DE102011055092A1 - Schicht zur Verwendung für Solarzellenmodule sowie Modul mit einer solchen Schicht - Google Patents

Schicht zur Verwendung für Solarzellenmodule sowie Modul mit einer solchen Schicht Download PDF

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Chung-Hua Yang
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schicht zur Verwendung für ein Solarzellenmodul und ein Modul mit einer solchen Schicht, wobei die Schicht ein Substrat und zumindest eine lichtregulierende Schicht aufweist und wobei die lichtregulierende Schicht einen Fluor-Kunstharz und eine Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen aufweist. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Schicht bei einem Solarzellenmodul kann die Schicht bewirken, dass die Solarzelle Licht besser ausnutzt.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtregulierende Schicht und betrifft insbesondere eine Schicht, die für ein Solarzellenmodul verwendet wird, insbesondere eine Schicht, die für ein Solarzellenmodul verwendet wird, um die in dem Solarzellenmodul zur Erzeugung von elektrischer Leistung zur Verfügung stehende Lichtintensität zu erhöhen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Weil Umweltschutzprobleme, wie beispielsweise Energieknappheit und Treibhauseffekt, zunehmend an Bedeutung gewinnen, erforschen und entwickeln augenblicklich Länder aktiv zahlreiche mögliche erneuerbare Energiequellen und insbesondere die Industrie bemisst der Erzeugung von Solarstrom höchste Bedeutung zu. Wie in der 1 gezeigt, ist ein Solarzellenmodul schichtweise aus einer transparenten bzw. lichtdurchlässigen vorderen Platte 11 (allgemein eine Glasplatte), einer Einkapselungsschicht, einer Solarzelleneinheit 12, einer Einkapselungsschicht und einer hinteren Platte 13 ausgebildet.
  • Um die Kosten der Erzeugung von Solarstrom zu reduzieren, besteht augenblicklich ein allgemeiner Lösungsansatz in der Industrie darin, den Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom zu erhöhen. Wenn einfallendes Sonnenlicht 14 von Luft 16 in das Solarzellenmodul eintritt, wird dieses in dem Modul reflektiert und erreicht dann eine Grenzfläche zwischen der transparenten vorderen Platte und Luft und wenn der Austrittswinkel des reflektierten Lichts 15 kleiner als ein bestimmter Grenzwinkel a für Totalreflektion ist, wird das reflektierte Licht 15 unmittelbar in das Modul eindringen und kann dieses nicht absorbiert und erneut von der Solarzelle ausgenutzt werden, so dass auch die Erhöhung des Wirkungsgrads bei der Umwandlung von Sonnenlicht Beschränkungen unterliegt. Deshalb muss die Industrie gegenwärtig dringend eine technische Lösung finden, um das vorgenannte Problem zu lösen, um eine vollständige Ausnutzung des Sonnenlichts in dem Solarzellenmodul zu erreichen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Folglich ist die vorliegende Erfindung hauptsächlich auf eine Schicht zur Erhöhung der Ausbeute bei der Nutzung von Sonnenlicht sowie auf ein entsprechendes Modul mit einer solchen Schicht gerichtet.
  • Um die vorgenannte sowie weitere Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Schicht zur Verwendung für ein Solarzellenmodul bereit und die Schicht umfasst: ein Substrat und zumindest eine lichtregulierende Schicht, wobei die lichtregulierende Schicht einen fluorhaltigen Kunstharz und eine Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Solarzellenmodul bereit, das die vorgenannte Schicht aufweist, wobei das Solarzellenmodul umfasst: eine transparente bzw. durchsichtige vordere Platte; eine hintere Platte; und eine oder mehrere Solarzellen, die sich zwischen der transparenten vorderen Platte und der hinteren Platte befindet bzw. befinden, wobei die transparente vordere Platte und/oder die hintere Platte die vorgenannte Schicht aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Solarzellenmoduls gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 stellt die Lichtintensitätsverteilung entsprechend Reflektionswinkeln dar, die bei einem Einfallswinkel von 0° gemessen werden.
  • 3 stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schicht dar.
  • 4 stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schicht dar.
  • 5 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 6 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 7 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 8 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 9 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 10 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 11 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 12 stellt ein Ausführungsbeispiel des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • 13A und 13B sind schematische Ansichten des Aufbaus eines Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die 13A eine Draufsicht ist und die 13B eine Seitenansicht, die entlang der gestrichelten Linie gemäß der 13A dargestellt ist.
  • 14 stellt den Einfluss des Anteils von lichtstreuenden Zusatzstoffen auf den Wirkungsgrad der Stromerzeugung des Solarzellenmoduls dar, wenn die erfindungsgemäße Schicht auf der hinteren Platte vorgesehen ist (mit einer nach oben gewandten lichtregulierenden Schicht).
  • 15 stellt den Einfluss des Anteils der lichtstreuenden Zusatzstoffe auf den Wirkungsgrad der Stromerzeugung des Solarzellenmoduls dar, wenn die erfindungsgemäße Schicht auf einer hinteren Platte vorgesehen ist (mit der lichtregulierenden Schicht nach unten gewandt).
  • 16 stellt im Vergleich den Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung des Solarzellenmoduls mit einer erfindungsgemäßen Schicht auf einer hinteren Platte, die eine einzige lichtregulierende Schicht aufweist (wobei die lichtregulierende Schicht nach unten gewandt ist) und den Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung eines Solarzellenmoduls mit einer Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer hinteren Platte dar, die zwei lichtregulierende Schichten aufweist.
  • 17 stellt den Vergleich den Wirkungsgrads des Solarzellenmoduls mit einer Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf einer vorderen Platte vorgesehen ist, und den Wirkungsgrad des Solarzellenmoduls mit einer Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung dar, die auf einer hinteren Platte vorgesehen ist.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Wenn Licht auf ein Solarzellenmodul einfällt, durchtritt dieses eine transparente bzw. durchsichtige vordere Platte und erreicht eine Solarzelle und eine hintere Platte, und zwar aufgrund von Reflektion oder Lichtstreuung, wobei dadurch das einfallende Licht zu einem reflektierten Licht wird. Bevor das reflektierte Licht zu der durchsichtigen vorderen Platte zurückgelangt und erneut in die Luft eintritt, gibt es an der Grenzfläche zwischen der lichtdurchsichtigen vorderen Platte und Luft zwei mögliche Bedingungen, nämlich das reflektierte Licht kehrt aufgrund von Totalreflektion in das Solarzellenmodul zurück oder tritt aufgrund von Lichtbrechung in die Luft über. Wenn der Einfallswinkel des reflektierten Lichts größer als ein bestimmter Grenzwinkel a ist (wenn die durchsichtige vordere Platte eine Glasplatte ist, beträgt der eingeschlossene Winkel bezüglich der Normalen auf die Oberfläche etwa 42°), tritt eine Totalreflektion des Lichts ein und das reflektierte Licht kehrt in das Solarzellenmodul zurück und wird tatsächlich erneut verwendet. Wenn das einfallende Licht (das heißt das reflektierte Licht) von einem Medium mit einem Brechungsindex n1 in ein anderes Medium mit einem Brechungsindex n2 übergeht und reflektiertes Licht erzeugt wird, so lautet die Beziehung zwischen dem einfallenden Licht und dem reflektierten Licht nach dem Snell'schen Brechungsgesetz wie folgt: n1sinθ1 = n2sinθ2, wobei θ1 der eingeschlossene Winkel zwischen dem einfallenden Licht und der Normalen und θ2 der eingeschlossene Winkel zwischen dem reflektierten Licht und der Normalen ist.
  • Wenn, wie in der 1 gezeigt, das Medium mit dem Brechungsindex n2 Luft 16 ist (n2 = 1) und wenn das reflektierte Licht total reflektiertes Licht 18 erzeugen soll, so muss θ2 größer oder gleich 90° sein. Für den Fall des kleinsten Winkels, bei dem das reflektierte Licht zu einer Totalreflektion führt (θ2 = 90°), so gilt für den minimalen Einfalls-Grenzwinkel für das einfallende Licht θ1 = a und für sämtliche Einfallswinkel, die größer sind als der Grenzwinkel a, kann das entsprechende gebrochene Licht zu einer Totalreflektion führen.
  • Wie in der 2 gezeigt, bezeichnet der Begriff „reflektiertes Licht aufgrund von Totalreflektion (TIR)” (AT – A0) die Menge bzw. Intensität von sämtlichem reflektierten Licht, das zu einer Totalreflektion führt, wenn das Sonnenlicht auf das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung einfällt, dann von der Solarzelle und der hinteren Platte reflektiert wird und dann zu der durchsichtigen vorderen Platte zurückkehrt und in Luft übertritt, wobei AT die Gesamtintensität des reflektierten Lichts darstellt, Aθ die Intensität des reflektierten Lichts ist, das zu keiner Totalreflektion führt, und θ die nachfolgende Beziehung erfüllt:
    –a < θ < a, wobei a = sin–1(1/n1) und wobei n1 der Brechungsindex des Materials der Grenzfläche (der Einfallsfläche des Sonnenlichts) zwischen der lichtdurchsichtigen vorderen Platte und Luft ist.
  • Wenn die durchsichtige vordere Platte Glas ist (n1 = 1.51), beträgt a etwa 42°.
  • Hierbei ist der Parameter des Totalreflektionsverhältnisses (nachfolgend auch TIR-Verhältnis) definiert als „Quotient der Intensität (AT – Aθ) des reflektierten Lichts, das bei einer Schicht, die für das Solarzellenmodul verwendet wird, zu einer Totalreflektion führt, zu. der Gesamtintensität (AT) des reflektierten Lichts” definiert, was den Prozentsatz des vorgenannten reflektierten Lichts bezeichnet, der zu einer Totalreflektion führt, und zwar bezogen auf sämtliches reflektiertes Licht, das heißt die folgende Formel wird erfüllt: Totalreflektionsverhältnis = [AT – Aθ)/AT] × 100%.
  • Wenn das Totalreflektionsverhältnis der für das Solarzellenmodul verwendeten Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung größer als 10% ist, kann der Wirkungsgrad der Stromerzeugung des Solarzellenmoduls offensichtlich verbessert werden.
  • Die Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann durchsichtig bzw. transparent, lichtdurchlässig bzw. transluzent oder opak sein, je nach Bedarf. Die Oberfläche der Lichtsteuerungsschicht der erfindungsgemäßen Schicht kann eine glatte Struktur oder eine konkav-konvexe Struktur aufweisen und ist bevorzugt eine Oberfläche mit einer konkav-konvexen Struktur.
  • Die Form der lichtstreuenden Zusatzstoffe, die in der lichtregulierenden Schicht der Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann deshalb beispielsweise kugelförmig, rombusförmig, elliptisch, reiskornförmig, polygonal-kugelförmig oder bi-konvexförmig sein, wobei von diesen Formen die kugelförmige Form bevorzugt wird. Die Struktur der vorgenannten lichtstreuenden Zusatzstoffe kann beispielsweise eine feste bzw. massive Struktur, eine hohle Struktur, eine poröse Struktur oder eine Kombination daraus sein.
  • Das Material der vorgenannten lichtstreuenden Zusatzstoffe kann beispielsweise Glas, Metalloxid oder Kunststoff sein. Bei dem Metalloxid kann es sich beispielsweise um TiO2, SiO2, ZnO, Al2O3, ZrO2 oder Mischungen daraus handeln, wenngleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Der Kunststoff kann beispielsweise ein Acylharz, Styrol-Kunstharz, Urethan-Kunstharz, Silikon-Kunstharz oder eine Mischung daraus sein, wenngleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Material der lichtstreuenden Zusatzstoffe ein Acrylharz, ein Silikon-Kunstharz oder Mischungen daraus.
  • Die mittlere Teilchengröße der vorgenannten lichtstreuenden Zusatzstoffe beträgt etwa 0,5 μm bis 10 μm, bevorzugt etwa 1 μm bis 5 μm.
  • Der Anteil der lichtstreuenden Zusatzstoffe beträgt 5 Gewichts-% bis 80 Gewichts-%, vorzugsweise 10 Gewichts-% bis 60 Gewichts-%, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht der lichtregulierenden Schicht.
  • Der fluorhaltige Kunstharz, der in der lichtregulierenden Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, weist ein Copolymer eines Fluorolefin-Monomers und ein Alkylvinylether-Monomer auf Das Fluorolefin-Monomer, das gemäß der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung des Fluor-Kunstharzes verwendet werden kann, ist dem Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannt, das heißt es handelt sich dabei beispielsweise um Vinylfluorid, Vinylidenfluorid, Trifluorchlorethylen, Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen oder Mischungen daraus und ist vorzugsweise Trifluorchlorethylen, wenngleich die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
  • Das Alkylvinylether-Monomer, das gemäß der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung des Fluor-Kunstharzes verwendet werden kann, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus einem Hauptketten-Alkylvinylether-Monomer, einem Seitenketten-Alkylvinylether-Monomer, einem zyklischen Alkylvinylether-Monomer und einem Hydroxil-Alkylvinylether-Monomer und einer Mischung daraus.
  • Vorzugsweise hat das Alkyl in dem Alkylvinylether eine Kohlenstoffzahl von C2 bis C11.
  • Der Fluor-Kunstharz, der gemäß der vorliegenden Verbindung als Bindemittel eingesetzt wird, bietet den Vorteil einer hohen Wetterbeständigkeit und der Anteil des Fluor-Kunstharzes beträgt 20 Gewichts-% bis 95 Gewichts-%, bevorzugt 40 Gewichts-% bis 90 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der lichtregulierenden Schicht.
  • Wahlweise kann der lichtregulierenden Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aushärtungsmittel hinzugefügt sein, das die Funktion der Erzeugung einer chemischen Bindung zwischen Molekülen mit dem Bindemittel hat, um so zu einer Quervernetzung zu führen. Das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte Aushärtungsmittel ist dem Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannt und kann beispielsweise Polyisocyanat sein.
  • Der Anteil des vorgenannten Aushärtungsmittels beträgt 0 Gewichts-% bis 20 Gewichts-%, bevorzugt 5 Gewichts-% bis 10 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der lichtregulierenden Schicht.
  • Wahlweise können der lichtregulierenden Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul anorganische Teilchen hinzugesetzt werden und bei der Verbindung der anorganischen Teilchen kann es sich beispielsweise um Aluminiumnitrid, Magnesiumoxid, Siliziumnitrid, Bornitrid, Zinkoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Zirkonoxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid, Calziumsulfat, Bariumsulfat oder Calziumcarbonat oder Mischungen daraus handeln, wobei von diesen Verbindungen Titandioxid bevorzugt wird und die vorliegende Erfindung nicht auf das Vorgenannte beschränkt sein soll.
  • Die anorganischen Teilchen, die in der lichtregulierenden Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden zur Farbanpassung und zur Verbesserung der Reflektion der hinteren Platte verwendet und können dafür sorgen, dass die hintere Platte die Eigenschaft einer hervorragenden UV-Absorption aufweist. Die anorganischen Teilchen, die der lichtregulierenden Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung wahlweise hinzugefügt sind, haben allgemein eine Teilchengröße von 0,01 μm bis 20 μm, bevorzugt von 1 μm bis 10 μm. Der Anteil der anorganischen Teilchen, die in der Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, beträgt 0 Gewichts-% bis 75 Gewichts-%, bevorzugt 1 Gewichts-% bis 40 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der lichtregulierenden Schicht.
  • Wahlweise können zu der lichtregulierenden Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung herkömmliche Zusatzstoffe hinzugefügt sein, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind.
  • Die lichtregulierende Schicht der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise mit einem Rakelstreichverfahren, einem Walzbeschichtungsverfahren, einem Beschichtungsverfahren mit Mikrogravur, einem Flutbeschichtungsverfahren, Tauchbeschichtungsverfahren, Sprühbeschichtungsverfahren oder Gießbeschichtungsverfahren ausgebildet sein, wenngleich die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Beschichtungsverfahren ein Walzbeschichtungsverfahren.
  • Das Material des Substrats der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise Glas, Metall oder Kunstharz sein. Bei dem Kunstharz, der für die vorliegende Erfindung verwendet wird, kann es sich beispielsweise um einen Polyester-Kunstharz, beispielsweise Polyethylen-Terephtalat (PET) oder Polyethylen-Naphtalat (PEN); einen Polyacrylharz, beispielweise Polymethylmethacrylat (PMMA); ein Polyolefin-Kunstharz, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP); einen polyzyklischen Olefin-Kunstharz; Polyimid-Kunstharz; Polycarbonat-Kunstharz; Polyurethan-Kunstharz; Polyvinylchlorid (PVC); Triacetylzellulose (TAC) oder ein Polylaktik bzw. Polymilchsäre oder Kombination daraus handeln, wenngleich die Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll; wobei von diesen Kunstharzen Polyester-Kunstharz, Polycarbonat-Kunstharz oder Mischungen daraus bevorzugt sind und PET ganz besonders bevorzugt wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die lichtdurchsichtige vordere Platte in dem Solarzellenmodul die Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung sein und kann die hintere Platte in dem Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls die Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung sein oder sowohl die transparente vordere Platte als auch die hintere Platte können jeweils die Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine einzige Oberfläche des Substrats der Schicht die lichtregulierende Schicht oder haben zwei Oberflächen des Substrats der Schicht jeweils die lichtregulierende Schicht. Wenn die Schicht die transparente vordere Platte ausbildet, ist das Substrat der lichtregulierenden Schicht ein transparentes bzw. durchsichtiges Substrat.
  • Der Aufbau der Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung und des Moduls daraus wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft dargelegt, wobei diese den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken sollen. Modifikationen und Veränderungen können vorn Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres vorgenommen werden und sollen von der Offenbarung der vorliegenden Patentbeschreibung mit umfasst sein.
  • 3 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schicht zur Verwendung für ein Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Schicht zur Verwendung für das Solarzellenmodul weist ein Substrat bzw. einen Träger 31 sowie eine lichtregulierende Schicht 32 auf. Die lichtregulierende Schicht 32 enthält einen Fluor-Kunstharz 33 sowie eine Mehrzahl von lichtregulierenden Zusatzstoffen 34.
  • Die 4 stellt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schicht zur Verwendung für ein Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die für das Solarzellenmodul verwendete Schicht bildet auf beiden Seiten des Substrats 41 eine lichtregulierende Schicht 42 aus.
  • Die 5 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Solarzellenmodul weist eine transparente bzw. durchsichtige vordere Platte 51, eine Mehrzahl von Solarzellen 52 und eine hintere Platte 53 auf. Die transparente vordere Platte dieses Ausführungsbeispiels ist ein transparentes Glassubstrat oder irgendein anderes transparentes Kunststoffsubstrat. Geeignete Kunstharze bzw. Kunststoffe für das transparente Kunststoffsubstrat sind Polyester-Kunstharz, beispielsweise Polyethylen-Terephtalat (PET) oder Polyethylennaphtalat (PEN); Polyacrylat-Kunstharz, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA); Polyolefin-Kunstharz, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP); ein polyzyklisches Olefin-Kunstharz; Polyimid-Kunstharz; Polycarbonat-Kunstharz; Polyurethan-Kunstharz; Polyvinylchlorid (PVC); Triacetyl-Zellulose (TAC); Polymilchsäure; oder Mischungen daraus; wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannten Verbindungen beschränkt sein soll. Bevorzugt ist die transparente vordere Platte aus einem Polyacrylharz, Polycarbonat-Kunstharz oder Mischungen daraus ausgebildet. Die hintere Platte ist eine Schicht 54, wie vorstehend beschrieben, wobei die Mehrzahl von Solarzellen 52 zwischen der transparenten vorderen Platte und der hinteren Platte angeordnet ist, wobei der Typ der Solarzelle beispielsweise eine monokristalline Silizium-Solarzelle, eine polykristalline Silizium-Solarzelle, eine amorphe Silizium-Solarzelle, eine farbstoffaktivierte Solarzelle, eine Halbleiterzelle aus anorganischen Verbindungen oder eine organische Solarzelle ist, wenngleich die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll. Der Typ der anorganischen Verbindungs-Halbleiterzelle kann beispielsweise eine III–V-Verbundhalbleiterzelle sein, beispielsweise GaAs, GaN, InP oder InGaP; eine II–VI-Halbleiterzelle, beispielsweise CdS oder CdTe; eine I–III–VI-Halbleiterzelle, beispielsweise CuInSe oder CIGS; oder eine CZTS-Verbindungshalbleiterzelle. Das in der 5 gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine monokristalline Silizium-Solarzelle und die vorliegende Erfindung kann entsprechend den unterschiedlichen Typen der Solarzelle unterschiedliche Gehäuse- bzw. Einpackungsmaterialien auswählen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, wenn die Solarzelle eine monokristalline Silizium-Solarzelle ist, das ausgewählte Einkapselungsmaterial 55 Ethylenvinylacetat (EVA). Die Schicht 54 weist ein Substrat 541 und zumindest eine lichtregulierende Schicht 142 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine lichtregulierende Schicht 542 auf dem Substrat vorgesehen, wobei die lichtregulierende Schicht einen Fluor-Kunstharz bzw. -Kunststoff sowie eine Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen enthält.
  • Die vorstehende Schicht befindet sich in der hinteren Platte und der Effekt einer Lichtstreuung, der eintritt, wenn das Sonnenlicht 56 auf die Schicht 54 einfällt, kann die Menge des reflektierten Lichts durch Totalreflektion erhöhen und die Ausbeute des Sonnenlichts erhöhen, um so den fotoelektrischen Umwandlungs-Wirkungsgrad zu verbessern.
  • Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich die lichtregulierende Schicht 642 unterhalb des Substrats 641 befindet.
  • 7 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des Substrats 741 mit einer lichtregulierenden Schicht 742 versehen ist.
  • Die 8 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar und das Solarzellenmodul gemäß der 8 weist eine transparente vordere Platte 81, eine Mehrzahl von Solarzellen 82 und eine hintere Platte 83 auf. Die transparente vordere Platte gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schicht 84 und die Schicht 84 weist ein Substrat 841 und eine lichtregulierende Schicht 842 auf und die lichtregulierende Schicht 842 befindet sich auf dem Substrat, wobei die lichtregulierende Schicht einen Fluor-Kunstharz bzw. -Kunststoff sowie eine Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen enthält.
  • Die vorstehende Schicht befindet sich in der vorderen Platte und der Effekt einer Lichtstreuung tritt auf, wenn das Sonnenlicht 86 auf die Schicht 84 einfällt, und kann den Anteil des reflektierten Lichts aufgrund von Totalreflektion des Solarzellenmoduls erhöhen und die Ausnutzung des Sonnenlichts verbessern, um so den photoelektrischen Umwandlungs-Wirkungsgrad des Solarzellenmoduls zu verbessern.
  • Die 9 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei sich die lichtregulierende Schicht 942 unterhalb des Substrats 941 einer transparenten vorderen Platte befindet.
  • Die 10 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des Substrats 1041 einer transparenten vorderen Platte mit einer lichtregulierenden Schicht 1042 versehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in der 11 gezeigt, weist die transparente vordere Platte 111 in der nachfolgenden Reihenfolge eine Schicht 114 und ein Glassubstrat oder ein weiteres transparentes Substrat 115 auf, und zwar betrachtet von oben nach unten.
  • Die 12 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei die transparente vordere Platte 121 des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schicht 124 ist und die hintere Platte 123 eine weitere Schicht 124.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern, jedoch den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Modifikationen und Abänderungen, die von Fachleuten auf diesem Gebiet erzielt werden können, ohne den allgemeinen Lösungsgedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen, sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
  • Arbeitsbeispiele
  • Präparierung für ein Solarzellenmodul
  • Präparationsbeispiel 1
  • Eine Tedlar/PET/Tedlar-Laminatstruktur (TPT) wurde durch Anordnen von Polyethylen Terephthalat (PET) (O321E188, Mitsubishi Company) mit einer Dicke von 188 μm zwischen zwei Polyvinylflorid-Schichten (mit einer von 25 μm, Tedlar® PV2001, DuPont Company) hergestellt und dann wurde ein Vakuum-Heißlaminierungsverfahren ausgeführt.
  • Präparationsbeispiel 2
  • 79,64 Gramm Fluor-Kunstharz (Eterflon 4101-50 von Eternal Company, mit einem Feststoffanteil von 50% und als Trifluorchlorethylen- und Alkylvinylether-Copolymer-Kunstharz ausgebildet) wurde verwendet und in eine Kunststoffflasche gegeben, dann wurden 6,79 Gramm eines Lösungsmittels (Butylazetat) bei hoher Rührgeschwindigkeit hinzugefügt, dann wurden 13,57 Gramm eines Aushärtungsmittels (Desmodur 3390 von Bayer, mit einem Feststoffanteil von 75% und in Form von Isocyanat-Aushärtungsmittel) hinzugefügt und eine Beschichtung mit einem Feststoffanteil von 50% und einem Gesamtgewicht von etwa 100 Gramm wurde ausgebildet. Mit einem RDS-Beschichtungsstab Nr. 35 wurde die Beschichtung auf eine Seite eines PET-Substrats (O321E188, Mitsubishi Company) aufgebracht und so wurde eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm nach Trocknung für 2 Minuten bei 120°C erhalten.
  • Präparationsbeispiel 3
  • 30,72 Gramm Fluor-Kunstharz (Eterflon 4101-50 von Eternal Company, mit einem Feststoffanteil von 50% und in Form von Trifluorchlorethylen- und Alkylvinether-Copolymer-Kunstharz) wurde verwendet und in eine Kunststoffflasche gegeben, dann wurden 33,33 Gramm eines Lösungsmittels (Butylazetat) und 30,72 Gramm von lichtstreuenden Zusatzstoffen (Tospearl 120E von GE Toshiba Silicones Company, in Gestalt von kugelförmigen Silikon-Kunstharz-Festkörperteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 μm) der Reihe nach bei hoher Rührgeschwindigkeit hinzugefügt und schließlich wurden 5,23 Gramm eines Aushärtungsmittels (Desmodur 3390 von Bayer, mit einem Feststoffanteil von etwa 75% und in Form eines Isoyanat-Aushärungsmittels) hinzugefügt, so dass eine Beschichtung mit einem Feststoffanteil von etwa 50% und einem Gesamtgewicht von etwa 100 Gramm ausgebildet wurde. Mit einem RDS-Beschichtungsstab Nr. 35 wurde die Beschichtung auf eine Seite eines PET-Substrats (0321E188, Mitsubishi Company) aufgebracht und auf diese Weise wurde nach Trocknung für 2 Minuten bei 120°C eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm erhalten.
  • Präparationsbeispiel 4
  • Die Schritte nach dem Präparationsbeispiel 3 wurden wiederholt, mit Ausnahme dass die Menge an Fluor-Kunstharz, Lösungsmittel, lichtstreuenden Zusatzstoffen und Aushärtungsmittel, auf 23,5 Gramm, 37,25 Gramm, 35,25 Gramm bzw. 4 Gramm verändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 5
  • 44,33 Gramm eines Fluor-Kunstharzes (Eterflon 4101-50 von Eternal Company, mit einem Feststoffanteil von 50% und in Gestalt eines Trifluorchlorethylen- und Alkylvinylether-Copolymer-Kunstharzes) wurden verwendet und in eine Kunststoffflasche gegeben, dann wurden 25,94 Gramm eines Lösungsmittels (Butylazetat) und 22,17 Gramm anorganische Teilchen TiO2 (R-902 von DuPont Company) der Reihe nach bei hoher Rührgeschwindigkeit hinzugefügt und schließlich wurden 7,56 Gramm eines Aushärtungsmittels (Desmodur 3390 von Bayer, mit einem Feststoffanteil von etwa 75% und in Gestalt eines Isocyanat-Aushärtungsmittels) hinzugefügt, so dass eine Beschichtung mit einem Feststoffanteil von etwa 50% und einem Gesamtgewicht von etwa 100 Gramm erhalten wurde. Mit einem RDS-Beschichtungsstab Nr. 35 wurde die Beschichtung auf eine Seite eines PET-Substrats (0321E188, Mitsubishi Company) aufgebracht und nach Trocknung von 2 Minuten bei 120° eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm erhalten.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • 44,33 Gramm eines Fluor-Kunstharzes (Eterflon 4101-50 von Eternal Company, mit einem Feststoffanteil von 50% und in Gestalt eines Trifluorchlorethylen- und Alkylvinylether-Copolymer-Kunstharzes) wurden verwendet und in eine Kunststoffflasche gegeben, dann wurden 25,94 Gramm eines Lösungsmittels (Butylazetat), 17,73 Gramm anorganische Teilchen TiO2 (R-902 von DuPont Company) und 4,43 Gramm lichtstreuende Zusatzstoffe (Tospearl 120E von GE Toshiba Silicones Company, in Gestalt von kugelförmigen Silikon-Kunstharz-Festkörperteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 μm) der Reihe nach bei hoher Rührgeschwindigkeit hinzugefügt und schließlich wurden 7,56 Gramm eines Aushärtungsmittels. (Desmodur 3390 von Bayer, mit einem Feststoffanteil von etwa 75% und in Gestalt eines Isocyanat-Aushärtungsmittels) hinzugefügt, so dass eine Beschichtung mit einem Feststoffanteil von etwa 50% und einem Gesamtgewicht von etwa 100 Gramm erhalten wurde. Mit einem RDS-Beschichtungsstab Nr. 35 wurde die Beschichtung auf eine Seite eines PET-Substrats (O321E188, Mitsubishi Company) aufgebracht und nach Trocknung von 2 Minuten bei 120° eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm erhalten.
  • Präparatiansbeispiel 7
  • Die Schritt gemäß dem Präparationsbeispiel 6 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass sowohl die hinzugefügte Menge an TiO2 als auch an lichtstreuenden Zusatzstoffen auf 11,08 Gramm verändert wurden.
  • Präparationsbeispiel 8
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an Fluor-Kunstharz, Lösungsmittel, TiO2 bzw. Aushärtungsmittel auf 30,72 Gramm, 33,33 Gramm, 30,72 Gramm bzw. 5,24 Gramm verändert wurde.
  • Präparatiansbeispiel 9
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 6 wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an Fluor-Kunstharz, Lösungsmittel, TiO2, lichtstreuenden Zusatzstoffen und Aushärtungsmittel auf 30,72 Gramm, 33,33 Gramm, 23,04 Gramm, 7,68 Gramm bzw. 5,24 Gramm verändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 10
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 9 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass sowohl die hinzugefügte Menge TiO2 als auch an lichtstreuenden Teilchen auf 15,36 Gramm geändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 11
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 9 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an TiO2 und lichtstreuenden Zusatzstoffen auf 7,68 Gramm bzw. 23,04 Gramm verändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 12
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an Fluor-Kunstharz, Lösungsmittel, TiO2 und Aushärtungsmittel auf 23,5 Gramm, 37,25 Gramm, 35,25 Gramm bzw. 4,01 Gramm verändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 13
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 6 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an Fluor-Kunstharz, Lösungsmittel, TiO2, lichtstreuenden Zusatzstoffen und Aushärtungsmittel auf 23,5 Gramm, 37,25 Gramm, 29,37 Gramm, 5,88 Gramm bzw. 4,00 Gramm verändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 14
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 13 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an TiO2 und lichtstreuenden Zusatzstoffen auf 23,5 Gramm bzw. 11,75 Gramm geändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 15
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 13 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass sowohl die Menge an hinzugefügten TiO2 als auch an hinzugefügten lichtstreuenden Zusatzstoffen auf 17,62 Gramm geändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 16
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 13 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an TiO2 und an lichtstreuenden Zusatzstoffen auf 11,75 Gramm bzw. 23,5 Gramm geändert wurde.
  • Präparationsbeispiel 17
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 13 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an TiO2 und an lichtstreuenden Zusatzstoffen auf 5,87 Gramm bzw. 29,37 Gramm geändert wurde.
  • Zweischichtige Schichtpräparation
  • Präparationsbeispiel 18
  • Eine Beschichtung der gleichen Zusammensetzung wie nach dem Präparationsbeispiel 3 wurde auf die unbeschichtete Seite des Substrats gemäß dem Präparationsbeispiel 3 aufgebracht, eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm wurde nach Trocknung für 2 Minuten bei 120° erhalten und eine Schicht, die auf zwei Seiten aufgebracht wurde, wurde ausgebildet.
  • Präparationsbeispiel 19
  • Eine Beschichtung der gleichen Zusammensetzung wie nach dem Präparationsbeispiel 7 wurde auf die unbeschichtete Seite des Substrats gemäß dem Präparationsbeispiel 7 aufgebracht, eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm wurde nach Trocknung für 2 Minuten bei 120° erhalten und eine Schicht, die auf zwei Seiten aufgebracht wurde, wurde ausgebildet.
  • Präparationsbeispiel 20
  • Eine Beschichtung der gleichen Zusammensetzung wie nach dem Präparationsbeispiel 11 wurde auf die unbeschichtete Seite des Substrats gemäß dem Präparationsbeispiel 11 aufgebracht, eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm wurde nach Trocknung für 2 Minuten bei 120° erhalten und eine Schicht, die auf zwei Seiten aufgebracht wurde, wurde ausgebildet.
  • Präparationsbeispiel 21
  • Eine Beschichtung der gleichen Zusammensetzung wie nach denn Präparationsbeispiel 17 wurde auf die unbeschichtete Seite des Substrats gemäß dem Präparationsbeispiel 17 aufgebracht, eine Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht) mit einer Schichtdicke von etwa 25 μm wurde nach Trocknung für 2 Minuten bei 120° erhalten und eine Schicht, die auf zwei Seiten aufgebracht wurde, wurde ausgebildet.
  • Präparationsbeispiel 22
  • Die Schritte gemäß dem Präparationsbeispiel 3 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass die hinzugefügte Menge an Fluor-Kunstharz, Lösungsmittel, lichtstreuenden Zusatzstoffen und Aushärtungsmittel auf 32,73 Gramm, 32,24 Gramm, 29,45 Gramm bzw. 5,58 Gramm geändert wurde.
  • Herstellung eines Solarzellenmoduls mit einer Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung auf der hinteren Platte
  • Beispiel 1A
  • Wie in den 13A und 13B gezeigt, wurden ein thermisch vorgespanntes Glas (Sicherheitsglas von Asahi Glass Company), ein Einkapselungsmaterial, nämlich EVA-Kunstharz (SOLAR EVA von Mitsui Fabro Company), eine monokristalline Silizium-Solarzelleneinheit (GIN1565 von GINTECH Company, worin die Zelleneinheit durch Ausführen einer Reihenverlötung von zwei Silizium-Chips mit den Abmessungen 52 mm × 9 mm in der Weise, dass die Längsseiten zueinander parallel ausgerichtet waren und die Silizium-Chips um 2 mm zueinander beabstandet waren) ausgebildet wurde und eine hintere Platte wie in dem Präparationsbeispiel 3 beschrieben (mit der Beschichtungsschicht nach oben gewandt) sequentiell miteinander überlagert und unter Verwendung einer Vakuum-Heißlaminierungsmaschine laminiert, um auf diese Weise ein Solar-Zellenmodul zu erhalten.
  • Beispiele 2A bis 12A
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 durch das Präparationsbeispiel 4, Präparationsbeispiel 6, Präparationsbeispiel 7, Präparationsbeispiel 9, Präparationsbeispiel 10, Präparationsbeispiel 11, Präparationsbeispiel 13, Präparationsbeispiel 14, Präparationsbeispiel 15, Präparationsbeispiel 16 bzw. Präparationsbeispiel 17 ersetzt wurde.
  • Beispiel 1B
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass die hintere Platte so angeordnet wurde, dass die Beschichtungsschicht nach unten zeigt.
  • Beispiele 2B bis 12B
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1B wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 durch das Präparationsbeispiel 4, Präparationsbeispiel 6, Präparationsbeispiel 7, Präparationsbeispiel 9, Präparationsbeispiel 10, Präparationsbeispiel 11, Präparationsbeispiel 13, Präparationsbeispiel 14, Präparationsbeispiel 15, Präparationsbeispiel 16 bzw. Präparationsbeispiel 17 ersetzt wurde.
  • Beispiele 13 bis 16
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 jeweils durch eines der Präparationsbeispiele 18 bis 21 ersetzt wurde.
  • Herstellung eines Solarzellenmoduls mit den Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung auf der vorderen Platte und der hinteren Platte
  • Beispiel 17A
  • Präparationsbeispiel 22 (mit der Beschichtungsseite nach oben zeigend) wurde auf die Oberseite des thermisch vorgespannten Glases gemäß dem Beispiel 12A aufgebracht, um so das Solarzellenmodul zu erhalten.
  • Beispiel 17B
  • Das Präparationsbeispiel 22 (mit der Beschichtungsseite nach unten zeigend) wurde auf der Oberseite des thermisch vorgespannten Glases gemäß dem Beispiel 12A aufgebracht, um so das Solarzellenmodul zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiele
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 1 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2A
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 2 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2B
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1B wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 2 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 3A
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 5 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 3B
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1B wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 5 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 4A
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 8 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 4B
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1B wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 8 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 5A
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1A wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 12 geändert wurde.
  • Vergleichsbeispiel 5B
  • Die Schritte gemäß dem Beispiel 1B wurden wiederholt, mit der Ausnahme, dass das Präparationsbeispiel 3 in das Präparationsbeispiel 12 geändert wurde.
  • Prüfverfahren
    • 1. Das Verhältnis des reflektierten Licht (AT – Aθ) des TIR zum totalreflektierten Licht (AT) der Schicht, das heißt das Totalreflektions-Verhältnis, wurde erhalten; wie in der 2 gezeigt, wurden die Verläufe der Lichtintensitäts-Verteilung, die den Reflektionswinkeln entsprechen, für einen Einfallswinkel von 0° mithilfe eines automatischen Photometers mit variablem Winkel (GonioPhotometer, GP-200, von MURAKAMI Color Company) gemessen und dann wurden jeweils die Flächen, welche die Linienverläufe umgeben, aufintegriert, um AT und Aθ zu erhalten, die in die nachfolgende Formel eingesetzt wurden: Totalreflektions(TIR)-Verhältnis = [(AT – Aθ)/AT] × 100%, so dass das Totalreflektions-Verhältnis erhalten wurde, wobei θ der Grenzwinkel für die Totalreflektion ist, –a < θ < a, a = sin–1(1/n1) und n1 der Brechungsindex des Materials der Kontakt- bzw. Grenzfläche (die Oberfläche, auf die das Sonnenlicht einfällt) zwischen der durchsichtigen vorderen Platte und Luft ist. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 zusammengefasst.
    • 2. Eine Messung des Wirkungsgrads (η) des Solarzellenmoduls wurde ausgeführt, wobei ein Sonnensimulator (Modell: 92193A-1000, Newport Company) unter den Bedingungen einer AM1,5-Luminanz verwendet wurde, um das zu prüfende Solarzellenmodul zu bestrahlen, eine I–V-Kennlinie gemessen wurde und dann der Wirkungsgrad (η = Pmax/Pin) des Solarzellenmoduls berechnet wurde. Die Messergebnisse sind in der Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 zusammengefasst.
  • Tabelle 1: Beziehung zwischen der Totalreflektion und η einer hinteren Platte mit einer einseitig aufgebrachten Beschichtungsschicht
    hintere Platte Zusammensetzung der Beschichtungsschicht Beschichtungsschicht nach oben gewandt Beschichtungsschicht nach unten gewandt
    T/R B/R
    TIR-Verhältnis (%) Zellenmodul Modulstromer zeugungswirk ungsgrad η (%) TIR-Verhältnis (%) Zellenmodul Modulstromer zeugungswirk ungsgrad η (%)
    Präparations Beispiel 1 - - 16,14 Vergleichs-Beispiel 1 17,05 - - -
    Präparations Beispiel 2 0 0 0 Vergleichs-Beispiel 2A 16,84 0 Vergleichs-Beispiel 2B 16,84
    Präparations Beispiel 3 0 2 40,52 Beispiel 1A 17,24 37,89 Beispiel 1B 17,22
    Präparations Beispiel 4 0 3 46,40 Beispiel 2A 17,36 43,14 Beispiel 2B 17,34
    Präparations Beispiel 5 1 0 10,81 Vergleichs-Beispiel 3A 17,28 7,94 Vergleichs-Beispiel 3B 17,16
    Präparations Beispiel 6 0,8 0,2 11,78 Beispiel 3A 17,20 8,85 Beispiel 3B 17,17
    Präparations Beispiel 7 05 0,5 13,21 Beispiel 4A 17,22 10,31 Beispiel 4B 17,18
    Präparations Beispiel 8 2 0 11,08 Vergleichs-Beispiel 4A 17,20 9,08 Vergleichs-Beispiel 4B 17,16
    Präparations Beispiel 9 1,5 0,5 13,68 Beispiel 5A 17,22 9,79 Beispiel 5B 17,18
    Präparations Beispiel 10 1 1 17,88 Beispiel 6A 17,24 13,18 Beispiel 6B 17,20
    Präparations Beispiel 11 0,5 1,5 24,67 Beispiel 7A 12,27 20,81 Beispiel 7B 17,24
    Präparations Beispiel 12 3 0 19,24 Vergleichs-Beispiel 5A 17,30 16,13 Vergleichs-Beispiel 5B 17,26
    Präparations Beispiel 13 2,5 0,5 22,45 Beispiel 8A 17,33 19,73 Beispiel 8B 17,28
    Präparations Beispiel 14 2 1 26,45 Beispiel 9A 17,36 23,00 Beispiel 9B 17,32
    Präparations Beispiel 15 1,5 1,5 31,48 Beispiel 10A 17,40 27,70 Beispiel 10B 17,36
    Präparations Beispiel 16 1 2 34,54 Beispiel 11A 17,42 30,72 Beispiel 11B 17,38
    Präparations Beispiel 17 0,5 2,5 38,88 Beispiel 12A 17,43 34,18 Beispiel 12B 17,40
  • Eine optische Eigenschaft (Totalreflektions-Verhältnis) einer Schicht in einem Präparationsbeispiel und der Stromerzeugungswirkungsgrad eines Moduls (η), der gemessen wurde, nachdem die Schicht auf die hintere Platte des Solarzellenmoduls aufgebracht wurde, sind in der Tabelle 1 zusammengefasst, worin der T/R-Wert das Gewichtsverhältnis von TiO2 (anorganische Teilchen) zu dem Fluorpolymer (Feststoffanteil) darstellt, nachdem die Beschichtungsschicht ausgehärtet war, und wobei der B/R-Wert das Gewichtsverhältnis der lichtstreuenden Zusatzstoffe zu dem Fluorpolymer (Feststoffanteil) darstellt, nachdem die Beschichtungsschicht ausgehärtet war.
  • Bei dem Beispiel der einseitig aufgebrachten Beschichtungsschicht (lichtregulierende Schicht), wie in der Tabelle 1 dargestellt, nimmt der Totalreflektions-Wert einer Schicht in einem Präparationsbeispiel mit zunehmendem Anteil an lichtstreuenden Zusatzstoffe in der Beschichtungsschicht zu (Präparationsbeispiele 2 bis 4, Präparationsbeispiele 5 bis 7, Präparationsbeispiele 8 bis 11 und Präparationsbeispiele 12 bis 17), während dann, wenn die Schicht auf die hintere Platte des Solarzellenmoduls aufgebracht wurde, der entsprechende Stromerzeugungswirkungsgrad des Moduls η ebenfalls zunimmt.
  • Sowohl die 14 (mit der Beschichtungsschicht der hinteren Platte nach oben zeigend) als auch die 15 (mit der Beschichtungsschicht der hinteren Platte nach unten zeigend) zeigen, dass der Wirkungsgrad von sämtlichen Solarzellenmodulen mit zunehmendem Anteil an lichtstreuenden Zusatzstoffen der Schicht in der hinteren Platte zunimmt (die Präparationsbeispiele und Beispiele mit W = (T/R + B/R) = 0 bis 3) und dass der Wirkungsgrad größer ist als derjenige in dem Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2A. Die vorstehenden Untersuchungsergebnisse bestätigen, dass dann, wenn die hintere Platte in dem Solarzellenmodul eine lichtregulierende Schicht aufweist, der Stromerzeugungswirkungsgrad des Moduls signifikant verbessert werden kann. Tabelle 2: Beziehung zwischen Totalreflektion und η einer hinteren Platte mit beidseitig aufgebrachten Beschichtungsschichten
    hintere Platte Zusammensetzung der Beschichtungsschicht TIR-Verhältnis (%) Zellenmodul Stromerzeugungs-Wirkungsgrad η von Modul (%)
    TIR B/R
    Präparations-Beispiel 18 0 2 40,57 Beispiel 13 17,26
    Präparations-Beispiel 19 0,5 0,5 13,25 Beispiel 14 17,27
    Präparations-Beispiel 20 0,5 1,5 24,69 Beispiel 15 17,32
    Präparations-Beispiel 21 0,5 2,5 38,91 Beispiel 16 17,47
  • Man beachte: Die Zusammensetzungen der beidseitig aufgebrachten Beschichtungsschichten der Schichten in den vorstehenden Präparationsbeispielen sind gleich.
  • Man kann der Tabelle 2 und 16 eindeutig entnehmen, dass sowohl der Totalreflektions-Wert der Schicht, bei der die Beschichtungsschichten (lichtregulierende Schichten) beidseitig aufgebracht sind, als auch der Stromerzeugungswirkungsgrad des Moduls η, der erhalten wurde, nachdem die Schicht auf die hintere Platte des Solarzellenmoduls aufgebracht wurde, ebenfalls mit zunehmendem Anteil an lichtstreuenden Zusatzstoffe der lichtregulierenden Schicht zunimmt und dass auch der Stromerzeugungswirkungsgrad des Moduls mit der hinteren Platte, auf die Beschichtungsschichten beidseitig aufgebracht waren (Beispiele 13 bis 16), höher ist als der Stromerzeugungswirkungsgrad des Moduls, bei dem eine Beschichtungsschicht einseitig auf die hintere Platte aufgebracht war. Tabelle 3: Beziehung zwischen Totalreflektion und η einer vorderen Platte mit beidseitig aufgebrachter Beschichtungsschicht
    Vorderplatte Zusammensetzung der Beschichtungschicht Beschichtungsschicht der vor deren Platte nach oben zeigend Beschichtungsschicht der vor deren Platte nach unten zeigend
    T/R B/R
    TIR Verhältnis (%) Zellenmodul Stromerzeugungs-Wirkungs-Grad des Moduls η (%) TIR Verhält-nis (%) Zellenmodul Stromerzeugungs-WirkungsGrad des Moduls η (%)
    Präparations-Beispile 22 0 1,8 15,83 Beispiel 17A 17,54 12,67 Beispiel 17B 17,55
  • Man kann der Tabelle 3 und 17 entnehmen, dass dann, wenn die vordere Platte des Solarzellenmoduls die Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist (Beispiele 17A und 17B), der Stromerzeugungswirkungsgrad eines solchen Moduls offensichtlich größer ist als dann, wenn die vordere Platte des Solarzellenmoduls die erfindungsgemäße Schicht nicht aufweist (Beispiel 12A), so dass die erfindungsgemäße Schicht auch auf die vordere Platte des Solarzellenmoduls aufgebracht werden kann, um den Stromerzeugungswirkungsgrad des Moduls tatsächlich zu verbessern.

Claims (18)

  1. Schicht zur Verwendung für ein Solarzellenmodul, mit einem Substrat und zumindest einer lichtregulierenden Schicht, wobei die lichtregulierende Schicht einen Fluor-Kunstharz und eine Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen enthält.
  2. Schicht nach Anspruch 1, wobei die Schicht durchsichtig, lichtdurchlässig oder opak ist.
  3. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der Oberflächen des Substrats der Schicht mit der lichtregulierenden Schicht versehen ist.
  4. Schicht nach Anspruch 1 oder 2, wobei beide Oberflächen des Substrats der Schicht mit der lichtregulierenden Schicht versehen sind.
  5. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen kugelförmig, rhombusförmig, elliptisch, reiskornförmig, polygonal-kugelförmig oder bikonvex-förmig sind oder eine Mischform aus den genannten Formen aufweisen.
  6. Schicht einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen eine massive Struktur, hohle Struktur oder poröse Struktur oder eine gemischte Struktur aus einer Mischung der vorgenannten Strukturen aufweist.
  7. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material der Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen Glas, Metalloxid oder Kunststoff oder eine Mischung daraus ist.
  8. Schicht nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen ein Kunststoffmaterial ist, das aus einem Acrylharz, Styrol-Kunstharz, Urethan-Kunstharz oder einem Silikon-Kunstharz oder einer Mischung daraus besteht.
  9. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Mehrzahl von lichtstreuenden Zusatzstoffen 0,5 μm bis 10 μm beträgt.
  10. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fluor-Kunststoff ein Copolymer aus einem Fluorolefin-Monomer und einem Alkylvinylether-Monomer ist.
  11. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat aus einem Material ausgebildet ist, das aus einem Polyester-Kunstharz, Polyacrylat-Kunstharz, Polyolefin-Kunstharz, Polycycloolefin-Kunstharz, Polyimid-Kunstharz, Polycarbonat-Kunststoff, Polyurethan-Kunststoff, Polyvinyl-Kunststoff, Triacetyl-Zellulose oder Polymilchsäure oder Kombinationen daraus besteht.
  12. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtregulierende Schicht außerdem ein anorganisches Teilchen aufweist, das aus Aluminiumnitrid, Magnesiumoxid, Siliziumnitrid, Bornitrid, Zinkoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Zirkonoxid, Eisenoxid, Aluminiumoxid, Calziumsulfat, Bariumsulfat oder Calziumcarbonat oder einer Mischung daraus besteht.
  13. Schicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtregulierende Schicht eine Beschichtungsschicht mit einer konkav-konvexen Struktur ist.
  14. Salarzellenmodul, umfassend: eine durchsichtige vordere Scheibe; eine hintere Scheibe; und zumindest eine Solarzelle, die zwischen der durchsichtigen vorderen Scheibe und der hinteren Scheibe angeordnet ist, wobei die durchsichtige vordere Scheibe und/oder die hintere Scheibe die Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
  15. Solarzellenmodul nach Anspruch 14, wobei die durchsichtige vordere Scheibe ein Glassubstrat, ein durchsichtiges Kunststoffsubstrat, die Schicht oder eine Kombination daraus aufweist und wobei die hintere Scheibe die Schicht aufweist.
  16. Solarzellenmodul nach Anspruch 15, wobei das durchsichtige Kunststoffsubstrat aus einem Material ausgebildet ist, das aus einem Polyester-Kunstharz, Polyacrylat-Kunstharz, Polyolefin-Kunstharz, Polycycleolefin-Kunstharz, Polyimid-Kunstharz, Polycarbonat-Kunststoff, Polyurethan-Kunststoff, Polyvinylchlorid, Triacetyl-Zellulose oder Milchsäure oder einer Kombination daraus besteht.
  17. Solarzellenmodul nach Anspruch 14, wobei die Solarzelle eine monokristalline Silizium-Solarzelle, eine polykristalline Silizium-Solarzelle, eine amorphe Silizium-Solarzelle, eine farbstoffaktivierte Solarzelle, eine anorganische Verbindungshalbleiter-Zelle oder eine organische Solarzelle ist.
  18. Solarzellenmodul nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die anorganische Verbindungshalbleiter-Zelle eine III–V-Halbleiterzelle, eine II–VI-Halbleiterzelle, eine I–III–VI-Halbleiterzelle oder eine CZTS-Verbindungshalbleiterzelle ist.
DE102011055092A 2010-11-08 2011-11-07 Schicht zur Verwendung für Solarzellenmodule sowie Modul mit einer solchen Schicht Withdrawn DE102011055092A1 (de)

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