieses robuste Verhalten erlaubt einen vergleichsweise grossen Spielraum der Prozessparameter bei der Abscheidung und ist aufgrund des niedrigeren Regel- und Eingriffsbedarfs und geringerer Ausschusswahrscheinlichkeit prinzipiell kostengünstiger als ternäre und quaternäre Schichtsysteme, wie beispielsweise CIS oder CIGS. Furthermore, the use of CdTe in the photoactive layer brings advantages over other semiconducting materials, especially ternary or quaternary systems, based on the elements copper, indium, gallium, sulfur and / or selenium. As an intermetallic phase, CdTe has a simple stoichiometric composition with negligible solubility, so that the composition can not or only with difficulty be changed. For this reason, CdTe can be deposited by various methods without changing the chemical and physical nature. This robust behavior allows a relatively large margin of the process parameters in the deposition and is due to the lower control and intervention requirements and lower probability of rejects principally less expensive than ternary and quaternary layer systems, such as CIS or CIGS.
[0008] Eine besonders kostengünstige Möglichkeit der Abscheidung stellt das Druckverfahren dar, da die halbleitenden Verbindungen zur Herstellung der photoaktiven Schichten nicht in die Gasphase überführt werden müssen, sondern direkt im festen Zustand, dispergiert in einem rückstandslos verdampfbaren Lösemittel, auf ein Substrat aufgebracht werden können. In dieser Prozessführung kann es nicht zu Materialverlusten durch parasitäre Abscheidung auf den Kammerwänden der Verdampfungsanlagen oder durch Absaugung der Gasphase im Abgas kommen. A particularly cost-effective method of deposition is the printing process, since the semiconducting compounds for the preparation of the photoactive layers need not be converted into the gas phase, but directly in the solid state, dispersed in a residue vaporizable solvent, can be applied to a substrate , In this process, there can be no loss of material due to parasitic deposition on the chamber walls of the evaporation plants or by suction of the gas phase in the exhaust gas.
[0009] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Photovoltaikvorrichtung anzugeben, die möglichst kostengünstig hergestellt werden kann und eine möglichst hohe mechanische Flexibilität aufweist. Das Solarmodul soll ein möglichst geringes Eigengewicht aufweisen und einfach zu montieren sein. Die Installationskosten sollen möglichst gering sein und die Statik des Installationsortes, beispielsweise eines Haus- oder Hallendaches, darf nicht gefährdet werden. Based on this prior art, it is an object of the invention to provide a photovoltaic device, which can be produced as inexpensively as possible and has the highest possible mechanical flexibility. The solar module should have the lowest possible weight and be easy to assemble. The installation costs should be as low as possible and the statics of the place of installation, such as a house or hall roof, must not be jeopardized.
[0010] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Photovoltaikvorrichtung umfassend eine metallische Trägerschicht und eine erste elektrisch isolierende Schicht, eine erste Kontaktschicht, eine erste Halbleiterschicht aus CdTe, eine zweite Halbleiterschicht aus CdS, eine lichtdurchlässige zweite Kontaktschicht, eine lichtdurchlässige und elektrisch isolierende Deckschicht, wobei die metallische Trägerschicht und sämtliche weiteren Schichten als flexible dünne Schichten und/oder Folien ausgebildet sind und wobei die weiteren Schichten in einem mehrstufigen Bedruckungs- oder Beschichtungsverfahren nacheinander auf der flexiblen metallischen Trägerschicht angeordnet sind. This object is achieved by a photovoltaic device comprising a metallic carrier layer and a first electrically insulating layer, a first contact layer, a first semiconductor layer of CdTe, a second semiconductor layer of CdS, a light-transmissive second contact layer, a light-transmitting and electrically insulating cover layer the metallic carrier layer and all further layers are formed as flexible thin layers and / or films, and wherein the further layers are arranged successively on the flexible metallic carrier layer in a multistage printing or coating process.
[0011] Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Preferred developments emerge from the dependent claims.
[0012] Es ist von Vorteil, dass die Photovoltaikvorrichtung möglichst kostengünstig hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht dass insbesondere die erste Halbleiterschicht aus CdTe durch ein Druckverfahren ausgebildet ist. It is advantageous that the photovoltaic device can be manufactured as inexpensively. This is achieved in that in particular the first semiconductor layer of CdTe is formed by a printing process.
[0013] Es ist auch von Vorteil, dass die Photovoltaikvorrichtung als Monolith, das heisst als komplettes Einzelteil mit einer möglichst hohen Leistung pro Solarmodul hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass innerhalb der Photovoltaikvorrichtung eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Photovoltaikzellen auf einer einzelnen flexiblen metallischen Trägerschicht ausgebildet ist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Vielzahl von Photovoltaikzellen in einer Serienschaltung auf einer einzelnen flexiblen metallischen Trägerschicht ausgebildet ist. Dies wird weiter auch dadurch erreicht, dass zwischen den in Serie geschalteten und parallel zueinander angeordneten Photovoltaikzellen innerhalb der ersten Kontaktschicht, der ersten gedruckten Halbleiterschicht aus CdTe, der zweiten Halbleiterschicht aus CdS und der lichtdurchlässigen zweiten Kontaktschicht jeweils versetzt angeordnete und zueinander parallel verlaufende Zwischenräume ausgebildet sind. It is also advantageous that the photovoltaic device can be produced as a monolith, that is as a complete item with the highest possible performance per solar module. This is achieved in that within the photovoltaic device, a plurality of parallel arranged photovoltaic cells is formed on a single flexible metallic carrier layer. This is also achieved by arranging the plurality of photovoltaic cells in a series connection on a single flexible metallic carrier layer. This is further achieved by the fact that between the series-connected and mutually parallel photovoltaic cells within the first contact layer, the first printed semiconductor layer of CdTe, the second semiconductor layer of CdS and the light-transmissive second contact layer each staggered and mutually parallel interspaces are formed ,
[0014] Es ist weiter auch von Vorteil, dass die einzelnen Zellen der Photovoltaikvorrichtung möglichst ohne Platzverlust nebeneinander angeordnet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Vielzahl von Photovoltaikzellen auf der flexiblen metallischen Trägerfolie mit der ersten elektrisch isolierenden Schicht jeweils durch Zwischenräume voneinander getrennt und parallel angeordnet ist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Zwischenräume mittels Laserschneiden ausgebildet werden. It is also advantageous that the individual cells of the photovoltaic device are arranged side by side as possible without loss of space. This is achieved in that the plurality of photovoltaic cells on the flexible metallic carrier foil with the first electrically insulating layer are each separated from each other by gaps and arranged in parallel. This is also achieved in that the intermediate spaces are formed by means of laser cutting.
[0015] Es ist auch von Vorteil, dass die Photovoltaikvorrichtung möglichst wasserdicht hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass oberhalb der elektrisch isolierenden Deckschicht modulübergreifend eine UV-lichtdurchlässige und wasserundurchlässige Sperrschicht angeordnet ist, die entweder flexibel oder starr ausgeführt werden kann. Dies wird auch dadurch erreicht, dass zwischen der ersten elektrisch isolierenden Schicht und der wasserundurchlässigen Sperrschicht ein Dichtrand zur seitlichen Abdichtung der Photovoltaikzellen ausgebildet ist. It is also advantageous that the photovoltaic device can be made as waterproof as possible. This is achieved by arranging a UV-transparent and water-impermeable barrier layer above the electrically insulating cover layer across the modules, which can be made either flexible or rigid. This is also achieved in that a sealing edge for lateral sealing of the photovoltaic cells is formed between the first electrically insulating layer and the water-impermeable barrier layer.
[0016] Es ist auch von Vorteil, dass an dem Aufstellort die Photovoltaikvorrichtung möglichst einfach an die elektrischen Versorgungsleitungen angeschlossen werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass benachbart und parallel zur ersten und zur letzten Photovoltaikzelle jeweils ein Kontaktband angeordnet ist. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die Kontaktbänder über eine Sammelschiene mit einer in der Photovoltaikvorrichtung integrierten Verbindungsdose verbindbar ausgebildet sind. Dies wird weiter auch dadurch erreicht, dass die Verbindungsdosen mittels Verbindungsleitungen und elektrischen Verbindungssteckern mit weiteren Photovoltaikvorrichtungen verbindbar ausgebildet sind. It is also advantageous that at the installation the photovoltaic device can be connected as easily as possible to the electrical supply lines. This is achieved by arranging in each case a contact band adjacent and parallel to the first and the last photovoltaic cell. This is also achieved by the fact that the contact strips are connectable via a bus bar to a junction box integrated in the photovoltaic device. This is further achieved by the connection boxes are formed by connecting lines and electrical connectors with other photovoltaic devices connected.
[0017] Es ist zudem auch von Vorteil, dass die Rückseite des Moduls komplett eben verbleibt, sodass das Modul einfach auf einem flachen Untergrund, wie etwa einem Hallendach, installiert werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Verbindungsdose auf der der Sonne zugewandten Seite angeordnet ist. It is also also advantageous that the back of the module remains completely flat, so that the module can be easily installed on a flat surface, such as a hall roof. This is achieved in that the junction box is arranged on the side facing the sun.
[0018] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>einen Schnitt durch eine Photovoltaikvorrichtung mit einer Vielzahl von Photovoltaikzellen, <tb>Fig. 2<sep>eine Sicht auf eine Photovoltaikvorrichtung und <tb>Fig. 3<sep>eine schematische Sicht auf eine Anlage zur Herstellung der Photovoltaikvorrichtung.An embodiment of the invention will be described with reference to the figures. Show it: <Tb> FIG. 1 <sep> a section through a photovoltaic device with a plurality of photovoltaic cells, <Tb> FIG. 2 <sep> a view of a photovoltaic device and <Tb> FIG. 3 is a schematic view of a plant for producing the photovoltaic device.
[0019] In Fig. 1 ist schematisch eine PV(= Photovoltaik)-Vorrichtung 2 geschnitten parallel zur Richtung des auffallenden Sonnenlichtes dargestellt. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1weist die PV-Vorrichtung 2 mindestens drei PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ auf. Die PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ sind durch Zwischenräume 19, 19 ́ voneinander getrennt angeordnet. Die Zwischenräume 19, 19 ́ bewirken eine räumliche Trennung der einzelnen PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ und sind notwendig für die Serienschaltung der PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́. In Fig. 1, a PV (= photovoltaic) device 2 is shown schematically cut parallel to the direction of the striking sunlight. In the exemplary embodiment of FIG. 1, the PV device 2 has at least three PV cells 1, 1, 1. The PV cells 1, 1, 1 are arranged separated from one another by intermediate spaces 19, 19. The gaps 19, 19 cause a spatial separation of the individual PV cells 1, 1, 1 and are necessary for the series connection of the PV cells 1, 1, 1.
[0020] Jede einzelne PV-Zelle 1, 1 ́, 1 ́ ́ besteht aus mindestens vier unterschiedlichen Schichten. Wie in Fig. 1dargestellt, ist die PV-Zelle von unten nach oben, das heisst von der dem Sonnenlicht abgewandten und der der Trägerfolie 14 zugewandten Seite bis zu der dem Sonnenlicht zugewandten Seite, aufgebaut aus nacheinander folgenden vier Schichten: eine erste Kontaktschicht 10, eine erste Halbleiterschicht 11 aus CdTe, eine zweite Halbleiterschicht 12 aus CdS und eine lichtdurchlässige zweite Kontaktschicht 13. Each individual PV cell 1, 1, 1 consists of at least four different layers. As shown in FIG. 1, the PV cell is from bottom to top, that is from the side facing away from sunlight and the carrier film 14 side to the side facing the sunlight, constructed of successively four layers: a first contact layer 10, a first semiconductor layer 11 of CdTe, a second semiconductor layer 12 of CdS, and a light transmissive second contact layer 13.
[0021] Die PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ sind ausgebildet auf einer metallischen Trägerschicht 14, beispielsweise einer Metallfolie 14 aus einer Aluminiumlegierung oder Stahl, mit einer Dicke von 10 bis 200 µm. Eine Metallfolie als Trägerschicht bietet gegenüber Glas die Vorteile einer höheren mechanischen Flexibilität und eines leichteren Gewichts. Die Metallfolie 14 ist vollflächig mit einer ersten elektrisch isolierenden Schicht 15 beschichtet, die den elektrischen Kontakt der PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ mit der metallischen Trägerfolie 14 verhindert. Die elektrisch isolierende Schicht 15 weist eine Dicke auf, die ausreicht um einen elektrischen Überschlag von der ersten Kontaktschicht 10 zur metallischen Trägerfolie 14 zu verhindern. Die elektrisch isolierende Schicht 15 ist, je nach dem verwendeten Material, etwa 5 bis 30 µm dick. The PV cells 1, 1, 1 are formed on a metallic carrier layer 14, for example a metal foil 14 made of an aluminum alloy or steel, with a thickness of 10 to 200 microns. A metal foil as a carrier layer offers the advantages over glass of a higher mechanical flexibility and a lighter weight. The metal foil 14 is coated over its entire area with a first electrically insulating layer 15, which prevents the electrical contact of the PV cells 1, 1, 1 with the metallic carrier foil 14. The electrically insulating layer 15 has a thickness which is sufficient to prevent electrical flashover from the first contact layer 10 to the metallic carrier foil 14. The electrically insulating layer 15 is, depending on the material used, about 5 to 30 microns thick.
[0022] Die unten liegende erste Kontaktschicht 10 und die lichtdurchlässige oben liegende zweite Kontaktschicht 13 weisen jeweils eine Dicke von etwa 0,3 bis 1,2 µm auf. The underlying first contact layer 10 and the light-transmitting overhead second contact layer 13 each have a thickness of about 0.3 to 1.2 microns.
[0023] Die erste Halbleiterschicht 11 aus CdTe weist eine Dicke auf, die eine bis zwei Grössenordnungen grösser als die Dicke der zweiten Halbleiterschicht 12 aus CdS ist. Die zweite Halbleiterschicht 12 aus CdS, die die dem Sonnenlicht zugewandte Schicht der PV-Zelle bildet, weist eine Dicke von deutlich weniger als 0,4 µm auf. Je dünner die oben liegende zweite Halbleiterschicht 12 ist, desto kürzer ist für das Sonnenlicht der Weg zur Phasengrenze zwischen der ersten Halbleiterschicht 11 und der zweiten Halbleiterschicht 12. Die Halbleiterschichten 11, 12 weisen zusammengerechnet eine Dicke von weniger als 10 µm auf. The first semiconductor layer 11 of CdTe has a thickness which is one to two orders of magnitude larger than the thickness of the second semiconductor layer 12 made of CdS. The second semiconductor layer 12 of CdS, which forms the sunlight-facing layer of the PV cell, has a thickness of significantly less than 0.4 μm. The thinner the upper lying second semiconductor layer 12, the shorter is the path to the phase boundary between the first semiconductor layer 11 and the second semiconductor layer 12 for the sunlight. The semiconductor layers 11, 12 together have a thickness of less than 10 microns.
[0024] Auf der Oberseite, das heisst auf der dem Sonnenlicht zugewandten Seite, sind die PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ abgedeckt mit einer lichtdurchlässigen und elektrisch isolierenden Deckschicht 17 und einer UV-lichtdurchlässigen und wasserundurchlässigen flexiblen Sperrschicht 18. Die Deckschicht 17 und die Sperrschicht 18 weisen zusammengerechnet eine Dicke von etwa 100 bis 500 µm auf. Für die Deckschicht 17 werden lichtdurchlässige und wasserundurchlässige Kunststofffolien oder polymerisierbare Beschichtungen, beispielsweise Fluorpolymere, verwendet. Die Deckschicht 17 kann auch aus einer dünnen Glasschicht hergestellt werden. Die UV-lichtdurchlässige und wasserundurchlässige flexible Sperrschicht 18 besteht aus thermoplastischen Polyolefinen, beispielsweise Polypropylen. On the upper side, that is to say on the side facing the sunlight, the PV cells 1, 1, 1 are covered with a translucent and electrically insulating cover layer 17 and a UV-transparent and water-impermeable flexible barrier layer 18. Die Cover layer 17 and the barrier layer 18 together have a thickness of about 100 to 500 microns. For the cover layer 17, translucent and water-impermeable plastic films or polymerizable coatings, for example fluoropolymers, are used. The cover layer 17 can also be made of a thin glass layer. The UV translucent and water impermeable flexible barrier layer 18 is made of thermoplastic polyolefins, for example polypropylene.
[0025] Die acht in Fig. 1 dargestellten flexiblen Schichten 14, 15, 10, 11, 12, 13, 17, 18 bilden einen Schichtverbund mit einer Stärke von insgesamt etwa 150 bis 650 µm. Dieser Schichtverbund weist in beiden Richtungen einen Biegeradius von 100 bis 1000 mm auf. Durch diese hohe mechanische Flexibilität wird erreicht, dass der Schichtverbund für die PV-Vorrichtung 2 in einer Rolle zu Rolle Beschichtungsanlage hergestellt werden kann und dass der Schichtverbund als Rollenmaterial aufgewickelt und transportiert werden kann. The eight flexible layers 14, 15, 10, 11, 12, 13, 17, 18 shown in FIG. 1 form a layer composite with a total thickness of approximately 150 to 650 μm. This layer composite has a bending radius of 100 to 1000 mm in both directions. This high mechanical flexibility ensures that the layer composite for the PV device 2 can be produced in a roll to roll coating plant and that the layer composite can be wound and transported as roll material.
[0026] Zwischen der ersten elektrisch isolierenden Schicht 15 und der wasserundurchlässigen Sperrschicht 18 ist ein Dichtrand 16 zur seitlichen Abdichtung der PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ ausgebildet. Hiermit wird erreicht, dass die PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ vor eindringendem Wasser und Feuchtigkeit geschützt sind und so eine möglichst lange Lebensdauer gewährleistet werden kann. Between the first electrically insulating layer 15 and the water-impermeable barrier layer 18, a sealing edge 16 for lateral sealing of the PV cells 1, 1, 1 is formed. This ensures that the PV cells 1, 1, 1 are protected from penetrating water and moisture and thus the longest possible life can be guaranteed.
[0027] In Fig. 1 ist auch ersichtlich, wie die verschiedenen Schichten 10, 11, 12, 13 jeweils eine unterschiedliche Flächenausdehnung aufweisen. Jede dieser Schichten 10, 11, 12, 13 wird in einem Beschichtungsverfahren zuerst vollflächig aufgetragen, dann wärmebehandelt und anschliessend in die in Fig. 1dargestellte Struktur mit den Zwischenräumen 19, 19 ́ gebracht. Die Zwischenräume 19, 19 ́ werden durch Laserschneid- oder andere Schneidverfahren hergestellt. Die Zwischenräume 19, 19 ́, die als parallel verlaufende Gruben ausgebildet sind, dienen dazu, die Gesamtfläche der PV-Vorrichtung 2 zu einer Vielzahl von parallel nebeneinander angeordneten PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ zu strukturieren. In Fig. 1 it can also be seen how the different layers 10, 11, 12, 13 each have a different surface area. Each of these layers 10, 11, 12, 13 is first applied in a coating process over the entire surface, then heat-treated and then brought into the structure shown in Fig. 1 with the gaps 19, 19. The gaps 19, 19 are made by laser cutting or other cutting methods. The spaces 19, 19, which are formed as parallel pits, serve to structure the total area of the PV device 2 into a multiplicity of PV cells 1, 1, 1 arranged parallel next to one another.
[0028] Die Zwischenräume 19, 19 ́, die in den verschiedenen Schichten versetzt angeordnet sind, dienen auch dazu, eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Kontaktschicht 10 einer PV-Zelle 1 mit der zweiten Kontaktschicht 13 der unmittelbar angrenzenden PV-Zelle 1 ́, 1 ́ ́ herzustellen. Hiermit wird erreicht, dass innerhalb der Photovoltaikvorrichtung 2 eine Vielzahl von PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ mit einander kombiniert und in Serie geschaltet werden kann. Durch diese Serienschaltung der einzelnen PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ entsteht eine so genannt monolithisch verschaltete PV-Vorrichtung 2, wobei auf einer einzelnen ganzflächigen flexiblen metallischen Trägerschicht 14 eine Vielzahl von PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ ausgebildet ist und wobei die PV-Vorrichtung 2 als einzelnes Bauteil verwendet werden kann. The gaps 19, 19, which are arranged offset in the various layers, also serve to provide an electrical connection between the first contact layer 10 of a PV cell 1 with the second contact layer 13 of the immediately adjacent PV cell 1, 1 produce. This ensures that within the photovoltaic device 2, a plurality of PV cells 1, 1, 1 combined with each other and can be connected in series. By means of this series connection of the individual PV cells 1, 1, 1, a so-called monolithically connected PV device 2 is produced, wherein a plurality of PV cells 1, 1, 1 are formed on a single, full-surface, flexible metallic carrier layer 14 is formed and wherein the PV device 2 can be used as a single component.
[0029] In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Photovoltaikvorrichtung 2 dargestellt. Fig. 2 zeigt eine PV-Vorrichtung 2, wobei eine Vielzahl einzelner PV-Zellen 1 parallel zur schmalen Seite der PV-Vorrichtung 2 angeordnet ist. 2, an embodiment of a photovoltaic device 2 is shown. FIG. 2 shows a PV device 2, wherein a plurality of individual PV cells 1 are arranged parallel to the narrow side of the PV device 2.
[0030] In Fig. 2 ist ersichtlich, wie parallel zur ersten und zur letzten PV-Zelle 1 jeweils zwei Kontaktbänder 21 angeordnet sind. Die Kontaktbänder 21 stehen in Kontakt mit den in Serie geschalteten PV-Zellen 1 der PV-Vorrichtung 2 und werden mittels einer Sammelschiene 22 zusammengeführt in einer Verbindungsdose 23 für jede PV-Vorrichtung 2. Die Kontaktbänder 21, die Sammelschienen 22 und insbesondere die Verbindungsdose 23 sind auf der der Sonne zugewandten Seite der PV-Vorrichtung 2 angebracht. Hiermit wird erreicht, dass das Modul eine komplett ebene Rückseite aufweist und auf einem flachen Untergrund, wie etwa einem Hallendach installiert werden kann. Die Verbindungsdosen 23, die in jeder PV-Vorrichtung 2 integriert sind, leiten den elektrischen Strom einer PV-Vorrichtung 2 über Verbindungsleitungen 24 und Verbindungsstecker 25 an weitere benachbart angeordnete PV-Vorrichtungen 2, an den Energieverbraucher oder an das Energienetzwerk weiter. In Fig. 2 it can be seen how parallel to the first and the last PV cell 1 each two contact strips 21 are arranged. The contact strips 21 are in contact with the series connected PV cells 1 of the PV device 2 and are combined by means of a bus bar 22 in a junction box 23 for each PV device 2. The contact strips 21, the bus bars 22 and in particular the junction box 23rd are mounted on the solar facing side of the PV device 2. This ensures that the module has a completely flat back and can be installed on a flat surface, such as a hall roof. The junction boxes 23, which are integrated in each PV device 2, forward the electrical power of a PV device 2 via connecting lines 24 and connectors 25 to further adjacently located PV devices 2, to the power consumer or to the power network.
[0031] Die Photovoltaikvorrichtung 2 wird in einem mehrstufigen Beschichtungsverfahren, beispielsweise in einem Siebdruckverfahren hergestellt. Jede einzelne Schicht wird wie die Farbschichten in einer Mehrfarbensiebdruckanlage aufgetragen und beispielsweise in einem Tunnelofen getrocknet. Das Beschichtungsmaterial hat eine ähnliche Konsistenz wie eine Druck- oder Farbpaste. Nach jedem Schichtauftrag wird die Photovoltaikvorrichtung getrocknet. Bevor eine nächste Schicht aufgetragen wird, werden die Zwischenräume 19 zwischen den einzelnen PV-Zellen 1 durch Laserschneiden oder ein anderes Schneidverfahren ausgebildet. The photovoltaic device 2 is produced in a multi-stage coating process, for example in a screen printing process. Each individual layer, like the color layers, is applied in a multicolor screen printing unit and dried, for example, in a tunnel oven. The coating material has a similar consistency as a printing or color paste. After each layer application, the photovoltaic device is dried. Before a next layer is applied, the gaps 19 between the individual PV cells 1 are formed by laser cutting or another cutting method.
[0032] In Fig. 3 ist schematisch eine Anlage 3 zur Herstellung der PV-Vorrichtung 2 dargestellt. Die metallische Trägerfolie 14, beispielsweise eine Aluminium- oder Stahlfolie mit einer Dicke von 10 bis 100 µm durchläuft von einer Abwickelstation 32 zu einer Aufwickelstation 33 mehrere Bearbeitungsstationen 31. In den Bearbeitungsstationen 31 wird nacheinander die Folie beschichtet oder bedruckt, getrocknet und jeweils zur Bildung der Zwischenräume 19, 19 ́ zwischen den einzelnen PV-Zellen 1, 1 ́, 1 ́ ́ durch Laserschneiden oder durch ein anderes Schneidverfahren strukturiert. Die flexiblen Schichten 15, 10, 11, 12, 13, 17 werden nacheinander in einer quasi kontinuierlich arbeitenden Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsanlage 3 auf die metallische Trägerfolie 14 aufgebracht. In Fig. 3, a plant 3 for the production of the PV device 2 is shown schematically. The metallic carrier foil 14, for example an aluminum or steel foil with a thickness of 10 to 100 μm, passes from a unwinding station 32 to a rewinding station 33 several processing stations 31. In the processing stations 31, the foil is successively coated or printed, dried and in each case to form the Interspaces 19, 19 between the individual PV cells 1, 1, 1 by laser cutting or structured by another cutting method. The flexible layers 15, 10, 11, 12, 13, 17 are successively applied to the metallic carrier film 14 in a quasi-continuous roll-to-roll coating system 3.
[0033] Anschliessend an den jeweiligen Beschichtungsvorgang werden die flexiblen Schichten 15, 10, 11, 12, 13, 17 einer Wärmebehandlung, beispielsweise in einem Tunnelofen unterworfen. Weitere Bearbeitungen wie beispielsweise eine Reinigung oder eine Vorbehandlung der Folie sind möglich. Es ist auch denkbar, dass mehrere Anlagen 3 gemäss Fig. 3vorgesehen sind. So kann beispielsweise eine erste Anlage 3 in einer reduzierenden oder sauerstoffarmen Umgebung arbeiten, während die nächste Anlage 3 in einer oxidierenden Umgebung arbeitet. Auch kann in verschiedenen Anlagen 3 ein unterschiedlicher Umgebungsdruck oder ein unterschiedliches Vakuum für die Beschichtung oder die Wärmebehandlung eingestellt werden. Subsequent to the respective coating process, the flexible layers 15, 10, 11, 12, 13, 17 are subjected to a heat treatment, for example in a tunnel oven. Other treatments such as cleaning or pretreatment of the film are possible. It is also conceivable that several systems 3 according to FIG. 3 are provided. For example, a first plant 3 may operate in a reducing or low oxygen environment while the next plant 3 operates in an oxidizing environment. Also, in different systems 3, a different ambient pressure or a different vacuum for the coating or the heat treatment can be set.
[0034] Die hier vorgeschlagene PV-Vorrichtung 2 ist wesentlich dünner, leichter und flexibler als eine Vorrichtung, die auf Glas aufgebaut ist. Eine PV-Vorrichtung 2, die aus PV-Zellen 1 mit den Halbleitermaterialien CdTe und CdS besteht, ist einfacher, kontrollierter und kostengünstiger herzustellen als eine Vorrichtung, deren photoaktive Schichten sich aus den Elementen Kupfer, Indium, Gallium, Selen und/oder Schwefel zusammensetzen. Die chemische Zusammensetzung dieser oft tertiären oder quaternären Schichtsysteme ist schwer zu kontrollieren und fordert eine genaue und kosten intensive Prozessführung. Die binären Schichtsysteme CdS und CdTe sind hingegen sehr robust. Ihre Zusammensetzung kann nicht oder nur sehr schwer verändert werden, sodass die Prozessführung genügsamer ist und weit weniger komplex ausfällt und von diesem Gesichtspunkt her den ternären und quaternären Systemen deutlich überlegen ist. The PV device 2 proposed here is much thinner, lighter and more flexible than a device which is constructed on glass. A PV device 2 consisting of PV cells 1 with the semiconductor materials CdTe and CdS is easier, more controlled and less expensive to manufacture than a device whose photoactive layers are composed of the elements copper, indium, gallium, selenium and / or sulfur , The chemical composition of these often tertiary or quaternary layer systems is difficult to control and requires accurate and cost intensive process control. By contrast, the binary layer systems CdS and CdTe are very robust. Their composition can not or only with great difficulty be changed, so that the process management is more frugal and far less complex and from this point of view clearly superior to the ternary and quaternary systems.
[0035] Die PV-Vorrichtung 2 ist kostengünstig, weil die Beschichtung als Druckverfahren ausgeführt wird. Es werden jeweils möglichst dünne Schichten aufgetragen und es geht kein Beschichtungsmaterial verloren. In einem Beschichtungsverfahren aus der Gasphase, wird ein Grossteil des verdampften Materials nicht auf dem Substrat abgeschieden, sondern an den Kammerwänden der Verdampfungsanlage kondensiert oder im Abgas abgesaugt. Bei der Herstellung von Siliziumzellen geht ein Teil des Materials durch Zersägen verloren. Die Abscheidung ist einfach, weil kein hohes Vakuum oder hohe Temperaturen angewendet werden müssen. The PV device 2 is inexpensive because the coating is carried out as a printing process. In each case as thin as possible layers are applied and no coating material is lost. In a coating process from the gas phase, a large part of the vaporized material is not deposited on the substrate, but condensed on the chamber walls of the evaporation plant or sucked in the exhaust gas. In the production of silicon cells, part of the material is lost by sawing. The deposition is simple because no high vacuum or high temperatures need to be applied.
[0036] Weiter verhält sich die Vorrichtung besser bei schwachem Licht als andere Systeme. Das System CdTe/CdS hat ausserdem einen günstigeren Temperaturkoeffizient, das heisst, der Wirkungsgrad der Solarzelle fällt weniger stark ab, wenn die Temperatur steigt. Die PV-Vorrichtung 2 kann in einer Anlage ähnlich einer Mehrfarbensiebdruckmaschine hergestellt werden. Die PV-Vorrichtung 2 zeichnet sich aus durch hohe Flexibilität, ein geringes Gewicht und niedrige Herstellkosten. Durch das geringe Gewicht der PV-Vorrichtung 2 werden bei der Installation keine hohen Anforderungen an die Gebäudestatik des Aufstellungsortes gestellt. Further, the device behaves better in low light than other systems. The CdTe / CdS system also has a more favorable temperature coefficient, meaning that the efficiency of the solar cell drops less when the temperature rises. The PV device 2 can be manufactured in a plant similar to a multicolor screen printing machine. The PV device 2 is characterized by high flexibility, low weight and low production costs. Due to the low weight of the PV device 2, no high demands are placed on the building statics of the installation site during installation.
Claims (19)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH02167/10A CH704270A1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Photovoltaic device has electrical insulator that is filled in pore or hole in semiconductor layer formed on substrate |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007120905A2 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-25 | Dow Corning Corporation | Cadmium telluride-based photovoltaic device and method of preparing the same |
| WO2008014492A2 (en) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | Nanosolar, Inc. | Individually encapsulated solar cells and/or solar cell strings |
| US20090223551A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-10 | Solexant Corp. | Process for making solar cells |
| US20100071752A1 (en) * | 2009-10-23 | 2010-03-25 | Applied Materials, Inc. | Solar Cell Module Having Buss Adhered With Conductive Adhesive |
| EP2228467A2 (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | Fujifilm Corporation | Aluminum alloy substrate and solar cell substrate |
| US20100236607A1 (en) * | 2008-06-12 | 2010-09-23 | General Electric Company | Monolithically integrated solar modules and methods of manufacture |
| EP2239786A1 (en) * | 2009-04-09 | 2010-10-13 | Von Roll Solar AG | High efficiency photovoltaic device, photovoltaic panel and manufacturing method thereof |
-
2010
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007120905A2 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-25 | Dow Corning Corporation | Cadmium telluride-based photovoltaic device and method of preparing the same |
| WO2008014492A2 (en) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | Nanosolar, Inc. | Individually encapsulated solar cells and/or solar cell strings |
| US20090223551A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-10 | Solexant Corp. | Process for making solar cells |
| US20100236607A1 (en) * | 2008-06-12 | 2010-09-23 | General Electric Company | Monolithically integrated solar modules and methods of manufacture |
| EP2228467A2 (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | Fujifilm Corporation | Aluminum alloy substrate and solar cell substrate |
| EP2239786A1 (en) * | 2009-04-09 | 2010-10-13 | Von Roll Solar AG | High efficiency photovoltaic device, photovoltaic panel and manufacturing method thereof |
| US20100071752A1 (en) * | 2009-10-23 | 2010-03-25 | Applied Materials, Inc. | Solar Cell Module Having Buss Adhered With Conductive Adhesive |
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