CN104812502A - 制造带有密封剂的太阳能组件及其系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的用于制造太阳能组件的元件的系统和方法，适于固定第一层(2)(例如，带有或不带有集成的诸如太阳能电池(3)的电活性设备的玻璃基板或背板)，优选地，垂直固定第一层(2)，这样，所述第一层(2)是平坦的，并且刀片或刮刀(20)(例如，具有用于储存液体密封剂的储存器)用于将液体施加于所述第一层(2)，所述刀片界定了与外层的空隙。

Description

制造带有密封剂的太阳能组件及其系统的方法
技术领域
本发明涉及多层堆叠的组件，例如，带有活性电子组分的组件，例如，太阳能组件，本发明还涉及制造所述多层堆叠的组件的方法以及用于制造这些组件的装置。
背景技术
太阳能电池(光伏)组件通常被构建成具有至少五层的层压板：(a)玻璃层，(b)第一或前部密封剂层，(c)太阳能电池层，(d)第二或背部密封剂层，和(e)诸如背板之类的背层或玻璃层。层压太阳能电池组件的制造方法通常包括将一片密封剂薄片放置于太阳能电池和其他组件层之间，例如，玻璃层和背层。现有技术使用400-500mu的薄片。密封剂层被设计成包裹和保护易碎的太阳能电池层不受环境损伤，由此延长太阳能电池层的使用寿命。总体而言，太阳能电池组件将合并至少两个密封剂层，所述密封剂层夹在所述太阳能电池层之间。两个密封剂层可以是相同的材料或不同的材料。前部密封剂层的光学性质应当为使光线可有效传输至太阳能电池层，而背部密封剂层应当是可反射的。密封剂层可以由例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)；热塑性聚氨酯(TPU)；诸如乙烯基醋酸乙烯酯(EVA)之类的乙烯共聚物，诸如聚(乙烯-co-(甲基)丙烯酸)之类的合并有酸官能团的乙烯共聚物以及由此形成的离子聚合物，硅氧烷聚合物，聚烯烃和聚氯乙烯(PVC)。
各种不同的聚酯膜，例如，双轴取向的聚(对苯二甲酸乙二酯)膜，已越来越多地用于太阳能电池组件。聚酯膜可用作背板或用作太阳能电池和背板之间的介电层。如果期望的话，可涂覆所述聚酯膜。例如，涂层可用作氧和水分的屏障。
目前，层压前，密封剂通常放置于作为薄片的太阳能组件的预叠板中。WO2011089473详细公开了太阳能板的层压过程。薄片需要被切割、处理且准确地放置于预叠板中。因为组件相当大，所以非常难处理。而且薄片必须被准确地放置于预叠板中且不能移动。在由两个这样的薄片、电池、玻璃和背板构成的预叠板中，这可能会产生导致经济损失的错误。
而且薄片在层压过程中会收缩。这是由薄片的生产过程导致的。而且，这是由液化聚合物颗粒并且将其转换成薄片而造成的。
由于这两个方面的原因(对齐和收缩)，薄片需要比最终的组件更大。在层压之后，薄片(或剩下的物质，粘性物质)从组件中突出并且需要除去，在密封剂变硬之后不久除去薄片并不容易，这会延长处理时间。而且，只要突出的薄片是软的，那么它会粘至诸如其上放置有薄片的传送带以及用于一同按压薄片的膜之类的机器部件，因此，需要定期清洁诸如所述传送带和所述膜之类的机器部件。可以设置刷子用于该目的。
发明内容
本发明的实施方式的目的在于降低或防止组装和制造过程中的密封剂损失并由此降低诸如太阳能组件之类的多层堆叠组件的材料成本和生产成本。
本发明的实施方式的优势在于：在层压过程中仅使用组件最终所需的密封剂的量，可节省成本。而且，将聚合物颗粒制成薄片的预层压步骤可省略，进而降低成本。
本发明的实施方式的优势在于：本发明公开了仅将合适量的密封剂提供至预叠板的合适位置。
进一步地，实施方式的优势在于：避免弄脏机器工具以及避免了对清洁的需求，这会增加机器的正常运行时间。
在一些实施方式中，本发明包括用于制备太阳能组件的元件的系统，其包括：用于固定第一层(例如，玻璃基板或背层，例如，带有集成的电活性设备的背板或不带有集成的电活性设备的背板，例如太阳能电池)的工具，优选地，用于垂直固定第一层的工具，这样，所述第一层是平坦的；以及，刀片或刮刀(例如，具有用于容纳液体密封剂的储存器或供给)，其用于将液体密封剂施加于所述第一层，所述刀片界定与外层的间隙。
在本发明的实施方式的任一种中，密封剂可以50微米至500微米的厚度施加于基板。
所述系统适用于处理插入组件中的太阳能电池或薄膜太阳能电池，在所述组件或所述薄膜太阳能电池中，活性组分，例如，太阳能电池设置于基板上，即，与所述基板集成一体。
固定用工具可包括抽吸壁或其他固定结构。所述储存器可以是带有侧壁且一侧带有刀片的槽。所述槽可以是可倾斜的以改变到达刀片的液体密封剂的量。所述槽可包括加热器。
在实施方式的任一种中，例如，在使用通过升高温度而变成液体的密封剂材料的实施方式中，优选地，将所述工具设置成，例如，加热器和维持储存器中的密封剂的温度的控制系统，这样在涂覆过程中密封剂可以5泊(Poise)至50泊(Poise)的粘度施加于基板。
优选地，将所述工具设置成在所述基板和所述刀片之间相对移动。所述基板在该移动过程中保持静止。
本发明可提供用于在施加涂层的过程中使储存器倾斜的工具。
本发明还提供一种用于层压太阳能组件的方法，所述太阳能组件具有第一外层(例如，玻璃基板或某一程度上的聚合物板)，所述方法包括：固定所述第一层(例如，玻璃基板或背层，例如带有或不带有诸如太阳能电池之类的集成的电活性设备的背板)，优选地垂直固定所述第一层，这样，所述第一层是平坦的；将储存器中的密封剂液体通过刀片涂覆于所述第一层，所述刀片界定与外层的间隙；使涂覆的第一层形成于预叠板中；以及，层压预叠板以形成太阳能组件。
所述方法包括如下步骤：
-将活性元件(例如，任何类型的太阳能电池：薄膜或晶体或多聚晶体或无定形)放置于第一外层的密封剂涂层上；
-将带有密封剂(例如，薄片或根据本发明的其他实施方式的涂层)的第二外层(例如，玻璃基板或背层，例如，背板)放置于活性元件上以形成预叠板；以及
-层压所述预叠板以形成太阳能组件。
所述涂层通过所述基板与所述刀片之间的相对移动制成。所述基板可保持静止。在本发明的实施方式的任一种中，所述密封剂可以50微米至500微米的厚度施加于基板上。
所述方法还可包括在施加所述涂层的过程中倾斜所述储存器的步骤。
所述方法适用于薄膜太阳能电池的制造。
在实施方式的任一种中，例如，通过升高温度使密封剂成为液体的实施方式中，保持储存器中的密封剂的温度，这样所述密封剂可以5泊(Poise)至50泊(Poise)的粘度施加于待涂覆的基板。
附图说明
图1a是本发明描述的一种类型的太阳能组件的示意图。
图1b是本发明描述的一种类型的太阳能组件的分解示意图。
图2是本发明描述的一种类型的层压之后的太阳能组件的示意图。
图3是层压之前的太阳能组件通过层压机的截面的示意图。
图4和图5，分别是层压之后的太阳能组件通过层压机的截面的示意图。
图6是根据本发明的实施方式的制造方法的流程图。
图7是根据本发明的实施方式的制造方法的又一流程图。
图8是根据本发明的实施方式的制造方法的再一流程图。
图9是根据本发明的实施方式的涂覆方法和装置。
图10和图11，分别是根据本发明的实施方式的涂覆方法和装置的细节(局部)示意图。
图12和图13，分别是根据本发明的实施方式的支撑工具的局部(细节)示意图。
图14和图15，分别是根据本发明的实施方式的支撑工具的进一步局部(细节)示意图。
附图标记
1：太阳能电池组件                 2：前部层，例如，玻璃
3：诸如太阳能电池之类的活性元件   4：密封剂层
4a：第一密封剂层                  4b：第二密封剂层
5：背层，例如聚合物板             7：加热板
8：膜                             9：真空腔室的侧壁
10：真空腔室                      11：空气导管
12：伸展框架                      20：挡板或刮刀
22：储存器，例如，槽              24：用于固定基板的工具
26：医用刀片或刀刃                28：槽侧壁
30：抽吸壁                        32：抽吸设备
34：抽吸壁框架                    36：真空孔
106：输送板                       108：释放板
定义
密封剂是用于将第一外层和背层(例如背板以及它们之间的其他元件)夹在一起固定的任何材料，所述第一外层将形成最终产品的前部或顶层(例如，通常是玻璃)。通常，密封剂层放置于彼此自身未粘合的任何两层之间。
伸展框架是用于拉伸薄片即层压机中的膜的框架。
涉及太阳能电池的术语“薄膜”源自于用于沉积薄膜的方法，而非源自于薄膜的厚度。薄膜电池沉积在非常薄的连续的原子、分子或离子的层中。活性区域的厚度通常仅为1微米至10微米(薄膜的厚度通常为200微米至400微米这么厚)。薄膜电池通常还可调节成大面积制造并且适于自动连续生产、排列和包装。它们还可沉积于柔性基板上。多种半导体材料具有合适的能量带隙和吸光特性，例如，无定型硅(a-Si)，联硒化铜铟镓(CIGS)，砷化镓(GaAs)，锌黄锡矿(CZTS，CZTSe)和碲化镉(CdTe)。
具体实施方式
本发明将会结合特定实施方式和一些附图进行描述，但是本发明并不限于此，本发明仅由后附的权利要求限定。
本发明涉及用于涂覆平坦物体的方法或系统，尤其涉及涂覆透明平坦物体的方法或系统。具体而言，本发明涉及涂覆透明平坦、形态稳定但(例如，轻微的)柔性的物体的方法或系统或者涂覆透明平坦、形态稳定但坚硬且刚性的物体的方法或系统。本发明涉及层压三明治型主体的方法或系统，更加具体而言，本发明涉及层压太阳能组件的方法或系统。具体而言，本发明涉及使用密封剂层压诸如太阳能组件之类的三明治型主体的方法和系统，由此将密封剂涂覆于上述任何平坦物体上。所述密封剂可以是热固性密封剂，其是单组分或双组分密封剂或热塑性密封剂。
用于包裹光电池晶片的材料优选地提供晶片和连接电路的电绝缘，晶片自身的机械保护，金属触片的腐蚀保护以及在组件的经济使用寿命(通常在屋顶太阳能板的情况下为20年)过程中的电路和光电池组件的物理整体性。更加具体而言，用于前侧的密封剂材料优选地是高度透明且光透过的，和/或电绝缘的，和/或应当足够柔软以缓和对光电池(薄膜)或晶片的冲击和/或抑制振动，和/或应当优选地保护电池不受热膨胀差和外部冲击而产生的压力的影响，和/或优选地具有氧化稳定性、水解稳定性和其他化学稳定性，和/或优选地具有良好的粘合性质。如果光电池组件用于温度和天气条件发生变化的环境中，那么所述密封剂应当优选地具有接近或低于组件可能经历的最低温度极限的玻璃转变温度(Tg)，和/或应当优选地还表现出在运行温度上限条件下几乎没有或没有显著的机械蠕变，这样层压组件将保持完整。因此，对于大多数屋顶太阳能电池应用和在西半球的北部区域中元件的类似应用而言，玻璃转变温度应当优选地低于-10摄氏度或低至-40摄氏度，并且理想地，在高达最大运行温度的整个组件中应当不经历明显的机械蠕变，所述最大运行温度取决于地理位置。
在选择有效的光电池密封剂中额外考虑的因素包括融化粘度/温度关系，和/或生产光电池组件的速度和容易程度，和/或循环利用残余材料的能力。考虑到融化粘度/温度关系，光电池组件通常通过真空层压生产，其中，密封剂的融化粘度/温度曲线越陡，加工越容易。密封剂材料，无论板材还是涂层，优选地随着最初抽真空步骤的时间推移是干燥的且非粘性的，这样不会将空气截留在各层之间。然而，密封剂应当是液体，例如，在层压过程中融化，从而提供充分的流动性以渗透和润湿所有不规则的电池电路。
从化学的角度而言，密封剂可以是例如单组分或双组分或多组分硅氧烷，硅氧烷聚合物，热塑性硅氧烷或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)；聚乙烯(PE)；热塑性聚氨酯(TPU)；诸如乙烯基醋酸乙烯酯(EVA)之类的乙烯共聚物；合并有酸官能团的乙烯共聚物，例如，聚(乙烯-co-(甲基)丙烯酸)；聚烯烃；热塑性聚烯烃(TPO)；热塑性硅氧烷；离子聚合物和聚氯乙烯(PVC)。
本发明还涉及由本发明的方法中的任一种制造的层压太阳能板。在本发明的一些实施方式中，液化密封剂的过程直接用于涂覆，这避免了形成薄片或板的额外步骤。液化可通过升高密封剂材料的温度来进行或密封剂在室温下可以是液体或在应用温度下可以是液体，例如，所述液化可通过液体辐射交联系统或通过使用液体多组分系统来进行。
各种不同的聚酯膜，例如，双轴取向的聚(对苯二甲酸乙二酯)膜，已越来越多地用于太阳能电池组件。聚酯膜可用作背层，例如背板，或者聚酯膜可用作太阳能电池和背板之间的介电层。如果期望的话，可涂覆所述聚酯膜。例如，涂层可用作氧和水分的屏障。
包括在本发明的范围内的一种类型的太阳能组件1在图1a中示例性地显示。
例如根据本发明的实施方式的诸如太阳能组件之类的三明治型主体由多层构建，所述多层在热和压力的作用下通过层压而连接在一起。参考图1a，当层压太阳能组件1时，形成下列材料的预叠板：前部玻璃2，密封剂层4，活性层(例如，太阳能电池的基质)3，又一密封剂4和诸如背板之类的背层(其可任选地为玻璃板)5。在图1b中，一种实施方式的组件以分解图的形式显示，即，非层压的且处于待层叠阶段(未成比例)。
根据本发明的一些实施方式，第一层，例如带有粘合性质的涂层4a，例如，EVA或PVB或硅氧烷或任何其他适于作为密封剂的合适的透明热塑性或热固性材料(对于材料而言参见上述内容)被涂覆于诸如玻璃板2之类的透明刚性板上。至少一个电活性元件，例如太阳能电池3，通常可以6×10个电池串联连接，合并在玻璃板上并且将密封剂和/或粘合剂涂层4a施加于其上或将一个或多于一个太阳能电池放置于密封剂和/或粘合剂涂层4a上。任选地，另一层，例如，第二密封剂和/或粘合剂涂层4b，例如，诸如EVA或PVB或硅氧烷之类的上述密封剂材料中的任一种或任何其他热塑性或热固性材料被施加于或形成于诸如背板5之类的背层上。在其他实施方式中，至少一个电活性元件，例如太阳能电池3，通常以6×10个电池串联连接，被合并于背板上并且将液化的密封剂施加于其上。最后，形成第二层的粘合剂板和诸如背板5之类的背层或诸如带有涂层4b的背板5之类的背层放置于太阳能电池3的顶部上。诸如背板5之类的背层主要起到保护第一涂层和第二层或涂层4a，4b和太阳能电池3不受环境影响(例如变得潮湿)的作用。诸如背板5之类的背层可由诸如PVF或PET或聚酰胺或任何其他合适的聚合物或它们的组合构建。可选地，背板5可由玻璃板形成，产生所谓的玻璃-玻璃组件。
第二层或背板涂层4b可以是透明的或带有颜色的，例如，其可以是透明的或白色太阳能PV密封剂涂层或板。太阳能组件捕获入射太阳光并且还从背板反射该光线的一部分，这样更多的太阳光达到太阳能电池层。
组件可包括诸如一个或多于一个屏障层之类的附加层，例如对抗氧或水分迁移的附加层或者带有光学性质，例如光致发光或反射颜料和(纳米)颗粒的附加层。
组装的组件或所谓的“预叠板”供给给层压机，在所述层压机中，对组装的组件或所谓的“预叠板”一同加热和加压。例如，预叠板可放置于层压机中的加热板7上(参见图3以进一步解释)。玻璃板2可直接放置于加热板7上，虽然薄的传送板107可用于将预叠板移动至层压机中。
一旦预叠板达到一定温度，例如，90摄氏度，对所述预叠板施加压力，将所有层压在一起并使其变形(图2)。
根据本发明，层压过程可在任何合适的层压机中完成，所述层压机可以是本领域已知的。参见图3和图4，在可用于本发明的一种类型的层压机中，由膜8施加压力。膜8，加热板7和侧壁9形成真空腔室10。任选地，释放板108设置于膜8和组件之间，这样，在层压过程中融化的组件材料不会污染膜8。任选地，组件放置于传送板107上以随后移动进入层压机(图3)并且关闭腔室准备抽真空(图4)。
一旦预叠板位于腔室10内部，通过导管11使所述腔室排真空。膜8顶部的大气压力将其向下压至预叠板上，产生均匀分布的压力(参见图5)。
请注意膜的末端与拉伸框架12一同向下移动。
因为膜8由加热板7加热，所以膜8变得更加具有柔性并且由于热膨胀也发生膨胀。因为所述膜不应当折叠，否则其会将折痕印在背板5上或裂开，所以所述膜由拉伸框架12拉伸。拉伸框架12的倾斜表面13补偿膜8的延伸。请注意拉伸框架12使导管11保持打开，从而允许腔室10排空。
在挤压组件之前，组件的各层之间的空气应当尽可能地被排空。这可通过如下方式进行。
参考图6，本发明的优选的实施方式是形成密封剂膜或涂覆玻璃基板或其他基板的一侧的方法100，所述玻璃基板或其他基板的一侧将会形成太阳能组件的外层或各层。涂层是密封剂形式，例如，优选地具有用于将堆叠的层状组件结构的多层粘合在一起的粘合剂性质。用于密封剂的合适的材料在上文中描述。为了提供该涂层(步骤102)，玻璃基板或其他基板(任选步骤104)与液体密封剂接触。基板可放置在倾斜的状态，或更加优选地，基板可放置在垂直状态，随后所述基板接触来自挡板或刮刀的密封剂液体，所述挡板或刮刀设置于液体密封剂储存器(例如，槽的形式)的一侧。例如，密封剂可在室温下是液体，其可原样使用并且随后在最终产品中转化成固体，例如通过辐射或化学交联，或者液体密封剂可通过加热密封剂材料直至其成为液体并随后冷却固化而形成。加热器，额外的热量，绝缘或任何它们的组合可设置于槽中以将密封剂材料保持在合适的温度下。制造液体密封剂的其他方法是将2k密封剂的两个组分混合并立即使用。在必要的时候，装置可包括辐照涂覆的密封剂的工具，例如，紫外光。
涂层通过玻璃基板或其他基板和液体分配器的相对移动来形成。带有限定宽度的限定狭缝设置于挡板或刮刀边缘与玻璃基板或其他基板之间。该狭缝，密封剂的流动性以及速度决定了涂层的厚度。液体密封剂向固体的转化可通过任何合适的方法进行，例如，当涂层接触基板时，可开始通过与基板的热能交换而冷却的过程，由此固化密封剂材料，或者可开始硬化或交联过程，例如通过入射辐射或与硬化剂的化学反应。在合适的时候，基板的固定工具可具有加热或冷却工具，从而固化密封剂或保持密封剂柔软，或者基板的固定工具可具有辐射工具。请注意，加热2k或热固性密封剂会导致较快的固化，而热塑性材料可以这种方法保持柔软。而且，对于密封剂的粘合而言，基板可保持在理想的温度范围内。
在本发明的任何实施方式中，密封剂可以50微米至500微米的厚度施加于基板。在任何实施方式中，所述密封剂可以5泊(Poise)至50泊(Poise)的粘度在施加于基板的过程中使用。
平面玻璃基板或其他基板可以是垂直的或处于倾斜状态。为了维持均一和可再生利用的涂层，最好的是所有条件均保持恒定或尽可能地保持恒定，例如，温度、相对移动速度，玻璃基板是平坦的并且保持平坦，挡板或刮刀的边缘与玻璃基板之间的距离保持恒定。请注意：当涂层施加于垂直的玻璃上时，重力将有助于未使用的材料循环回至储存器。所述边缘可具有波浪样形状，尤其是三角形晶片，这样，刀片与玻璃之间的距离确保超过完全长度，而涂层可仍然进入刀片和玻璃之间。
在执行该涂覆步骤之后，通过下列步骤组装太阳能组件，例如首先涂覆玻璃，通过施加诸如太阳能电池之类的电活性元件和任选地其他密封剂层以及诸如背板之类的背层制造预叠板(步骤106和108)，以及根据上文和下文所述的任何方法层压(步骤110)太阳能组件。所述预叠板包括至少涂覆的玻璃平板和任选地涂覆的背板或第二玻璃平板以及诸如太阳能电池之类的电活性元件，随后进行固化。诸如光过滤器或屏障之类的其他层也可包括在内。
本发明的实施方式的优势可在于：相对于需要制造大量薄片用于储存，不需要预先存储太多的材料而节约成本。本发明的实施方式的优势可在于：密封剂不发生降解或不需要以特殊方式储存密封剂以防止降解。密封剂和/或其上施加有密封剂的层的外表面可仍然是热的，能够较快层压。
为了防止涂覆步骤成为生产线上的瓶颈，可平行使用几个涂覆机器。因为每个机器并不昂贵，所以可容易地重复设置这些机器。密封剂可以是易碎的。为了改善涂层的稳定性，可允许冷却涂层或部分交联涂层，随后将电池放置于其上。优选地是，密封剂不是粘性的，从而避免空气可能截留在组件内部。
提供一个或多于一个密封剂层的方法的另一优势在于：涂覆机器并不昂贵，可以将数量经过计量的密封剂以简单的方式施加于恰好合适的位置。不需要制造或使用密封剂薄片。综合而言，需要完成较少的工作，例如，不需要薄片，不需要精确定位，不需要切割薄片，并且工艺过程更加可靠，因为其需要较少的人力干预。
可选的实施方式可参考图7描述。在该实施方式中，储存涂覆的玻璃基板待用。例如，参考图7，本发明的进一步的实施方式是形成密封剂膜的方法200或涂覆玻璃基板的一侧以及涂覆形成太阳能组件的外层的另一基板的一侧的方法。涂层是密封剂的形式，例如，优选地具有粘合剂性质，用于润湿并将堆叠的层状组件结构的多层粘合在一起。密封剂材料如上所述。为了提供这种涂层(步骤202)，玻璃基板和诸如背层(例如背板)之类的其他基板与液体密封剂接触，从而在基板上形成涂层。涂覆的材料随后储存以便于后续使用(步骤204)。涂覆步骤尽可能多次重复，例如，增加厚度或使用其他基板。任选地，诸如玻璃之类的基板和诸如背板之类的背层放置在倾斜状态或更加优选地放置在垂直状态，并且接触来自设置于液体密封剂储存器的一侧的挡板或刮刀的液体密封剂，所述液体密封剂储存器例如是槽的形式。液体可优选地通过加热密封剂材料直至其为液体来形成。制造液体密封剂的其他方法是将2k密封剂的两个组分混合并且立即施加该液体密封剂或者施加由辐射，例如UV交联固化的液体密封剂。涂层通过玻璃基板或其他基板和液体分配器的相对位移形成。具有限定宽度的限定狭缝设置在挡板或刮刀边缘和玻璃基板或其他基板之间。该狭缝决定了涂层的厚度。当涂层接触基板时，开始通过与基板的热能量交换的冷却过程，由此固化密封剂材料。
而且，在本发明的该实施方式中，密封剂以50微米至500微米的厚度施加于基板并且密封剂可以5泊(Poise)至50泊(Poise)的粘度在施加于基板的过程中使用。
平面玻璃基板或其他基板可处于垂直状态或倾斜状态。为了保持均一涂层和可再生利用的涂层，最好是所有条件都保持恒定或尽可能保持恒定，所述条件例如温度，相对移动速度，玻璃基板是平坦的并且保持平坦，挡板或刮刀的边缘和玻璃基板之间的距离保持恒定。
在执行该涂覆步骤之后，通过如下步骤生产太阳能组件，例如首先涂覆玻璃，通过施加诸如太阳能电池之类的电活性元件和诸如背板之类的背层制造预叠板(步骤206和108)以及根据上文和下文所述的任何方法层压太阳能组件(步骤210)。预叠板包括至少涂覆的玻璃平板和任选地涂覆的背层(例如背板)或第二玻璃平板，以及诸如太阳能电池之类的电活性元件，随后进一步进行加工。诸如光过滤器或屏障之类的其他层也可包括在内。
与前述实施方式相比，需要储存更多的完整材料，然而，本实施方式的优势在于：涂覆步骤可离线进行，因此涂覆步骤不会成为生产线的瓶颈。进一步的优势在于：使易碎的密封剂层冷却并且任选地部分交联，这使得层在将太阳能电池放置于其上时更加坚固。如果使用粘性密封剂，那么空气可能截留于组件内部。通过储存材料持续一定时间，粘着性可能会降低。
本发明的实施方式可以是以不使密封剂降解的方式储存涂覆的基板，例如将涂覆的基板储存在较低的温度下，储存在氧较少的气氛中，等等。
提供一个或多于一个密封剂层的方法的优势还在于涂覆机器并不昂贵，并且以简单的方式将数量经过计量的密封剂施加于恰好合适的位置。不需要制造或使用密封剂薄片。所有综合在一起需要完成较少的工作，例如，无需薄片，不需要精确定位，不需要切割薄片，并且工艺过程更加可靠，因为其需要较少的人工干预。
本发明可选的实施方式参考图8描述，以制造薄膜太阳能组件。薄膜太阳能电池在玻璃基板上制造：玻璃是基板并且将半导体薄膜设置于其上。因此，所述组件具有较少的松散组分并且易于制造。薄膜是如上所定义的。
因此，参见图8，本发明的又一实施方式是形成密封剂膜的方法或涂覆玻璃基板的一侧或涂覆可形成太阳能组件的外层或各层的其他基板的一侧的方法。
涂层是密封剂形式的，例如优选地具有粘合剂性质，用于将堆叠的层状组件结构的多层粘合在一起。为了提供这种涂层(步骤202)，已包括预安装的诸如太阳能电池(例如薄膜电池)之类的电活性元件的玻璃基板或其他基板与液体密封剂接触。适用于密封剂的材料已在上文中描述。所述基板可放置在倾斜状态，或更加优选地放置在垂直状态，并随后通过设置于液体密封剂储存器(例如，槽的形式)的一侧的挡板或刮刀与液体密封剂接触。液体可优选地通过加热密封剂材料直至其为液体来形成。加热器可设置于槽中以将密封剂材料保持在合适的温度。制造液体密封剂的其他方法是将2k密封剂的两个组分混合并立即施加该密封剂。可选地，可使用由辐射(例如UV)交联的液体密封剂。涂层通过玻璃基板或其他基板和液体分配器的相对位移形成。带有限定宽度的限定狭缝设置于挡板或刮刀边缘和玻璃基板或其他基板之间。该狭缝决定了涂层厚度。当涂层接触基板时，开始通过与基板的热能量交换的冷却过程，由此固化密封剂材料。
而且，在本发明的该实施方式中，密封剂可以50微米至500微米的厚度施加于基板。在任何实施方式中，密封剂在施加于基板的过程中可以5泊(Poise)至50泊(Poise)的粘度使用。
平面玻璃基板或其他基板可以在垂直状态或倾斜状态。为了保持均一且可再生利用的涂层，最好是所有条件均保持恒定或尽可能地保持恒定，例如，温度，相对移动速度，玻璃基板是平坦的且保持平坦，挡板或刮刀边缘和玻璃基板之间的距离保持恒定。甚至玻璃具有在密封剂涂层的一定厚度范围内的制造公差(厚度和形状)，这意味着任选地，玻璃可以被平坦化，从而得到限定厚度的涂层。
在执行该涂覆步骤之后，通过下述步骤生产太阳能组件，例如，首先涂覆玻璃和太阳能电池和/或诸如背板之类的带有太阳能电池的背层(步骤302)，通过施加外部基板中的另一个制造预叠板(步骤304)，以及根据上文和下文所述的任何方法层压太阳能组件(步骤306)。预叠板包括至少涂覆的玻璃平板和任选地涂覆的背板或第二玻璃平板以及并入其中的太阳能电池，随后进行固化。诸如光过滤器或屏障之类的其他层也可包括在内。
现在描述施加液体密封剂的工具和方法的特定实施方式。在该优选的实施方式中，液体密封剂仅仅由医用刀片或刮刀施加于玻璃基板2或诸如背板5之类的背层上或这两者上。合适的密封剂材料已在上文描述。玻璃基板或任选地诸如背板之类的背层可通过支撑基板24的工具维持静止，并且挡板或刮刀20相对于该基板移动，反之亦然。在任一情况下，必须紧紧固定玻璃基板或诸如背板之类的背层并且固定在平坦状态。如果玻璃基板或诸如背板之类的背层移动，那么玻璃基板或诸如背板之类的背层应当被统一引导。优选地，当玻璃层或诸如背板之类的背层保持垂直(以减少足迹)但其可以是倾斜的时，施加液体密封剂。这还具有独特的优势以利用重力回收利用储存器中的材料并且避免材料的泄露。
施加液体密封剂的工具包括带有储存器或槽22的刮刀20，医用刀片或刀刃26，以及侧壁28。任选地，可设置改变刮刀(参见图9和图10)倾斜度的工具(未示出)。为了维持足够量的密封剂，刮刀20优选地设置有用于液体密封剂的储存器，例如，槽22的形式。所述储存器可具有自动且连续加盖储存器使其中的液体总具有相同的高度的横向供给。所述槽可包括加热器以及诸如高度和/或温度传感器之类的传感器，所述传感器可用于控制系统以维持液体密封剂处于恒定状态。
刮刀和待涂覆的基板之间的相对移动可包括保持基板静止且移动刮刀。因此，设置用于移动刮刀设备的工具。施加于基板的液体密封剂的量(以及由此产生的涂层厚度)至少取决于医用刀片26的边缘和基板2，6之间的间隙以及达到刀片的液体量及其粘度。而且，在本发明的这种实施方式中，密封剂可以50微米至500微米的厚度施加于基板。在该实施方式中，密封剂在施加于基板的过程中还可以5泊(Poise)至50泊(Poise)的粘度使用。
当向上移动(并且施加密封剂)时，刮刀设置有用于倾斜以使密封剂可达到基板的工具。任选地，用于改变倾斜度的工具可设置成可更多或更少地倾斜以改变正在施加于基板的液体的量(图11)或维持该量恒定。
在上述实施方式中，未通过涂覆过程将结构施加于密封剂。在进一步的实施方式中，提供结构。例如，带有开口(例如，网口)的筛网可用于刮刀和基板之间(例如，在常规筛网印刷中)。这种印刷筛网可用于将结构施加于施加的密封剂。例如，该结构可具有不同孔径的网口，其可用于补偿待包裹的电气元件的高度变化，例如，太阳能基质中较厚的区域，例如，太阳能电池的导电带状物或金属丝位于其中的区域。印刷筛网可相对于基板保持在静止位置，或者，小的印刷筛网可随着刮刀的医用刀片移动。该小的印刷平板的尺寸小于基板的尺寸，即，仅仅覆盖全部宽度但未覆盖完全长度。这种印刷筛网可用于例如将密封剂构建在于移动方向垂直的方向上。
如果带有局部厚度改变的密封剂涂层是理想的话，那么刀片和玻璃板/背板之间的间隙可随刀片的长度发生改变。这种厚度的改变可例如较少地应用在基板的边缘。当将预叠板压在一起时，液体密封剂流动以充满整个组件。
可设置用于改变基板和刀片之间的距离的工具。这可以是调节性螺丝并且可以手动或自动控制(使用距离传感器监测)。
刀片的位置
刀片可抵在基板(玻璃)上或支撑玻璃的基底/壁上。在前一种情况下，玻璃或诸如背板(BS)之类的背层和刀片之间的间隙可在刀片抵在玻璃或诸如背板之类的背层的位点附近更宽。在这种方式中，更多的材料可施加在刀片抵接基板的位置(因此可不施加密封剂)，这样，后续提供足够的材料以覆盖抵接区域。还可在将预叠板压在一起时，使液体密封剂简单地流动而填充整个组件。
如上所述，如果获得了均一的厚度或已界定的厚度(即使发生改变)，那么基板应当是平坦的并且基板应当在涂覆过程中保持平坦。为了维持刮刀的刀片与基板之间的间隙，后者应当尽可能地保持平坦并且优选地完全平坦。根据本发明的可与固定基板2或6的其他实施方式中的任一种一同使用的实施方式，由于基板可能具有较大的重量和尺寸，用于固定基板的工具24可作为“抽吸壁”30实施。抽吸壁30是一系列抽吸设备32或真空钳夹，其将基板吸至其表面(参见图12)。抽吸壁30优选地制成非常刚性，这样，它非常稳定。通过将玻璃基板2或背板6夹在抽吸壁上，诸如玻璃或背板之类的基板可调节其自身并变得平坦。可选地，基板可通过静电电荷吸引。这尤其适用于在压力影响下可变形的背板。静电电荷可连续施加，这样各处的薄片以相同的作用力被吸引，由此不会发生局部变形。
抽吸壁可包括在三个方向上延伸的框架34，如图12和图13示意性地显示。
框架下方是带有真空孔36的覆盖板。所述孔可以是用于抽吸空气并施加真空的管的末端，或者其可以是例如抽吸杯，例如，带有使用伯努利原理气流诱导的较低压力的抽吸杯。诸如玻璃板或背板之类的基板放置于框架上，覆盖平板和玻璃或背板，所述框架形成由框架制成的腔室。从腔室中抽出空气，使得玻璃或背板平坦。
对于诸如聚合物背板之类的更加柔性的基板而言，优选地制造更多和更小的真空孔和更细的框架网格。可选地，多孔材料，例如平面多孔陶瓷可代替框架和离散的真空孔使用。
抽吸壁30的实施方式在图14中显示，其显示了形成抽吸杯的真空孔36，并且软橡胶被包括在框架34中，其中，基板2，6接触框架34。
在图15中，玻璃板2显示为安装在抽吸壁30的框架34上。框架34包括软橡胶条，从而形成腔室。优选地，玻璃或其他基板2，6保持垂直以节约足迹并防止其因自重而弯曲。而且，当玻璃垂直时，处理玻璃容易得多。

Claims (15)

1.一种用于制备层压的太阳能组件(1)的元件的系统，所述太阳能组件具有第一层(2)和外层(6)，所述系统包括：
用于固定第一层(1)的工具(24)，使得所述第一层是平坦的；以及
用于将液体施加于所述第一层(2)的刀片或刮刀(20)，所述刀片界定了与外层(6)的间隙。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于其中，固定用工具(24)适于将所述第一层(2)固定成倾斜的并且更加优选地垂直固定所述第一层(2)。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述系统还包括用于容纳和/或供给液体密封剂的储存器(22)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于其中，所述第一层(2)是具有或不具有集成的诸如太阳能电池(3)之类的电活性设备的玻璃基板或背板。
5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于其中，固定用工具(24)包括带有抽吸工具(32)的固定壁或框架(34)或者带有静电吸引工具的壁或框架。
6.如权利要求3至5中任一项所述的系统，其特征在于其中，所述储存器(22)是带有侧壁(28)以及位于一侧上的刀片(26)的槽，并且其中，所述储存器(22)是可倾斜的。
7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于其中，所述储存器(22)包括加热器或绝缘工具。
8.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于所述系统还包括用于在所述第一层(2)和刀片(26)之间相对移动的工具。
9.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于所述系统还包括用于使所述第一层(2)相对于固定壁或框架(34)保持静止的工具。
10.一种用于层压具有第一外层的太阳能组件的方法，所述方法包括：
固定第一层(2)，优选地垂直固定，使得所述第一层是平坦的；以及
通过刀片(26)将来自储存器(22)的密封剂液体涂覆于所述第一层(2)，所述刀片(26)界定了与外层(2)的间隙；
将涂覆的第一层形成为预叠板；以及
层压所述预叠板以形成太阳能组件(1)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于其中，所述第一层(2)是带有或不带有集成的诸如太阳能电池(3)之类的电活性设备的玻璃基板或聚合物板。
12.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于所述方法还包括：
将活性元件放置于密封剂涂层上；
将带有密封剂的第二外层放置于所述活性元件上以形成预叠板；及
层压所述预叠板以形成太阳能组件(1)。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于其中，所述活性元件是太阳能电池(3)或者所述第一层(2)是玻璃基板或背板，或者所述第二外层(6)的密封剂是薄片。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于其中，所述涂层通过所述第一外层(2)与刀片(26)之间的相对移动制成，并且任选地，所述第一外层(2)保持静止。
15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于所述方法还包括在施加所述涂层的过程中使所述储存器(22)倾斜。
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