CN103946990A - 具有模块载体的无框架太阳能模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有衬底和覆盖层的无框架太阳能模块，在所述衬底和覆盖层之间存在用于形成太阳能电池单元的层结构。在背离层结构的衬底面上固定至少一个用于加固和/或承载地安装太阳能模块的模块载体，该模块载体具有至少一个粘接面，该粘接面通过由硬化的粘合剂制成的粘接层与衬底面粘接，其中粘接层包含一个或多个间隔物，所述间隔物分别被构造为在粘接层的粘合剂未硬化的情况下保持粘接面与衬底面处于可预给定的最小距离。间隔物具有彼此不同的尺寸，以保持模块载体的粘接面与衬底面之间的距离。还展示了一种用于制造无框架太阳能模块的方法，其中将由可硬化的粘合剂制成的粘接层施加在模块载体的至少一个粘接面上和/或衬底面上，其中一个或多个间隔物通过压力冲击气动地被吹入粘接层中。
Description
背景技术
用于将太阳光直接转换为电能的光伏层系统充分公知。一般地所述光伏层系统称为“太阳能电池单元”，其中术语“薄层太阳能电池单元”涉及具有仅几微米的厚度的层系统，这些层系统需要（载体）衬底用于足够的机械强度。公知的衬底包括无机玻璃、塑料（聚合物）或金属，尤其是金属合金，并且可以依据相应的层厚和特有的材料特性被构成为刚性板或可弯曲的薄膜。
就工艺可操作性和效率来说，具有由非晶态、微晶态或多晶硅、碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）或黄铜矿化合物、尤其是铜-铟/镓-二硫/二硒化物（通过公式Cu(In,Ga)(S,Se)2缩写）构成的半导体层的薄层太阳能电池单元已被证明是有利的。尤其是铜-铟-二硒化物（CuInSe2或CIS）由于其与太阳光的光谱适配的带隙而以特别高的吸收系数著称。
利用各个太阳能电池单元典型地只能达到小于1伏特的电压电平。因此为了获得技术上可用的输出电压，将大量太阳能电池单元在太阳能模块中相互串联连接。在此情况下薄层太阳能模块提供以下特殊优点：太阳能电池单元在层制造期间已经能以集成形式连接。在专利文献中已经多次描述了薄层太阳能模块。仅示例性地参见出版物DE 4324318 C1和EP 2200097A1。
在实践中将太阳能模块安装到建筑物的屋顶上（顶上安装）或者形成顶表层的一部分（顶内安装）。公知的还有将太阳能模块用作房屋正面元件或壁元件，尤其是以独立式的或无支撑的（无载体的）玻璃构造的形式。
太阳能模块的屋顶安装一般与屋顶平行地在锚定于屋顶处或顶下构造处的模块保持装置处进行。这样的模块保持装置通常包括由平行的承载轨道（例如铝轨道）组成的轨道系统，所述承载轨道通过钢制锚杆固定在砖屋顶上或者通过螺钉固定在波纹板屋顶或梯形板材屋顶上。
为太阳能模块配备由铝制成的模块框架是常见的实践，所述模块框架一方面引起机械强化，而另一方面可以用于将太阳能模块安装在模块保持装置处。
近来越来越多地制造无框架的太阳能模块，这些太阳能模块具有减小的模块重量并且能以降低的制造成本制成。一般无框架的太阳能模块在其背侧上配备有由刚或铝制成的强化支柱，所述强化支柱被粘接到模块背侧上。与模块框架一样，强化支柱机械强化地起作用并且可以用于将太阳能模块固定在模块保持装置处。在专业领域中通常将这样的强化支柱称为“后梁（Backrail）”。在专利文献中例如在出版物DE 102009057937A1和US 2009/0205703A1中描述了后梁。德国实用新型DE 202010003295 U1展示了一种粘贴在太阳能模块处的模块载体，其中在粘合物质中引入隔离物。这种隔离物也由德国专利申请DE 10 2009 057937 A1公知。
发明内容
与此相应地，本发明的任务在于有利地改进对具有强化支柱（后梁）的无框架太阳能模块的制造，其中所述太阳能模块应当具有在强化支柱的固定方面特别高的质量。此外，该制造应当被简化并且安装成本应当被减小。这些以及其它任务根据本发明的建议通过具有并列权利要求的特征的一种太阳能模块以及一种用于制造无框架太阳能模块的方法来解决。本发明的有利构型通过从属权利要求的特征加以说明。
根据本发明展示了一种无框架太阳能模块，其具有衬底和覆盖层，在所述衬底和覆盖层之间有用于形成太阳能电池单元的层结构。衬底和覆盖层例如由无机玻璃、聚合物或金属合金组成并且例如构成为以所谓的复合片材结构相互连接的刚性板。
无框架太阳能模块优选是具有优选以集成形式串联连接的薄层太阳能电池单元的薄层太阳能模块。典型地，所述层结构包括背电极层、前电极层以及吸收体。优选地，吸收体包括由黄铜矿化合物组成的半导体层，其例如是来自铜-铟/镓-二硫/二硒化物（Cu(In,Ga)(S,Se)2）族（例如铜-铟-二硒化物（CuInSe-2或CIS））的I-III-VI半导体或同族的化合物。
在背离层结构的、背侧的衬底面上固定至少一个用于通过粘接将太阳能模块加固和/或承载地安装在位置固定地锚定的模块保持装置（例如轨道系统）处的模块载体。模块载体优选是沿着在俯视图中矩形的太阳能模块的纵向侧延伸的强化支柱。一般，由不同于例如玻璃（载体）衬底的材料来制造模块载体，其中该模块载体典型地由金属材料（例如铝或钢）组成。为了固定在衬底处，模块载体具有至少一个粘接面，该粘接面通过由硬化的粘合剂组成的粘接层与背侧的衬底面粘接。
在此情况下重要的是，粘接层包含一个或多个间隔物，所述间隔物分别被构造为当模块载体朝着背侧衬底面进给以通过粘接层将模块载体与背侧衬底面连接时，使模块载体的粘接面在粘合剂（还）未硬化的情况下与该背侧衬底面保持可预给定的最小距离。
由此本发明的太阳能模块使得可以以特别有利的方式在技术上少耗费地、可多方面改变地并且成本低廉地将至少一个模块载体固定在背侧衬底面处，其中可以可靠和安全地维持模块载体的粘接面与背侧衬底面之间的可通过间隔物预给定的最小距离。
在实践中太阳能模块通常遭受强烈的温度波动，这些温度波动可能例如从-30℃达+60℃。由于模块载体和衬底的通常不同的材料，这些温度波动随着这些材料的不同热膨胀而出现。这尤其是在模块载体由诸如铝或钢的金属组成并且衬底由玻璃组成时适用。因此，当模块载体如此靠近背侧衬底面地布置，使得由于热膨胀在模块载体与衬底面之间出现触碰接触或至少出现力传递时，可能在粘接中出现强烈的机械应力。
已经表明：模块载体在衬底处通过硬化的粘合剂的粘接在工业批量制造中始终与涉及模块载体与背侧衬底面之间的距离的一定可变性关联。对此的原因是在连接模块载体与衬底时（还）未硬化的粘合剂的可塑性变形性。到目前为止，在太阳能模块的工业批量制造中难以可靠和安全地维持模块载体与衬底之间的最小距离。
根据本发明，通过至少一个粘接层中的间隔物可以始终保证：至少一个模块载体的至少一个粘接面与背侧衬底面之间的可预给定的最小距离即使在粘合剂还未硬化的情况下也得以维持。为此目的，间隔物具有比未硬化的粘合剂的硬度更大的硬度。在粘合剂硬化的情况下，模块载体与衬底之间的距离也通过该粘合剂来固定。如果使模块载体与背侧衬底面之间的可通过间隔物预给定的最小距离与模块载体和衬底的材料的由温度引起的体积波动相适配，则可以确保：粘接在衬底处的模块载体与背侧衬底面按照以下方式相间隔，即在粘合剂硬化的情况下所述材料的由温度引起的体积波动可以通过粘接层来吸收。由此可以有效地抵抗所述粘接的、通过温度引发的体积波动而引起的提高的磨损。
在本发明的无框架太阳能模块的一种构型中，在粘接层中的至少一个间隔物由以下材料制造，该材料的硬度小于（载体）衬底的材料的硬度。通过该措施可以有利地实现：通过间隔物避免衬底的局部提高的负荷（“点负荷”），例如当为了固定模块载体而将模块载体压向衬底时。
间隔物为此目的优选由可弹性变形的材料，例如塑料组成，这使得可以简单和成本低廉地制造间隔物，其中可以可靠和安全地避免由于点负荷而对衬底造成的损伤。
优选地，可弹性变形的间隔物具有这样的硬度，其虽然大于未硬化的粘合剂的硬度，但是为了在粘合剂未硬化的情况下维持模块保持器与衬底之间的可预给定最小距离而最大与硬化的粘合剂的硬度对应，从而在粘合剂硬化的情况下不出现点负荷。这对于太阳能模块的实际应用可能是重要的，尤其是当例如通过雪压力负载或风压力负载而在模块载体处出现高负荷时是重要的。例如，可弹性变形的间隔物为此目的在玻璃衬底的情况下由以下材料组成，该材料具有在60至90肖尔（Shore）范围、尤其是在80至90肖尔范围内的肖氏硬度。
间隔物原则上可以具有任何适合于希望的功能的形状，其中根据本发明的优选构型这些间隔物分别以球形来构造，这尤其是带来方法技术的优点并且通过球直径能够实现最小距离的简单和精确调整。
间隔物可以在模块载体和背侧衬底面之间的距离方向上具有彼此相同的尺寸，例如具有相同的球直径。根据本发明，间隔物在模块载体和背侧衬底面之间的距离的方向上具有彼此不同的一个（或多个）尺寸，以调整模块载体与背侧衬底面之间的最小距离，例如具有不同的球直径，由此可以将模块载体与衬底之间的局部最小距离有针对性地与模块载体和/或衬底的特殊需求（例如模块载体的几何形状）相适配。如果例如模块载体的几何形状不同，则可以通过该措施——与间隔物的相同尺寸的情况不同——显著减小由于强烈压缩的间隔物引起的点负荷的危险。实际上，可弹性变形的间隔物（例如橡胶球）一般只能压缩至一定的最大行程。如果达到该“最大行程”，则这些间隔物作为相对硬的物体起作用，从而不能排除点负荷。
在以矩形形状构造的本发明太阳能模块的另一有利构型中，至少一个模块载体例如以长形的强化支柱的形式沿着（模块）纵向侧延伸，并且至少一个粘接层以同样沿着（模块）纵向侧延伸的粘接履带的形式构造。由于太阳能模块在工业批量制造的生产线中典型地沿着纵向侧移动，因此通过这些措施可以有利地避免间隔物（在模块横向上）的侧向移位。由此可以可靠和安全地避免间隔物由于太阳能模块的移动而从粘接履带中移出。
优选地，太阳能模块包括两个在纵向上延伸的模块载体，例如长形的强化支柱，这些强化支柱被布置在与衬底垂直的纵向中心平面的两侧，其中模块载体分别通过至少一个在纵向上延伸的粘接履带而与背侧衬底面粘接，并且其中每个粘接履带包含至少两个间隔物，这些间隔物位于与衬底垂直并且与所述纵向中心平面垂直布置的横向中心平面的两侧。该措施使得可以成本低廉、可靠和安全地使模块载体与衬底相间隔。
本发明此外涉及一种用于制造无框架太阳能模块、尤其是薄层太阳能模块的方法，该方法包括以下步骤：
-提供衬底和覆盖层，在所述衬底和覆盖层之间存在用于形成太阳能电池单元的层结构，
-提供至少一个用于加固和/或承载地安装太阳能模块的模块载体，
-将由可硬化的粘合剂组成的粘接层施加在模块载体的至少一个粘接面上和/或背离层结构的衬底面上，
-将一个或多个间隔物引入到还未硬化的粘合剂中，其中间隔物分别被构造为在粘接层的粘合剂未硬化的情况下使粘接面与衬底面保持可预给定的最小距离，
-通过至少一个粘接层将模块载体与衬底面连接，
-对（使）粘接层的粘合剂进行硬化，以将模块载体粘接地固定在衬底处。
间隔物可以具有彼此不同的尺寸，以保持模块载体的粘接面与衬底面之间的距离。
通过本发明的方法可以技术简单和成本低廉地制造太阳能模块，其中确保模块载体与背侧衬底面以可通过间隔物预给定的最小距离布置。
在方法技术方面，可能有利的是，将间隔物引入到至少一个、已经施加在模块载体的粘接面和/或背侧衬底面上的粘接层中。该措施使得可以从常规喷嘴中简单地喷洒或喷射粘合剂，其中该喷嘴不必与间隔物的尺寸适配。根据本发明，通过以下方式将间隔物引入到粘接层中，即间隔物通过压力冲击气动地被吹入，这在技术上可以以特别简单和成本低廉的方式实现。此外间隔物可以在粘接层内有针对性地被定位在可预给定的地点处。此外可以将不同尺寸的间隔物简单地引入到粘接层中。
在用于制造无框架矩形太阳能模块的本发明方法的另一有利构型中，至少一个模块载体沿着（模块）纵向侧延伸，并且至少一个粘接层以沿着纵向侧延伸的粘接履带的形式来构造，从而在太阳能模块的常见移动方向情况下避免了间隔物的侧向移位。
优选地，两个在纵向上延伸的模块载体在背侧衬底面上被固定在与衬底垂直的纵向中心平面两侧，其中这些模块载体分别通过至少一个在纵向上延伸的粘接履带而与背侧衬底面粘接，其中在粘接履带中引入至少两个间隔物，这些间隔物位于与衬底垂直且与纵向中心平面垂直布置的横向中心平面两侧。
本发明的方法尤其可以用于制造如上所述构造的本发明太阳能模块。
此外本发明涉及至少一个由可硬化的粘合剂制成的粘接层用于将模块载体固定在无框架太阳能模块、尤其是薄层太阳能模块的背侧衬底面处的应用，其中该粘接层包含一个或多个间隔物，这些间隔物分别被构造为在将模块载体压向背侧衬底面时，在粘合剂未硬化时将模块载体与背侧衬底面以可预给定的最小距离相间隔。在此情况下，间隔物具有彼此不同的尺寸以保持模块载体的粘接面与衬底面之间的距离。
太阳能模块和所要求保护的用于制造太阳能模块的方法的上述构型可以单独或以任意组合实现。
附图说明
现在借助实施例更详细阐述本发明，其中参照附图。其中：
图1借助示意性的（子）截面图示出强化支柱与太阳能模块的背侧衬底面的粘接；
图2示出用于图解将球吹入粘接履带中以固定图1的强化支柱的示意截面图；
图3A-3B示出图1的太阳能模块的强化支柱的示意透视图；
图4示出图1的太阳能模块的背侧的示意俯视图；
图5示出图1的薄层太阳能模块的示意截面图。
具体实施方式
首先观察图4和5。图4示出总的用附图标记1表示的无框架薄层太阳能模块1的模块背侧（“侧IV”）的示意视图。如常见的，太阳能模块1以在俯视图中为矩形平面体的形式构造，该平面体具有两个平行的纵向侧5和与纵向侧垂直的横向侧6。图5示出薄层太阳能模块1的截面图。
如在图5中可看出的，薄层太阳能模块1具有与所谓的衬底配置对应的结构，即该薄层太阳能模块1具有电绝缘的（载体）衬底2连同施加在该（载体）衬底上的、由薄层组成的层结构23，所述层结构布置在衬底2的光入射侧或前侧的衬底面24（“侧III”）上。衬底2在此例如由具有相对小的光穿透性的玻璃组成，其中同样可以采用具有足够强度以及相对于所执行的工艺步骤惰性的特性的其它绝缘材料。
具体地，层结构23包括布置在前侧的衬底面24上的背电极层25，所述背电极层例如由光不可穿透的金属如钼（Mo）组成并且例如可以通过蒸镀被施加到衬底2上。背电极层25例如具有大约1μm的层厚。在背电极层25上沉积半导体层26，该半导体层包含其带隙优选能够吸收尽可能大部分太阳光的半导体。半导体层26例如由p导电的黄铜矿半导体组成，例如由Cu(In,Ga)(S,Se)2族的化合物组成，尤其是掺杂钠（Na）的铜-铟-二硒化物（CInSe2）。半导体层26例如具有在1-5μm的范围中并且例如为大约2μm的层厚。在半导体层26上沉积缓冲层27，该缓冲层在此例如由单覆层硫化镉（CdS）和单覆层本征氧化锌（i-ZnO）组成，这在图中未更详细示出。缓冲层27例如具有比半导体层26小的层厚。在缓冲层27上例如通过蒸镀施加前电极层28。前电极层28对于可见光谱范围中的辐射来说是透明的（“窗口层”），以保证入射的太阳光的仅小的衰减。一般可以被称为TCO层（TCO=透明导电电极（Transparent Conductive Electrode））的透明的前电极层28基于掺杂的金属氧化物，例如n导电的、掺杂铝（Al）的氧化锌（ZnO）。通过前电极层28与缓冲层27和半导体层26一起构成异质结（也就是相反导电类型的层序列）。前电极层28的层厚例如是大约300nm。
为了保护免遭环境影响，在前电极层28上施加例如由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）或乙烯醋酸乙烯酯（EVA）组成的塑料层29，该塑料层与例如由具有少量铁含量的极白玻璃组成的、对于太阳光透明的覆盖板30粘接。
为了提高总模块电压，薄层太阳能模块1的模块面被划分为大量单个太阳能电池单元31，这些太阳能电池单元以串联电路相互连接。为此目的在采用合适的结构化工艺、例如激光写或机械加工（例如起模或刻划）的情况下对层结构23进行结构化。这样的结构化对每个太阳能电池单元31来说典型地包括3个结构化步骤，用缩写词P1、P2、P3来缩写所述结构化步骤。在第一结构化步骤P1中，通过产生第一沟槽32来中断背电极层25，这在施加半导体层26之前进行，从而第一沟槽32通过该层的半导体材料来加以填充。在第二结构化步骤P2中，半导体层26和缓冲层27通过产生第二沟槽33而被中断，这在施加前电极层28之前进行，从而第二沟槽33通过该层的导电材料来加以填充。在第三结构化步骤P3中，前电极层28、缓冲层27和半导体层26通过产生第三沟槽34而被中断，这在施加塑料层29之前进行，从而第三沟槽34通过该层的绝缘材料来加以填充。替换地可以设想，第三沟槽34向下直达衬底2。通过所述结构化步骤P1、P2、P3，构成相互串联连接的太阳能电池单元31。
如在图4中可看出的，在模块背侧上或在衬底2的背离用于形成太阳能电池单元的层结构的背侧衬底面3上固定两个长形的强化支柱4（在说明书导言中称为“模块载体”）。强化支柱4分别沿着太阳能模块1的纵向侧5延伸并且布置在太阳能模块1的纵向中心平面7两侧靠近模块纵向边缘9，并且分别在模块横向边缘10之前不远处结束。
通过两个长形强化支柱4，可以实现太阳能模块1的机械强化。
另一方面，强化支柱4用于通过固定在位置固定的、例如锚定在屋顶或顶下构造处的模块保持装置来安装太阳能模块1，所述模块保持装置典型地包括多个例如由铝组成的承载轨道。这两个强化支柱4由例如铝或钢的金属材料组成。虽然在图4中示出两个强化支柱4，但是不言而喻的是，太阳能模块1同样可以具有更大或更小数量的强化支柱4。
在图3A和3B中更详细示出了单个强化支柱4，其中图3A示出强化支柱4的待与背侧衬底面3连接的前侧11的透视俯视图，并且图3B示出强化支柱4的端侧13和背侧12的透视视图。
相应地，强化支柱4被构造为型材构件（Profilteil）并且例如通过金属成型方法由金属板来制造。强化支柱4可以至少想像地被分解为两个在轮廓上为V形的片段14，16。由此强化支柱4包括具有两个被放置为相互成锐角的支脚15，15'的第一V形片段14，所述支脚通过背侧的板条17相互连接。两个支脚15，15'分别与沿着纵向侧5延伸的、前侧的板条18连接，所述板条18在侧面被相应的支脚15，15'弄弯。两个前侧板条18提供用于将强化支柱4固定在衬底2处的粘接面19。两个前侧板条18之一与另一支脚15''连接，该另一支脚15''被放置为与相邻的支脚15'成锐角，由此与相邻的支脚15'一起构成与第一V形片段14相反定向的第二V形片段16。在该支脚15''处有另一背侧板条17。通过强化支柱4的在轮廓上有角的结构，可以非常有效地加固太阳能模块1。
如在图3A和3B中图解的，在强化支柱4的两个粘接面19上分别施加粘接履带20，该粘接履带用于将强化支柱4与背侧衬底面3粘接。粘接履带20基本上在粘接面19的整个长度上延伸。粘接履带20由可硬化的或在粘接状态下硬化的粘合剂组成，该粘合剂例如在氧气的存在下硬化，例如双成分粘接剂。典型地，粘合剂在未硬化的状态下是软的或可塑性变形的，并且通过硬化转变到硬的、必要时在一定程度上可弹性变形的状态，在该状态下强化支柱4与衬底2固定连接。
现在参照图1，在图1中借助沿着太阳能模块1的纵向侧5的示意（子）截面图图解强化支柱4与太阳能模块1的背侧衬底面3的粘接。该截面穿过粘接履带20来安放。
相应地，在粘接履带20中有两个间隔物21，它们在此例如以球形来构造。在强化支柱4被压向衬底2上以粘接该强化支柱时，通过间隔物21的例如相同的直径，可以预先给定在强化支柱4的两个粘接面19与背侧衬底面3之间的相同的最小距离。如在图1中在右侧的间隔物21处所示，间隔物21也可以具有不同的球直径，所述球直径与衬底2和/或强化支柱4的局部几何情况适配。例如，右侧的间隔物21（在图1中以虚线示出）可以具有比左侧的间隔物21更大的球直径，以通过这种方式实现衬底2与强化支柱4之间的更大距离。这例如可以通过强化支柱4的相对于背侧衬底面3反向移位的粘接面19（在图1中以虚线示出）引起。带有点负荷的危险的具有相同球直径的间隔物21的不同强度的压缩可以有利地通过具有不同球直径的间隔物21加以避免。
间隔物21在此例如由可弹性变形的塑料组成，例如具有85肖氏硬度的EPDM（三元乙丙橡胶）或具有80肖氏硬度的POM（聚甲醛）。由此间隔物21比未硬化的粘合剂更硬，以便能满足间隔物功能，但是不是“太硬”，从而可以避免在玻璃衬底2处通过局部点负荷而导致的损伤。一般来说，间隔物21的硬度小于衬底2的硬度。此外，间隔物21的硬度最大对应于硬化的粘合剂的硬度，以避免（例如通过雪压力负载或风压力负载）在实践中在强烈力作用的情况下通过间隔物21引起的点负荷。
如在图3A中所示，间隔物21在每个粘接履带20中都位于在图4中所示的横向中心平面8两侧靠近模块横向边缘10。通过每强化支柱4四个间隔物21，强化支柱4与衬底2之间的最小距离可以被可靠和安全地维持。术语“最小距离”说明强化支柱4与衬底2之间的距离完全可以更大，但是至少对应于通过间隔物21预给定的距离。
在图2中图解将间隔物21引入到相应的粘接履带20中。在此情况下，首先将粘接履带20施加在强化支柱4的两个粘接面19的每一个上。这在此例如通过由粘合剂喷嘴（未示出）借助压力施加挤压还未硬化的粘合剂来实现。接着将球形的间隔物21通过间隔物喷嘴22被气动地、也就是通过鼓风吹入还未硬化的粘接履带20中。这具有优点：粘合剂喷嘴不必与间隔物21的尺寸适配。间隔物喷嘴20例如可以从中心库（未示出）被馈送间隔物21，从而能够实现间隔物喷嘴20的简单装料以及中心库的填充。间隔物喷嘴22可以在制造中例如布置在粘合剂喷嘴旁边。粘接履带20和间隔物喷嘴20可以相对彼此运动，从而间隔物21可以有针对性地被定位在粘接履带20内。不言而喻，间隔物21可以不通过气动压力施加而同样以其它方式被置于运动中。
接着通过这种方式预处理的强化支柱4用还未硬化的粘合剂被压向背侧衬底面3并且一直被按压到粘合剂硬化为止。在此情况下，通过间隔物21维持强化支柱4与衬底2之间的通过所述间隔物的直径预给定的最小距离。由于太阳能模块1在工业批量制造中沿着纵向侧5移动，因此间隔物21在运输太阳能模块1时不从粘接履带20移出。由此两个强化支柱4都能够以至衬底面3的最小距离被粘接到衬底2上。
如从前面的描述得到的，本发明提供一种无框架太阳能模块，该太阳能模块使得可以将用于承载地固定的模块载体简单地、可靠地和成本低廉地粘接到模块保持装置处。模块载体能够以至背侧衬底面的可预给定的最小距离被粘接，为此目的将间隔物或距离保持器引入到还未硬化的粘合剂中。
本发明的其它特征由以下描述得到：
一种具有衬底和覆盖层的无框架太阳能模块，在所述衬底和覆盖层之间存在用于形成太阳能电池单元的层结构，其中在背离层结构的衬底面上固定至少一个用于加固和/或承载地安装太阳能模块的模块载体，该模块载体具有至少一个粘接面，该粘接面通过由硬化的粘合剂制成的粘接层与衬底面粘接，其中粘接层包含一个或多个间隔物，所述间隔物分别被构造为在粘接层的粘合剂未硬化的情况下保持粘接面与衬底面处于可预给定的最小距离。
在一种构型中，间隔物具有小于衬底硬度的硬度。在一种构型中，间隔物由可弹性变形的材料组成。在一种构型中，间隔物具有的硬度比粘接层的未硬化的粘合剂的硬度大并且最大对应于粘接层的硬化的粘合剂的硬度。在一种具有玻璃衬底的构型中，间隔物的可弹性变形的材料具有在60至90肖尔、尤其是80至90肖尔的范围内的肖氏硬度。在一种构型中，间隔物分别以球形来构造。在一种构型中，间隔物具有彼此不同的尺寸，以保持模块载体的粘接面与衬底面之间的距离。在一种具有矩形形状的构型中，至少一个模块载体沿着纵向侧延伸，并且至少一个粘接层以沿着纵向侧延伸的粘接履带的形式来构造。在一种构型中，两个沿着纵向侧延伸的模块载体在衬底面上被固定在与衬底垂直的纵向中心平面两侧，其中模块载体分别通过至少一个沿着纵向侧延伸的粘接履带而与衬底面粘接，其中粘接履带包含至少两个间隔物，所述间隔物位于垂直于衬底且垂直于纵向中心平面布置的横向中心平面两侧。
一种用于制造无框架太阳能模块的方法，具有以下步骤：提供衬底和覆盖层，在所述衬底和所述覆盖层之间存在用于形成太阳能电池单元的层结构；提供至少一个用于加固和/或承载地安装太阳能模块的模块载体；将由硬化的粘合剂制成的粘接层施加在模块载体的至少一个粘接面和/或背离层结构的衬底面上；将一个或多个间隔物引入到还未硬化的粘合剂中，其中间隔物分别被构造为在粘接层的粘合剂未硬化的情况下保持粘接面与衬底面处于可预给定的最小距离；通过至少一个粘接层将模块载体与衬底面连接；硬化粘接层的粘合剂，用于将模块载体粘接地固定在衬底处。
在一种构型中，间隔物被引入到施加在模块载体的至少一个粘接面上和/或衬底面上的粘接层中。在一种构型中，间隔物通过压力冲击被气动地吹入粘接层中。在一种构型中，至少一个模块载体沿着纵向侧延伸，并且至少一个粘接层以沿着纵向侧延伸的粘接履带的形式被构造。在一种构型中，两个沿着纵向侧延伸的模块载体在衬底面上被固定在与衬底垂直的纵向中心平面两侧，其中模块载体分别通过至少一个沿着纵向侧延伸的粘接履带而与衬底面粘接，其中在粘接履带中引入至少两个间隔物，所述间隔物位于垂直于衬底且垂直于纵向中心平面布置的横向中心平面两侧。
至少一个由可硬化的粘合剂制成的粘接层用于将模块载体固定在无框架太阳能模块的衬底面处的应用，其中该粘接层包含一个或多个间隔物，所述间隔物分别被构造为在粘合剂未硬化的情况下保持模块载体与衬底面处于可预给定的最小距离。
附图标记列表
1薄层太阳能模块
2衬底
3背侧衬底面
4强化支柱
5纵向侧
6横向侧
7纵向中心平面
8横向中心平面
9模块纵向边缘
10模块横向边缘
11前侧
12背侧
13端侧
14第一V形片段
15，15'，15''支脚
16第二V形片段
17背侧板条
18前侧板条
19粘接面
20粘接履带
21间隔物
22间隔物喷嘴
23层结构
24前侧衬底面
25背电极层
26半导体层
27缓冲层
28前电极层
29塑料层
30覆盖板
31太阳能电池单元
32第一沟槽
33第二沟槽
34第三沟槽。
Claims (13)
1.无框架太阳能模块（1），具有衬底（2）和覆盖层（30），在所述衬底和所述覆盖层之间存在用于形成太阳能电池单元（31）的层结构（23），其中在背离层结构（23）的衬底面（3）上固定至少一个用于加固和/或承载地安装太阳能模块（1）的模块载体（4），该模块载体具有至少一个粘接面（19），该粘接面通过由硬化的粘合剂制成的粘接层（20）与衬底面（3）粘接，其中粘接层（19）包含一个或多个间隔物（21），所述间隔物分别被构造为在粘接层（20）的粘合剂未硬化的情况下保持粘接面（19）与衬底面（3）处于可预给定的最小距离，其中间隔物（21）具有彼此不同的尺寸，以保持模块载体（4）的粘接面（19）与衬底面（3）之间的距离。
2.根据权利要求1所述的无框架太阳能模块（1），其中间隔物（21）具有小于衬底（2）的硬度的硬度。
3.根据权利要求2所述的无框架太阳能模块（1），其中间隔物（21）由可弹性变形的材料组成。
4.根据权利要求3所述的无框架太阳能模块（1），其中间隔物（21）具有的硬度比粘接层（20）的未硬化的粘合剂的硬度大并且最大对应于粘接层（20）的硬化的粘合剂的硬度。
5.根据权利要求4所述的无框架太阳能模块（1），其具有玻璃衬底（2），其中间隔物（21）的可弹性变形的材料具有在60至90肖尔、尤其是80至90肖尔的范围内的肖氏硬度。
6.根据权利要求1至5之一所述的无框架太阳能模块（1），其中间隔物（21）分别以球形来构造。
7.根据权利要求1至6之一所述的无框架太阳能模块（1），其具有矩形形状，其中至少一个模块载体（4）沿着纵向侧（5）延伸，并且至少一个粘接层（20）以沿着纵向侧（5）延伸的粘接履带（20）的形式来构造。
8.根据权利要求7所述的无框架太阳能模块（1），其中两个沿着纵向侧（5）延伸的模块载体（4）在衬底面（3）上被固定在与衬底（2）垂直的纵向中心平面（7）两侧，其中模块载体（4）分别通过至少一个沿着纵向侧（5）延伸的粘接履带（20）而与衬底面（3）粘接，其中粘接履带（20）包含至少两个间隔物（21），所述间隔物位于垂直于衬底（2）且垂直于纵向中心平面（7）布置的横向中心平面（8）两侧。
9.用于制造无框架太阳能模块（1）的方法，具有以下步骤：
-提供衬底（2）和覆盖层（30），在所述衬底和所述覆盖层之间存在用于形成太阳能电池单元（31）的层结构（23）；
-提供至少一个用于加固和/或承载地安装太阳能模块（1）的模块载体（4）；
-将由硬化的粘合剂制成的粘接层（20）施加在模块载体（4）的至少一个粘接面（19）和/或背离层结构（23）的衬底面（3）上；
-将一个或多个间隔物（21）引入到还未硬化的粘合剂中，其中间隔物（21）分别被构造为在粘接层（20）的粘合剂未硬化的情况下保持粘接面（19）与衬底面（3）处于可预给定的最小距离，其中间隔物（21）通过压力冲击气动地被吹入粘接层（20）中；
-通过至少一个粘接层（20）将模块载体（4）与衬底面（3）连接；
-硬化粘接层（20）的粘合剂，用于将模块载体（4）粘接地固定在衬底（2）处。
10.根据权利要求9所述的方法，其中间隔物（21）被引入到施加在模块载体（4）的至少一个粘接面（20）上和/或衬底面（3）上的粘接层（20）中。
11.根据权利要求9至10之一所述的方法，其用于制造矩形形状的太阳能模块，其中至少一个模块载体（4）沿着纵向侧（5）延伸，并且至少一个粘接层（20）以沿着纵向侧（5）延伸的粘接履带的形式来构造。
12.根据权利要求11所述的方法，其中两个沿着纵向侧（5）延伸的模块载体（4）在衬底面（3）上被固定在与衬底（2）垂直的纵向中心平面（7）两侧，其中模块载体（4）分别通过至少一个沿着纵向侧（5）延伸的粘接履带（20）而与衬底面（3）粘接，其中在粘接履带（20）中引入至少两个间隔物（21），所述间隔物位于垂直于衬底（2）且垂直于纵向中心平面（7）布置的横向中心平面（8）两侧。
13.至少一个由可硬化的粘合剂制成的粘接层（20）用于将模块载体（4）固定在无框架太阳能模块（1）的衬底面（3）处的应用，其中该粘接层（20）包含一个或多个间隔物（21），所述间隔物分别被构造为在粘合剂未硬化的情况下保持模块载体（4）与衬底面（3）处于可预给定的最小距离，其中间隔物（21）具有彼此不同的尺寸，以保持模块载体（4）的粘接面（19）与衬底面（3）之间的距离。
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