CH710936A2 - A method for producing a solar cell module and a solar cell module. - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, umfassend ein vorzugsweise aus Glas bestehendes transparentes Deckelement (1), ein rückwärtiges Deckelement (2) und ein Solarelement (3), besteht darin, dass das Solarelement (3) zwischen dem transparenten Deckelement (1) und dem rückwärtigen Deckelement (2) derart positioniert wird, dass in einem Randbereich (5) sowohl das transparente Deckelement (1) als auch das rückwärtige Deckelement (2) über einen seitlichen Rand des Solarelements (3) hinausragen, dass ein Randstreifen (4) im Randbereich (5) positioniert wird, wobei zumindest Teile des Randstreifens (4) aus einem magnetisierbaren Material bestehen, und dass zum Abdichten des Randbereichs (5) der Randstreifen (4) mittels elektrischer Induktion so stark erhitzt wird, dass zumindest ein Anteil des Randstreifens (4) schmilzt und sich sowohl mit dem transparenten Deckelement (1) als auch mit dem rückwärtigen Deckelement (2) verbindet. Damit wird ein Solarzellenmodul erhalten, das sehr robust und langlebig ist und überdies bei der Herstellung einen reduzierten Energieaufwand benötigt.A method for producing a solar cell module comprising a transparent cover element (1), preferably a glass, a rear cover element (2) and a solar element (3), consists in that the solar element (3) between the transparent cover element (1) and the Rear cover element (2) is positioned such that in an edge region (5) both the transparent cover element (1) and the rear cover element (2) protrude beyond a lateral edge of the solar element (3) that an edge strip (4) in the edge region (5) is positioned, wherein at least parts of the edge strip (4) consist of a magnetizable material, and that for sealing the edge region (5) of the edge strips (4) is so strongly heated by means of electrical induction, that at least a portion of the edge strip (4 ) melts and connects both with the transparent cover element (1) and with the rear cover element (2). Thus, a solar cell module is obtained, which is very robust and durable and also requires in the production of a reduced energy consumption.
Description
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, umfassend ein vorzugsweise aus Glas bestehendes transparentes Deckelement, ein rückwärtiges Deckelement und ein Solarelement, sowie ein Solarzellenmodul. The present invention relates to a method for producing a solar cell module comprising a preferably consisting of glass transparent cover element, a rear cover element and a solar element, and a solar cell module.
[0002] Photovoltaische Schichten und Zellen sind in der Regel mit speziell dotierten Halbleitern versehen und sind so aufgebaut, dass sie unter Sonneneinstrahlung elektrischen Strom erzeugen. Da die Schichtdicke solcher photovoltaischer Schichten sehr gering ist, müssen sie gegen äussere Einflüsse – wie Wind, Regen, Schnee, Hagel, etc. – mechanisch geschützt werden. Ferner sind photovoltaische Zellen anfällig auf Wasser, was bedeutet, dass sie Wasserdampfdiffusionsdicht eingekapselt werden müssen. Die gegen die Sonne gerichtete Deckschicht muss transparent sein, deshalb besteht die Frontabdeckung eines Solarzellenmoduls meist aus Glas. Als rückwärtige Abdeckung wird häufig vorwiegend eine Kunststofffolie verwendet. Photovoltaic layers and cells are usually provided with specially doped semiconductors and are constructed so that they generate electricity under sunlight. Since the layer thickness of such photovoltaic layers is very low, they must be mechanically protected against external influences such as wind, rain, snow, hail, etc. Furthermore, photovoltaic cells are susceptible to water, which means that they must be encapsulated in a water vapor diffusion-tight manner. The cover layer facing the sun must be transparent, which is why the front cover of a solar cell module usually consists of glass. As a back cover, a plastic film is often used predominantly.
[0003] Um eine kompakte und Diffusionsdichte Konstruktion zu erhalten, werden ein oder zwei transparente Kunststofffolien zwischen die verschiedenen Schichten eingelegt und zu einem Mehrschichtverbund zusammenlaminiert. Der Laminier-Vorgang ist jedoch aufwändig wegen der hohen erforderlichen Temperaturen und vor allem wegen der hohen notwendigen Gleichmässigkeit der Temperaturverteilung, überdies ist die Lebensdauer derartiger Solarzellenmodule begrenzt, da unerwünschte Gase – wie Wasserdampf oder Sauerstoff – in die photovoltaischen Zellen eindiffundieren können und es als Folge davon zu einer Degradation der elektrischen Kontakte zwischen den Halbleiterschichten und den Stromleiterbahnen kommt. In order to obtain a compact and diffusion-tight construction, one or two transparent plastic films are inserted between the various layers and laminated together to form a multi-layer composite. However, the lamination process is complicated because of the high temperatures required and above all because of the high necessary uniformity of the temperature distribution, moreover, the life of such solar cell modules is limited because unwanted gases - such as water vapor or oxygen - can diffuse into the photovoltaic cells and as a result this leads to a degradation of the electrical contacts between the semiconductor layers and the conductor tracks.
[0004] So ist die rückwärtige Kunststofffolie eine Schwachstelle derartiger Solarzellenmodule. Thus, the rear plastic film is a weak point of such solar cell modules.
[0005] Um die Nachteile, die durch eine Verwendung von Kunststofffolien entstehen, zu vermeiden, wurde daher bereits vorgeschlagen, Glasscheiben zu verwenden, und zwar sowohl für das zur Sonne gerichtete Deckelement als auch für das rückwärtige Deckelement. Zur Verklebung der einzelnen Schichten werden beidseitig Kunststoff-Folien eingelegt und in einer Sandwich-Konstruktion zusammenlaminiert. Damit wird die Diffusions-wirksame Fläche zwar wesentlich verringert, jedoch nicht ganz vermieden. In order to avoid the disadvantages caused by the use of plastic films, it has therefore already been proposed to use glass panes, both for the sun-directed cover element and for the rear cover element. For bonding the individual layers, plastic films are inserted on both sides and laminated together in a sandwich construction. Although the diffusion-effective area is significantly reduced, but not completely avoided.
[0006] Ein derartiges Solarzellenmodul wird beispielsweise in US 2015/0 011 039 A1 beschrieben. Such a solar cell module is described for example in US 2015/0 011 039 A1.
[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls anzugeben, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. An object of the present invention is to provide a method for producing a solar cell module, which does not have the disadvantages mentioned above.
[0008] Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie ein Solarzellenmodul sind in weiteren Ansprüchen angegeben. This object is achieved by the measures specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments of the method and a solar cell module are specified in further claims.
[0009] Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, umfassend ein vorzugsweise aus Glas bestehendes transparentes Deckelement, ein rückwärtiges Deckelement und ein Solarelement, wobei das Verfahren darin besteht, dass das Solarelement zwischen dem transparenten Deckelement und dem rückwärtigen Deckelement derart positioniert wird, dass in einem Randbereich sowohl das transparente Deckelement als auch das rückwärtige Deckelement über einen seitlichen Rand des Solarelements hinausragen, dass ein Randstreifen im Randbereich positioniert wird, wobei zumindest Teile des Randstreifens aus einem magnetisierbaren Material bestehen, und dass zum Abdichten des Randbereichs der Randstreifen mittels elektrischer Induktion so stark erhitzt wird, dass zumindest ein Anteil des Randstreifens schmilzt und sich sowohl mit dem transparenten Deckelement als auch mit dem rückwärtigen Deckelement verbindet.The invention relates firstly to a method for producing a solar cell module, comprising a transparent cover element preferably consisting of glass, a rear cover element and a solar element, the method consisting in the solar element is positioned between the transparent cover element and the rear cover element such that both the transparent cover element and the rear cover element protrude beyond a lateral edge of the solar element in an edge region, that an edge strip is positioned in the edge region, wherein at least parts of the edge strip made of a magnetizable material, and in that, for the purpose of sealing the edge region, the edge strips are heated to such an extent by means of electrical induction that at least a portion of the edge strip melts and bonds both to the transparent cover element and to the rear cover element.
[0010] Die Verwendung der elektrischen Induktion für den Abdichtvorgang ermöglicht den gezielten Energieeintrag und damit reduzierte Energieaufwendungen bei der Herstellung. Ein flächiges Erhitzen ist nicht erforderlich, womit die Komponenten auch nicht einer übermässigen Hitzebelastung ausgesetzt werden, überdies ist eine Gas-dichte Einkapselung des Solarelementes mit hochwertigen Materialien ermöglicht, was die Lebensdauer des Solarzellenmoduls wesentlich erhöht. The use of electrical induction for the sealing process allows the targeted energy input and thus reduced energy consumption in the production. A planar heating is not required, so that the components are not exposed to excessive heat stress, moreover, a gas-tight encapsulation of the solar element is made possible with high-quality materials, which significantly increases the life of the solar cell module.
[0011] Eine Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Dicke des Randstreifes im Wesentlichen derjenigen des Solarelementes entspricht, so dass das Solarelement selbst als Abstandshalter zwischen dem transparenten Deckelement und dem rückwärtigen Deckelement wirkt. A variant of the inventive method is characterized in that the thickness of the edge strip substantially corresponds to that of the solar element, so that the solar element itself acts as a spacer between the transparent cover member and the rear cover member.
[0012] Die Deckenelemente sind hierdurch breit abgestützt, was die Kompaktheit aber auch die mechanische Stabilität fördert. The ceiling elements are thus widely supported, which promotes the compactness but also the mechanical stability.
[0013] Weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass vor dem Abdichten des Randbereichs mindestens eine Öffnung zum Solarelement vorbereitet wird, durch die nach dem Abdichten des Randbereiches ein nicht durch das Solarelement ausgefülltes Volumen zwischen den beiden Deckelementen zumindest teilevakuiert wird. Further embodiments of the inventive method are characterized in that before the sealing of the edge region at least one opening is prepared for the solar element, is at least partially evacuated by the sealing of the edge region not filled by the solar element volume between the two cover elements.
[0014] Eine Evakuierung des freien Volumens zwischen den Deckelementen führt zu einer äusserst stabilen Konstruktion. An evacuation of the free volume between the cover elements results in a very stable construction.
[0015] Noch weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass vor dem Abdichten des Randbereichs elektrische Leitbahnen zum elektrischen Kontaktieren des Solarelementes durch die mindestens eine Öffnung geführt werden. Yet further embodiments of the inventive method are characterized in that before the sealing of the edge region electrical interconnects for electrical contacting of the solar element are guided by the at least one opening.
[0016] Noch weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens zwei Öffnungen zum Solarelement im rückwärtigen Deckelement vorbereitet werden, wobei die Öffnungen im Bereich von elektrischen Leiterbahnen auf dem Solarelement angeordnet werden, dass Rohrabschnitte mit einem Aussendurchmesser, der dem Durchmesser der Öffnungen entspricht, durch die Öffnungen so weit eingeführt werden, bis die Rohrabschnitte auf den elektrischen Leiterbahnen des Solarelementes aufstossen, dass das nicht durch das Solarelement ausgefüllte Volumen zwischen den beiden Deckelementen über die Rohrabschnitte mit einem inerten Gas geflutet und anschliessend zumindest teilevakuiert wird, dass ein durch Hitze verflüssigtes Metall-Lot in die Rohrabschnitte eingebracht wird, wobei sich das Metall-Lot beim Verfestigen mit elektrischen Leiterbahnen verbindet, und dass die mit verfestigtem Metall-Lot gefüllten Rohrabschnitte äussere elektrische Anschlussstellen bilden.Yet further embodiments of the inventive method are characterized by at least two openings are prepared for the solar element in the rear cover element, wherein the openings are arranged in the region of electrical conductor tracks on the solar element, that pipe sections with an outer diameter, which corresponds to the diameter of the openings, are inserted through the openings until the pipe sections burst on the electrical conductor tracks of the solar element, that the volume not filled by the solar element between the two cover elements is flooded over the pipe sections with an inert gas and subsequently at least partially evacuated, that a heat-liquefied metal solder is introduced into the pipe sections, wherein the metal solder during solidification connects to electrical conductors, and that filled with solidified metal solder pipe sections form external electrical connection points.
[0017] Noch weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass vor dem Abdichten mindestens ein weiteres transparentes Deckelement auf dem transparenten Deckelement positioniert wird, wobei eine Beabstandung mittels Abstandshaltern bewerkstelligt wird, dass im Randbereich ein weiterer Randstreifen zwischen dem weiteren transparenten Deckelement und dem transparenten Deckelement positioniert wird und dass zum Abdichten des Randbereichs alle Randstreifen mittels elektrischer Induktion erhitzt werden.Yet further embodiments of the inventive method are characterized by in that at least one further transparent cover element is positioned on the transparent cover element before the sealing, a spacing being accomplished by means of spacers, that in the edge region, a further edge strip between the other transparent cover element and the transparent cover element is positioned and in that all edge strips are heated by means of electrical induction in order to seal the edge region.
[0018] Noch weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass das rückwärtige Deckelement aus einem Metall besteht, wobei zumindest im Bereich des Solarelementes oder zumindest um die elektrischen Anschlüsse eine elektrische Isolationsschicht vorgesehen ist, die zwischen dem Solarelement und dem rückwärtigen Deckelement angeordnet ist. Yet further embodiments of the inventive method are characterized in that the rear cover element consists of a metal, wherein at least in the region of the solar element or at least the electrical connections an electrical insulation layer is provided, which is arranged between the solar element and the rear cover element is.
[0019] Noch weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass der Randstreifen aus einem Metallband mit Ausnehmungen besteht, die mit magnetisierbarem Material gefüllt sind, und dass die zum rückwärtigen Deckelement und die zum transparenten Deckelement gerichtete Oberfläche des Metallbandes mit einer Lotschicht, vorzugsweise aus Zinn, beschichtet ist. Yet further embodiments of the inventive method are characterized in that the edge strip consists of a metal strip with recesses, which are filled with magnetizable material, and that the rear cover element and the transparent cover element directed surface of the metal strip with a layer of solder, preferably of tin, coated.
[0020] Bei der Erhitzung des Randstreifens schmelzen lediglich die Lotschichten als Anteile des Randstreifens und ermöglichen nach dem Verfestigen ein Gas-dichter Verschluss. When heating the edge strip melt only the solder layers as shares of the edge strip and allow for solidification a gas-tight closure.
[0021] Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Solarzellenmodul, umfassend ein vorzugsweise aus Glas bestehendes transparentes Deckelement, ein rückwärtiges Deckelement und ein Solarelement, wobei das Solarelement zwischen dem transparenten Deckelement und dem rückwärtigen Deckelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem Metall bestehende diffusionsdichte Randverbindung zwischen dem rückwärtigen Deckelement und dem transparenten Deckelement vorhanden ist. Further, the present invention relates to a solar cell module, comprising a preferably consisting of glass transparent cover element, a rear cover element and a solar element, wherein the solar element between the transparent cover member and the rear cover element is arranged, characterized in that one of a Metal existing diffusion-tight edge connection between the rear cover element and the transparent cover element is present.
[0022] Schliesslich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Solarzellenmodul, das durch das vorstehend genannte Verfahren in all seinen Ausführungsvarianten hergestellt wird. Finally, the present invention relates to a solar cell module, which is produced by the above-mentioned method in all its variants.
[0023] Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend genannten Ausführungsvarianten beliebig kombinierbar sind. Lediglich diejenigen Ausführungsvarianten oder Kombinationen von Ausführungsvarianten sind ausgeschlossen, die zu einem Widerspruch führen würden. It is expressly understood that the above-mentioned embodiments are arbitrarily combinable. Only those variants or combinations of variants are excluded, which would lead to a contradiction.
[0024] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren im Detail erläutert. Dabei zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>einen Querschnitt eines Solarzellenmoduls gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei die Schnittebene senkrecht zu Deckelementen gelegt ist, <tb>Fig. 2<SEP>einen Randstreifen, der zum Diffusions-festen Abdichten der Deckelemente in einem Randbereich verwendet wird, in Draufsicht, <tb>Fig. 3<SEP>einen Schnitt quer durch den Randstreifen gemäss Fig. 2 und <tb>Fig. 4<SEP>einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Solarzellenmoduls mit elektrischen Kontaktstellen auf einem rückwärtigen Deckelement.Embodiments of the present invention are explained below with reference to figures in detail. Showing: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a cross section of a solar cell module according to the present invention, wherein the section plane is placed perpendicular to cover elements, <Tb> FIG. 2 <SEP> an edge strip, which is used for diffusion-proof sealing of the cover elements in an edge region, in plan view, <Tb> FIG. 3 <SEP> a section across the edge strip according to FIG. 2 and <Tb> FIG. 4 shows a cross section through a further embodiment of the solar cell module according to the invention with electrical contact points on a rear cover element.
[0025] Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Solarzellenmodul, das aus einem transparenten Deckelement 1, einem Solarelement 3 und einem rückwärtigen Deckelement 2 besteht. Das Solarelement 3, beispielsweise bestehend aus einem Wafer oder anderen photovoltaischen Schichten und die benötigten elektrischen Verbindungsleitungen, ist in Sandwich-Bauweise zwischen dem transparenten Deckelement 1 und dem rückwärtigen Deckelement 2 eingebaut. Das Solarelement 3 dient gleichzeitig als Abstandhalter zwischen den beiden Deckelementen 1 und 2. Üblicherweise beträgt eine Dicke D des Solarelementes 3 (und damit der Abstand zwischen dem transparenten Deckelement 1 und dem rückwärtigen Deckelement 2) 0.15 mm. Fig. 1 shows a cross section through an inventive solar cell module, which consists of a transparent cover element 1, a solar element 3 and a rear cover element 2. The solar element 3, for example comprising a wafer or other photovoltaic layers and the required electrical connection lines, is sandwiched between the transparent cover element 1 and the rear cover element 2. The solar element 3 serves at the same time as a spacer between the two cover elements 1 and 2. Usually, a thickness D of the solar element 3 (and thus the distance between the transparent cover element 1 and the rear cover element 2) is 0.15 mm.
[0026] Zur besseren Einbettung des Solarelementes 3 zwischen den beiden Deckelementen 1 und 2 ist in einer weiteren Ausführungsvariante eine Schutzfolie zwischen der Oberfläche eines oder beider Deckelemente 1, 2 und dem Solarelement 3 vorhanden. Grundsätzlich ist es also denkbar, mehrere Folien zwischen den Deckelementen 1 und 2 vorzusehen. Dabei geht es nicht nur darum, das relativ empfindliche Solarelement 3 zu schützen. Denkbar ist nämlich auch, eine weitere eingefärbte Folie zwischen den Deckelementen 1 und 2 vorzusehen, um das äussere Erscheinungsbild anzupassen oder in besonderer Weise zu gestalten. Als Material für die Schutzfolien bzw. für die eingefärbte Folie eignet sich ein Polymer. For better embedding of the solar element 3 between the two cover elements 1 and 2, a protective film between the surface of one or both cover elements 1, 2 and the solar element 3 is present in a further embodiment. In principle, it is therefore conceivable to provide a plurality of films between the cover elements 1 and 2. It is not just about protecting the relatively sensitive solar element 3. It is also conceivable to provide a further colored film between the cover elements 1 and 2 in order to adapt the external appearance or to design it in a special way. As a material for the protective films or for the colored film, a polymer is suitable.
[0027] In einem Randbereich 5 ragen das transparente Deckelement 1 und das rückwärtige Deckelement 2 über einen seitlichen Rand des Solarelementes 3 hinaus, so dass in diesem Randbereich 5 ein Randstreifen 4 angeordnet werden kann, der für einen Diffusions-dichten und stabilen Randverbund des Solarzellenmoduls sorgt. Die Herstellung dieser Abdichtung wird noch im Detail erläutert werden. In an edge region 5, the transparent cover element 1 and the rear cover element 2 project beyond a lateral edge of the solar element 3, so that in this edge region 5, an edge strip 4 can be arranged for a diffusion-tight and stable edge bond of the solar cell module provides. The production of this seal will be explained in detail.
[0028] Ein nicht durch das Solarelement 3 ausgefülltes Volumen 7 zwischen den beiden Deckelementen 1 und 2 wird in einer Ausführungsvariante zumindest teilevakuiert, beispielsweise auf einen partiellen Druck von 50 Pascal, wobei bei Teilevakuierung beispielsweise ein inertes Gas im Volumen verbleibt. Damit ist das Solarelement 3 maximal von Ausseneinflüssen geschützt und erhält eine verlängerte Lebensdauer gegenüber bekannten Solarzellenmodulen. Als inertes Gas kann beispielsweise Stickstoff verwendet werden. A not filled by the solar element 3 volume 7 between the two cover elements 1 and 2 is at least partially evacuated in a variant, for example, to a partial pressure of 50 Pascal, with part evacuation, for example, an inert gas remains in the volume. Thus, the solar element 3 is maximally protected from external influences and receives a prolonged life compared to known solar cell modules. For example, nitrogen can be used as the inert gas.
[0029] Bei einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, auf der nach aussen gerichteten Seite des Randstreifens 4 eine zusätzliche Abdichtung 6 vorzusehen. Die zusätzliche Abdichtung besteht beispielsweise aus Silikon. In one embodiment of the present invention, it is provided to provide an additional seal 6 on the outwardly directed side of the edge strip 4. The additional seal consists for example of silicone.
[0030] Während das transparente Deckelement 1 beispielsweise aus Glas oder einem Glas-ähnlichen Material besteht, kann das rückwärtige Deckelement 2 – neben Glas oder Glas-ähnlichem Material – auch aus Metall, beispielsweise aus einem Metallblech, bestehen. Im letztgenannten Fall ist darauf zu achten, dass keine Kurzschlüsse im Solarelement 3 auftreten können. Dies wird beispielsweise durch eine Schutzfolie aus einem nicht -leitenden Polymer bewerkstelligt, wobei die Schutzfolie zwischen dem Solarelement 3 und dem rückwärtigen Deckelement 2 aus Metall angeordnet ist. While the transparent cover element 1 consists for example of glass or a glass-like material, the rear cover element 2 - in addition to glass or glass-like material - also made of metal, for example of a metal sheet, exist. In the latter case, care must be taken that no short circuits in the solar element 3 can occur. This is accomplished for example by a protective film of a non-conductive polymer, wherein the protective film between the solar element 3 and the rear cover element 2 is arranged made of metal.
[0031] Denkbar ist auch, dass die Schutzfolie nur Teilbereiche zwischen dem Solarelement 3 und dem rückwärtigen Deckelement 2 abdeckt. It is also conceivable that the protective film covers only partial areas between the solar element 3 and the rear cover element 2.
[0032] Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand Fig. 1 erläutert, wobei insbesondere auf die Randversiegelung des Solarzellenmoduls durch die Randverbindung im Randbereich 5 eingegangen wird, wo die seitliche Verschliessung des Solarzellenmoduls durch eine Diffusions-dichte Abdichtung vorgenommen wird. In the following, the inventive method is explained with reference to FIG. 1, wherein in particular the edge sealing of the solar cell module is dealt with by the edge connection in the edge region 5, where the lateral closure of the solar cell module is carried out by a diffusion-tight seal.
[0033] Das Abdichten erfolgt nach dem Positionieren des Solarelementes 3 zwischen dem transparenten Deckelement 1 und dem rückwärtigen Deckelement 2, und zwar dergestalt, dass im Randbereich 5 ausreichend Platz für den Randstreifen 4 vorhanden ist. Da zumindest Teile des Randstreifens 4 aus einem magnetisierbaren Material bestehen, lässt sich der Randstreifen 4 mittels elektrischer Induktion so stark erhitzen, dass zumindest ein Anteil des Randstreifens 4 und angrenzende Materialien schmelzen und sich miteinander verbinden. Die Anwendung der elektrischen Induktion ist insbesondere von Vorteil, da sie eine gezielte Wärmezuführung ermöglicht. Eine flächige Erhitzung – wie dies beispielsweise bei dem bekannten Laminierverfahren notwendig war – ist beim erfindungsgemässen Verfahren nicht notwendig. Entsprechend sind die Energieaufwendungen bei der Herstellung des erfindungsgemässen Solarzellenmoduls geringer als dies bei herkömmlichen Herstellungsverfahren der Fall war. The sealing takes place after positioning of the solar element 3 between the transparent cover element 1 and the rear cover element 2, in such a way that in the edge region 5 sufficient space for the edge strip 4 is present. Since at least parts of the edge strip 4 consist of a magnetizable material, the edge strip 4 can be heated so strongly by means of electrical induction that at least a portion of the edge strip 4 and adjacent materials melt and connect to one another. The application of electrical induction is particularly advantageous because it allows a targeted heat input. A surface heating - as was necessary, for example, in the known lamination process - is not necessary in the inventive method. Accordingly, the energy costs in the production of the solar cell module according to the invention are lower than was the case in conventional production methods.
[0034] Eine erste Ausführungsvariante für einen Randstreifen 4, der im Randbereich 5 zum Einsatz kommt, besteht aus einem magnetisierbaren Streifen, der beidseitig mit einer Lotschicht versehen ist, die einen tieferen Schmelzpunkt aufweist als der Streifen selber. Dabei wird der Streifen wohl stark erhitzt, jedoch nicht über den Schmelzpunkt des Streifens hinaus, so dass der Streifen selbst nicht schmilzt. Die Erhitzung ist aber so stark, dass die Lotschichten mit tieferem Schmelzpunkt als Anteil des Randstreifens 4 schmelzen. A first embodiment of an edge strip 4, which is used in the edge region 5, consists of a magnetizable strip which is provided on both sides with a solder layer, which has a lower melting point than the strip itself. The strip is likely to be heated a lot, but not beyond the melting point of the strip, so that the strip itself does not melt. However, the heating is so strong that the solder layers melt with a lower melting point as a proportion of the edge strip 4.
[0035] Eine weitere Ausführungsvariante für einen Randstreifen 4 ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt, wobei Fig. 2 eine Draufsicht und Fig. 3 einen Schnitt quer zur Längsausdehnung des Randstreifens 4 gemäss Fig. 2 zeigt. A further embodiment variant for an edge strip 4 is shown in Figs. 2 and 3, wherein Fig. 2 is a plan view and Fig. 3 shows a section transverse to the longitudinal extent of the edge strip 4 according to FIG.
[0036] Der Randstreifen 4 gemäss der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante besteht aus einem Metallstreifen 14 mit Ausnehmungen 8, die beispielsweise durch einen Stanzvorgang hergestellt werden. Diese Ausnehmungen 8 werden mit einem magnetisierbaren Material 12, beispielsweise einem ferritischen Stoff, wie einer Eisen-Nickel-Legierung, gefüllt. Das magnetisierbare Material 12 weist einen tieferen Schmelzpunkt auf als der Metallstreifen 14. Dies trifft auch für eine Lotschicht 13 zu, die gemäss Fig. 3 auf der zu den Deckelementen 1 und 2 gerichteten Seiten aufgetragen ist. The edge strip 4 according to the embodiment variant shown in Fig. 2 consists of a metal strip 14 with recesses 8, which are prepared for example by a punching operation. These recesses 8 are filled with a magnetizable material 12, for example a ferritic material, such as an iron-nickel alloy. The magnetizable material 12 has a lower melting point than the metal strip 14. This also applies to a solder layer 13, which is applied according to FIG. 3 on the side facing the cover elements 1 and 2 sides.
[0037] Durch Anwendung der elektrischen Induktion wird zunächst das magnetisierbare Material 12 erhitzt. Als Folge der Wärmeübertragung schmelzen die Lotschichten 13 und auch Material der Deckelemente 1 und 2 im Bereich des Randstreifens 4, wodurch – nach der Abkühlung – eine stabile und Diffusions-dichte Randverbindung erhalten wird. By applying the electrical induction, first the magnetizable material 12 is heated. As a result of the heat transfer, the solder layers 13 and also material of the cover elements 1 and 2 melt in the region of the edge strip 4, whereby - after cooling - a stable and diffusion-tight edge connection is obtained.
[0038] Der Zwischenraum zwischen den Deckelementen 1 und 2 (auch etwa als Restvolumen oder Volumen 7 bezeichnet) wird zumindest teilevakuiert, wodurch sich die mechanische Festigkeit des Solarzellenmoduls erhöht und die Randverbindung entlastet wird. Erfolgt lediglich eine Teilevakuierung der im Volumen 7 verbleibenden Gase, so ist eine Flutung vorab mit einem inerten Gas– beispielsweise Stickstoff – vorteilhaft, da die Korrosionsfestigkeit in der Umgebung des Solarelementes 3 dadurch wesentlich verbessert werden kann. The gap between the cover elements 1 and 2 (also referred to as residual volume or volume 7) is at least partially evacuated, whereby the mechanical strength of the solar cell module increases and the edge connection is relieved. If only a partial evacuation of the gases remaining in the volume 7, then a flooding in advance with an inert gas, for example nitrogen - advantageous, since the corrosion resistance in the vicinity of the solar element 3 can be significantly improved.
[0039] Die Evakuierung oder Teilevakuierung des Volumens 7 kann beispielsweise über vorbereitete Öffnungen erfolgen, die nach dem Evakuierungsvorgang Gas-dicht verschlossen werden. Die Öffnungen können seitlich in der Randverbindung oder im rückwärtigen Deckelement 2 vorgesehen sein. The evacuation or partial evacuation of the volume 7 can be done for example via prepared openings, which are sealed gas-tight after the evacuation process. The openings may be provided laterally in the edge connection or in the rear cover element 2.
[0040] Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsvariante eines Solarzellenmoduls, bei der im rückwärtigen Deckelement 2 Öffnungen 9 vorgesehen sind. Die Evakuierung des Volumens 7 erfolgt nach dem Abdichten der Randbereiche 5 über durch die Öffnungen 9 eingepasste Rohrabschnitte 10, die so positioniert sind, dass das obere Ende der Rohrabschnitte je auf eine elektrische Leiterbahn 11 des Solarelementes 3 aufstösst. Der obere Rand des Rohrabschnittes 10 ist gewölbt, so dass eine Verbindung zwischen dem Volumen 7 und der Umgebung des Solarzellenmoduls gewährleistet ist. Das Volumen 7 wird durch die Rohrabschnitte 10 zuerst mit einem inerten Gas – beispielsweise reinem Stickstoff – gespült und danach beispielsweise auf 50 Pascal teilevakuiert. Nach dem Erreichen des gewünschten Unterdrucks wird flüssiges Metall-Lot in die Rohrabschnitte 10 dosiert eingegeben (bzw. das Metall-Lot wird kontrolliert eingesaugt), so dass eine elektrisch leitende Verbindung mit der elektrischen Leiterbahn 11 entsteht. Nach dem vollständigen Auskühlen sind dann die metallgefüllten Rohrabschnitte 10 als elektrische Solarzellenmodul-Anschlüsse verwendbar. Fig. 4 shows a cross section through an embodiment of a solar cell module, in which two openings 9 are provided in the rear cover element. The evacuation of the volume 7 takes place after the sealing of the edge regions 5 via pipe sections 10 fitted through the openings 9, which are positioned such that the upper end of the pipe sections each impinge on an electrical conductor 11 of the solar element 3. The upper edge of the pipe section 10 is curved, so that a connection between the volume 7 and the environment of the solar cell module is ensured. The volume 7 is first flushed through the pipe sections 10 with an inert gas - for example, pure nitrogen - and then parts evacuated, for example, to 50 Pascal. After reaching the desired negative pressure liquid metal solder is metered into the pipe sections 10 entered (or the metal solder is sucked controlled), so that an electrically conductive connection with the electrical conductor 11 is formed. After complete cooling, the metal-filled pipe sections 10 can then be used as electrical solar cell module connections.
[0041] Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass auf dem transparenten Deckelement 1 und/oder auf dem rückwärtigen Deckelement 2 elektrische Kontakte für das Solarelement 3 aufgedruckt sind. Bei dieser Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung werden also anstelle von konventionellen, aufgelegten und verlöteten elektrischen Leiterbahnen (Gitter, Einzelstrings, etc.) die elektrischen Kontakte vorgängig auf die aus Glas bestehenden Deckelemente 1 und/oder 2 aufgedruckt. Auf der Seite des Solarelementes 3 des oberen Deckelementes 1 und dem rückwärtigen Deckelement 2 sind dazu elektrische Leiterbahnen aufgedruckt, über die der in den Solarelementen 3 generierte Strom in aussenliegende Hauptleitungen im Solarzellenmodul geleitet wird. Ausgenommen sind Leiterbahnen im Randbereich. Das Aufdrucken von Leiterbahnen ist abhängig vom Zellentyp, von der Zellen- und Modulgrösse sowie von der angestrebten Modulspannung, die durch entsprechende serielle und/oder parallele Verschaltung erfolgen kann. A further embodiment of the invention is that 2 electrical contacts for the solar element 3 are printed on the transparent cover element 1 and / or on the rear cover element. In this embodiment of the present invention, therefore, the electrical contacts are printed in advance on the existing glass cover elements 1 and / or 2 instead of conventional, launched and soldered electrical conductors (grid, single strings, etc.). Printed on the side of the solar element 3 of the upper cover element 1 and the rear cover element 2 are printed electrical conductors, via which the current generated in the solar elements 3 is conducted to external main lines in the solar cell module. Excluded are strip conductors in the edge area. The printing of printed conductors depends on the cell type, on the cell and module size as well as on the desired module voltage, which can be done by appropriate serial and / or parallel connection.
[0042] Eine v/eitere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass auf dem transparenten Deckelement 1 (Fig. 1 ) mindestens ein weiteres transparentes Deckelement angeordnet wird, um frontseitig ein wärmedämmendes Element zu erhalten. Damit das weitere transparente Deckelement und das transparente Deckelement 1 (Fig. 1 ) voneinander beabstandet sind, werden als Abstandhalter kleine Glaskugeln eingesetzt, die beispielsweise einen Durchmesser von ca. 0.5 mm aufweisen und in einem Raster von ca. 4 mal 4 cm angeordnet sind. Die Abstandhalter sind dabei vorzugsweise auf die Oberfläche des Weiteren transparenten Deckelementes aufgeklebt, bevor eine Montage vorgenommen wird. Auch hier wird zum Abdichten ein Randstreifen verwendet, wie er auch zwischen dem rückwärtigen und dem transparenten Deckelement 1 und 2 (Fig. 1 ) zum Einsatz kommt, wobei eine Verschweissung wiederum mittels elektrischer Induktion erfolgt. Vorzugsweise werden alle Randstreifen im gleichen Randbereich verlegt und mittels elektrischer Induktion in einem Arbeitsgang mit den jeweiligen Deckelementen verbunden bzw. verschweisst. A v / eitere embodiment of the invention is that on the transparent cover element 1 (Fig. 1) at least one further transparent cover element is arranged to receive a thermally insulating element front side. In order for the further transparent cover element and the transparent cover element 1 (FIG. 1) to be spaced apart, small glass spheres are used as spacers which, for example, have a diameter of approximately 0.5 mm and are arranged in a grid of approximately 4 by 4 cm. The spacers are preferably glued to the surface of the further transparent cover element before an assembly is made. Here, too, an edge strip is used for sealing, as it is also used between the rear and the transparent cover element 1 and 2 (FIG. 1), with welding again taking place by means of electrical induction. Preferably, all edge strips are laid in the same edge region and connected or welded by means of electrical induction in one operation with the respective cover elements.
[0043] Ein so produziertes Solarzellenmodul eignet sich hervorragend für die Hybridisierung, wie sie beispielsweise in der WO 2014/170 137 A1 der gleichen Anmelderin beschrieben ist. An das rückwärtige Deckelement 2 können Anker (in den Figuren nicht dargestellt) angeklebt werden, mit denen das Solarzellenmodul an eine Wärme-ableitende Konstruktion befestigt wird. Diese Konstruktion übernimmt gleichzeitig die Funktion des Wärmeabtransportes und die Befestigung des Solarzellenmoduls. A solar cell module produced in this way is outstandingly suitable for hybridization, as described, for example, in WO 2014/170 137 A1 of the same Applicant. Anchors (not shown in the figures) can be glued to the rear cover element 2, with which the solar cell module is attached to a heat-dissipating construction. This construction simultaneously assumes the function of heat dissipation and the attachment of the solar cell module.
[0044] Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das transparente Deckelement als Mehrschichtglas (mit unterschiedlichen Eigenschaften, d.h. beispielsweise mit unterschiedlichen Brechungsindizes) oder als Einschichtglas mit spezieller Oberflächenvergütung zur Anpassung des Brechungsindexes ausgebildet ist. Unterschiedliche Brechungsindizes im Übergang zwischen Glas und Solarelement können beispielsweise mit einer Beschichtung des Solarelementes oder mit einer über das Solarelement (oder über Teile davon) gelegten Folie erhalten werden. Vorzugsweise deckt die Folie nur Zellen des Solarelementes ab, jedoch nicht die aussenliegenden Leiterbahnen. A further embodiment of the present invention is that the transparent cover element is formed as a multilayer glass (with different properties, i.e., for example, with different refractive indices) or as a single-layer glass with special surface finish for adjusting the refractive index. Different refractive indices in the transition between the glass and the solar element can be obtained, for example, with a coating of the solar element or with a film laid over the solar element (or over parts thereof). Preferably, the film covers only cells of the solar element, but not the outer conductor tracks.
[0045] Die Folie (Laminatfolie) oder die Beschichtung ist zusätzlich zum Kleber eine optische Streulinse und vermindert den Verlust durch Reflexion. The film (laminate film) or the coating is in addition to the adhesive, an optical scattering lens and reduces the loss by reflection.
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