CN111542929A - 太阳能模组的修复方法及太阳能模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于修复具有正面封装元件(8)和背面封装元件(6)的太阳能模组的方法，包括以下步骤：a)将粘合剂膏或粘合剂液涂覆到背面封装元件(6)；b)将覆盖层(4)施加到在步骤a)中涂覆的粘合剂膏或粘合剂液上，以及c)硬化粘合剂膏或粘合剂液。此外，本发明涉及一种太阳能模组，其具有正面封装元件(8)、背面封装元件(6)、位于背面封装元件(6)的背离正面封装元件(8)的一侧上的粘合剂层(5)，以及位于粘合剂层(5)的背离正面封装元件(8)的一侧上的覆盖层(4)。

Description

太阳能模组的修复方法及太阳能模组

本发明涉及一种用于修复具有正面封装元件和背面封装元件的太阳能模组的方法以及一种太阳能模组。太阳能模组全年安装在室外，因此会受到天气和环境的影响，例如紫外线辐射、温度、湿度、冰雹、雪和风。尤其是背面封装元件可能在气候影响的作用下在其使用时间内分解，和/或具有缺陷。导电部分可能暴露在外。于是，它们不再满足所谓II级保护的要求。绝缘故障可能导致由多个太阳能模组串组成的太阳能模组系统的功率损失，因为检查机构会切断具有这种有缺陷的太阳能模组串的太阳能模组。此外，如果太阳能模组损坏，湿气更容易进入太阳能模组内部。由此，太阳能模组会更快地老化，这同样地伴随着性能降低。

本发明的目的是提供一种用于修复太阳能模组的方法和一种能够防止电绝缘故障的太阳能模组。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求12的特征的太阳能模组来解决。有利的改进方案在从属权利要求中给出。

本发明涉及一种用于修复具有正面封装元件和背面封装元件的太阳能模组的方法，包括以下步骤：

a)将粘合剂膏或粘合剂液涂覆到背面封装元件上，

b)将覆盖层施加到粘合剂膏或粘合剂液上，

c)硬化粘合剂膏或者粘合剂液。

借助该方法消除和/或防止太阳能模组的电绝缘故障。该方法能够在安装太阳能模组的位置处实施。太阳能模组不需要被运输，而是可以在其工作环境中或与其直接相邻的环境中进行维修，由此使该方法具有成本效益。此外，该方法低成本。但是，设置在背面封装元件上的接线盒不必为了实施该方法而从背面封装模块移除。

该方法尤其适用于背面封装元件部分或整面上已经损坏的太阳能模组。

步骤a)和b)以所给定的顺序实施。即，在根据步骤a)将粘合剂膏或粘合剂液涂覆到背面封装元件之后，实施步骤b)，通过将覆盖层施加到粘合剂膏或粘合剂液上。粘合剂膏或粘合剂液的硬化反应可以在实施步骤a)期间已经开始，但是步骤b)要在硬化完成即步骤c)之前进行。即，如果粘合剂膏或粘合剂液还没有完全硬化，则实施步骤b)，但是粘合剂膏或粘合剂液的硬化已经可以开始。因此，根据步骤c)的粘合剂膏或粘合剂液的硬化可以在步骤b)之前已经开始，但是硬化在步骤b)期间并没有完成，而是在步骤c)中才完成。

根据步骤c)使得粘合剂膏或粘合剂液硬化。术语“硬化”是指例如借助于粘合剂膏或粘合剂液的交联进行的固化，硬化通过方法实施者非主动或被动地和/或主动地实施。例如，粘合剂膏或粘合剂液通过与本来存在的空气湿度反应而交联，或者粘合剂物理地凝固，使得方法实施者不是主动地开始固化。可选的，例如硬化通过由方法实施者在步骤a)之前和/或期间主动地将一种成分或子成分添加或混合到粘合剂膏或粘合剂液的另一种成分中而使粘合剂膏或粘合剂液交联而引发。为了实施步骤c)，优选使得经过预定的时间。即，一直等到粘合剂膏或粘合剂液硬化。

通过该方法，将硬化的粘合剂膏或粘合剂液形式的绝缘的粘合复合层与覆盖层形式的机械保护和绝缘的层，相结合地施加到受损的太阳能模组上，从而获得成本优化且可靠的，具有延长的使用寿命的太阳能模组。太阳能模组在损坏后不必更换，相反地，可以借助该方法可靠地修复。因此，太阳能模组可以继续用作能量源。此外，通过施加附加的绝缘层提高了太阳能模组的使用寿命，尤其是因为更少的湿气能够侵入到太阳能模组内部中。由此，伴随着性能降低的湿气引起的老化变慢。此外，该方法不仅可以单独地在具有多个太阳能模组的太阳能模组系统的受损的太阳能模组中单独应用，也可以在太阳能模组系统的多个受损的太阳能模组中应用，从而该方法可以任意地扩展。

优选地，在步骤a)之前清洁太阳能模组的污物。例如，可以使用一个或多个扫帚、刷子、海绵、吸尘器带有和/或不带有清洁液体来去除污物。由此，背面封装元件和在步骤a)至c)中施加的层之间的粘合能够得到改善，并且能够避免由于包含污物颗粒的缺陷。

在步骤a)中的术语“涂覆”优选包括将粘合剂膏或粘合剂液喷涂、刮涂、涂抹和/或喷射到背面封装元件上。步骤a)可以以一个步骤或多个步骤进行。优选地，步骤a)以一个步骤进行。

步骤b)优选使用自粘合在粘合剂上的覆盖层实施。

粘合剂膏或粘合剂液优选地选自物理硬化或化学硬化的粘合剂。物理硬化的粘合剂应理解为是一种粘合剂，其中已完成的粘合剂，也就是聚合物本身被施加到背面封装元件上。在此，使用物理方法，该方法首先使粘合剂以可加工的形式，即以粘合剂膏或粘合剂液的形式产生，以便使粘合剂在步骤c)中硬化，即再凝固，其中，如上所述的硬化反应在步骤a)和/或b)中已经可以开始。化学硬化的粘合剂，也称为反应粘合剂，理解为通过一种或多种粘合剂组分的化学反应实现硬化或固化的粘合剂。

在一个优选实施方式中，粘合剂膏或粘合剂液选自甲基丙烯酸甲酯-、硅树脂-、MS聚合物(硅烷改性聚合物)-、多硫化物-、聚氨酯-粘合剂膏或粘合剂液。更优选地，选择硅树脂膏或硅树脂液体作为粘合剂膏或粘合剂液。

优选地，硅树脂膏或硅树脂液体是烷氧基、肟和/或乙酰氧基硬化类型的单组分-RTV-硅树脂系统，并且步骤c)通过空气湿度来触发。术语“RTV-硅树脂”代表室温交联硅树脂。RTV硅树脂优选在23与30℃之间的环境温度和30至60％范围内的相对空气湿度下交联。具有烷氧基-、肟-和/或乙酰氧基-硬化型的RTV-硅树脂在硬化时裂解少量的副产物，如甲醇或乙醇的烷醇，肟或乙酸。这些硅树脂具有良好的粘结力，并且此外相对成本低廉。特别优选地，RTV-硅树脂是一种烷氧基-硬化型的单组分-RTV-硅树脂。其具有相对好的粘结力，没有腐蚀性，并且在硬化时不会发出不适的气味。单组分-RTV-硅树脂优选地以不可流动的膏或可涂抹的液体的形式涂覆在背面封装元件上。

可选地，优选硅树脂膏或硅树脂液体是烷氧基-硬化型的双组分-RTV-硅树脂，并且步骤c)通过第二组分和第一组分的事先混合与反应而触发。该硅树脂也是相对成本低廉的，具有相对好的粘结力，没有腐蚀性，并且在硬化时不会发出不适的气味。优选地，双组分-RTV-硅树脂以可涂抹液体的形式施加在背面封装元件上。

此外，可选地，硅树脂膏或硅树脂液体是具有贵金属交联催化剂的双组分-RTV-硅树脂，并且步骤c)通过第二组分和第一组分的事先混合与反应而触发。

在一个优选的实施方式中，步骤a)和步骤b)直接依次进行。即，在步骤a)和步骤b)之间不执行其他步骤。施加中间层，例如粘接层，在硬化的硅树脂和覆盖层之间是不必要的。

优选地，步骤a)和步骤b)在背面封装元件上整面或者基本上整面地实施。“基本上整面地”指的是超过80％的面覆盖，优选超过90％的面覆盖。由此可以提高太阳能模组的使用寿命，因为更少的湿气可以侵入到太阳能模组内部，由此减缓伴随着的性能降低的由湿气引起的老化。

在一种优选的实施方式中，覆盖层是单层或多层的塑料薄膜。更优选地，覆盖层包括聚酯层、聚酰胺层、聚烯烃层和/或氟聚合物层。优选地，覆盖层包括PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PO(聚烯烃)例如PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)、PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)和/或PA(聚酰胺)。

在一个优选的实施方案中，覆盖层包括氟聚合物。优选地，氟聚合物是聚氟乙烯。它是耐污的，耐受许多化学品，并且对油脂和油是不可渗透的。此外，它具有相对优异的耐候性。覆盖层优选是不透明的薄膜。聚氟乙烯与硬化的粘合剂的材料组合，特别是在硅树脂的情况下，在修复时间、修复成本和修复可靠性方面是最佳的。这种材料组合尤其是耐气候影响且满足相对高的质量标准，并且在此相对成本低廉。

在一个优选的实施方式中，覆盖层是具有聚氟乙烯层的薄膜组件，其中聚氟乙烯层作为外层设置，即设置在薄膜组件的背离背面封装元件的一侧上。

优选地，覆盖层具有10至600μm的层厚度，更优选为30至500μm的层厚度。这些层厚度足以确保数年耐候的效果。

在该方法中使用的太阳能模组包括正面封装元件、背面封装元件和设置在这两个元件之间的层压的太阳能电池。

在优选实施方式中，背面封装元件包括背面薄膜或背面薄膜压层，根据步骤a)将粘合剂膏或粘合剂液涂覆到背面薄膜或背面薄膜压层，并且正面封装元件是玻璃。因此，太阳能模组优选是玻璃-薄膜-太阳能模组。

该正面封装元件、层压的太阳能电池和背面封装元件优选构造为层状的，并且形成以具有侧边缘的太阳能模组层压板的形式的层堆叠。层压的太阳能电池在下文也称为太阳能电池层压层。太阳能模组优选具有太阳能模组框架，其围绕太阳能模组的侧边缘或者它的层堆叠或者它的太阳能模组层压板，并且包围正面封装元件和背面封装元件，其中太阳能模组在存在太阳能模组框架的情况下经受步骤a)至c)。太阳能模组框架包括例如四个角连接件以及四个例如由铝制成的框架部件，框架部件与角连接件压紧在一起。框架部件和角连接件围绕太阳能模组层压板的侧边缘，并且此外在正面或背面封装元件的俯视图中位于其边缘区域上。在实施本方法之前，不移除太阳能模组框架，而是在执行步骤a)至c)期间将其设置在太阳能模组层压板。

太阳能模组框架在实施该方法期间存在于太阳能模组上，也就是说，在实施该方法之前不将其移除。由此避免可能导致太阳能模组进一步损坏的方法步骤。特别地，如果正面封装元件是热预应力玻璃，则可以避免在移除太阳能模组框架时损坏玻璃。如果太阳能模组框架具有四个角连接件以及四个被压紧到其上的框架部件，则该太阳能模组框架仅能够在塑性变形下被移除，使得当其被去除时将必须将新的太阳能模组框架安装到太阳能模组。根据本发明的方法节省了这种要求并且因此成本低廉。

本发明还涉及一种太阳能模组，其包括正面封装元件、背面封装元件、位于背面封装元件的背离正面封装元件的一侧上的粘合剂层，以及位于粘合剂层的背离正面封装元件的一侧上的覆盖层。关于方法描述的有利的实施方式相应地适用于太阳能模组，并且反之亦然。

太阳能模组优选具有按所给出的顺序的以下层构造：正面封装元件/层压的太阳能电池/背面封装元件/粘合剂层/覆盖层。在一个优选的实施方式中，覆盖层直接位于粘合剂层上，即在它们之间没有设置中间层，例如粘接层。覆盖层自粘合地设置在粘合剂层上。优选地，粘合剂层是硅树脂层。优选地，覆盖层是氟聚合物，更优选的是聚氟乙烯。在一个优选实施方式中，该正面封装元件是玻璃，该背面封装元件是背面薄膜或背面薄膜压层。太阳能模组优选地包括太阳能模组框架，其围绕太阳能模组的侧边缘，并且如上所述地包围正面封装元件和背面封装元件。

在一个优选的实施方式中，粘合剂层在背面封装元件上设置为整面的或者基本上整面的，并且覆盖层在粘合剂层上设置为整面的或者基本上整面。

本发明的其它特征和优点将结合附图示出，并在下面通过示例的方式进行描述。附图示意性地并且不按比例地示出：

图1示出了根据本发明的方法的流程图；

图2示出了根据本发明的太阳能模组的第一种变型的剖面图；以及

图3示出了根据本发明的太阳能模组的第二种变型的剖面图。

图1示出了根据本发明的方法的流程图。在该方法中，具有正面封装元件和背面封装元件的太阳能模组被修复。该方法始于步骤1，其中，根据步骤a)将例如以单组分或双组分-RTV-硅树脂形式的粘合剂膏或粘合剂液涂覆在背面封装元件上。随后，在根据步骤b的步骤2中，将覆盖层施加到粘合剂膏或粘合剂液上。在步骤2之后是步骤3，在该步骤中，根据步骤c)使粘合剂膏或粘合剂液硬化。例如，如果在该方法中使用单组分-RTV-硅树脂，它通过与来自室温环境的湿气水分子的反应而硬化。例如，如果在该方法中使用双组分-RTV-硅树脂，则该硅树脂膏或硅树脂液体通过两种组分的混合和反应开始硬化，其中，在步骤a)之前进行混合。在步骤3中规定，为了使粘合剂膏或粘合剂液硬化，经过规定的时间。

图2示出了根据本发明的太阳能模组的第一种变型方案的不按比例且纯粹示意性的剖面图。太阳能模组包括正面封装元件8和背面封装元件6，在它们之间存在具有层压太阳能电池的太阳能电池层压层7。此外，在背面封装元件6的背离正面封装元件8的一侧整面地设置粘合剂层5。此外，在粘合剂层5的背离正面封装元件8的一侧上，覆盖层4例如以薄膜组件的形式整面地设置，该薄膜组件包括聚氟乙烯层。

正面封装元件8、背面封装元件6和太阳能电池层压层7形成太阳能模组层压板，其由上述层堆叠形成并且具有侧边缘10，其中两个侧边在图2中可见。具有这些太阳能模组层压板的太阳能模组在背面封装元件6损坏之后被实施图1中所示的方法，使得在实施该方法之后太阳能模组附加地具有粘合剂层5和覆盖层4。

图3示出了根据本发明的太阳能模组的第二种变型方案的不按比例且纯粹示意性的剖面图。在图3中示出的太阳能模组相应于在图2中示出的太阳能模组——相同的附图标记用于相同的元件，并且所做的实施方案相应地适用。与图2所示的结构不同，这里所示的太阳能模组包括太阳能模组框架9，该太阳能模组框架9围绕侧边缘10并且包围正面封装元件8和背面封装元件6。这里，太阳能模组也被实施图1中所示的方法，其中，在实施图1中所示的方法时，太阳能模组框架9设置在太阳能模组层压板。在太阳能模组框架9存在的情况下，在太阳能模组被实施所述方法。

附图标记列表：

1 步骤a)

2 步骤b)

3 步骤c)

4 覆盖层

5 粘合剂层

6 背面封装元件

7 太阳能电池层压层

8 正面封装元件

9 太阳能模组框架

10 侧边缘

Claims (15)

1.本发明涉及一种用于修复具有正面封装元件(8)和背面封装元件(6)的太阳能模组的方法，包括以下步骤：

a)将粘合剂膏或粘合剂液涂覆到背面封装元件(6)，

b)将覆盖层(4)施加到在步骤a)中涂覆的粘合剂膏或粘合剂液上，以及

c)硬化粘合剂膏或粘合剂液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂膏或粘合剂液选自的组包括甲基丙烯酸甲酯-、硅树脂-、MS聚合物-、多硫化物-、聚氨酯的粘合剂膏或粘合剂液，所述粘合剂膏或粘合剂液优选是硅树脂膏或硅树脂液体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硅树脂膏或硅树脂液体是烷氧基、肟和/或乙酰氧基硬化型的单组分-体系-RTV-硅树脂，并且步骤b)由通过空气湿度触发。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硅树脂膏或硅树脂液体是烷氧基硬化型的双组分-体系-RTV-硅树脂，且步骤b)通过第二组分与第一组分的混合和反应来触发，或所述硅树脂膏或硅树脂液体是具有贵金属交联催化剂的双组分-体系-硅树脂，且步骤b)通过第二组分与第一组分的混合和反应来触发。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤a)和步骤b)直接依次地实施。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，整面地或基本上整面地在所述背面封装元件(6)上执行步骤a)和步骤b)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖层(4)是单层或多层的塑料薄膜，所述塑料薄膜优选包括聚酯层、聚酰胺层、聚烯烃层和/或氟聚合物层。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述覆盖层(4)包括聚氟乙烯层。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖层(4)具有10至600μm的层厚度，优选具有30至500μm范围内的层厚度。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述背面封装元件(6)包括背面薄膜或背面薄膜压层，根据步骤a)在所述背面薄膜或背面薄膜压层上涂覆粘合剂膏或粘合剂液，并且所述正面封装元件(8)是玻璃。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述太阳能模组包括太阳能模组框架(9)，所述太阳能模组框架围绕所述太阳能模组的侧边缘(10)，并且包围所述正面封装元件(8)和所述背面封装元件(6)，并且在存在所述太阳能模组框架(9)的情况下，所述太阳能模组被实施步骤a)至c)。

12.太阳能模组，包括正面封装元件(8)、背面封装元件(6)、位于背面封装元件(6)的背离正面封装元件(8)的一侧上的粘合剂层(5)，以及位于粘合剂层(5)的背离正面封装元件(8)的一侧上的覆盖层(4)。

13.根据权利要求12所述的太阳能模组，其特征在于，所述正面封装部件(8)为玻璃，所述背面封装部件(6)为背面薄膜或背面薄膜压层，所述粘合剂层(5)为硅树脂层，所述覆盖层(4)为氟聚合物。

14.根据权利要求12或13所述的太阳能模组，其特征在于，所述太阳能模组包括太阳能模组框架(9)，所述太阳能模组框架(9)围绕所述太阳能模组的侧边缘(10)并且包围所述正面封装元件(8)和所述背面封装元件(6)。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的太阳能模组，其特征在于，硬化的硅树脂层(5)整面地或基本上整面地设置在背面封装元件(6)上，并且覆盖层(4)整面地或基本上整面地设置在硬化的硅树脂层(5)上。

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