CN102396077A - 光伏模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏模块，所述光伏模块包括：第一覆盖层(2a)和第二覆盖层(2b)；通过电池连接器连接的光伏电池(1)的组件，所述组件位于两个覆盖层之间；以及所述覆盖层的围绕所述光伏模块的边缘密封件。根据本发明的模块使光伏电池的机械应力最小化，例如应力是由不同的热膨胀系数引起的。本发明还涉及一种用于制造根据本发明的光伏模块的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏模块，所述光伏模块包括第一覆盖层和第二覆盖层、位于所述第一覆盖层和所述第二覆盖层之间的通过电池连接器连接的光伏电池的组件以及所述覆盖层的围绕所述光伏模块延伸的边缘密封件。由此，根据本发明的模块可能使光伏电池的例如由不同的热膨胀系数引起的机械应力最小化。同样，提供了一种用于制造本发明的光伏模块的方法。
背景技术
晶片型太阳能电池必须置于保护性覆盖层之间。晶片型太阳能电池的安装必须考虑到覆盖层材料(具体而言，玻璃)和晶片材料(硅)之间不同的热膨胀系数。最后，就材料和加工成本而言，太阳能模块的制造工艺必须满足经济需求。
在现有技术中，该目的是由这样的封装材料实现的：该封装材料包围电池的两面并连接到由玻璃或后侧箔/玻璃制成的覆盖层。所述电池在封装之前电性连接，因此产生电池串并最后产生电池方阵。
该方法的缺点是增大材料耗用量、因层压步骤导致制造工艺延缓以及在利用薄晶片时增大了模块中的电池破损的风险。
WO 2004/095586的教导免除了封装，主张利用覆盖层之间的真空压力和仅在边沿处密封来固定电池。真空的持久性问题以及在玻璃、电池与电池连接器之间的接触点的问题还不清楚。
DE19752678A1描述了不具有封装材料的实施方式，在该实施方式中，电池固定在覆盖层上的点处。未描述两个覆盖层的最小间距。而且，因为电池和玻璃之间的不同的热膨胀系数，固定点必须具有防止电池散热的厚度。
发明内容
基于此，本发明的目的是消除从现有技术中了解到的缺点并提供这样的光伏模块，其实现光伏电池的最小机械负载且由此降低了此目的所需的制造复杂性。
通过具有权利要求1的特征的光伏模块和具有权利要求16的特征的制造光伏模块的方法实现该目的。其它从属权利要求示出了有利的改进。
根据本发明，提供了一种光伏模块，所述光伏模块具有第一覆盖层和第二覆盖层、位于所述第一覆盖层和所述第二覆盖层之间的通过电池连接器连接的光伏电池的组件以及所述覆盖层的围绕所述光伏模块延伸的边缘密封件。由此所述光伏模块具有至少一个局部接触元件(LKE)，所述至少一个局部接触元件形成所述两个覆盖层之间的间距。而且，至少一个光伏电池或至少一个电池连接器通过至少一个LKE一体连接到至少一个覆盖层。根据本发明的模块的另一特征是至少一个光伏电池具有至少一个LKE，所述至少一个LKE一体连接和/或以滑动接触的形式设置以相对于至少一个覆盖层形成间距。
根据本发明的解决方案描述了一种模块构造，其中与现有技术相比，消除了覆盖层之间的体积填充封装。相反，在边缘被密封的充气模块的情况下，在多个点处使用材料(所谓的局部接触元件，LKE)对于固定、间距和可能的加固是有效的。
本发明基于这样的基本概念：分别通过最多一个刚性连接固定所述电池，使得电池和覆盖层之间的热膨胀差异不导致临界应力。这可以通过例如光伏电池和覆盖层之间的单一粘接点实现，电池表面的剩余部分可以沿切线方向自由移动。
优选地，至少一个LKE具有用于产生与覆盖层、光伏电池和/或电池连接器滑动接触的滑动支架以及用于一体连接到覆盖层、光伏电池和/或电池连接器的固定支架。由此，这些固定支架的一体连接优选地基于物理和/或化学作用。例如，在此包括粘接、钎焊或除钎焊之外的其他焊接方式连接。
对于具有滑动支架的局部接触元件，如果所述LKE的横截面向着所述滑动支架逐渐变细的话，则其是优选的。这能够使局部接触元件有一定的可移动性。
局部接触元件优选地由有机弹性体或无机弹性体、例如泡沫材料构成，或者包括所述有机弹性体或无机弹性体、例如泡沫材料构成，用于补偿所述覆盖层之间的间距变化。
优选地，所述局部接触元件的厚度范围是0.001mm到5mm、优选地是0.01mm到0.5mm且特别优选地是0.1mm到0.3mm。
由此，所述局部接触元件可以优选地连接到两个覆盖层和一个光伏电池，或者在另一优选实施方式中连接到两个覆盖层和一个电池连接器。
所述光伏电池上的所述LKE的表面膨胀优选地占所述光伏电池的表面比例为≤10％、优选地≤5％且特别优选地≤2％。
而且，优选的是，所述第一覆盖层以及位于所述第一覆盖层和所述光伏电池之间的局部接触元件在300nm到1200nm的波长范围中基本上是可透射的，因此太阳辐射可以照射到太阳能电池上，而不发生干涉。
所述光伏电池之间的电池连接器优选地电连接且机械连接到所述光伏电池。由此还可能的是，所述电池连接器表现为能够补偿光伏电池的横向移动的应力消除元件。在此包括具有至少一维弹簧作用的元件。由此，应力消除元件优选地可以是弧形、S形和/或成角度的。
另一优选实施方式提供了，与两个覆盖层接触的局部接触元件连接到一应力消除元件，该应力消除元件位于与至少两个相邻太阳能电池连接的至少两个点上。连接到电池连接器的应力消除元件降低了作用于光伏电池上的例如由不同的热膨胀或模块挠曲产生的力。
优选地，用于间隔覆盖层的局部接触元件的尺寸被定为，使得所述局布接触元件防止所述覆盖层与所述光伏电池在正常压力载荷下直接接触。
另一优选实施方式提供了至少一个局部接触元件将电池连接器连接到覆盖层，使得在十分靠近所述电池连接器上的所述接触点处，不存在电池连接器和光伏电池之间的一体连接。
因此，基本上，根据本发明的光伏模块具有不同的局部接触元件，所述不同的局部接触元件在与其它部件的接触类型方面不同。
对于固定而言，局部接触元件可以是两端具有粘附性的元件或者仅是在电池和覆盖层之间产生一体连接的粘接剂。粘接点位于小型、紧凑的表面开口中，由此，即使利用很薄的粘合层也可以补偿电池和覆盖层之间的热膨胀系数的差异。
配置成粘接元件的局部接触元件的第二变型与电池连接器和覆盖层的连接有关。
其功能是间隔覆盖层的局部接触元件具有滑动位置和/或粘附位置。如果这样的局部接触元件位于光伏电池的区域中，则可以在位于与粘附位置相反的端上提供滑动位置。因此，保证了在覆盖层略微变形/移位的情况下，光伏电池仅经受垂直压力，这样不产生显著的剪切力。
如果用于间隔覆盖层的局部接触元件位于光伏电池之间的区域中，则滑动或粘接位置可以直接配置在两个覆盖层之间。通过粘接位置，可以另外地加固覆盖层的连接，而在有仅滑动位置的情况下，连接保持松动。
为了促进散热，以相对于所述第一覆盖层小间距地固定所述电池是优选的。
对模块的效能而言，有利的是
●相对于所述覆盖层、具体而言相对于上覆盖层以小间距地放置所述电池，因为热可以更好地传导到外面且电池温度保持较低，
●为所述上覆盖层的两个面提供降低反射的性质(涂料、结构化)，
●涂覆所述电池，使得相对于气体(即折射率1的介质)抗反射。
根据本发明，同样提供了一种用于制造前文所述的光伏模块的方法，其中以液体或膏状形式的局部接触元件涂在至少一个覆盖层和至少一个光伏电池上，且随后用热的方法或光化学方法凝固。由此，所述呈液体或膏状形式的局部接触元件优选地被压印、喷涂和/或计量。
附图说明
参照随后的附图更详细地解释根据本发明的主题，而不希望将所述主题局限于本文所示出的特定实施方式。
图1以剖面图示出了根据本发明的变型。
图2以俯视图示出了根据本发明的变型。
图3以俯视图示出了根据本发明的另一变型。
图4以示意图示出了集成在单一系统中的局部接触元件的各种变型。
具体实施方式
图1以剖面图示出了一优选实施方式，该优选实施方式具有电池1、覆盖层2a和2b、具有粘附性的局部接触元件3a以及具有滑动性的局部接触元件3b。滑动元件位于粘附元件后面且因此垂直于电池表面在覆盖层之间传递压力载荷。通过滑动表面避免电池上的剪切力。
具有粘附性的局部接触元件3a可以配置成无载体粘附膜，具有滑动性的局部接触元件3b配置成发泡聚合物，该发泡聚合物的一侧上布置有粘合层。
图2以俯视图示出了一优选实施方式，该优选实施方式具有电池1、位于电池下面的覆盖层2、相对于位于前面的覆盖层而居中设置的具有粘附性的局部接触元件3a以及具有滑动性的四个局部接触元件3b。
图3示出了这样的一优选实施方式：在该实施方式中，电池连接器4在其与该电池的第一连接点5和粘附元件3之间设置有(在此为弧形的)应力消除元件。电池连接器4通过粘附元件3固定在覆盖层2上。粘附元件3可以同时在两个覆盖层之间形成间距和/或可以将所述两个覆盖层牢固地彼此连接，使得实现加固连接。
电池连接器和覆盖层之间的具有粘附性的局部接触元件还可位于电池的区域上。此外，选择性地，其可以与电池连接器和电池之间的连接点同位。
图4示出了局部接触元件的排列的各种变型。在覆盖层10和10’之间，首先示出了变型A中的局部接触元件11，该局部接触元件11的两端具有粘附性且因此实现了一体连接到覆盖层。变型B示出了一端具有滑动支架12且另一端具有一体连接的固定支架13的局部接触元件。由此如果该局部接触元件的横截面朝着滑动支架12逐渐变细的话，则其是有利的。变型C示出了两端具有固定支架13的局部接触元件，其中集成有太阳能电池或电池连接器14。变型D不同于变型C之处在于局部接触元件在一个表面上具有滑动支架12。变型E不同于变型D之处在于局部接触元件在此具有两个滑动表面。在变型F中，太阳能电池或电池连接器14通过局部接触元件11安装在覆盖层上，该局部接触元件的两端上具有固定支架。变型G1和G2不同于变型F之处在于局部接触元件在此具有朝着覆盖层或者朝着太阳能电池或朝着电池连接器的滑动支架12。
Claims (17)
1.一种光伏模块，所述光伏模块包括：第一覆盖层和第二覆盖层；位于所述第一覆盖层和所述第二覆盖层之间的通过电池连接器连接的光伏电池的组件；以及围绕所述光伏模块延伸的覆盖层边缘密封件，其特征在于，
所述模块具有至少一个局部接触元件(LKE)，所述至少一个局部接触元件形成所述两个覆盖层之间的间隔，至少一个光伏电池或至少一个电池连接器通过至少一个局部接触元件一体连接到至少一个覆盖层，并且，至少一个光伏电池具有一体连接和/或滑动接触设置以相对于至少一个覆盖层形成间距的至少一个局部接触元件。
2.如权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述至少一个局部接触元件具有用于产生滑动接触的滑动支架以及用于一体连接到覆盖层、光伏电池和/或电池连接器的固定支架。
3.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述固定支架的一体连接基于物理和/或化学作用，尤其是基于粘接、钎焊或其他焊接方式连接。
4.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述局部接触元件由有机弹性体或无机弹性体、优选地由泡沫材料形成，或者包括所述有机弹性体或无机弹性体、优选地包括泡沫材料，用于补偿所述覆盖层之间的间距变化。
5.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述局部接触元件的厚度的范围是0.001mm到5mm、优选地是0.01mm到0.5mm且特别优选地是0.1mm到0.3mm。
6.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述至少一个局部接触元件连接到两个覆盖层，和一个光伏电池或一个电池连接器。
7.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述光伏电池上的所述局部接触元件的表面膨胀占所述光伏电池的表面比例优选地≤10％、优选地≤5％且特别优选地≤2％。
8.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述第一覆盖层以及位于所述第一覆盖层和所述光伏电池之间的局部接触元件在300nm到1200nm的波长范围中基本上是可透射的。
9.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述电池连接器电连接且机械连接到所述光伏电池。
10.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述电池连接器是能够补偿所述光伏电池的横向移动的应力消除元件，尤其是具有至少一维弹簧作用的元件。
11.如权利要求10所述的光伏模块，其特征在于，所述应力消除元件是弧形的、S形的或成角度的，以提供至少一维弹簧作用。
12.如权利要求10或11所述的光伏模块，其特征在于，与两个覆盖层接触的至少一个局部接触元件连接到应力消除元件，所述应力消除元件位于与至少两个相邻太阳能电池连接的至少两个点上。
13.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述至少一个局部接触元件具有滑动支架，且具有向着所述滑动支架逐渐变细的横截面。
14.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，所述局部接触元件的尺寸使得所述覆盖层的间距形成为使得所述局部接触元件防止所述覆盖层与所述光伏电池在正常压力载荷下直接接触。
15.如前述权利要求中任一项所述的光伏模块，其特征在于，至少一个局部接触元件将电池连接器连接到覆盖层，使得在直接靠近所述电池连接器上的接触点处，不存在电池连接器和光伏电池之间的一体连接。
16.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的光伏模块的方法，其中以液体或膏状形式的局部接触元件涂在至少一个覆盖层和至少一个光伏电池上，且随后通过热的方法或光化学方法固化。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述局部接触元件被压印、喷涂和/或计量。
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