CN101999022A - 多层的太阳能元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层的太阳能元件(S)，其包括由光电薄层层状结构制成的第一层(1)，该第一层在其底面上以至少一个由聚合物改良的沥青制成的第二层(2、2′)涂层。在优选的实施方式中，在第一层(1)的底面上在第一和第二层(1、2、2′)之间设置聚酯阻挡薄膜(F)，其借助于粘接剂(K)与第一层(1)连接。此外，给出了在使用用于至少一个第二层(2、2′)的聚合物改良的沥青、特别是基于SBS、SIS或APP的沥青的情况下对光电薄层层状结构进行涂层的技术教导，此外，公开了制造多层的太阳能元件(S)的必要步骤且描述了所述的装置。

Description

多层的太阳能元件

技术领域

本发明涉及一种多层的太阳能元件、对多层的太阳能元件进行涂层的聚合物改良的沥青的使用方法以及利用所属装置进行的相应的制造方法。

背景技术

现有技术中，特别是DE3854773T2中公开了一种太阳能材料，其由薄膜阻挡层光敏结构或光电结构组成，该结构由一层或多层堆积的太阳能电池形成且在电学上和光学上串联。由这些太阳能电池组成的本征层通过物质厚度的重要分段“在空间上分级”，其中，该被分级的分段从位于本征层与掺杂材料层之间的界面去除，用以改善空载电压和/或填充厚度。

该太阳能材料还被称作光电的薄层层压板且可以比如在其背面设置粘接层，然后可在该粘接层上置放另一个层，一般为可弯曲的EPDM层或可弯曲的金属板。因此，薄层层压板、粘接层以及EPDM层或金属板虽然是多层的结构但还是可弯曲的太阳能模块，即所谓的“柔性太阳能模块”，其可以在屋顶、比如屋顶密封面上粘接在不同的底板上的。

光电的薄层层压板还可以粘接到固定的、刚性的支架上，从而产生固定的、不可弯曲的太阳能模块(所谓的太阳能板)，其又可以机械固定在屋顶表面上或在很少的情况下粘接在屋顶表面上。

为了制造可弯曲的和刚硬的太阳能模块，使用丁基粘接剂作为粘接剂。丁基粘接剂的缺点主要在于达不到可以作为粘附强度的下属类型测量的抗脱落强度(N/mm)。这种认知是在实践中得出的。即已经被证明，以丁基粘接剂制造的可弯曲的和刚硬的太阳能模块、特别是在固定到倾斜的屋顶后可能会产生“流动”。特别是结合通过太阳带来的热量的粘附强度不足以持续地保持借助于丁基粘接剂产生的可弯曲的和刚硬的太阳能模块的粘接。

借助于实施的脱落测试确定了作为需要使长为l和宽为b的条带(太阳能材料)从基材(EPDM层)上分离的功w与产生的分离面积A的商的粘附强度。

以该问题出发一直在寻找避免该缺点以及确保产品的更高的抗剪强度和抗脱落强度的新的技术方案。

在密封技术领域中，公开文献DE19910420A1和实用新型文献DE20111595U1公开了一种密封面。在公开文献DE19910420A1中，密封面在其背面具有自粘接的丁基层。在实用新型文献DE20111595U1中在正面和反面都涂有如DE19910420A1所述的沥青粘接剂。

密封面是部分自粘接的且适用于铺设到不同的底板上，比如铺设到水泥、浇铸沥青、沥青以及塑料屋顶面上。

发明内容

以现有技术为出发点，本发明的目的在于，提供一种太阳能元件，其在实际应用中、特别是在构建在倾斜的屋顶上时具有比现有技术中公知的太阳能元件更高的抗剪强度和抗脱落强度。

该目的结合权利要求1的前序部分的特征如此实现，即多层的太阳能元件包括由光电薄层层状结构制成的第一层，第一层在其底面上以至少一个由聚合物改良的沥青制成的第二层来涂层。

该目的还根据权利要求5以本发明优选的实施方式如此实现，即多层的太阳能元件包括由光电薄层层状结构制成的第一层，第一层在其底面上以由聚合物改良的沥青制成的第二层来涂层且额外还与至少一个可弯曲的或刚硬的第三层(衬底材料)至少部分或完全平整地进行冷粘接或热粘接。

此外，该目的在本发明的优选实施方式中结合权利要求1、5和6的特征如此实现，即多层的太阳能元件包括由光电薄层层状结构制成的第一层，第一层在其底面上以由聚合物改良的沥青制成的第二层来涂层且与可弯曲的或刚硬的第三层(衬底材料)至少部分或完全平整地进行冷粘接或热粘接，第三层本身又以由聚合物改良的沥青制成的第四层来涂层。

在本发明的优选实施方式中，第二和第四层是由聚合物改良的沥青制成的自粘接的沥青层，聚合物改良的沥青基于SBS、SIS或APP以及产生粘性的树脂制成。第二和第四层由于加入了产生粘性的树脂可以通过所谓的“冷粘接”涂布到各层(第一以及第三层)上。还可以通过加热自粘接的聚合物改良的沥青来实现“热粘接”，因此，相对于冷粘接实现了更高的粘附强度。粘接的类型可以根据各使用情况的不同来选择且在多层的太阳能元件的制造中就已经被考虑。

在本发明的另一优选实施方式中，第二和第四层是由聚合物改良的沥青制成的非自粘接的沥青层，聚合物改良的沥青基于SBS、SIS或APP制成，不过不具有产生粘性的树脂。在该实施方式中，第一以及第三层与非自粘接的第二以及第四层的涂层通过“热粘接”实现，这是因为沥青的粘接特性在其被加热之后才会显现出来，其原因在于，由于不具有产生粘性的树脂而不存在沥青在冷却状态下的自粘接特性。

本发明在多层的太阳能元件的构造方面的可替换的方式在权利要求2至4的优选实施方式中给出。为了提高光电薄层层状结构(第一层)与聚合物改良的沥青层(自粘接的或非自粘接的第二层)之间的连接的持久稳定性(其可以通过致软物质从第二聚合物改良的沥青层向第一层的扩散而被降低)，光电薄层层状结构的底面额外配有阻挡层。

由聚酯制成的阻挡层以聚酯阻挡薄膜的形式设置在第一层与第二层之间的第一层的底面上，聚酯阻挡薄膜借助于粘接剂与第一层的底面通过粘接来连接，由此“遮盖”了第一层。

在本发明的优选实施方式中，聚酯阻挡薄膜是聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)，因为发现，此类聚酯阻挡薄膜最佳地适用于使得不会有致软物质从聚合物改良的第二沥青层扩散到光电薄层层状结构。

在耗费地尝试制造多层的太阳能元件时试验了不同的粘接剂且额外试验了不同的阻挡材料，由此发现，光电薄层层状结构可以以聚合物改良的沥青(自粘接的或非自粘接的类型)涂层，用以制造多层的、至少两层的具有非常好的、持久稳定的抗脱落强度的太阳能元件。在持久稳定性方面确定，可能会减小光电薄层层状结构(第一层)与聚合物改良的沥青层(第二层)的持久稳定性的化学进程通过设置聚酯阻挡薄膜有效地得到抑制。不带阻挡层的制造是可能的，通过使用第二聚合物改良的沥青层可以提高抗脱落强度且存在较高的持久稳定性，但通过使用阻挡层进一步提高了持久稳定性。

在本发明的优选实施方式中，作为用于涂布聚酯阻挡薄膜的粘接剂采用熔融粘接剂或聚氨酯粘接剂(PUR粘接剂)或反应的聚烯烃粘接剂(比如汉高公司的SiMelt粘接剂)或紫外线固化的粘接剂。

由此在制造中得出了两种可能性来产生第一层和第二层之间的连接。

在第一种可选方式中，聚酯阻挡薄膜在涂层设备中通过辊输送给待遮盖的光电薄层层状结构。根据阻挡薄膜材料的不同采用理想的“遮盖粘接剂”，比如已经提到的熔融粘接剂、聚氨酯粘接剂(PUR粘接剂)、反应的聚烯烃粘接剂(比如汉高公司的SiMelt粘接剂)或紫外线固化的粘接剂。

根据粘接剂的类型比如将遮盖粘接剂借助于缝隙式喷嘴单侧地喷射到阻挡层上。然后，配有粘接剂的聚酯阻挡薄膜在下一步骤中粘接或辊压到模块背面上。产生了具有遮盖的聚酯阻挡薄膜的光电薄层层状结构，聚酯阻挡薄膜优选为聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)或具有内置的铝层的聚对苯二酸乙二醇酯/铝/聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET/铝/PET薄膜)。

比如可以采用Coveme公司的名称为“Kemafoil”的聚酯阻挡薄膜，其优选以上述粘接剂类型中的一种粘接在光电薄层层状结构的背面上。

比如还可以采用三菱公司的名称为“Hostaphan RNK

”的由聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)制成的双轴延展的、混合挤压的薄膜，其优选以上述粘接剂类型中的一种(比如汉高公司的Liofol)粘接在光电薄层层状结构的背面上。

在第二可选方式中，聚酯阻挡薄膜和第二聚合物改良的沥青层首先输送到涂层车间。通过辊首先将两层合并成一个“阻挡薄膜-粘接带”-复合物。

对于自粘接的第二聚合物改良的沥青层来说，必要时未加热的辊已经足够用于以冷粘接的方式制造阻挡薄膜-粘接带-复合物。对与非自粘接的第二聚合物改良的沥青层来说，需要使用加热的辊，其又通过热粘接制造阻挡薄膜-粘接带-复合物。

为了制造阻挡薄膜-粘接带-复合物，还可以通过经加热的辊的“热粘接”实现自粘接的第二聚合物改良的沥青层，因此，相对于借助于自粘接的聚合物改良的沥青的“冷粘接”产生了具有进一步提高了的粘附强度的阻挡薄膜-粘接带-复合物。

然后，如此制造的阻挡薄膜-粘接带-复合物(第二层与涂布的聚酯阻挡薄膜，优选聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜))粘接到第一层(光电薄层层状结构)的背面上，其中，如上所述根据阻挡薄膜种类的不同采用上述最佳的“遮盖粘接剂”中的一种，其涂布在第一层的底面上和/或聚酯阻挡薄膜面向第一层的面上。

产生了由光电薄层层状结构与第二层制成的复合物，其中，光电薄层层状结构具有优选为聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)的遮盖的聚酯阻挡薄膜，第二层由非自粘接的和/或自粘接的聚合物改良的沥青制成。该第二层代表了至底板(屋顶或类似面)的连接层，或者第二层可以配有其它的层，为此在从属权利要求和说明书中还将进一步描述。

在权利要求25中给出了聚合物改良的沥青、特别是基于SBS、SIS或APP的沥青的使用方法的技术教导，其用于光电薄层层状结构的涂层，用于制造按照权利要求1至24的多层的太阳能元件，该太阳能元件具有由光电薄层层状结构制成的第一层和在薄层层状结构上设置的第二层、第二和第三层、或第二、第三和第四层，其中，以可替换的方式推荐使用优选为聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)的聚酯阻挡薄膜，其在使用粘接剂的情况下“遮盖地”粘接到光电薄层层状结构的底面上。

用于将聚酯阻挡薄膜涂布到光电薄层层状结构上的方法已经得以阐述。

为了制造不带阻挡薄膜的多层的太阳能元件采用一种方法和一种装置，其中，在分开的储藏容器中将自粘接的和非自粘接的聚合物改良的沥青加热到可预设的温度，然后将第一层(光电薄层层状结构)通过输送装置输送给配设给各储藏容器的、输出自粘接的和/或非自粘接的聚合物改良的沥青的排出装置，由此在薄层层状结构的底面上涂布第二自粘接层、非自粘接层或在边缘区域中具有非自粘接层的自粘接层。这种基本方法可以与用于涂布阻挡薄膜的方法进行组合。方法步骤和所需装置在下面的说明书中还将详细阐述。

附图说明

现在参照分别以截面图示出的附图详细描述本发明。其中，

两层的可弯曲太阳能元件：

图1为两层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、自粘接的第二层，其具有起保护作用的隔离层/隔离薄膜；

图2为两层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、非自粘接的第二层，其具有起保护作用的隔离层/隔离薄膜；

图3为两层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、自粘接的第二层以及在太阳能元件的边缘区域中非自粘接的第二层，其分别具有起保护作用的隔离层/隔离薄膜；

三层的可弯曲的或刚硬的太阳能元件：

图4为三层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、自粘接的第二层以及由可弯曲的或刚硬的衬底材料制成的第三层；

四层的可弯曲的或刚硬的太阳能元件：

图5为四层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、自粘接的第二层以及由可弯曲的或刚硬的衬底材料制成的第三层以及由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、自粘接的第四层，其具有起保护作用的隔离层/隔离薄膜；

图6为四层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、自粘接的第二层以及由可弯曲的或刚硬的衬底材料制成的第三层以及由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、非自粘接的第四层，其具有起保护作用的隔离层/隔离薄膜；

图7为四层的太阳能元件，包括第一光电薄层和由聚合物改良的沥青制成的、完全平整的、自粘接的第二层以及由可弯曲的或刚硬的承载材料制成的第三层以及由聚合物改良的沥青制成的、自粘接的第四层以及在太阳能元件的边缘区域非自粘接的第四层，其分别具有起保护作用的隔离层/隔离薄膜；

具有伸出部的、三层和四层的可弯曲的或刚硬的太阳能元件：

图8-11为具有伸出部的、按照图4-7的太阳能元件；

按照图1-11的太阳能元件，不过具有聚酯阻挡薄膜：

图1A-11A为按照图1-11的太阳能元件，不过具有聚酯阻挡薄膜，其借助于第一光电薄膜层与第二自粘接的或非自粘接的聚合物改良的沥青层之间的粘接剂设置在光电薄层的底面。

具体实施方式

在下面的说明书和权利要求书中所采用的缩写具有下列含义：

EPDM    三元乙丙橡胶

IIR     丁基橡胶

SBS     苯乙烯-丁二烯-苯乙烯-混合聚合物

SIS     苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯-混合聚合物

APP     不规则的合成橡胶

TPE     热塑性橡胶

PE      聚乙烯

PU      聚氨酯

E       聚酯

PET     聚对苯二酸乙二醇酯

PP      聚丙烯

PA      聚酰胺

图1-11分别示出了多层的太阳能元件S，其中，第一层1分别为光电薄层层合结构。该光电薄层层合结构具有非常好的能量产出特性。其不仅在通过太阳射线产生的高温下，也能在低温下以及较少的射线下以非常好的能量产出多样性地使用。该光电薄层层合结构本身也同样是多层地构建且在市场上已经配备有接触插头和接线盒。

根据现有技术，该光电薄层层合结构借助于丁基粘接剂已经能够与不同的衬底材料粘接，其中，所采用的衬底材料大多为屋顶密封面，从而可以将这些产品置放或粘接到平的或倾斜的屋顶上。其可以应用于最小5°至最大60°的倾斜度的倾斜屋顶上。

已经被证实，在屋顶温度较高以及屋顶倾斜度升高的情况下，借助于丁基粘接剂生成的粘接不足以可靠地相互连接各层或在长时间的热能射入时不再提供光电薄层层合结构与衬底材料之间的持续的粘附强度或抗脱落强度。

下面的产品(多层的太阳能元件S)如此克服上述缺点，即第一层1涂有至少一个由聚合物改良的沥青制成的、作为粘接层的第二层2。

其它的产品如此设计，即由光电薄层层合结构和聚合物改良的沥青制成的第一和第二层1、2与另外一个第三层3(衬底材料)连接。

其它的产品还可设计为，由光电薄层层合结构、聚合物改良的沥青以及衬底材料制成的第一、第二以及第三层1、2和3也以由聚合物改良的沥青制成的、作为粘接层的第四层4、4′涂层。

如此的可不带阻挡层而设计的多层的太阳能元件S在下面首先借助于图1至7、然后借助于图8至11以变型的实施方式详细阐述。

此外，聚合物改良的沥青作为自粘接的、聚合物改良的、特别是基于SBS、SIS或APP的沥青与产生粘性的树脂混合且还可以与添加剂混合。自粘接的、聚合物改良的沥青的沥青成分占50至75个重量百分比。还可以涂布非自粘接的、聚合物改良的沥青，特别是也基于SBS、SIS或APP的沥青，其没有加入产生粘性的树脂却还可与添加剂混合。沥青的成分占50至75个重量百分比。

此处可以预先确定，自粘接的和非自粘接的聚合物改良的沥青2、2′以及4、4′在加热的状态下粘接在各表面以及底板和/或衬底材料上。自粘接的聚合物改良的沥青2、4还额外具有下列特性，即其还具有在冷的状态下自粘接的特性。

在下面的描述中，与非自粘接的、聚合物改良的沥青相关所提到的层或隔离层/隔离薄膜以“′”标记。

图1示出了具有由光电薄层层合结构制成的第一层1的两层的太阳能元件S，其涂有自粘接的、聚合物改良的沥青层2。在第二层2上还额外涂有隔离层5，其主要用于保护和储存两层的太阳能元件S。该两层的太阳能元件S由于光电薄层层合结构的可弯曲性代表了大多为矩形的条带状的可广泛使用的、可弯曲的太阳能元件S。在根据图1铺设多层的太阳能元件S时，在底板上即可以实现完全平整的、以条带方式的粘接，也可以实现逐点的粘接，其中，自粘接的第二层2从一开始以这种方式和方法涂布到薄层层状结构1上。该自粘接的、聚合物改良的第二沥青层2′的涂布通过冷粘接或热粘接实现。冷粘接是可能的，因为自粘接的聚合物改良的沥青层2通过产生粘性的树脂也可以在冷的状态下进行粘接。

图2与图1类似地示出了两层的太阳能元件S，其同样代表了一种广泛采用的、可弯曲的太阳能元件S，其中，第二层2′以非自粘接的、聚合物改良的沥青进行涂层。该非自粘接的、聚合物改良的第二沥青层2′的涂布通过热粘接实现。在非自粘接的第二层2′上主要为了保护和储存又涂有隔离薄膜5′。

隔离薄膜5和5′作为隔离层可由PE材料、PP材料、TA材料、E材料或PU材料制成。

涉及第二层和第四层2、4的自粘接的沥青层的隔离层5具有60至100μm的厚度，涉及第二层和第四层2′、4′的非自粘接的沥青层的隔离层5′具有5至20μm的厚度。

图2的两层的、非自粘接的太阳能元件S通过存在的可弯曲性也是一种太阳能条带，不过其不能如按照图1的两层的太阳能元件S一样在揭下薄膜5之后马上粘接，而是通过利用接触粘接剂、热沥青或聚合物改良的沥青的完全平整的粘接或同样借助于接触粘接剂、热沥青或聚合物改良的沥青的逐条带的粘接，将粘接剂涂布到屋顶实现将此类太阳能条带涂布到比如屋顶上。此外，事先将隔离薄膜5′揭下，从而使该两层的太阳能元件S能够粘接到屋顶上。

此外，保持在第一层1上的隔离薄膜5′的作用还在于，在根据图2机械固定太阳能元件S时作为蒸汽阻挡薄膜或蒸汽限制薄膜，从而避免湿气向第一层1(光电薄层层合结构)的方向渗入。

第二层2′也同样可以被设计为是部分平整或完全平整的，在部分平整的情况下特别是逐条带的。

按照图2的多个太阳能元件S的铺设可以完全直接在屋顶上平整地实施，其中，铺设借助于热气焊接向前挤压(auf Stoβ)。

按照图1的两层太阳能元件S由于其自粘接的特性可以不使用其它的粘接剂或方法步骤比如热气焊接粘接到在屋顶上。不过，将按照图1的两层的太阳能元件S涂布到屋顶或类似地点也可以如针对图2所述实施。

图3示出了另一个两层的太阳能元件S，其也具有带光电薄层层合结构的第一层1以及第二层2、2′，其中，边缘区域R以第二层2′(非自粘接的、聚合物改良的沥青)涂层。图3的示图示出了左侧和右侧的边缘区域R，其中，所示截面图没有示出同样具有此类边缘区域R的矩形多层的太阳能元件S的前沿和后沿。在此类具有边缘区域R的多层的太阳能元件S中可以将至少一个边缘R、相面对的两个边缘R或所有边缘R以非自粘接的、聚合物改良的沥青2′进行涂层。

所示中部区域以自粘接的、聚合物改良的沥青2涂层，其中，在第二层2、2′上设置了不同的隔离薄膜5、5′。此外还使得隔离薄膜5轻微与隔离薄膜5′重叠。

在铺设该同样可弯曲的、具有至少一个设置的边缘区域R的太阳能条带S时，该太阳能元件S比如在屋顶平面上展开，而同时隔离薄膜5被揭下，从而露出自粘接的第二层2且粘接到屋顶上。同时，隔离薄膜5′保持在第二边缘层2′的边缘区域R中且可以与其它的、可弯曲或非可弯曲的太阳能条带重叠地通过热风焊接在各层之间的密封下以及由此在与屋顶的密封下进行连接。这种铺设中既可以完全平整地、逐条带地实现粘接，也可以逐点地实现粘接，其中，自粘接的第二层2从一开始在制造中就已经以此方式和方法涂布到了光电薄层层合结构1上。对完全平整的、逐条带的或逐点的粘接的选择取决于屋顶底板的不同。

概括来说，图1至3示出了以具有由光电薄层层合结构制成的第一层1的太阳能元件S的形式的可弯曲的太阳能条带，该第一层或者以自粘接的沥青2、非自粘接的沥青2′涂层，或者以在第二层2、2′内的组合进行涂层，其中，为了在储存或加工时进行保护设置或可揭下各隔离薄膜5、5′。

图4示出了一种三层的太阳能元件S，其包括由光电薄层层合结构制成的第一层1和由自粘接的、聚合物改良的沥青制成的第二层2，其中，在第二层2上冷粘接或热粘接衬底材料作为第三层3。该衬底材料3可以是金属板材，其具有不同的厚度，从而根据作为衬底材料而采用的金属板的可弯曲性得到三层的、可弯曲的太阳能条带或在所采用的金属板具有较高的硬度时得到可广泛采用的三层的刚硬的太阳能板。

还可以采用密封面作为第三层3，密封面通常已经可以多层地作为成品购进。所述密封面同样可以与自粘接的、聚合物改良的第二沥青层2冷粘接或热粘接，其中，也可以根据密封面的硬度选择三层的可弯曲的太阳能条带1、2、3或三层的可弯曲(具有高的硬度，即所谓的“刚硬”)的太阳能板1、2、3。

以金属板或密封面涂层的三层的太阳能元件S为了进行机械地固定如此设计，即各第三层3为了机械地置放太阳能元件S相对于分别设置的第一和第二层1、2具有可预置的伸出部6。这种实施变型在图8至11中示出且在后面详细阐述。

在借助于自粘接的、聚合物改良的沥青将密封面作为第二层2与设置在第二层上的第三层3进行冷粘接或热粘接时，涂布的方式为，在屋顶上以完全平整的、逐条带的或逐点的粘接进行铺设，其中，在屋顶上涂布接触粘接剂、热沥青或聚合物改良的沥青。此类涂布的方式当然还可以原则上用于以金属板涂层的三层的太阳能元件S。该选择取决于屋顶底板的不同。

多个按照图4的太阳能元件的铺设(其中，第三层3具有作为衬底材料的密封面)同样可以直接在屋顶上完全平整地实现，其中，借助于热气焊接实现向前挤压式地铺设。在图8至11中示出且描述了借助于预设的伸出部6的铺设。

图5示出了刚刚针对图4描述的三层的太阳能元件S的四层的实施方式，其中，第四层又是涂有自粘接的、聚合物改良的沥青，在其上又设置了隔离薄膜5。如图6中所示，将该自粘接的、聚合物改良的第四沥青层4涂布在第三层3上同样通过冷粘接或热粘接实现。除了热粘接之外冷粘接也是可能的，这是因为这里涉及的是自粘接的材料。

图6类似地示出了四层的太阳能元件S，其中，此处的第四层4′由非自粘接的、聚合物改良的沥青制成且设置隔离薄膜5′作为隔离层。该非自粘接的、聚合物改良的第四沥青层4′在第三层3上的涂布通过热粘接实现，因为这里涉及的是非自粘接的材料。

在图5中示出的四层太阳能元件S可以在揭下隔离薄膜5之后以最简单的方式铺设在屋顶上且由于第四层4的自粘接的特性冷粘接在底板上。在此种铺设中，还是既可以完全平整地、逐条带地也可以逐点地实现粘接，其中，自粘接的第四层4从一开始在制造中以此类方式和方法涂布到第三层3(衬底材料)上。此处的选择还是取决于屋顶底板。

针对图5中的第三层3还是可以采用刚硬的或可弯曲的金属板作为衬底材料或可弯曲的或刚硬的密封面作为衬底材料。因此，根据衬底材料层3的可弯曲性的不同得出了以自粘接的可弯曲太阳能条带或自粘接的刚硬的太阳能板形式的四层的太阳能元件S。

如果按照图5的太阳能元件S除了粘接之外还需要机械固定，第四层4以及第三层3相对于第一和第二层根据图9优选制造成具有相应的伸出部6，从而可实现太阳能板或太阳能条带在屋顶上的额外的机械固定。

按照图6类似地得出了以非自粘接的太阳能板或太阳能条带形式的四层的、非自粘接的太阳能元件S，其中，涂布的方式以如下的可替换的方式得出。

如果设置机械的固定，则将第四层4′以及第三层3相对于第一和第二层根据图10优选制造成具有相应的伸出部6，从而可实现太阳能板或太阳能条带在屋顶上的机械固定。

按照图6和10，隔离薄膜5′用于在机械固定太阳能元件S时作为蒸汽阻挡薄膜或蒸汽限制薄膜，从而避免湿气向第一层1(光电薄层层合结构)的方向渗入。

在按照图5和6铺设多个太阳能元件S时(其中，第三层3被设计为作为衬底材料的密封面的形式)，同样可以直接在屋顶上实施完全平整地或部分平整地铺设，其中，由于不具有按照图9和10的伸出部6，借助于热气焊接实施向前挤压式地铺设。同时，各薄膜5、5′在挤压区域中对太阳能元件S施压时借助于热气熔解。

另一方面，也可以在揭下隔离薄膜5、5′之后在屋顶上进行粘接。按照图5，太阳能元件S如上所述在揭下隔离薄膜5之后进行自粘接。

以非自粘接的太阳能板或太阳能条带形式的四层的、非自粘接的太阳能元件S的铺设在揭下隔离薄膜5′之后通过将粘接剂涂布在屋顶上实现，其中，借助于接触粘接剂、热沥青、聚合物改良的沥青实现完全平整的粘接，借助于接触粘接剂、热沥青、聚合物改良的沥青实现逐条带的粘接。此处的铺设方式的选择还是取决于屋顶底板。

图7以与图3类似的方式示出了一种四层的太阳能元件S，其在第四层4的边缘区域R中具有由非自粘接的、聚合物改良的沥青4′制成的层。第四层4除此之外都以自粘接的、聚合物改良的沥青涂层，其中，如已经参照图4至6所述，由可弯曲的或刚硬的金属板或者可弯曲的或刚硬的密封面制成的第三层3通过由自粘接的、聚合物改良的沥青制成的第二层2与第一层(光电薄层层状结构)冷粘接或热粘接。

按照图7的实施方式的优点在于，自粘接的第四层4在揭下隔离薄膜5之后可以与屋顶粘接，而不需要在屋顶上涂抹单独的粘接剂或类似材料。由于在揭下与隔离薄膜5′相叠设置的隔离薄膜5时，隔离薄膜5保持在第四层4′的非自粘接的第四边缘R上，边缘区域R在揭下隔离薄膜5时保持在具有隔离薄膜5′的涂层的状态。由此，边缘保持闲置且首先不被粘接。

然后，在边缘区域R中也实施多个在边缘区域R中叠加的多层的太阳能元件S的热气焊接。隔离薄膜5′可以在此情况下保持在太阳能元件S的底面上。该隔离薄膜5′相应更薄且在热气焊接期间借助于热气的供给通过热量熔解。然后，通过借助于热气的加热(即所谓的热气焊接)相互粘接有待连接的层。

对于按照图7的四层太阳能元件S来说也可以完全平整地、逐条带地、逐点地进行自粘接的铺设，其中，自粘接的第四层4从一开始以该方式和方法涂布到第三层3(衬底材料)上。自粘接的第四层4和非自粘接的第四层4′以及其组合的选择取决于屋顶底板的不同。

在图4至11中可以作为第三层3采用的可弯曲的或刚硬的金属板优选推荐根据德国工业标准DIN EN 10326/143最低品质S250GD中带涂层AZ185的金属板。

在其它的实施方式中同样根据图4至11推荐多层的密封面作为用于第三层3的可弯曲的或必要时刚硬的密封面，多层的密封面具有以加图案或不加图案的TPE层的形式的上面的第一层和以EPDM层形式的、具有内嵌的玻璃层的第二层以及以TPE层的形式的第三层。

非自粘接的以及自粘接的、聚合物改良的沥青层2、2′相对于第一层(光电薄层层状结构)具有很好的抗脱落强度值，该值比所需的最小值≥1.0N/mm²高7至8倍。

有利的是，该7至8倍高的值特别是在粘接后的以及焊接后的形式中(其中，之后才建立与衬底材料3的连接)能够被证实。

在图1、2、3以及5、6、7或9、10、11中，与各底板的粘接通常以改善7至8倍的粘附强度值实现。否则这些值只能在借助于热气与底板进行焊接的制品中才能实现。

在图1、2和3中描述的两层的太阳能元件S可以组合地置放到衬底材料3上，比如未涂层的或涂层的金属、塑料(除了软的PVC，其使得单机物变软)或沥青密封面或其它密封面。

上述可作为密封面采用的沥青面本身已经被设计为是多层的第三层3，其与光电薄层层状结构即第一层1比如通过自粘接的、聚合物改良的沥青层2实现具有高内聚力和粘附力的连接。如上所述不包括使得单机物变软的PVC屋顶面。

根据图2、3、6和7以及10和11的分别具有非自粘接的层2′、4′或非自粘接的区域的制品具有在这些层2′、4′或区域中非常好的可热气焊接性。

自粘接的层2、4如上所述同样可很好地热气焊接，不过大多由于自粘接的特性根本不需要热气焊接。必要时，虽然具有自粘接特性还额外进行所述的挤压式热气焊接。

所有多层的太阳能元件S具有非常高的稳定性，特别是在高温情况下，以及具有非常好的与变化最多的衬底材料3(屋顶材料)的持久稳定性。

对于多层的太阳能元件S在已经存在的屋顶面上的除了边缘区域6之外的自粘接的、完全平整的粘接来说，如按照图1、3、5、7、9和11的太阳能元件S通过已经设置好的自粘接的、聚合物改良的层4实现的那样，设置了具有底漆的内层漆。

以金属板或密封面涂层的按照图8、9、10和11的三层和四层的太阳能元件S被用于实施可能的机械固定或用于实施与至少一个单侧的伸出部6的边缘侧的热气焊接。伸出部6当然还可以设置在相面对的边缘上或所有边缘上或比如设置在角部。在图8、9、10和11的各截面图中分别描述了单侧的实施方式。

如已经部分描述的那样，层3、4或3、4′只能够机械地固定在屋顶上，或者底层机械地固定而在边缘区域6中叠置的、位于上面的层与底层粘接。

在另一个实施方式中，在边缘区域R中的相叠的粘接通过各伸出部6完全不需要机械固定。对此借助于图8、9、10和11再次简短描述。

按照图8的太阳能元件S优选金属板作为第三衬底材料层3且借助于单侧或双侧的伸出部6仅机械地固定。

在图10中，自粘接的、聚合物改良的第四沥青层4通过冷粘接或热粘接涂布到第三层3上，即第四层4的涂布在聚合物改良的沥青的冷的状态下或热的状态下实现，其中，热沥青在涂布后再次冷却。

在图9中，通过自粘接的、聚合物改良的沥青层4优选在伸出部6中实现单侧、双侧或环围地相叠的、自粘接的涂布。也可以在相叠的区域(在伸出部6中)实现额外的热气焊接。

在图10中，第四非自粘接的、聚合物改良的沥青层4′至第三层3的涂布通过热粘接实现，即第四层4′的涂布在聚合物改良的沥青的热的状态下实现，聚合物改良的沥青会再次冷却。

根据图10的太阳能元件S可以除了针对图6所描述的铺设可能性之外，还在铺设多个太阳能元件S时(其中，密封面作为第三衬底材料层3)直接在屋顶上完全平整地实现，其中，铺设不是向前挤压地，而是借助于热气焊接在伸出部6中相叠地实现。图10的隔离薄膜5′在通过为了固定而设置的伸出部6机械固定太阳能元件S时用作蒸汽阻挡薄膜且避免湿气向第一层1(光电薄层层状结构)的方向渗透。在可能的热气焊接中，隔离薄膜5′在伸出部的区域中熔解。

图11同样示出了如针对图7所述用于相叠铺设四层太阳能元件S的伸出部6。在必要时的额外的机械涂布的情况下同样可采用伸出部6。

为了制造两层的、在第一层和第二层之间没有设置聚酯阻挡薄膜的太阳能元件S，以如下描述为出发点。在分开的储藏容器中，自粘接的和非自粘接的、聚合物改良的沥青被加热到可预设的温度，从而使沥青可以流动。

然后，第一层1(光电薄层层状结构)通过输送装置输送到各储藏容器，从而使自粘接的和/或非自粘接的、聚合物改良的沥青层状地输送给薄层层状结构的底面。通过此方案得出了根据图1、2和3的太阳能元件S，其中，根据图3当然只在边缘区域R中供给非自粘接的、聚合物改良的沥青。

在涂布第二层2、2′期间，在涂布聚合物改良的沥青的区域中在上面和/或底面上借助于冷却装置对光电薄层层状结构1进行冷却。

在输送装置中，设有插头和接线盒的薄层层状结构可以毫无问题地沿各储藏容器引导，而不会影响到所设置的接口。

此外，必要时将已经涂好的第二层2、2′也在随后的区域中从上面和底面进行冷却，用以能够在下一步骤中将涂好的第二层2、2′通过展平装置在一定的可预置的温度下进行展平。

优选在展平之后在下一步骤中涂布所描述的隔离薄膜5、5′，其由薄膜材料制成通过第一输送装置提供且置放在各层2、2′上。随后在持续的或非持续的涂布过程中进行形成三层或多层的太阳能元件S的继续加工。根据太阳能元件S的尺寸和计划的铺设的不同，第三层3和/或第四层4连同相应的隔离层5、5′与按照图1至3的两层的太阳能元件S以聚合物改良的、自粘接的或非自粘接的沥青借助于衬底材料3和必要时设置在其上的自粘接或非自粘接的第四层4、4′进行冷粘接或热粘接。

在图1A至11A中示出了按照图1至11的多层的太阳能元件S，不过分别具有聚酯阻挡薄膜F，其借助于第一光电薄层层状结构1与第二自粘接的或非自粘接的层2、2′之间的粘接剂K设置在光电薄层层状结构1的底面上。

图1至11的描述适用于图1A至11A，其中，额外根据已经描述的工艺方法将聚酯阻挡薄膜F“遮盖”在第一层1即光电薄层层状结构上。

由此得出了高品质的多层的太阳能元件S，其如图1A和2A所示两层地1、2或1、2′由光电薄层层状结构1制成的第一层和完全平整的、自粘接的或非自粘接的第二层2、2′以及各完全平整的隔离薄膜5、5′制成。

此外，自粘接的聚合物改良的沥青层2(参见图1A)通过冷的辊或加热的辊压紧或滚压在聚酯阻挡薄膜F上，且由此可借助于冷粘接或热粘接与第二层2连接，之后，第二层2与阻挡层借助于粘接剂K粘接在第一层(光电薄层层状结构)的底面上。

非自粘接的聚合物改良的沥青层2(图1A)还通过加热的辊压紧或滚压在聚酯阻挡薄膜F上，且由此可借助于热粘接与第二层2连接，之后，第二层2与阻挡层借助于粘接剂K粘接在第一层(光电薄层层状结构)的底面上。

按照图3A的多层的太阳能元件S的制造相似地实现，不过中央的区域以自粘接的、聚合物改良的沥青2涂层，而第二层2′的边缘区域R以非自粘接的、聚合物改良的沥青在热粘接下涂层。在将太阳能元件涂布在底板上时边缘区域R的意义以及该涂层的种类的意义已经在针对图3的描述中给出。

概括来说，图1A、2A和3A示出了可弯曲的太阳能条带作为太阳能元件S，具有由光电薄层层状结构制成的第一层1以及“遮盖”的聚酯阻挡薄膜F，特别是聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)或聚对苯二酸乙二醇酯/铝/聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET/铝/PET薄膜)，其或者与自粘接的沥青2、非自粘接的沥青2′或者与其组合在第二层2、2′内进行涂层，其中，为了对储存和各计划的加工或涂布进行保护在底板上设置了各隔离薄膜5、5′。

图4A至11A示出了多层的太阳能元件S与根据图4至11的描述不同的实施方式，其具有遮盖的聚酯阻挡薄膜F，特别是聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)或聚对苯二酸乙二醇酯/铝/聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET/铝/PET薄膜)，用于保护光电薄层层状结构1不受第二自粘接的和/或非自粘接的聚合物改良的沥青层2、2′的化学影响。

用户可以因此根据使用情况的不同从大量按照图1至11(不具有聚酯阻挡薄膜F)或1A至11A(具有聚酯阻挡薄膜F)的多层的太阳能元件S中进行选择，其中，图1至11在底板上(特别是在屋顶上)的涂布可能性方面的描述也类似地适用于按照图1A至11A的太阳能元件。

附图标记

S    多层的太阳能元件

1    第一层(光电薄层层状结构)

K    粘接剂

F    阻挡层

2    第二层(自粘接的聚合物改良的沥青)

2′  第二层(非自粘接的聚合物改良的沥青)

3    第三层(衬底材料层)

4    第四层(粘接剂的聚合物改良的沥青)

4′  第四层(非自粘接的聚合物改良的沥青)

5    聚合物改良的沥青上的隔离薄膜(自粘接的)

5′  聚合物改良的沥青上的隔离薄膜(非自粘接的)

6    伸出部

R    边缘区域

Claims (25)

1.一种多层的太阳能元件(S)，其包括由光电薄层层状结构制成的第一层(1)，所述第一层在其底面上以至少一个由聚合物改良的沥青制成的第二层(2、2′)涂层。

2.如权利要求1所述的多层的太阳能元件，其特征在于，在第一层(1)的底面上在第一和第二层(1、2、2′)之间设置聚酯阻挡薄膜(F)，其借助于粘接剂(K)与第一层(1)连接，将第一层遮盖。

3.如权利要求2所述的多层的太阳能元件，其特征在于，聚酯阻挡薄膜(F)是聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)或具有内置的铝层的聚对苯二酸乙二醇酯/铝/聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET/铝/PET薄膜)。

4.如权利要求2所述的多层的太阳能元件，其特征在于，粘接剂(K)是熔融粘接剂、聚氨酯粘接剂(PUR粘接剂)、反应的聚烯烃粘接剂(SiMelt)或紫外线加固的粘接剂。

5.如权利要求1所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二层(2)在其底面上与作为衬底材料的、可弯曲的或刚硬的第三层(3)至少部分地粘接。

6.如权利要求5所述的多层的太阳能元件，其特征在于，作为衬底材料的、可弯曲的或刚硬的第三层(3)以由聚合物改良的沥青制成的第四层(4、4′)涂层。

7.如权利要求1、5或6所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二或第四层(2、2′、4、4′)被设计为是部分平整的或完全平整的。

8.如权利要求1、5或6所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二或第四层(2、2′、4、4′)被设计为部分平整的条带状的涂层。

9.如权利要求1、5、6、7或8所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2、4)是由聚合物改良的沥青制成的自粘接的沥青层，所述沥青基于SBS、SIS或APP以及产生粘性的树脂制成。

10.如权利要求1、5、6、7或8所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2′、4′)是由聚合物改良的沥青制成的非自粘接的沥青层，所述沥青基于SBS、SIS或APP但在没有产生粘性的树脂的情况下制成。

11.如权利要求1、5、6、7或8所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2、4)是如权利要求9所述的自粘接的沥青层，而第二和第四层(2′、4′)包括具有如权利要求10所述的非自粘接的沥青层的边缘区域(R)。

12.如权利要求1或6所述的多层的太阳能元件，其特征在于，聚合物改良的沥青和由此产生的第二和第四层(2、4、2′、4′)的自粘接的或非自粘接的沥青层还额外与添加剂混合。

13.如权利要求9所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2、4)的自粘接的沥青层具有50至75个重量百分比的沥青成分。

14.如权利要求10所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2′、4′)的非自粘接的沥青层具有50至70个重量百分比的沥青成分。

15.如权利要求9或10所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2、4)的自粘接的沥青层以及第二和第四层(2′、4′)的非自粘接的沥青层分别配有所属的隔离层(5、5′)。

16.如权利要求15所述的多层的太阳能元件，其特征在于，各所属的隔离层(5、5′)涂有不同的颜色。

17.如权利要求15所述的多层的太阳能元件，其特征在于，隔离层(5、5′)是薄膜、特别是PE薄膜、PP薄膜、PA薄膜、E薄膜或PU薄膜。

18.如权利要求15所述的多层的太阳能元件，其特征在于，涉及第二和第四层(2、4)的自粘接的沥青层的隔离层(5)具有60至100μm的厚度，涉及第二和第四层(2′、4′)的非自粘接的沥青层的隔离层(5′)具有5至20μm的厚度。

19.如权利要求15至18中任一项所述的多层的太阳能元件，其特征在于，涉及第二和第四层(2、4)的自粘接的沥青层的隔离层(5)在铺设之前能够被揭下，而涉及第二和第四层(2′、4′)的非自粘接的沥青层的隔离层(5′)即使是在铺设时也与沥青层形成固定的连接。

20.如权利要求5所述的多层的太阳能元件，其特征在于，作为可弯曲的或刚硬的第三层(3)的衬底材料是能够粘接到自粘接的第二层(2)上的具有不同厚度的金属板材，其中，根据第三层(3)的厚度，三层的太阳能元件(S)能够被设计为“可弯曲的太阳能条带”或在金属板硬度更高时被设计为“太阳能板”。

21.如权利要求20所述的多层的太阳能元件，其特征在于，作为第三层(3)的衬底材料优选采用根据欧洲标准EU-Norm10327的分类DX51D中带不同厚度的涂层AZ185的可弯曲的或刚硬的金属板。

22.如权利要求5所述的多层的太阳能元件，其特征在于，作为可弯曲的第三层(3)的衬底材料是能够粘接到自粘接的第二层(2)上的密封面，所述密封面具有

●以加图案或不加图案的TPE层的形式的上面的第一层和

●以EPDM层的形式的、具有内嵌的玻璃层的第二层以及

●以TPE层的形式的第三层，

其中，根据第三层(3)的厚度，三层的太阳能元件(S)能够被设计为“可弯曲的太阳能条带”或在金属板硬度更高时被设计为“太阳能板”。

23.如权利要求9或10所述的多层的太阳能元件，其特征在于，第二和第四层(2、4)的自粘接的沥青层以及第二和第四层(2′、4′)的非自粘接的沥青层用细石英-粉体替代所属的隔离层(5、5′)作为隔离层。

24.如权利要求5或6所述的多层的太阳能元件，其特征在于，如权利要求20所述的第三层(3)不以涂布的、自粘接的或非自粘接的第四层(4、4′)涂层或者如权利要求20所述的第三层(3)以由如权利要求10所述的非自粘接的聚合物改良的沥青制成的非自粘接的第四层(4′)涂层，以及由此具有用于机械涂布或热气焊接的相对于各自的第一和第二层(1、2)的伸出部(6)。

25.一种聚合物改良的沥青粘接剂、特别是基于SBS、SIS或APP的沥青粘接剂的使用方法，所述沥青粘接剂用于光电薄层层状结构的涂层来制造如权利要求1至24所述的多层的太阳能元件，所述太阳能元件具有由光电薄层层状结构制成的第一层(1)，所述光电薄层层状结构在使用粘接剂(K)的情况下可选地在其底面上优选以聚对苯二酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)的聚酯阻挡薄膜(F)遮盖，所述太阳能元件具有

●两层(1、2/1、2′/1、2、2′)或

●三层(1、2、3)或

●四层(1、2、3、4/1、2、3、4′/1、2、3、4、4′)，

其中，第二和第四层(2、2′、4、4′)根据权利要求7至14被设计为自粘接的沥青层(2、4)或非自粘接的沥青层(2′、4′)，或者第二和/或第四层(2、2′、4、4′)被设计为自粘接的或非自粘接的沥青层(2、2′/4、4′)。

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