CN105340082A - 具有电绝缘的模块载体的太阳能模块以及用于制造所述太阳能模块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述太阳能模块（1），所述太阳能模块至少包括：-衬底（2）和覆盖层（30），用于形成太阳能电池（31）的层结构（23）被布置在所述衬底（2）和覆盖层（30）之间，和-在背离层结构（23）的衬底面（3）上，至少一个用于加固和/或以支撑的方式安装太阳能模块（1）的模块载体（4），所述模块载体（4）具有至少一个粘接面（19），所述粘接面（19）通过至少一个粘接层（20）与衬底面（3）粘接，其中粘接层（20）包含硬化的、高度电绝缘的粘接剂（35）。
Description
技术领域
本发明涉及具有电绝缘的模块载体的太阳能模块以及用于制造所述太阳能模块的方法。
背景技术
用于直接地将太阳光转换为电能的光伏层系统是充分地已知的。所述光伏层系统通常被称作“太阳能电池”，其中概念“薄层太阳能电池”涉及具有仅几微米的厚度的层系统，所述层系统为了足够的机械强度而需要（载体）衬底。已知的衬底包括无机玻璃、塑料（聚合物）或者金属、尤其金属合金，并且可以根据各自的层厚度和特定的材料特性被设计为刚性的板或者可弯曲的箔。
鉴于工艺上的可操纵性和效率，具有由非晶硅、微晶硅或者多晶硅、碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）或者黄铜矿化合物、尤其通过公式Cu(In,Ga)(S,Se)2缩写的铜-铟/镓二硫/二硒组成的半导体层的薄层太阳能电池被证明为是有利的。尤其铜-铟二硒（CuInSe2或者CIS）由于其匹配于阳光的光谱的带隙以特别高的吸收系数而突出。
利用单独的太阳能电池典型地仅能达到低于1伏特的电压电平。为了得到技术上可用的输出电压，因此大量太阳能电池在太阳能模块中彼此串联地布线。在此情况下，薄层太阳能模块提供特殊的优点，太阳能电池可以已经在制造层期间以集成的形式布线。在专利文献中，薄层太阳能模块已经多次被描述。仅仅示范性地参照DE 4
324 318 C1和EP 2 200 097 A1。
在实践中，太阳能模块被安装到建筑物的屋顶（顶上安装）上，或者构成屋顶外层的一部分（顶内安装）。还已知的是，将太阳能模块用作屋面元件或者壁元件，尤其以自由装配的或者无支撑的（无载体的）玻璃构造的形式。
太阳能模块的屋顶安装通常屋顶平行地在锚定在屋顶或者屋顶下部构造处的模块固定设备处实现。这样的模块固定设备通常包括由平行的支撑轨道、例如铝轨道构成的轨道系统，所述支撑轨道通过钢制锚杆固定在瓦屋顶上或者通过螺钉固定在波形板屋顶或者梯形板材屋顶上。
常见的实践的是，给太阳能模块配备有由铝制成的模块框架，所述模块框架一方面引起机械加强并且另一方面可以用于在模块固定设备处安装太阳能模块。
在较近的时间，无框架的太阳能模块越来越多地被制造，所述太阳能模块具有减小的模块重量，并且可以以降低的生产成本来生产。通常无框架的太阳能模块在其背侧上配备有由钢或者铝组成的模块载体，所述模块载体被粘接到模块背侧上。模块载体如同模块框架那样机械加强地起作用，并且可以用于将太阳能模块固定在模块固定设备处。在两种情况下，模块载体经常还被称作加强支柱或者“后梁（Backrails）”。后梁在专利文献中例如在DE 10 2009057937 A1和US 2009/0205703 A1中被描述。
已知的是，由于在太阳能模块的邻近的环境中的地电位与光伏层结构之间的不同的电位出现直到1500V的高的系统电压。典型地模块载体的接地造成太阳能模块的环境处于地电位。所述高的系统电压导致模块载体和光伏层结构之间的高的电场强度。由此可能发生电瞬变，而或者离子、诸如钠离子从玻璃漂移进入到光伏层结构的薄层中，或者从所述薄层中漂移出来。光伏电池的腐蚀或者脱层导致持久的（电位感应的）功率退化或者导致太阳能模块的失效。
光伏系统为了将电能馈入到公共的供应电网中需要用于将直流电压转换为交流电压的逆变器和太阳能模块的电路。
由DE 10 2007 050 554 A1已知具有用于在长时间使用中减小功率退化的电位升高的光伏系统。太阳能模块的电路的正极的电位在此在逆变器处相对地电位被推移，使得不出现从太阳能模块到地的不受控制的放电。
此外，还已知用于光伏系统的逆变器，所述逆变器通过分离变压器将太阳能模块在电流上（galvanisch）与至接地（Erdmasse）的电位分离，以便防止从光伏系统到接地的不受控制的放电。然而在此必须使用昂贵地匹配于太阳能模块的逆变器，所述逆变器具有小的电效率。
DE 10
2009 044 142 A1 公开薄层器件和例如具有导电保护设备的、玻璃上的太阳能模块。在此来自玻璃片材的离子通过电场引起的漂移和/或放电从功能性层结构被转移到导电保护设备。导电保护设备作为附加的电构件的引入使薄层器件的制造过程困难化。
发明内容
本发明的任务在于，以有利的方式改进具有模块载体（后梁）的太阳能模块，所述太阳能模块与逆变器和附加的电构件无关地被保护免受电位感应的功率退化。
所述的和其他的任务按照本发明的建议通过具有并列专利权利要求的特征的太阳能模块以及用于制造太阳能模块的方法来解决。本发明的有利扩展方案通过从属权利要求的特征说明。
按照本发明示出太阳能模块，所述太阳能模块具有衬底和覆盖层，用于形成太阳能电池的层结构位于所述衬底和覆盖层之间。所述衬底和覆盖层例如由无机玻璃、聚合物或者金属合金组成，并且例如被构造为刚性板，所述板在所谓的复合片材结构中彼此连接。
太阳能模块优选地是具有优选地以集成的形式串行布线的薄层太阳能电池的薄层太阳能模块。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，所述吸收体包括由黄铜矿化合物组成的半导体层，所述半导体层可以例如是由铜-铟/镓-二硫/二硒（Cu(In,Ga)(S,Se)2)族、例如铜铟二硒（CuInSe2或者CIS）或者同族化合物组成的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ半导体。
至少一个用于在位置固定地锚定的模块固定设备、如轨道系统处加固和/或支撑地安装太阳能模块的模块载体通过粘接固定在背离层结构的、背侧的衬底面上。所述模块载体优选地沿着在俯视图中矩形的太阳能模块的纵侧延伸。
在有利的扩展方案中，按照本发明的太阳能模块具有两个或者四个模块载体。由此能够在良好的负载分配（例如风负载）和小的材料耗费的情况下获得太阳能模块的安全的固定。
通常由与例如玻璃的（载体）衬底不同的材料制成模块载体，其中所述模块载体典型地由金属材料、例如铝或者钢组成。为了在衬底处固定，所述模块载体具有至少一个粘接面，所述粘接面通过由硬化的粘接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，粘接层包含至少在硬化的状态下高度电绝缘的粘接剂或者由所述粘接剂组成。高度电绝缘的粘接剂的有利的效果可以在简单的模型中通过以下方式来理解，即通过高度电绝缘的粘接剂明显地减少或者几乎完全地避免外来原子从衬底到层结构中的扩散。这即使在模块载体和层结构之间的高的电压差情况下也适用。因此仅发生太阳能模块的非常小的电位感应的功率退化或者不发生电位感应的功率退化。
在按照本发明的太阳能模块的有利的扩展方案中，所述粘接剂具有≥1500GOhm*cm、优选地＞4000GOhm*cm以及特别优选地5000GOhm*cm直至15000GOhm*cm的比电阻。在此，特别有利的是，所述粘接剂在整个使用范围上、也即在层结构和模块载体之间的直至1000V的电压差情况下、在直至95℃情况下和在直至85%相对湿气情况下具有所述比电阻。这样的高度电绝缘的粘接剂特别有益地将模块载体与衬底和光伏层结构绝缘，并且特别高效地防止电位感应的功率退化。
有利的按照本发明的粘接剂包含硅树脂粘合剂、聚氨酯、（聚）丙烯酸酯或者环氧树脂。特别有利的按照本发明的粘接剂包含单组分或者双组分的硅树脂粘合剂。这样的粘接剂是特别地合适的，因为所述粘接剂具有按照本发明的高度电绝缘的特性以及良好的可处理性和足够的强度和耐气候性。
在按照本发明的太阳能模块的另一有利的扩展方案中，粘接层的厚度d并且尤其粘接层的最小厚度为0.5mm至10mm，优选地1mm至3mm，并且特别优选地1.5mm至2.5mm。这样的厚度d将模块载体与层结构特别有益地绝缘，并且特别高效地防止电位感应的功率退化。
在按照本发明的太阳能模块的另一有利的扩展方案中，粘接面为衬底面的5%至20%并且优选地5%至10%。这具有特别的优点，即可能引起钠转移的通过电流（Stromfluss）保持限制于小的面上。
已经表明，电位感应的功率退化尤其与层结构和模块载体之间的电压差有关。最大电压差越大，功率退化的按照本发明的减少越高效。如果最大电压差为大于或者等于900V，优选地为900V至2000V和特别优选地1400V至1600V，则是特别有利的。
在按照本发明的太阳能模块的有利的扩展方案中，层结构布置在衬底上，并且利用中间层与覆盖层连接。在这种所谓的衬底配置中，电位感应的功率退化在按照现有技术的无高度电绝缘的粘接剂的太阳能模块情况下由于光伏层结构与模块载体在空间上的靠近以及由此提高的电场强度而特别大。令人吃惊地可以通过使用高度电绝缘的粘接剂特别有效地减小电位感应的功率退化。
在按照本发明的太阳能模块的有利的扩展方案中，所述衬底包含或者由玻璃、优选地由钠钙玻璃组成、特别优选地具有11重量%的Na2O的最低含量的玻璃组成。在简单的模型中，电位感应的功率退化可以通过钠离子从衬底到光伏层结构中的迁移来理解。通过层结构的改变的和与最优含量不同的钠掺杂降低太阳能模块的功率。通过高度电绝缘的粘接剂，电场强度和因此还有外来离子、如钠离子从衬底到层结构中或者在层结构之内的迁移被减小，并且太阳能模块的功率维持。
在按照本发明的太阳能模块的有利的扩展方案中，所述太阳能模块不具有金属框架，所述金属框架用于稳定或者固定。这样无框架的太阳能模块（也称作层压制品（Laminate））仅通过模块载体配备有地线。因为模块载体非常邻近地并且在较大的面上布置在光伏层结构之下，所以电位感应的功率退化在按照现有技术的无高度电绝缘的粘接剂的太阳能模块的情况下特别大。高度电绝缘的粘合剂的按照本发明的使用是特别高效的，并且特别好地防止或者减小功率退化。
已经表明，通过硬化的粘接剂将模块载体粘贴在衬底处在工业化批量生产中经常与关于模块载体和背侧的衬底面之间的间隔的一定的变化性相关联。对此的原因是在连接模块载体和衬底时（尚）未硬化的粘接剂的可塑变形性。在按照本发明的太阳能模块的有利的扩展方案中，粘接层包含一个或多个隔离物，所述隔离物分别地被构造用于，如果模块载体被装载到背侧的衬底面，以便通过粘接层将模块载体与背侧的衬底面连接，则在粘接剂（尚）未硬化的情况下使模块载体的粘接面与背侧的衬底面保持处于能预先给定的最小间隔。在此特别有利的是，隔离物具有在高度电绝缘的粘接剂的数量级中的或者更大的比电阻。
在按照本发明的太阳能模块的特别有利的扩展方案中，所述太阳能模块在其外部边缘处不具有框架，而是仅通过在模块背侧上的模块载体加强、稳定和固定。这样的无框架的太阳能模块可以特别简单地和成本低地被制成。
在按照本发明的太阳能模块的另一有利的扩展方案中，所述太阳能模块以矩形形状构造，至少一个模块载体例如以长形的加强支柱的形式沿着（模块）纵侧延伸，并且至少一个粘接层以同样地沿着（模块的）纵侧延伸的粘接层（粘接履带）的形式被构造。因为太阳能模块在工业化的批量生产的生产线中典型地沿着纵侧被移动（verfahren），所以可以通过所述措施以有利的方式避免隔离物（在模块横向方向上）的侧向移位。因此可以可靠地和安全地避免通过移动太阳能模块而使隔离物从粘接层中移出。
本发明此外涉及用于制造太阳能模块、尤其薄层太阳能模块的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供衬底和覆盖层，用于形成太阳能电池的层结构位于所述衬底和覆盖层之间，
-提供至少一个用于加固和/或支撑地安装太阳能模块的模块载体，
-将由硬化的、高度电绝缘的粘接剂组成的粘接层施加在背离层结构的衬底面和/或模块载体的至少一个粘接面上，
-通过至少一个粘接层将模块载体与衬底面连接，
-（允许）硬化（Aushärten(lassen)）粘接层的粘接剂用于在衬底处以粘接方式固定模块载体。
通过按照本发明的方法可以技术上简单地和成本低地制造太阳能模块，其中电位感应的功率退化安全地和可靠地被减小或者避免。
在按照本发明的方法的一种优选的实施方式中，一个或多个隔离物被引入到尚未硬化的粘接剂中。所述隔离物分别地被构造用于，在粘接层的粘接剂未硬化的情况下使粘接面与衬底面保持处于能预先给定的最小间隔。由此太阳能模块可以技术上简单地和成本低地被制造，其中确保，模块载体与背侧的衬底面以通过隔离物能预先给定的最小间隔布置。
在方法技术方面，可以有利的是，隔离物被引入到至少一个已经施加在模块载体的粘接面和/或背侧的衬底面上的粘接层中。所述措施使得能够由传统的喷嘴简单地喷溅或者喷射粘接剂，其中所述喷嘴可不匹配于隔离物的尺寸。优选地，隔离物到粘接层中的引入通过以下方式实现，即隔离物通过压力冲击以气压的方式被吹入，这在技术上能以特别简单的和成本低的方式被实现。此外，隔离物可以在能预先给定的地点处有针对地被定位在粘接层内。
此外，本发明涉及至少一个由能硬化的和在硬化状态下高度电绝缘的粘接剂组成的粘接层的应用，用于在太阳能模块、尤其薄层太阳能模块的背侧的衬底面处固定模块载体，其中所述高度电绝缘的粘接剂可靠地减小或者防止太阳能模块的电位感应的功率退化。
附图说明
现在根据实施例进一步阐述本发明，其中参考附图。其中：
图1根据示意性的（部分）截面图示出具有太阳能模块的背侧的衬底面的模块载体的粘接；
图2示出图1的太阳能模块的背侧的示意性俯视图；
图3示出图1的太阳能模块的示意性截面图；
图4A-4B示出图1的太阳能模块的模块载体的示意性透视图；
图5示出可替代的太阳能模块的背侧的示意性俯视图；
图6示出按照本发明的方法的流程图；和
图7示出与粘接剂的比电阻有关的电位感应功率退化的图表。
具体实施方式
首先观察图2和图3。图2以薄层太阳能模块为例示出总体上用附图标记1标出的太阳能模块1的模块背侧（“Ⅳ侧”）的示意性视图。如常见的那样，太阳能模块1以具有两个平行的纵侧5和与之垂直的横侧6的在俯视图中矩形的面体的形式构造。图3示出太阳能模块1的截面图。
如在图3中可看出的，太阳能模块1具有与所谓的衬底配置相对应的结构。也就是说所述太阳能模块1拥有电绝缘的（载体）衬底2，所述（载体）衬底具有在其上施加的由薄的层组成的层结构23，所述层结构被布置在衬底2的进光侧或者前侧的衬底面24（“Ⅲ侧”）上。所述衬底2这里例如由玻璃和尤其由钠钙玻璃组成，其具有相对小的透光性，其中同样地可以使用具有足够的强度以及相对于所执行的过程步骤的惰性行为的其他绝缘材料。
具体而言，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25例如由不透光的金属、如钼（Mo）组成，并且可以例如通过汽化渗镀被施加到衬底2上。所述背电极层25具有例如大约1μm的层厚度。半导体层26被沉积在背电极层25上，所述半导体层26包含半导体，所述半导体的带隙优选地能够吸收阳光的尽可能大的分量。半导体层26例如由p导电的黄铜矿半导体，例如族Cu(In,Ga)(S,Se)2、尤其钠（Na）掺杂的铜铟二硒（CInSe2）的化合物组成。所述半导体层26具有例如层厚度，所述层厚度处于1-5μm范围中，并且例如为大约2μm。缓冲层27沉积在半导体层26上，所述缓冲层27这里例如由单层硫化镉（CdS）和单层本征氧化锌（i-ZnO）组成，这在图中未进一步示出。缓冲层27具有例如比半导体层26小的层厚度。前电极层28例如通过汽化渗镀被施加到缓冲层27上。前电极层28对于可见光谱范围中的辐射是透明的（“窗层”），以便保证射入的阳光的仅仅小的减弱。可以一般化地被称作TCO层（TCO= Transparent Conductive Oxide（透明导电氧化物））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、铝（Al）掺杂的氧化锌（ZnO）。通过前电极层28与缓冲层27和半导体层26共同地构成异质结（也即相反导电类型的层的序列）。前电极层28的层厚度为例如大约300nm。
为了防止环境影响，在前电极层28上施加例如由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）或者乙烯醋酸乙烯酯（EVA）组成的中间层29，所述中间层29与对于阳光透明的覆盖层30粘接，所述覆盖层30例如由具有少的铁含量的超白玻璃组成。
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31，所述太阳能电池31以串联方式彼此连接。为了该目的，层结构23在使用合适的结构化工艺、例如激光写入或者机械加工（例如剥离或者刻刮）的情况下被结构化。这样的结构化对于每个太阳能电池31典型地包括三个结构化步骤，所述结构化步骤利用首字母缩写词P1、P2、P3被缩写。在第一结构化步骤P1中，背电极层25通过产生第一沟槽32被中断，这在施加半导体层26之前进行，使得第一沟槽32通过该层的半导体材料被填充。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被中断，这在施加前电极层28之前进行，使得第二沟槽33通过该层的导电材料被填充。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被中断，这在施加中间层29之前进行，使得第三沟槽34通过该层的绝缘材料被填充。可替代地可设想，第三沟槽34一直向下伸到衬底2。通过所描述的结构化步骤P1、P2、P3，彼此串联布线的太阳能电池31被构成。所述太阳能模块1例如具有典型60V的端电压。通过在光伏装置中使多个太阳能模块1串联布线，可以（根据串联布线中的位置）得出单个太阳能模块的层结构和参考地之间的高于1000V的电压。
如在图2中可以看出的，两个长形的模块载体4被固定在模块背侧、也即在衬底2的背侧的衬底面3上，所述背侧的衬底面3与用于形成太阳能电池的层结构23背离。模块载体4分别地沿着太阳能模块1的纵侧5延伸，并且例如在纵向中心平面7的两侧并且与太阳能模块1的横向中心平面8对称地布置在模块纵向边缘9附近。所述模块载体分别地在模块横向边缘10前不远处结束。
通过两个纵向的模块载体4可以实现太阳能模块1的机械加强。另一方面模块载体4用于通过固定在位置固定的、锚定的模块固定设备处来安装太阳能模块1，所述模块固定设备典型地包括多个例如由铝组成的支撑轨道。所述两个模块载体4由金属材料、例如铝或者钢组成。尽管在图2中示出两个模块载体4，但是可以理解的是，所述太阳能模块1同样地可以拥有更大或者更小数量的模块载体4。
在图4A和4B中进一步示出单个模块载体4，其中图4A示出模块载体4的要与背侧衬底面3连接的前侧11的透视性俯视图，并且图4B示出模块载体4的正侧13和背侧12的透视性视图。
因此模块载体4被构造为型材部件，并且例如通过金属成形方法由金属板制造。模块载体4可以至少在想象中被拆开为两个在轮廓上为V形的区段14、16。因此模块载体4包括具有两个彼此成锐角放置的柱15、15'的第一V形区段14，所述柱通过背侧的板条17彼此连接。两个柱15、15'分别地与沿着纵侧5延伸的、前侧的板条18连接，所述板条18侧向地从柱15、15'被弯曲。两个前侧的板条18提供用于在衬底2处固定模块载体4的粘接面19。两个前侧的板条18之一与另一柱15''连接，所述另一柱15''与相邻的柱15'成锐角被放置，由此共同地与邻近的柱15'构成第二V形区段16，所述区段16与第一V形区段14相反地取向。另一背侧的板条17位于所述柱15''处。通过模块载体4的在轮廓上有角的结构，太阳能模块1可以非常有效地被加固。
如在图4A和4B中图解的，粘接履带（Kleberaupe）20分别地被施加到模块载体4的两个粘接面19上，所述粘接履带20用于将模块载体4与背侧的衬底面3粘接。所述粘接履带20基本上在粘接面19的整个长度上延伸。粘接剂35典型地在未硬化的状态下是软的或者可塑性变形的，并且通过硬化过渡到硬的、必要时在一定程度上可弹性变形的状态，在所述状态下模块载体4与衬底2固定地连接。
现在参考图1，其中根据沿着图2 的太阳能模块1的纵侧5的示意性（部分）截面图图解模块载体4与太阳能模块1的背侧的衬底面3的粘接。所述截面穿过由粘接剂35组成的粘接履带20设置。
粘接层20由可硬化的或者在粘接状态下硬化的高度电绝缘的粘接剂35组成，所述粘接剂35具有例如6000GOhm*cm的高比电阻。粘接层20的厚度d对应于模块载体4和衬底2之间的所示的间隔，并且例如为2mm。
在图1中在可选的扩展方案中，在粘接层20中示出一个球体形状的隔离物21。可以理解，粘接层20也可以具有多个隔离物21，所述隔离物也可以具有其他的、例如杆状的、长方体状的或者梯形的形状。如果模块载体4为了其粘接被压向衬底2，则通过隔离物21的相同的直径可以预先给定在背侧的衬底面3和模块载体4的两个粘接面19之间的最小间隔。隔离物21这里例如由可弹性变形的塑料、例如具有85的肖氏硬度的EPDM（三元乙丙橡胶）或者具有80的肖氏硬度的POM（聚甲醛）组成。为了避免通过隔离物的局部通过电流，特别有利的是，隔离物具有在高度电绝缘的粘接剂35的数量级中的或者更大的比电阻。隔离物21优选地比未硬化的粘接剂35硬，以便可以履行隔离物功能。但是，所述隔离物21不是“太硬”，使得可以避免在玻璃衬底2处通过局部点负荷引起的损害。隔离物21的硬度在此情况下通常小于衬底2的硬度。此外隔离物21的硬度最大对应于硬化的粘接剂的硬度，以便避免在实践中例如通过雪压力负载或者风压力负载引起的强的力作用情况下通过隔离物21避免点负荷。
图5示出可替代的太阳能模块1的背侧衬底面3的示范性扩展方案。如在图5中可看出的，四个模块载体4.1、4.2、4.3、4.4被固定在模块背侧上、也即在衬底2的背侧的衬底面3上，所述背侧的衬底面3背离用于形成太阳能电池的层结构23。通过使用模块载体4.1、4.2、4.3、4.4能够在相比于图2的示例较小的材料耗费和良好的负载分配的情况下实现安全的固定。
在图6中示出用于制造具有高度电绝缘的模块载体4的太阳能模块1的按照本发明的方法的流程图。
在试验中，电位感应的退化在标准化的测试条件下被测量。所述测试在环境实验室中在500小时的持续时间上进行，其中所述太阳能模块1在85%相对湿度情况下遭受95℃的温度，并且太阳能模块1在此一天一次（einmal am Tag）被冷却到-40℃。
所述太阳能模块1电绝缘地被安放在环境实验室中。太阳能模块1在所有设置的位置处并且在太阳能模块M3-M6的情况下在衬底2的背侧的衬底侧3上的模块载体4处被接地。所述太阳能模块M1和M2用作参考，并且不具有粘上的模块载体4。太阳能模块M1-M6具有30cm×30cm的面。太阳能模块1的内部层结构23对应于在图3中所示的和和上面描述的、基于黄铜矿半导体的薄层太阳能模块的结构。
在太阳能模块M3-M6情况下，在测试期间，在短路的模块端子和地线之间施加-1000V的电压。所述太阳能模块M1和M2在背侧的衬底面3上没有模块载体4的情况下和在500小时上未加载电压的情况下在环境实验室中被加负荷，并且用作参考。
粘接剂A和B是具有6000GOhm*cm或者1500GOhm*com的比电阻的单组分的、通过烷氧基交联的硅树脂粘合剂。粘接剂C是基于硅烷改良的聚合物的可喷射的单组分粘接剂和密封剂，所述单组分粘接剂和密封剂通过反应与湿气交联（硬化）成具有5GOhm*cm的比电阻的弹性产品。
试验的结果在表1和图7中示出。所说明的功率退化是在测试前和测试后在太阳模拟器处在光浸润（Lightsoaking）之后所测量的功率相关于测试前的功率的差。
表明功率退化与粘接剂35的比电阻有关的明显的减少，其中利用所述粘接剂35将模块载体4固定到太阳能模块M3-M6的背侧的衬底面3上。在具有6000GOhm*cm的比电阻的粘接剂A情况下，功率退化为4.4%和7.8%。在具有1500GOhm*cm的比电阻的粘接剂B情况下，功率退化为14.0%。在按照现有技术的具有5GOhm*cm的比电阻的粘接剂C情况下，功率退化为32.3%。因此对于按照本发明的具有大于或等于1500GOhm*cm的比电阻的粘接剂A、B，相比于具有5GOhm*cm的比电阻的按照现有技术的粘接剂C在功率退化方面表明出乎意料的和强烈的减少。
| 太阳能模块 | 粘接剂 | 比电阻[GOhm*cm] | 电压[V] | 功率退化[%] |
| M1(参考) | 无 | 0 | 0.0 | |
| M2（参考） | 无 | 0 | 1.8 | |
| M3 | A | 6000 | -1000 | 4.4 |
| M4 | A | 6000 | -1000 | 7.8 |
| M5 | B | 1500 | -1000 | 14.0 |
| M6 | C(现有技术) | 5 | -1000 | 32.3 |
表1：与不同的粘接剂有关的功率退化。
如从上述的描述中得出的，本发明提供太阳能模块1，所述太阳能模块1能够实现模块载体4的简单的、可靠的和成本低的粘接用以在模块固定设备处稳定或者支撑地固定。通过按照本发明的使用高度电绝缘的粘接剂35，模块功率的电位感应的退化明显地被减少。这对于专业人员是出乎预料的和令人吃惊的。
附图标记列表
1 太阳能模块
2 衬底
3 背侧的衬底面
4 、4.1、4.2、4.3、4.4模块载体
5 纵侧
6 横侧
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 正侧
14 第一V形区段
15 、15'、15''柱
16 第二V形区段
17 背侧的板条
18 前侧的板条
19 粘接面
20 粘接层
21 隔离物
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 中间层
30 覆盖层
31 太阳能电池
32 第一沟槽
33 第二沟槽
34 第三沟槽
35 粘接剂
d 粘接层20的厚度。
Claims (13)
1.太阳能模块（1），至少包括
- 衬底（2）和覆盖层（30），用于形成太阳能电池（31）的层结构（23）布置在所述衬底（2）和覆盖层（30）之间，和
- 在背离层结构（23）的衬底面（3）上，至少一个用于加固和/或支撑地安装太阳能模块（1）的模块载体（4），所述模块载体（4）具有至少一个粘接面（19），所述粘接面（19）通过至少一个粘接层（20）与衬底面（3）粘接，
其中所述粘接层（20）包含硬化的、高度电绝缘的粘接剂（35）。
2.按照权利要求1所述的太阳能模块（1），其中所述粘接剂（35）具有带有≥1500GOhm*cm、优选地＞4000GOhm*cm、特别优选地5000GOhm*cm至15000GOhm*cm的比电阻。
3.按照权利要求1或2所述的太阳能模块（1），其中所述粘接剂（35）包含硅树脂粘合剂和优选地单组分或者双组分的硅树脂粘合剂。
4.按照权利要求1至3之一所述的太阳能模块（1），其中粘接层（20）的厚度d为0.5mm至10mm、优选地1mm至3mm和特别优选地1.5mm至2.5mm。
5.按照权利要求1至4之一所述的太阳能模块（1），其中所述粘接面（19）为衬底面（3）的5%至20%和优选地5%至10%。
6.按照权利要求1至5之一所述的太阳能模块（1），其中层结构（23）和模块载体（4）之间的最大电压差为大于或等于900V、优选地为900V至2000V和特别优选地为1400V至1600V。
7.按照权利要求1至6之一所述的太阳能模块（1），其中所述太阳能模块（1）不具有框架。
8.按照权利要求1至7之一所述的太阳能模块（1），其中所述衬底（2）包含钠钙玻璃，其优选地具有11重量%的Na2O的最低含量。
9.按照权利要求1至8之一所述的太阳能模块（1），其中所述层结构（23）布置在衬底（2）上，并且利用中间层（29）与覆盖层（30）连接。
10.按照权利要求1至9之一所述的太阳能模块（1），其中所述粘接层（20）包含一个或多个隔离物（21），所述隔离物（21）分别地被构造用于，在粘接层（20）的粘接剂（35）未硬化的情况下使粘接面（19）与衬底面（3）保持处于能预先给定的最小间隔。
11.用于制造太阳能模块（1）的方法，具有以下步骤：
- 提供衬底（2）和覆盖层（30），用于形成太阳能电池（31）的层结构（23）处于所述衬底（2）和覆盖层（30）之间，
- 提供至少一个用于加固和/或支撑地安装太阳能模块（1）的模块载体（4），
- 将由能硬化的粘接剂组成的粘接层（20）施加在背离层结构（23）的衬底面（3）和/或模块载体（4）的至少一个粘接层（19）上，
- 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）的粘接剂用于在衬底（2）处以粘接的方式固定模块载体（4）。
12.按照权利要求11所述的方法，其中一个或多个隔离物（21）被引入到尚未硬化的粘接剂中，其中所述隔离物（21）分别地被构造用于，在粘接层（20）的粘接剂未硬化的情况下使粘接面（19）与衬底面（3）保持处于能预先给定的最小间隔。
13.至少一个由在硬化状态下高度电绝缘的粘接剂（35）组成的粘接层（20）的应用，用于在太阳能模块（1）、尤其薄层太阳能模块的背侧的衬底面（3）处固定模块载体（4）用以减小太阳能模块（1）的电位感应的功率退化。
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