DE102006041169A1

DE102006041169A1 - Beschichtungsverfahren, photovoltaisches Element mit Beschichtungsschicht hergestellt nach diesem Verfahren sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006041169A1
Application number: DE102006041169A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Longerich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung zumindest einer Beschichtung zumindest einer Oberfläche zumindest eines photovoltaischen Elementes, wobei auf die Oberfläche zumindest ein aushärtbares erstes fluides Medium aufgebracht wird sowie das erste Medium zumindest bereichsweise auf die Oberfläche durch Aufgießen aufgelegt wird, das erste Medium auf der Oberfläche zumindest bereichsweise verteilt wird und das erste Medium anschließend zumindest bereichsweise, im wesentlichen vollständig, ausgehärtet wird, ein photovoltaisches Element, umfassend zumindest eine Beschichtungsschicht, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung zumindest einer Beschichtung zumindest einer Oberfläche zumindest eines photovoltaischen Elementes, wobei auf die Oberfläche zumindest ein aushärtbares erstes fluides Medium aufgebracht wird, ein photovol taisches Element umfassend zumindest eine Beschichtungsschicht hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein wesentliches Problem für den Einsatz von photovoltaischen Elementen wie Solarzellen ist ihr sicherer Einbau/Verbau für den Dauerbetrieb.
Insbesondere bei der Installation des photovoltaischen Elements im Außendachbereich eines Gebäudes muß das photovoltaische Element langzeitig extremen Belastungen, insbesondere durch extreme Witterungsbedingungen, wie unterschiedliche Temperaturen, Feuchtigkeit, Schnee, Eis, Hagel oder dergleichen, Stand halten. Diese Witterungsbedingungen führen zu extremen mechanischen und sonstigen Beanspruchungen des photovoltaischen Elementes. Darüber hinaus muß sichergestellt sein, daß das photovoltaische Element auch bei diesen Bedingungen eine einwandfreie elektrische Funktionsfähigkeit aufweisen muß, d.h. daß ein Kontakt zwischen photoaktiven Schichten der photovoltaischen Zelle, d.h. Schichten, in denen Strahlungsenergie, wie Lichtenergie, in elektrische Energie umgewandelt wird, über elektrische Anschlüsse sichergestellt ist. Die frontseitige Sicherung, d.h. die Sicherung der Oberfläche des photovoltaischen Elements, welches der Lichteinstrahlung ausgesetzt ist, ist grundsätzlich durch ein transparentes System, wie Glas, Kunststoff, flexible Folie, realisiert. Dabei wird das transparente System mit der photoaktiven Schicht des photovoltaischen Elements verklebt oder anderweitig an diesem fixiert.

Die rückseitige Verkapselung geschieht nach dem heutigen Stand der Technik durch Ethylen-Vinylacetat-Copoymer (EVA)- oder Polyvinylbutyral (PVB)-Folie. Ein entsprechendes Beschichtungs- bzw. Verkapselungsverfahren ist aus der DE 699 24 025 T2 bekannt. Die Folie wird dabei auf eine Solarzelle mit einem weiteren Träger im Vakuum und unter Temperatur auflaminiert. Die abschließende Außenschicht kann dann eine weitere Folie oder eine Glasplatte sein. Diese Verfahren sind sehr aufwendig und kostenintensiv.

Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen ein photovoltaisches Element durch eine Sprayverkapselung durch Aufsprühen eines Zweikomponentenlackes verkapselt wird. Ein gattungsbildendes Verfahren beschreibt die DE 690 17 963 T2 , bei dem über eine Luftsprühpistole das Verkapselungsmittel in Form eines Zweikomponenten-Polyurethans auf ein photovoltaisches Modul aufgebracht wird. Darüber hinaus beschreibt die US 4,549,033 ein Acrylvorpolymer zur Verkapselung eines photovoltaischen Elements, bei dem das flüssige Vorpolymer in einen Zwischenraum zwischen einer Lagerungsplatte und einer Schutzplatte, zwischen denen auch das photovoltaische Element angeordnet ist, eingebracht wird. Nachteilig bei diesen Verfahren ist jedoch, daß sich bei einer Beschichtung bzw. Verkapselung durch ein Aufsprühen eines Mediums Freiräume, insbesondere Luftblasen in der Beschichtung bilden, so daß die Beschichtung nicht den mechanischen und chemischen Beanspruchungen, denen ein photovoltaisches Element, insbesondere bei einer Anordnung auf einem Dach eines Gebäudes, ausgesetzt ist, widerstehen kann. Insbesondere wird die Beschichtung sehr schnell brüchig, so daß Feuchtigkeit an das photovoltaische Element vordringen kann, was zu einer Zerstörung, auf jeden Fall zu einem Funktionsausfall, des photovoltaischen Elements führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Beschichtung bzw. Verkapselung eines photovoltaischen Elements bereitzustellen, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Insbesondere ist ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zur Beschichtung bzw. Einkapselung eines photovoltaischen Elements, wie eine Solarzelle, zu liefern, welches eine verbesserte, zumindest die gleiche, Einkapselungsqualität wie eine Laminierung mit Folien bzw. eine verbesserte Einkapselungsqualität als eine Beschichtung durch Aufsprühen eines Zweikomponenten-Lackes aufweist und bevorzugt in Contiprozessen, d.h. in kontinuierlichen Herstellungsprozessen des photovoltaischen Elements, eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Verfahren das erste Medium zumindest bereichsweise auf die Oberfläche durch Aufgießen aufgelegt wird, das erste Medium auf der Oberfläche zumindest bereichsweise verteilt wird und das erste Medium anschließend zumindest bereichsweise, im wesentlich vollständig, ausgehärtet wird.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Beschichtung auf eine einer photoaktiven Schicht des photovoltaischen Elementes abgewandten Oberfläche aufgebracht wird.

Bei den beiden vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung bevorzugt, daß als photovoltaisches Element zumindest eine Solarzelle beschichtet wird.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß als erstes Medium ein Medium umfassend zumindest einen, vorzugsweise lösungsmittelfreien, Lack, insbesondere ein Mehrkomponenten-Lack-System, umfassend zumindest zwei Komponenten, insbesondere zumindest ein Polyurethan-System, zumindest ein Epoxydharz-System und/oder zumindest ein Silikon-Harzsystem, verwendet wird.

Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß das erste Medium mittels zumindest einer Aufgießvorrichtung, vorzugsweise umfassend zumindest eine Düse, insbesondere eine Breitschlitzdüse, vorzugsweise eine Vielzahl von Düsen, auf die Oberfläche aufgelegt wird.

Bevorzugt ist, daß das Aufgießen des ersten Mediums im wesentlichen drucklos, vorzugsweise im wesentlichen mittels Schwerkraft, erfolgt, wobei vorzugsweise mittels des aufgebauten Drucks des ersten Mediums im wesentlichen Strömungswiderstände des ersten Mediums, insbesondere in der Aufgießvorrichtung und/oder zumindest einem Zuleitungssystem zu der Aufgießvorrichtung überwunden werden.

Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet sein dadurch, daß das erste Medium mit einem relativen Druck im Vergleich zu einer Umgebungsatmosphäre von weniger als 20bar, vorzugsweise von weniger als 2bar, bevorzugter von weniger als 1bar, noch bevorzugter von weniger als 0,5bar und am bevorzugtesten von weniger als 0,1bar aus der Vorrichtung zum Aufgießen austritt.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß das erste Medium in einem im wesentlichen regelmäßigen Muster, wie meanderförmig, spiralförmig, punktförmig, linienförmig, kreisförmig und/oder rechteckförmig auf die Oberfläche aufgelegt wird.

Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Menge des auf die Oberfläche aufgelegten ersten Mediums dosiert wird.

Dabei ist bevorzugt, daß die Menge des auf die Oberfläche pro Oberflächeneinheit aufgelegten ersten Mediums über im wesentlichen die gesamte beschichtete Oberfläche im wesentlichen gleich ist.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Menge des auf die Oberfläche pro Oberflächeneinheit aufgelegten ersten Mediums bereichsweise, insbesondere im Bereich von zumindest ei nem, insbesondere elektrischen Anschlußelementen des photovoltaischen Elementes im Vergleich zu der Menge des auf die verbleibende beschichtete Oberfläche pro Oberflächeneinheit aufgebrachten ersten Mediums erhöht oder erniedrigt ist.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß vor Aufgießen des ersten Mediums, insbesondere zur Erreichung des im wesentlichen regelmäßigen Musters und/oder zur Dosierung des ersten Mediums, zumindest eine Maske umfassend eine Vielzahl von Öffnungen zumindest bereichsweise auf und/oder über der Oberfläche angeordnet wird.

Dabei ist bevorzugt, daß nach Anordnung der Maske das erste Medium auf die Maske aufgegossen wird und, insbesondere mittels zumindest einer ersten Verteilvorrichtung, wie einem Spachtel, einem Schieber und/oder einer ersten Rakelvorrichtung, auf der Maske verteilt wird, insbesondere die Öffnungen der Maske im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium gefüllt werden.

Bei den beiden vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Maske nach Aufgießen und/oder Verteilen des ersten Mediums von der Oberfläche entfernt wird.

Besonders bevorzugt ist, daß die Verteilung des ersten Mediums auf der Oberfläche durch Verlaufen des ersten Mediums auf der Oberfläche, insbesondere nach Entfernen der Maske, erreicht wird.

Auch wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, daß insbesondere zur Verteilung des ersten Mediums auf der Oberfläche, zumindest eine vorbestimmte Viskosität des ersten Mediums und/oder zumindest eine vorbestimmte Temperatur des ersten Mediums, der Oberfläche, der Vorrichtung zum Aufgießen und/oder der Maske eingestellt wird, insbesondere durch zumindest bereichsweises Abkühlen und/oder Erwärmen des ersten Mediums, der Oberfläche, der Vorrichtung zum Aufgießen und/oder der Maske.

Ferner ist bevorzugt, daß das erste Medium mittels zumindest einer zweiten Verteilvorrichtung, wie einem Schieber, einem Spachtel und/oder einer zweiten Rakelvorrichtung, auf der Oberfläche, insbesondere nach Entfernen der Maske, verteilt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorsehen, daß das erste Medium, die Oberfläche, die Vorrichtung zum Aufgießen und/oder die Maske, insbesondere durch Einbringen des photovoltaischen Elementes in zumindest einen ersten Heizkanal, auf eine Temperatur im Bereich von 0°C bis 400°C, bevorzugt von 20°C bis 300°C, bevorzugter von 20°C bis 150°C und am bevorzugtesten im Bereich von 20°C bis 105°C erwärmt und/oder abgekühlt wird.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß, insbesondere zur Verteilung des ersten Mediums auf der Oberfläche, die Oberfläche bewegt wird, insbesondere im wesentlichen um eine Normale der Oberfläche gedreht wird, um eine Achse parallel zu der Oberfläche geneigt wird und/oder gerüttelt wird, wobei vorzugsweise die Bewegungsrichtung und/oder die Bewegungsform, insbesondere periodisch, gewechselt wird.

Bevorzugt ist ferner, daß, insbesondere zur Verteilung des ersten Mediums auf der Oberfläche, zumindest ein Strom zumindest eines zweiten, insbesondere gasförmigen Mediums, vor zugsweise umfassend Luft, auf die Oberfläche, das erste Medium und/oder die Maske gerichtet wird.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, daß die Aushärtung des ersten Mediums die Einbringung von Reaktionsenergie in das erste Medium umfaßt, insbesondere die Anwendung von Elektromagnetischer Strahlung, Strahlungswärme, Konvektionswärme, Mikrowellenstrahlung, UV-Strahlung und/oder Röntgenstrahlung umfaßt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß das erste Medium vorzugsweise zum Aushärten, insbesondere durch Einbringen des photovoltaischen Elementes in zumindest einen zweiten Heizkanal, auf eine Temperatur im Bereich von 0°C bis 400°C, bevorzugt von 20°C bis 300°C, bevorzugter von 20°C bis 160°C und am bevorzugtesten im Bereich von 145°C bis 155°C erwärmt und/oder abgekühlt wird.

Auch ist bevorzugt, daß mittels des Verfahrens zumindest bereichsweise eine ausreichende Dicke des ausgehärteten ersten Mediums auf der Oberfläche zur Erreichung einer Durchschlagsfestigkeit bis 200V, bevorzugt bis 300V, bevorzugter bis 500V, noch bevorzugter bis 750V und am bevorzugtesten bis 1000V erzeugt wird und/oder eine Dicke von 0,1 mm bis 3mm, bevorzugt von 0,2mm bis 2mm, bevorzugter von 0,4mm bis 1,5mm und am bevorzugtesten im Bereich von 0,5mm bis 1mm erzeugt wird.

Schließlich wird für das Verfahren durch die Erfindung vorgeschlagen, daß im Anschluß an das Aufgießen, das Verteilen und/oder das Aushärten des ersten Mediums zumindest eine, vorzugsweise eine Vielzahl von, Beschichtung bzw. Beschichtungen mittels der zumindest teilweisen Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere auf dem ausgehärteten ersten Medium, erzeugt wird.

Ferner liefert die Erfindung ein photovoltaisches Element umfassend zumindest eine photoaktive Schicht zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie und zumindest eine erste Beschichtungsschicht hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Dabei wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das photovoltaische Element gekennzeichnet ist durch zumindest eine zweite, vorzugsweise eine Vielzahl von, insbesondere auf die erste Beschichtungsschicht, vorzugsweise mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte, Beschichtungsschicht bzw. Beschichtungsschichten.

Darüber hinaus liefert die Erfindung eine Vorrichtung zur Beschichtung zumindest einer Oberfläche zumindest eines photovoltaischen Elementes mittels zumindest eines ersten aushärtbaren fluiden Mediums, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend zumindest einen Sammelbehälter für das erste Medium und zumindest eine Fördereinrichtung zum Aufgießen des ersten Mediums auf die Oberfläche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gekennzeichnet sein durch zumindest ein mit dem Sammelbehälter in Wirkverbindung stehendes und/oder den Sammelbehälter umfassendes Mischsystem, vorzugsweise umfassend zumindest einen aktiv angetriebenen Mischer und/oder zumindest einen Statikmischer.

Dabei wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß mittels der Fördereinrichtung zumindest ein relativer Druck des ersten Mediums im Vergleich zu einer Umgebungsatmosphäre von weniger als 100bar, vorzugsweise von weniger als 50bar, bevorzugter von weniger als 10bar, noch bevorzugter von weniger als 5bar und am bevorzugtesten von weniger als 1bar aufbaubar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung auf zumindest eine mit der Fördereinrichtung in Wirkverbindung stehende Aufgießvorrichtung, vorzugswei se umfassend zumindest eine Düse, insbesondere eine Breitschlitzdüse, vorzugsweise eine Vielzahl von Düsen.

Dabei kann vorgesehen sein zumindest eine mit der Aufgießvorrichtung in Wirkverbindung stehende erste Positioniervorrichtung, wobei mittels der ersten Positioniervorrichtung die Aufgießvorrichtung über der Oberfläche des photovoltaischen Elementes positionierbar ist, vorzugsweise die Aufgießvorrichtung, insbesondere in einem vorzugsweise im wesentlichen regelmäßigen Muster, über die Oberfläche verfahrbar ist.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen zumindest eine, vorzugsweise mit der Fördereinrichtung und/oder der Aufgießvorrichtung in Wirkverbindung stehende Dosiervorrichtung, wobei mittels der Dosiervorrichtung die auf die Oberfläche aufgelegte Menge des ersten Mediums dosierbar ist.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorsehen zumindest eine, vorzugsweise mittels zumindest einer zweiten Positioniervorrichtung, auf die Oberfläche auflegbare und/oder oberhalb der Oberfläche anordbare Maske.

Dabei wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Maske zumindest bereichsweise eine Dicke von 0,11 mm bis 3,3mm, bevorzugt von 0,22mm bis 2,2mm, noch bevorzugter von 0,44mm bis 1,65mm, am bevorzugtesten von 0,55mm bis 1,1mm aufweist.

Weiterhin wird in einer ersten alternativen Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Maske eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.

In einer zweiten alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Maske zumindest bereichsweise im Vergleich zum verbleibenden Bereich der Maske eine geringere und/oder größere Dicke aufweist.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, daß die Maske im wesentlichen runde, ovale und/oder mehrseitige, wie dreieckige, quadratische, rechteckige und/oder trapezförmige Öffnungen aufweist, wobei zumindest eine Öffnung, vorzugsweise eine Vielzahl von Öffnungen eine Fläche größer als 1mm², bevorzugt größer als 10mm², noch bevorzugter größer als 100mm², am bevorzugtesten größer als 2500mm² aufweist bzw. aufweisen und/oder zumindest zwei Öffnungen durch Stege mit einer Breite von 0,1 mm bis 10mm, bevorzugt von 0,5mm bis 7,5mm, noch bevorzugter von 1,0mm bis 5mm, am bevorzugtesten von 2mm bis 3mm getrennt sind.

Auch liefert die Erfindung eine Vorrichtung, gekennzeichnet durch zumindest eine erste, insbesondere mittels zumindest einer dritten Positioniervorrichtung positionierbare und/oder bewegbare, Verteilvorrichtung, wie einem Schieber, einem Spachtel und/oder einer ersten Rakelvorrichtung, wobei mittels der ersten Verteilvorrichtung das erste Medium auf der Maske verteilbar ist, vorzugsweise zumindest eine Öffnung der Maske im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium füllbar ist.

Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisen zumindest eine mit dem Sammelbehälter, der Fördereinrichtung, der Aufgießvorrichtung, der Dosiervorrichtung, dem photovoltaischen Element, insbesondere der Oberfläche, und/oder der Maske in Wirkverbindung stehende Erwärmungs- und/oder Abkühlvorrichtung.

Auch kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet sein durch zumindest eine Bewegungsvorrichtung, wobei mittels der Bewegungsvorrichtung das photovoltaische Element bewegbar, insbesondere in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der Oberfläche verschiebbar, um zumindest eine Achse im wesentlichen parallel zu der Oberfläche drehbar und/oder um zumindest eine Achse im wesentlichen parallel zu einer Normalen der Oberfläche drehbar ist.

Besonders bevorzugt sieht die Erfindung vor zumindest eine, vorzugsweise mittels zumindest einer vierten Positioniervorrichtung bewegbare und/oder positionierbare, Zuführeinrichtung, wobei mittels der Zuführeinrichtung zumindest ein Strom zumindest eines zweiten, insbesondere gasförmigen, Mediums, vorzugsweise umfassend Luft, auf das erste Medium, die Maske und/oder die Oberfläche richtbar ist.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen zumindest eine zweite, vorzugsweise mittels zumindest einer fünften Positioniervorrichtung bewegbare und/oder positionierbare, Verteilvorrichtung, wie einem Schieber, einem Spachtel und/oder einer zweiten Rakelvorrichtung, wobei mittels der zweiten Verteilvorrichtung das erste Medium auf der Oberfläche zumindest bereichsweise verteilbar ist.

Ferner kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, daß zumindest zwei der ersten Positioniervorrichtung, zweiten Positioniervorrichtung, dritten Positioniervorrichtung, vierten Positioniervorrichtung und fünften Positioniervorrichtung in einem ausgebildet sind, und/oder die erste Positioniervorrichtung, die zweite Positioniervorrichtung, die dritte Positioniervorrichtung, die vierte Positioniervorrichtung und/oder die fünfte Positioniervorrichtung zumindest einen xy-Plotter und/oder zumindest einen xyz-Plotter umfaßt bzw. umfassen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bevorzugt, daß die erste und die zweite Verteilvorrichtung zumindest bereichsweise in einem ausgebildet sind.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Heizkanal zur Erwärmung und/oder Abkühlung des photovoltaischen Elements und/oder des ersten Mediums.

Schließlich sieht die Erfindung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung vor zumindest eine mit dem Sammelbehälter, der Fördereinrichtung, dem Mischsystem, der Aufgießvorrichtung, der Dosiervorrichtung, der Maske, der ersten Verteilvorrichtung, der zweiten Verteilvorrichtung, der Erwärmungs- und/oder Abkühlvorrichtung, der Bewegungsvorrichtung, der Zuführeinrichtung, der ersten Positioniervorrichtung, der zweiten Positioniervorrichtung, der dritten Positioniervorrichtung, der vierten Positioniervorrichtung, der fünften Positioniervorrichtung, dem ersten Heizkanal und/oder dem zweiten Heizkanal in Wirkverbindung stehende Regel- und/oder Steuereinheit.

Schließlich liefert die Erfindung ein Solarzellensystem, rückseitig verkapselt durch einen nicht leitenden Kunststoff vorzugsweise duoplastischer Kunststoff wobei der Kunststoff in flüssiger Form, vorzugsweise lösungsmittelfrei, insbesondere als Mehrkomponentensystem auf das Rohmodul aufgetragen wird und vorzugsweise die elektrischen Anschlüsse und Komponenten im Kunststoffeingebettet sind.

Dabei kann vorgesehen sein, daß das Gesamtsystem langzeitig Witterungsbedingungen im Außendachbereich Stand hält.

Bei den beiden vorgenannten alternativen Ausführungsformen des Solarzellensystems wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß man rückseitig direkt die Einkapselungsschicht sehen kann.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Einkapselungsschichtdicke in allen Bereichen die ausreichende elektrische und mechanische Sicherheit bietet.

Auch wird vorgeschlagen, daß die elektrischen Anschlüsse mittelbar bzw. unmittelbar in der Isolationsschicht integriert sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Einkapselungsschicht als flüssiges Medium in mindestens einer Schicht aufgetragen wird.

Dabei wird bevorzugt, daß das flüssige Medium auf der aktiven Schicht und auf der transparenten Schicht haftet und die Schicht nicht angreift.

Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die elektrischen Anschlußelemente in der Einkapselungsschicht dicht eingebunden sind.

Schließlich ist bevorzugt, daß die flüssig aufgetragene Schicht nach dem Auftrag fest wird, mit oder ohne zusätzlichen Energieeintrag.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß das gattungsgemäße Beschichtungs- bzw. Verkapselungsverfahren derartig weiterentwickelt werden kann, daß die Einkapselungsqualität gesteigert wird und gleichzeitig ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zur Beschichtung- bzw. Verkapselung verwendet wird, in dem ein erstes fluides, insbesondere flüssiges, Medium auf eine Oberfläche des photovoltaischen Elements nicht durch Spritzen, sondern durch Aufgießen aufgelegt wird. Hierbei ist zu beachten, daß unter einem photovoltaischen Element im Sinne der Erfindung einzelne photovoltaische Zellen, insbesondere Solarzellen, aber auch eine Einheit umfassend zwei oder mehr photovoltaische Zellen zu verstehen ist. Durch das Aufgießen des ersten Mediums, insbesondere eines Zweikomponenten-Lackes, wird sichergestellt, daß eine im wesentlichen homogene Verkapselung- bzw. Be schichtungsschicht ausgebildet wird, die keine, zumindest eine deutliche verringerte Anzahl von, Hohlräume(n), wie Lufteinschlüssen, aufweist. Das erfinderische Verfahren eignet sich sowohl zur Beschichtung bzw. Verkapselung der Vorderseite eines photovoltaischen Elements, d.h. der Seite des photovoltaischen Elements, über welche Strahlung in das photovoltaische Element einfällt, als auch zur Beschichtung bzw. Verkapselung einer Rückseite, d.h. einer Seite des photovoltaischen Elements, die der Vorderseite des photovoltaischen Elements abgewandt ist.

Das hier vorgestellte, insbesondere rückseitige, Verkapselungsverfahren beruht darauf, daß auf den Rohmodulen bzw. photovoltaischen Elementen eine oder mehrere Schichten, insbesondere Kunststoffschichten, aus einem vorzugsweise flüssigen Medium aufgetragen wird bzw. werden. Die Auftragung kann z. B. mittels Rakeln oder anderen Auftragsverfahren durchgeführt werden. Bevorzugt werden lösungsmittelfreie Mehrkomponenten-Harzsysteme eingesetzt als flüssiges Medium, die unter Einwirkung von Temperatur, UV-Strahlung, Mikrowellenstrahlungen oder ähnlichen Energieeintragssystemen oder ohne weiteren Energieeintrag aushärten.

Der Vorteil der Erfindung ist darin begründet, daß die, insbesondere rückseitige, Einkapselschicht/Isolationsschicht in einem kontinuierlichen Prozeß aufgetragen und in den festen Zustand überführt werden kann. Weiterhin sind Gewichtseinsparungen gegenüber Glas/Glaslaminaten von ca. 50 % zu erreichen. Weiterhin ist eine rahmenlose Solarzelle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren fertigbar. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt jedoch neben der Gewichtseinsparung in einer Kosteneinsparung im Produktionsprozeß gegenüber jetzt angewendeten Verfahren, wie laminieren, insbesondere von EVA- oder PVB-Folien.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt:
1: eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2: eine Seitenansicht auf die Vorrichtung der 1;
3: eine Aufsicht auf ein photovoltaisches Modul, welches gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wird;
4: eine Aufsicht auf das photovoltaische Modul der 3 nach einem weiteren Verfahrensschritt;
5: eine Aufsicht auf das photovoltaische Element der 3 und 4 nach einem Aushärtungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens;
6: eine Querschnittsansicht eines photovoltaischen Elements nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7: eine schematische Aufsicht auf ein weiteres photovoltaisches Element, welches gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wird;
8a: eine Teilquerschnittsansicht des photovoltaischen Elements der 7 aus Richtung A;
8b: eine Teilquerschnittsansicht des photovoltaischen Elements der 8a nach Ausbringen eines ersten flüssigen Mediums;
8c: Eine Teilquerschnittsansicht des photovoltaischen Elements der 8a während der Vergleichmäßigung des flüssigen Mediums mittels eines Rakelmessers;
8d: eine Teilquerschnittsansicht des photovoltaischen Elements der 8a nach Entfernung einer Maske; und
8e: eine Teilquerschnittsansicht des photovoltaischen Elements der 8a nach einer Verteilung des flüssigen Mediums.
Anhand der 1 und 2 werden zunächst der Aufbau und die Funktionsweise einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Eine Beschichtungsvorrichtung 1 umfaßt im wesentlichen einen Sammelbehälter 3 zur Speicherung eines ersten fluiden Mediums, insbesondere in Form eines flüssigen Zweikomponenten-Lackes. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein lösungsmittelfreies Zweikomponenten-Lacksystem, wie ein Polyurethan- oder Expoxydharz-System. Der Sammelbehälter 3 ist über eine Leitung 5 mit einer Fördereinrichtung in Form einer Pumpe 7 verbunden. Die Pumpe 7 dient zur Förderung des ersten flüssigen Mediums über eine Leitung 9 an eine Aufgießvorrichtung in Form einer Breitschlitzdüse 11.
Wie später erläutert werden wird, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren das erste Medium über die Breitschlitzdüse 11 auf ein photovoltaisches Element 13 zur Beschichtung desselben aufgebracht werden. Zur Positionierung der Breitschlitzdüse 11 relativ zu dem photovoltaischen Element 13 ist die Breitschlitzdüse 11 an einer Laufkatze 15 einer ersten Positioniervorrichtung in Form eines xy-Plotters 17 befestigt. Dies erlaubt eine Bewegung der Breitschlitzdüse 11 in eine Richtung nach rechts und links in 1.
Um eine Positionierung der Breitschlitzdüse 11 in eine senkrechte Richtung dazu zu ermöglichen, ist das photovoltaische Element 13 auf einem Tisch 19 des xy-Plotters 17 angeordnet. Der Tisch 19 kann über nicht dargestellten Antriebseinrichtung antreibbare Rollen 21 in 1 nach oben und unten bewegt werden. Die Bewegung der Breitschlitzdüse 11 über die Laufkatze 15 sowie die Bewegung des Tisches 19 über die Rollen 21 ermöglicht es, daß die Breitschlitzdüse 11 in einer beliebigen Position relativ zu dem photovoltaischen Element 13 angeordnet werden kann. Bei dem Tisch 19 handelt es sich ferner um eine Bewegungsvorrichtung im Sinne der beigefügten Ansprüche, die eine Bewegung des photovoltaischen Elementes zur Verteilung des ersten flüssigen Mediums ermöglicht.
In 2 ist eine Seitenansicht der Beschichtungsvorrichtung 1 dargestellt. Die Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen wie 1. Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese besondere Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung beschränkt ist. So können vielfältige Veränderungen der Beschichtungsvorrichtung 1 vorgenommen werden. So ist bei der in den 1 und 2 dargestellten Beschichtungsvorrichtung 1 eine Fördereinrichtung in Form einer Pumpe 7, die insbesondere elektrisch angetrieben ist, vorgesehen. Die Fördereinrichtung 7 wirkt ferner als Dosiervorrichtung, zur Dosierung der Menge des aus der Breitschlitzdüse 11 austretenden ersten Fluids. In einer abgewandelten Ausführungsform ist vorgesehen, daß auf eine Pumpe 7 verzichtet werden kann, indem ein Sammelbehälter oberhalb der Breitschlitzdüse 11 angeordnet wird, so daß die Gravitation als Fördereinrichtung insofern dient, als daß das erste Fluid aus dem Sammelbehälter durch die Schwerkraft hinausläuft und über eine Leitung der Aufgießvorrichtung zugeführt wird. In dieser abgewanderten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß ein zusätzliches Ventil als Dosiervorrichtung eingesetzt wird, um den Fluß des ersten Fluids aus dem Sammelbehälter zu der Aufgießvorrichtung zu limitieren. Des weiteren kann vorgesehen sein, daß der Sammelbehälter ebenfalls ein Mischsystem zur Mischung von Einzelkomponenten des ersten Mediums, insbesondere der Komponenten eines Zweikomponentenhartsystems, umfaßt. Dabei kann der Sammelbehälter einen aktiv angetriebenen Mischer und/oder einen Statikmischer umfassen. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Mischsystem außerhalb der Beschichtungsvorrichtung 11 angeordnet ist und das erste Medium dem Sammelbehälter aus einem entsprechenden Mischsystem, insbesondere automatisch, zugeführt wird.
Im folgenden wird nun anhand der 3 bis 6 der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches insbesondere mit der Beschichtungsvorrichtung 1 durchgeführt werden kann, erläutert.
Wie 3 zur entnehmen ist, wird mittels der Beschichtungsvorrichtung 1 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Verfahrensschritt das erste Medium, in der in 3 dargestellten Ausführungsform ein Zweikomponenten Polyurethanlack 23, aufgebracht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Auflegen des Polyurethanlacks 23 dadurch, daß der Lack 23 über die Breitschlitzdüse 11 auf das photovoltaischen Element 13, welches auf eine Glasplatte 25 aufgebracht ist bzw. diese umfaßt, aufgegossen wird. Durch geeignete Ansteuerung der Pumpe 7 sowie des xy-Plotters 17 mittels einer nicht dargestellten Steuer- und/oder Regeleinheit wird der Polyurethanlack 23 in einem regelmäßigen Muster, in der dargestellten Ausführungsform meanderförmig auf eine der Glasplatte 25 abgewandte Oberfläche des photovoltaischen Elements 13 aufgebracht.
Nach Aufbringen des Polyurethanlacks 23 auf das photovoltaische Element 13 wird der Polyurethanlack 23, wie in 4 dargestellt, auf der Oberfläche des photovoltaischen Elements 13 verteilt. In der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Verteilung des ersten Mediums in Form des Polyurethanlacks 23 dadurch, daß der Polyurethanlack 23 im wesentlichen aufgrund der Schwerkraft auf der Oberfläche des photovoltaischen Elements 13 verläuft. Zur Unterstützung dieser Verteilung des Polyurethanlacks 23 auf der Oberfläche des photovoltaischen Elements 13, wie es in 4 dargestellt ist, kann das photovoltaische Element 13 durch Bewegung des Tisches 19 bewegt werden und/oder die Viskosität des Polyurethanlacks 23 verändert werden. Dazu kann vorgesehen sein, daß eine vorbestimmte Temperatur des Polyurethanlacks 23 über zumindest eine Erwärmungs- und/oder Abkühlvorrichtung, die mit dem Sammelbehälter 3, den Leitungen 5, 9, mit der Pumpe 7, der Breitschlitzdüse 11 und/oder dem Tisch 19 in Wirkverbindung steht, verändert wird. Die Verwendung einer Erwärmungs- bzw. Abkühlvorrichtung, die mit dem Tisch 19 in Wirkverbindung steht, bietet den Vorteil, daß der Polyurethanlack 23 eine erste vorbestimmte Temperatur aufweist, wenn er über die Breitschlitzdüse 11 auf das photovoltaische Element 13 aufgegossen wird, wobei die Oberfläche des photovoltaischen Elements über die Erwärmungs- bzw. Abkühlvorrichtung eine zweite vorbestimmte Temperatur aufweist, wodurch der Polyurethanlack 23 bei Aufbringen auf das photovoltaische Element 13 erwärmt bzw. abgekühlt wird und dadurch die Viskosität des Lackes 23 verändert wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß das photovoltaische Element 13 nach Aufgießen des Polyurethanlacks 23 in einen ersten Heizkanal eingeführt wird, in dem mittels Strahlungswärme bzw. Konvektionswärme der Lack 23, bspw. auf 100 °C, erwärmt wird, wodurch ein Verlaufen des Lackes 23 auf der Oberfläche des photovoltaischen Elements 13 unterstützt wird.
In 5 ist das photovoltaische Element 13 der 4 nach Durchführung eines Aushärtungsschrittes des Polyurethanlacks 23 dargestellt. Zur Aushärtung des Polyurethanlacks 23 wird das photovoltaische Element beispielsweise in einen nicht dargestellten, zweiten Heizkanal, der insbesondere identisch mit dem ersten Heizkanal ist oder von diesem umfaßt ist, eingebracht, wo es in der beschriebenen Ausführungsform für ca. 25 Minuten auf ca. 150 °C erwärmt wird. Nach Beendigung des Aushärtungsschrittes ist somit die Oberfläche des photovoltaischen Elements 13 mittels des ausgehärteten Polyurethanlacks 23 verkapselt. In der in 5 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der verkapselten Oberfläche um eine Rückseite des photovoltaischen Elements 13 während die Vorderseite des photovoltaischen Elements 13 von einer Glasplatte 25 bedeckt ist.
In 6 ist eine Querschnittsansicht eines photovoltaischen Elements 27 nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das photovoltaische Element 24 weist eine elektrisch aktive Schicht 29 auf. Eine Vorderseite der elektrisch aktiven Schicht 29 ist durch eine Glasplatte 31 bedeckt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wurde auf der Rückseite der elektrisch aktiven Schicht 29 eine rückseitige Kunststoffeinkapselung 33 erzeugt. Wie 6 darüber hinaus zu entnehmen ist, wurde durch die rückseitige Kunststoffeinkapselung 33 eine elektrische Kontaktstelle der elektrisch aktiven Schicht 29 ebenfalls eingekapselt. Dies bewirkt, daß ein Ablösen eines Kabels 35, welches elektrisch in Kontakt mit der elektrisch aktiven Schicht 29 steht, verhindert wird. Zum weiteren Schutz der elektri schen Verbindung der elektrisch aktiven Schicht 28 wurde in die rückseitige Kunststoffeinkapselung 33 eine Dose 37 eingebettet. Durch die Dose 37 verläuft das Kabel 35 zu einem Stecker bzw. Buchse 39.
Im folgenden wird nun anhand der 7 bis 8e eine zweite, alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens erläutert. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst auf ein photovoltaisches Element 51 eine Maske 53, welche eine Vielzahl von Öffnungen 55, die durch Stege 57 voneinander getrennt sind, aufweist, aufgelegt.
In 8a ist eine Teilquerschnittsansicht des photovoltaischen Elements 51 aus Richtung A in 7 dargestellt. Vorzugsweise wird die Maske 53 über eine zweite, nicht dargestellte, Positioniervorrichtung, insbesondere automatisch, auf die Oberfläche des photovoltaischen Elements 51 aufgelegt. Wie 8b zur entnehmen ist, wird nach Auflegen der Maske 53 auf das photovoltaische Element 51 ein erstes flüssiges Medium in Form eines Lackes 59 auf die Maske 53 und das photovoltaische Element 51 aufgegossen. Wie insbesondere 8b zur entnehmen ist, weist der Lack 59 nach Aufgießen auf die Maske 53 und das photovoltaische Element 51 eine unregelmäßige Dicke auf.
In einem nächsten Verfahrensschritt ist in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß mittels einer ersten Verteilvorrichtung in Form einer Rakelvorrichtung 61 eine gleichmäßige Verteilung des Lackes 59 auf der Maske 53 und insbesondere in den Öffnungen 55 erreicht wird. Dabei wird insbesondere die Dicke des Lackes 59 durch die Höhe der Stege 57 vorgegeben. Nach der Verteilung des Lackes 55 durch die Rakelvorrichtung 61, die insbesondere über eine dritte Positioniervorrichtung bewegt wird, wobei bevorzugt ist, daß die erste Positioniervorrichtung zur Bewegung einer Aufgießvorrichtung i dentisch mit der dritten Positioniervorrichtung zur Bewegung der Rakelvorrichtung 61 ist, folgt der nächste Verfahrensschritt.
Nach Vergleichmäßigung des Lackes 55 wird die Maske 53 über die zweite Positioniervorrichtung von dem photovoltaischen Element 51 abgehoben, wodurch die in 8d dargestellte Situation entsteht. Wo vormals die Stege 57 waren, entsteht zunächst ein Zwischenraum zwischen einzelnen Inseln des Lackes 55. In einem nächsten Verfahrensschritt wird dann durch eine nicht dargestellte zweite Verteilvorrichtung, bspw. in Form eines Schiebers oder durch Bewegung des photovoltaischen Elements 51, insbesondere ein Schütteln, eine Vergleichmäßigung der Lackschicht 55 vorgenommen. Auch kann vorgesehen sein, daß in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das photovoltaische Element 51 in einem ersten Heizkanal derartig eingebracht wird, daß die Viskosität des Lackes 55 verringert und somit ein Verlaufen des Lackes 55 auf der Oberfläche des photovoltaischen Elementes 51 unterstützt wird.
Anschließend wird die Lackschicht 59 durch geeignete Verfahrensschritte ausgehärtet, bspw. indem der Lack 55 UV-Strahlung oder Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren und die Beschichtungsvorrichtung anhand konkreter Ausführungsbeispiele erläutert wurden, sind Abwandlungen des Verfahrens und der Vorrichtung möglich. So kann bspw. die Aufgießvorrichtung eine Vielzahl von Öffnungen, insbesondere Düsen aufweisen, um das erste flüssige Medium auf das photovoltaische Element aufzubringen. Auch kann vorgesehen sein, daß nach Aufgießen des ersten Mediums und/oder nach Aushärtung des ersten Mediums auf das photovoltaische Element, insbesondere die aufgegossene oder ausgehärtete Verkapselungsschicht, eine weitere Verkapselungsschicht, vor zugsweise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufgebracht wird, um eine noch besseren Schutz des photovoltaischen Elements zu erreichen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

1: Beschichtungsvorrichtung
3: Sammelbehälter
5: Leitung
7: Pumpe
9: Leitung
11: Breitschlitzdüse
13: photovoltaisches Element
15: Laufkatze
17: xy-Plotter
19: Tisch
21: Rolle
23: Polyurethan-Lack
25: Glasplatte
27: photovoltaisches Element
29: elektrisch aktive Schicht
31: Glasplatte
33: rückseitige Kunststoffeinkapselung
35: Kabel
37: Dose
39: Stecker/Buchse
51: photovoltaisches Element
53: Maske
55: Öffnung
57: Steg
59: Lack
61: Rakelvorrichtung

Claims

Verfahren zur Erzeugung zumindest einer Beschichtung zumindest einer Oberfläche zumindest eines photovoltaischen Elementes (13, 27, 51), wobei auf die Oberfläche zumindest ein aushärtbares erstes fluides Medium (23, 59) aufgebracht wird, dadurch gekenn zeichnet, daß das erste Medium (23, 59) zumindest bereichsweise auf die Oberfläche durch Aufgießen aufgelegt wird, das erste Medium (23, 59) auf der Oberfläche zumindest bereichsweise verteilt wird und das erste Medium (23, 59) anschließend zumindest bereichsweise, im wesentlich vollständig, ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung auf eine einer photoaktiven Schicht des photovoltaischen Elementes (13, 27, 51) abgewandten Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als photovoltaisches Element (13, 27, 51) zumindest eine Solarzelle beschichtet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Medium ein Medium umfassend zumindest einen, vorzugsweise lösungsmittelfreien, Lack (59), insbesondere ein Mehrkomponenten-Lack-System, vorzugsweise umfassend zumindest zwei Komponenten, insbesondere zumindest ein Polyurethan-System (23), zumindest ein Epoxydharz-System und/oder zumindest ein Silikon-Harzsystem, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (23, 59) mittels zumindest einer Aufgießvorrichtung, vorzugsweise umfassend zumindest eine Düse, insbesondere eine Breitschlitzdüse (11), vorzugsweise eine Vielzahl von Düsen, auf die Oberfläche aufgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgießen des ersten Mediums (23, 59) im wesentlichen drucklos, vorzugsweise im wesentlichen mittels Schwerkraft, erfolgt, wobei vorzugsweise mittels des aufgebauten Druckes des ersten Mediums im wesentlichen Strömungswiderstände des ersten Mediums, insbesondere in der Aufgießvorrichtung (11) und/oder zumindest einem Zuleitungssystem (5, 7, 9) zu der Aufgießvorrichtung (11) überwunden werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (23, 59) mit einem relativen Druck im Vergleich zu einer Umgebungsatmosphäre von weniger als 20bar, vorzugsweise von weniger als 2bar, bevorzugter von weniger als 1 bar, noch bevorzugter von weniger als 0,5bar und am bevorzugtesten von weniger als 0,1 bar, insbesondere aus der Vorrichtung zum Aufgießen (11), austritt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (23, 59) in einem im wesentlichen regelmäßigen Muster, wie meanderförmig, spiralförmig, punktförmig, linienförmig, kreisförmig und/oder rechteckförmig auf die Oberfläche aufgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des auf die Oberfläche aufgelegten ersten Mediums (23, 59) dosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des auf die Oberfläche pro Oberflächeneinheit aufgelegten ersten Mediums (23, 59) über im wesentlichen die gesamte beschichtete Oberfläche im wesentlichen gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des auf die Oberfläche pro Oberflächeneinheit aufgelegten ersten Mediums (23, 59) bereichsweise, insbesondere im Bereich von zumindest einem, insbesondere elektrischen Anschlußelementen des photovoltaischen Elementes (13, 27, 51) im Vergleich zu der Menge des auf die verbleibende beschichtete Oberfläche pro Oberflächeneinheit aufgebrachten ersten Mediums (23, 59) erhöht oder erniedrigt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Aufgießen des ersten Mediums (23, 59), insbesondere zur Erreichung des im wesentlichen regelmäßigen Musters und/oder zur Dosierung des ersten Mediums (23, 59), zumindest eine Maske (53) umfassend eine Vielzahl von Öffnungen (55) zumindest bereichsweise auf und/oder über der Oberfläche angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anordnung der Maske (53) das erste Medium (59) auf die Maske (53) aufgegossen wird und, insbesondere mittels zumindest einer ersten Verteilvorrichtung, wie einem Spachtel, einem Schieber und/oder einer ersten Rakelvorrichtung (61), auf der Maske (53) verteilt wird, insbesondere die Öffnungen (59) der Maske (53) im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium (59) gefüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (53) nach Aufgießen und/oder Verteilen des ersten Mediums (59) von der Oberfläche entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des ersten Mediums (23, 59) auf der Oberfläche durch Verlaufen des ersten Mediums (23, 59) auf der Oberfläche, insbesondere nach Entfernen der Maske (53), erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere zur Verteilung des ersten Mediums (23, 59) auf der Oberfläche, zumindest eine vorbestimmte Viskosität des ersten Mediums (23, 59) und/oder zumindest eine vor bestimmte Temperatur des ersten Mediums (23, 59), der Oberfläche, der Vorrichtung zum Aufgießen (11) und/oder der Maske (53) eingestellt wird, insbesondere durch zumindest bereichsweises Abkühlen und/oder Erwärmen des ersten Mediums (23, 59), der Oberfläche, der Vorrichtung zum Aufgießen (11) und/oder der Maske (53).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (23, 59) mittels zumindest einer zweiten Verteilvorrichtung, wie einem Schieber, einem Spachtel und/oder einer zweiten Rakelvorrichtung, auf der Oberfläche, insbesondere nach Entfernen der Maske (53), verteilt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (23, 59), die Oberfläche, die Vorrichtung zum Aufgießen (11) und/oder die Maske (53), insbesondere durch Einbringen des photovoltaischen Elementes (13, 27, 51) in zumindest einen ersten Heizkanal, auf eine Temperatur im Bereich von 0°C bis 400°C, bevorzugt von 20°C bis 300°C, bevorzugter von 20°C bis 150°C und am bevorzugtesten im Bereich von 20°C bis 105°C erwärmt und/oder abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere zur Verteilung des ersten Mediums (23, 59) auf der Oberfläche, die Oberfläche bewegt wird, insbesondere im wesentlichen um eine Normale der Oberfläche gedreht wird, um eine Achse parallel zu der Oberfläche geneigt wird und/oder gerüttelt wird, wobei vorzugsweise die Bewegungsrichtung und/oder die Bewegungsform, insbesondere periodisch, gewechselt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere zur Verteilung des ersten Mediums (23, 59) auf der Oberfläche, zumindest ein Strom zumindest eines zweiten, insbesondere gasförmigen Mediums, vorzugsweise umfassend Luft, auf die Oberfläche, das erste Medium und/oder die Maske gerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung des ersten Mediums (23, 59) die Einbringung von Reaktionsenergie in das erste Medium umfaßt, insbesondere die Anwendung von Elektromagnetischer Strahlung, Strahlungswärme, Konvektionswärme, Mikrowellenstrahlung, UV-Strahlung und/oder Röntgenstrahlung umfaßt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (23, 59) vorzugsweise zum Aushärten, insbesondere durch Einbringen des photovoltaischen Elementes (13, 27, 51) in zumindest einen zweiten Heizkanal, auf eine Temperatur im Bereich von 0°C bis 400°C, bevorzugt von 20°C bis 300°C, bevorzugter von 20°C bis 160°C und am bevorzugtesten im Bereich von 145°C bis 155°C erwärmt und/oder abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Verfahrens zumindest bereichsweise eine ausreichende Dicke des ausgehärteten ersten Mediums (23, 59) auf der Oberfläche zur Erreichung einer Durchschlagsfestigkeit bis 200V, bevorzugt bis 300V, bevorzugter bis 500V, noch bevorzugter bis 750V und am bevorzugtesten bis 1000V erzeugt wird und/oder eine Dicke von 0,1 nun bis 3mm, bevorzugt von 0,2mm bis 2mm, bevorzugter von 0,4mm bis 1,5mm und am bevorzugtesten im Bereich von 0,5mm bis 1 mm erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Aufgießen, das Verteilen und/oder das Aushärten des ersten Mediums (23, 59) zumindest eine, vorzugsweise eine Vielzahl von, Beschichtung bzw. Beschichtungen mittels der zumindest teilweisen Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere auf dem ausgehärteten ersten Medium (23, 59), erzeugt wird.
Photovoltaisches Element (13, 27, 51) umfassend zumindest eine photoaktive Schicht zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie und zumindest eine erste Beschichtungsschicht hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24.
Photovoltaisches Element nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch zumindest eine zweite, vorzugsweise eine Vielzahl von, insbesondere auf die erste Beschichtungsschicht, vorzugsweise mittels einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24 aufgebrachte, Beschichtungsschicht bzw. Beschichtungsschichten.
Vorrichtung zur Beschichtung zumindest einer Oberfläche zumindest eines photovoltaischen Elementes mittels zumindest eines ersten aushärtbaren fluiden Mediums, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 24, umfassend zumindest einen Sammelbehälter (3) für das erste Medium (23) und zumindest eine Fördereinrichtung (7) zum Aufgießen des ersten Mediums (23) auf die Oberfläche.
Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch zumindest ein mit dem Sammelbehälter (3) in Wirkverbindung stehendes und/oder den Sammelbehälter umfassendes Mischsystem, vorzugsweise umfassend zumindest einen aktiv angetriebenen Mischer und/oder zumindest einen Statikmischer.
Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Fördereinrichtung (7) zumindest ein relativer Druck des ersten Mediums (23) im Vergleich zu einer Umgebungsatmosphäre von weniger als 100bar, vorzugsweise von weniger als 50bar, bevorzugter von weniger als 10bar, noch bevorzugter von weniger als 5bar und am bevorzugtesten von weniger als 1 bar aufbaubar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, gekennzeichnet durch zumindest eine mit der Fördereinrichtung (7) in Wirkverbindung stehende Aufgießvor richtung, vorzugsweise umfassend zumindest eine Düse, insbesondere eine Breitschlitzdüse (11), vorzugsweise eine Vielzahl von Düsen.
Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch zumindest eine mit der Aufgießvorrichtung (11) in Wirkverbindung stehende erste Positioniervorrichtung, wobei mittels der ersten Positioniervorrichtung (17) die Aufgießvorrichtung (11) über der Oberfläche des photovoltaischen Elementes (13) positionierbar ist, vorzugsweise die Aufgießvorrichtung (11), insbesondere in einem vorzugsweise im wesentlichen regelmäßigen Muster, über die Oberfläche verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, gekennzeichnet durch zumindest eine, vorzugsweise mit der Fördereinrichtung (7) und/oder der Aufgießvorrichtung (11) in Wirkverbindung stehende Dosiervorrichtung, wobei mittels des Dosiervorrichtung die auf die Oberfläche aufgelegte Menge des ersten Mediums (23) dosierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, gekennzeichnet durch zumindest eine, vorzugsweise mittels zumindest einer zweiten Positioniervorrichtung, auf die Oberfläche auflegbare und/oder oberhalb der Oberfläche anordbare Maske (53).
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (53) zumindest bereichsweise eine Dicke von 0,11mm bis 3,3mm, bevorzugt von 0,22mm bis 2,2mm, noch bevorzugter von 0,44mm bis 1,65mm, am bevorzugtesten von 0,55mm bis 1,1mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (53) eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (53) zumindest bereichsweise im Vergleich zum verbleibenden Bereich der Maske (53) eine geringere und/oder größere Dicke aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (53) im wesentlichen runde, ovale und/oder mehrseitige, wie dreieckige, quadratische, rechteckige und/oder trapezförmige Öffnungen (55) aufweist, wobei zumindest eine Öffnung (55), vorzugsweise eine Vielzahl von Öffnungen (55) eine Fläche größer als 1 mm², bevorzugt größer als 10mm², noch bevorzugter größer als 100mm², am bevorzugtesten größer als 2500mm² aufweist bzw. aufweisen und/oder zumindest zwei Öffnungen (55) durch Stege (57) mit einer Breite von 0,1mm bis 10mm, bevorzugt von 0,5mm bis 7,5mm, noch bevorzugter von 1,0mm bis 5mm, am bevorzugtesten von 2mm bis 3mm getrennt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 37, gekennzeichnet durch zumindest eine erste, insbesondere mittels zumindest einer dritten Positioniervorrichtung positionierbare und/oder bewegbare, Verteilvorrichtung, wie einem Schieber, einem Spachtel und/oder einer ersten Rakelvorrichtung (61), wobei mittels der ersten Verteilvorrichtung (61) das erste Medium (59) auf der Maske (53) verteilbar ist, vorzugsweise zumindest eine Öffnung (55) der Maske im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium (59) füllbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 38, gekennzeichnet durch zumindest eine mit dem Sammelbehälter (3), der Fördereinrichtung (7), der Aufgießvorrichtung (11), der Dosiervorrichtung, dem photovoltaischen Element (13), insbesondere der Oberfläche, und/oder der Maske in Wirkverbindung stehende Erwärmungs- und/oder Abkühlvorrichtung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 39, gekennzeichnet durch zumindest eine Bewegungsvorrichtung (19, 21), wobei mittels der Bewegungsvorrichtung (19, 21) das photovoltaische Element (13) bewegbar, insbesondere in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der Oberfläche verschiebbar, um zumindest eine Achse im wesentlichen parallel zu der Oberfläche drehbar und/oder um zumindest eine Achse im wesentlichen parallel zu einer Normalen der Oberfläche drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 40, gekennzeichnet durch zumindest eine, vorzugsweise mittels zumindest einer vierten Positioniervorrichtung bewegbare und/oder positionierbare, Zuführeinrichtung, wobei mittels der Zuführeinrichtung zumindest ein Strom zumindest eines zweiten, insbesondere gasförmigen, Mediums, vorzugsweise umfassend Luft, auf das erste Medium (23, 59), die Maske (53) und/oder die Oberfläche richtbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 41, gekennzeichnet durch zumindest eine zweite, vorzugsweise mittels zumindest einer fünften Positioniervorrichtung bewegbare und/oder positionierbare, Verteilvorrichtung, wie einem Schieber, einem Spachtel und/oder einer zweiten Rakelvorrichtung, wobei mittels der zweiten Verteilvorrichtung das erste Medium (23, 59) auf der Oberfläche zumindest bereichsweise verteilbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der ersten Positioniervorrichtung, zweiten Positioniervorrichtung, dritten Positioniervorrichtung, vierten Positioniervorrichtung und fünften Positioniervorrichtung in einem ausgebildet sind, und/oder die erste Positioniervorrichtung, die zweite Positioniervorrichtung, die dritte Positioniervorrichtung, die vierte Positioniervorrichtung und/oder die fünfte Positioniervorrichtung zumindest einen xy-Plotter (17) und/oder zumindest einen xyz-Plotter umfaßt bzw. umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die erst und die zweite Verteilvorrichtung (61) zumindest bereichsweise in einem ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 44, gekennzeichnet durch zumindest einen ersten und/oder zumindest einen zweiten Heizkanal zur Erwärmung und/oder Abkühlung des photovoltaischen Elements (13, 27, 51) und/oder des ersten Mediums (23, 59).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 45, gekennzeichnet durch zumindest eine mit dem Sammelbehälter (3), der Fördereinrichtung (7), dem Mischsystem, der Aufgießvorrichtung (11), der Dosiervorrichtung, der Maske (53), der ersten Verteilvorrichtung (61), der zweiten Verteilvorrichtung, der Erwärmungs- und/oder Abkühlvorrichtung, der Bewegungsvorrichtung (19, 21), der Zuführeinrichtung, der ersten Positioniervorrichtung (17), der zweiten Positioniervorrichtung, der dritten Positioniervorrichtung, der vierten Positioniervorrichtung, der fünften Positioniervorrichtung, dem ersten Heizkanal und/oder dem zweiten Heizkanal in Wirkverbindung stehende Regel- und/oder Steuereinheit.
Solarzellensystem, rückseitig verkapselt durch einen nicht leitenden Kunststoff vorzugsweise duoplastischer Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (33) in flüssiger Form, vorzugsweise lösungsmittelfrei, insbesondere als Mehrkomponentensystem auf das Rohmodul (27) aufgetragen wird und vorzugsweise die elektrischen Anschlüsse (37) und Komponenten (35) im Kunststoff(33) eingebettet sind.
Solarzellensystem nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtsystem langzeitig Witterungsbedingungen im Außendachbereich Stand hält.
Solarzellensystem nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß man rückseitig direkt die Einkapselungsschicht (33) sehen kann.
Solarzellensystem nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkapselungsschichtdicke in allen Bereichen die ausreichende elektrische und mechanische Sicherheit bietet.
Solarzellensystem nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse (35, 37) mittelbar bzw. unmittelbar in der Isolationsschicht (33) integriert sind.
Solarzellensystem nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkapselungsschicht (33) als flüssiges Medium in mindestens einer Schicht aufgetragen wird.
Solarzellensystem nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium auf der aktiven Schicht (29) und auf der transparenten Schicht (31) haftet und die Schicht nicht angreift.
Solarzellensystem nach einem der Ansprüche 47 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußelemente (35, 37) in der Einkapselungsschicht (33) dicht eingebunden sind.
Solarzellensystem nach einem der Ansprüche 47 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssig aufgetragene Schicht nach dem Auftrag fest wird, mit oder ohne zusätzlichen Energieeintrag.