DE102015120521A1 - Bifacial photovoltaic module - Google Patents
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Abstract
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein bifaziales Photovoltaik-Modul bereitgestellt. Das Bifaziale Photovoltaik-Modul (100, 200, 300) weist ein Laminat (138) mit mehreren Solarzellen (136) mit einer lichtempfindlichen Vorderseite (160) und einer lichtempfindlichen Rückseite (150) auf, wobei jeweils zwischen zwei Solarzellen (136) ein lichtdurchlässiger Zellspalt (142) vorgesehen ist; und eine an mindestens zwei Seitenkanten des Laminats (138) befestigte Modulrückwand (124) mit lichtdurchlässigen Öffnungen (220) auf, wobei die Modulrückwand (124) mehrere unterhalb der Zellspalten (142) angeordnete Reflektorstreben (230) aufweist, die lichtdurchlässige Öffnungen (220) unterhalb der Solarzellen (136) begrenzen und von der Vorderseite einfallendes Licht auf die Zellrückseite reflektieren.In various embodiments, a bifacial photovoltaic module is provided. The bifacial photovoltaic module (100, 200, 300) comprises a laminate (138) with a plurality of solar cells (136) having a photosensitive front (160) and a photosensitive back (150), wherein between each two solar cells (136) a translucent Cell gap (142) is provided; and a module rear wall (124) secured to at least two side edges of the laminate (138) with translucent openings (220), the module rear wall (124) having a plurality of reflector struts (230) arranged below the cell columns (142), the translucent openings (220). below the solar cells (136) and reflect incident light from the front to the cell back.
Description
Die Erfindung betrifft ein bifaziales Photovoltaik-Modul.The invention relates to a bifacial photovoltaic module.
Ein Photovoltaik-Modul weist üblicherweise eine Mehrzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen auf. Die Photovoltaik-Zellen sind üblicherweise innerhalb eines Photovoltaik-Moduls nebeneinander in einem Abstand zueinander angeordnet, so dass zwischen jeweils zwei einander benachbarten Photovoltaik-Zellen ein Zellenspalt entsteht, der üblicherweise mit einem transparenten Einkapselungsmaterial gefüllt ist.A photovoltaic module usually has a plurality of photovoltaic cells electrically coupled to each other. The photovoltaic cells are usually arranged side by side within a photovoltaic module at a distance from each other, so that between each two adjacent photovoltaic cells, a cell gap is formed, which is usually filled with a transparent encapsulating material.
Das durch die Zellenspalte hindurchtretende Licht, welches somit nicht auf die Lichteinfallsseite der Photovoltaik-Zellen trifft, trägt nicht zur Leistung eines Photovoltaik-Moduls bei.The light passing through the cell gap, which thus does not hit the light incident side of the photovoltaic cells, does not contribute to the performance of a photovoltaic module.
Aus diesem Grund wurden verschiedene Entwicklungen durchgeführt, um dieses Licht nutzbar zu machen. So ist es möglich, durch Lichteinfang in den Zellenspalten die Leistung eines Photovoltaik-Moduls zu erhöhen. Bei einem heutigen Photovoltaik-Modul werden ungefähr 30% des auf die Zellenspalten auftreffenden Lichts den Photovoltaik-Zellen mittels Totalreflexion an der oberen Glasabdeckung der Photovoltaik-Zellen wieder zugeführt. Hinter die Photovoltaik-Zellen gestreutes Licht geht jedoch verloren und wird in der Rückseiten-Metallisierung absorbiert.For this reason, various developments have been made to harness this light. So it is possible to increase the power of a photovoltaic module by capturing light in the cell columns. In today's photovoltaic module, approximately 30% of the light striking the cell slits is re-applied to the photovoltaic cells by total reflection on the top glass cover of the photovoltaic cells. However, light scattered behind the photovoltaic cells is lost and absorbed in the backside metallization.
Standardmäßig wird eine transparente Verkapselung mit einer hochreflektiven Folie auf der Rückseite eingesetzt. Alternativ kann versucht werden, durch den Einsatz einer weißen Verkapselung (z. B. EVA: Ethylenvinylacetat) diesem Problem zu begegnen. Jedoch weist der Einsatz einer solchen Verkapselung den Nachteil auf, dass der üblicherweise verwendete Laminierprozess so gesteuert werden muss, dass kein weißes Verkapselungsmaterial um die Zellkante einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle umgreift.By default, a transparent encapsulation with a highly reflective film on the back is used. Alternatively, an attempt can be made to address this problem by using a white encapsulation (eg EVA: ethylene vinyl acetate). However, the use of such an encapsulation has the disadvantage that the lamination process commonly used must be controlled so that no white encapsulation material surrounds the cell edge of a respective photovoltaic cell.
Dies ist üblicherweise aufwändig und teuer und kann nicht für bifaziale Zell- und Modulkonzepte verwendet werden, da kein Licht auf die Zellrückseite gelangen kann.This is usually costly and expensive and can not be used for bifacial cell and module designs because no light can reach the cell backside.
Eine so genannte bifaziale Solarzelle ist beispielsweise in
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird durch eine Modulrückwand das Photovoltaik-Modul mechanisch stabilisiert und die von der jeweiligen Photovoltaik-Zelle bereitgestellte elektrische Leistung erhöht.According to various embodiments, the photovoltaic module is mechanically stabilized by a module rear wall and increases the electrical power provided by the respective photovoltaic cell.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein bifaziales Photovoltaik-Modul mit einem Laminat mit mehreren Solarzellen mit einer lichtempfindlichen Vorderseite und einer lichtempfindlichen Rückseite. Die mehreren Solarzellen sind in dem Laminat miteinander elektrisch gekoppelt und in einem Einkapselungsmaterial eingebettet. Jeweils zwischen zwei Solarzellen ist ein lichtdurchlässiger Zellspalt vorgesehen. Weiterhin ist eine erste transparente Abdeckung über dem Einkapselungsmaterial vorgesehen, welche die Vorderseite der mehreren Solarzellen bedeckt. Weiterhin ist eine zweite transparente Abdeckung über dem Einkapselungsmaterial vorgesehen, welche die Rückseite der mehreren Solarzellen bedeckt.Various embodiments relate to a bifacial photovoltaic module comprising a laminate having a plurality of solar cells with a photosensitive front and a photosensitive back. The plurality of solar cells are electrically coupled together in the laminate and embedded in an encapsulating material. In each case between two solar cells, a translucent cell gap is provided. Furthermore, a first transparent cover is provided over the encapsulating material covering the front of the plurality of solar cells. Furthermore, a second transparent cover is provided over the encapsulating material covering the back of the plurality of solar cells.
Weiterhin weist das bifaziale Photovoltaik-Modul eine mit dem Laminat an mindestens zwei Seitenkanten des Laminats befestigte Modulrückwand mit lichtdurchlässigen Öffnungen auf. Die Modulrückwand weist mehrere unterhalb der Zellspalten angeordnete Reflektorstreben auf, die lichtdurchlässige Öffnungen unterhalb der Solarzellen begrenzen.Furthermore, the bifacial photovoltaic module has a module rear wall with light-permeable openings attached to the laminate on at least two side edges of the laminate. The module rear wall has a plurality of reflector struts arranged below the cell gaps, which delimit light-transmitting openings below the solar cells.
Anschaulich weist die Modulrückwand beispielsweise ein Gitternetz auf mit im Wesentlichen der Form der Solarzellen entsprechenden Öffnungen. Die Gitternetz-Streben, welche die Öffnungen begrenzen, sind beispielsweise derart dimensioniert, dass ihre Breite mindestens der Breite eines jeweiligen Zellenspaltes entspricht (bevorzugt breiter, um den Lichteinfang bei Schräglicht zu gewährleisten). Die Modulrückwand ist rückseitig unterhalb des Laminats und damit unterhalb der Solarzellen angeordnet, dass in einer Ansicht von unten die Gitternetz-Streben im Wesentlichen die Zellspalten überdecken (und möglicherweise noch einen geringfügigen Teil der Solarzellen) und die Öffnungen unterhalb der Solarzellen angeordnet sind und sich nicht lateral in die Zellspalten hinein erstrecken.Illustratively, the module rear wall has a grid, for example, with openings corresponding essentially to the shape of the solar cells. The grid struts which bound the openings are, for example, dimensioned such that their width corresponds at least to the width of a respective cell gap (preferably wider in order to ensure the light capture in obliquely). The back of the module is located below the laminate below the solar cells, so that in a bottom view, the mesh struts substantially cover the cell gaps (and possibly even a minor portion of the solar cells) and the openings are underneath the solar cells extend laterally into the cell gaps.
Als eine Reflektorstrebe kann eine längliche Struktur verstanden werden mit geringer Breite und/oder Dicke, mit anderen worden: stabförmige Struktur; die eine hohe Reflektivität bezüglich Licht aufweist, beispielsweise eine diffuse Reflektivität von mehr als 50%, bevorzugt eine diffuse Reflektivität von mehr als 70%, optimaler Weise eine diffuse Reflektivität von mehr als 90%.As a reflector strut may be understood an elongated structure having small width and / or thickness, with others: rod-shaped structure; which has a high reflectivity with respect to light, for example a diffuse reflectivity of more than 50%, preferably a diffuse reflectivity of more than 70%, optimally a diffuse reflectivity of more than 90%.
Die Modulrückwand bildet eine Schutzstruktur für das Laminat aus und kann darüber hinaus die Leistung des Photovoltaik-Moduls verbessern und das Photovoltaik-Modul mechanisch stabilisieren. Somit können eine schützende, leistungsverbessernde und mechanisch stabilisierende Eigenschaft in einem Bauteil realisiert werden.The module backplane forms a protective structure for the laminate and, in addition, can improve the performance of the photovoltaic module and mechanically stabilize the photovoltaic module. Thus, a protective, performance-enhancing and mechanically stabilizing property can be realized in one component.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann das bifaziale Photovoltaik-Modul ferner mehrere Rahmenprofile aufweisen. Ein Photovoltaik-Modul kann vorzugsweise zwei an gegenüberliegenden Seiten oder vier Rahmenprofile aufweisen. Die Rahmenprofile können miteinander verbunden sein und einen umlaufenden Modulrahmen bilden.In various embodiments, the bifacial photovoltaic module may further comprise a plurality of frame profiles. A photovoltaic module may preferably be two on opposite sides or four frame profiles. The frame profiles can be interconnected and form a circumferential module frame.
Die Rahmenprofile sind vorzugsweise in einem rechten Winkel zu der Modulrückwand angeordnet. Die Modulrückwand ist mittels der Rahmenprofile in einem Abstand zu dem Laminat angeordnet und mit dem Laminat verbunden. Dies ermöglicht eine sichere Befestigung des Laminats mit der Modulrückwand und des Photovoltaik-Moduls insgesamt.The frame profiles are preferably arranged at a right angle to the module rear wall. The module rear wall is arranged by means of the frame profiles at a distance from the laminate and connected to the laminate. This allows a secure attachment of the laminate with the module rear wall and the photovoltaic module as a whole.
In einer Ausgestaltung ist die Modulrückwand haftfest mit mindestens einer Außenkante und/oder der Rückseite des Laminats verbunden. Dies ermöglicht eine zuverlässige Positionierung der Reflektorstreben unterhalb der Zellspalten, so dass diese nicht verschoben werden können, beispielsweise bei einer mechanischen Belastung des Photovoltaik-Moduls im Betrieb. Dies ermöglicht einen optimalen Betrieb des Photovoltaik-Moduls gemäß den Herstellungsspezifikationen.In one embodiment, the module rear wall is adhesively bonded to at least one outer edge and / or the back of the laminate. This allows a reliable positioning of the reflector struts below the cell gaps, so that they can not be moved, for example, in a mechanical load of the photovoltaic module in operation. This enables optimum operation of the photovoltaic module according to the manufacturing specifications.
In noch einer Ausgestaltung weist die Modulrückwand mehrere zwischen den Reflektorstreben und den Zellspalten angeordnete Abstandhalter auf. Die Abstandhalter können einen minimalen Abstand zwischen den Reflektorstreben der Modulrückwand und der Rückseite des Laminats gewährleisten, so dass der Abstand keinen oder im Wesentlichen keinen Schwankungen unterliegt, beispielsweise bei einer mechanischen Belastung des Photovoltaik-Moduls im Betrieb. Dies ermöglicht eine mechanische Stabilisierung des Photovoltaik-Moduls.In yet another embodiment, the module rear wall has a plurality of spacers arranged between the reflector struts and the cell gaps. The spacers can ensure a minimum distance between the reflector struts of the module rear wall and the back of the laminate, so that the distance is subject to no or substantially no fluctuations, for example, during a mechanical load of the photovoltaic module in operation. This allows a mechanical stabilization of the photovoltaic module.
In noch einer Ausgestaltung sind die mehreren Abstandhalter in Kontakt mit der Rückseite des Solarzellen-Laminats. Die in Kontakt mit der Rückseite befindliche Oberfläche der Abstandhalter ist eben. Dies ermöglicht eine mechanische Stabilisierung des Laminats, vorzugsweise über Klebekontakte, und einen Schutz vor Durchbiegung für das Laminat. Die Solarzellen werden durch die Abstandhalter nicht beschädigt, da die Abstandhalter die Solarzellen nicht berühren, sondern unterhalb der Zellspalten angeordnet sind.In yet another embodiment, the plurality of spacers are in contact with the back side of the solar cell laminate. The surface of the spacers in contact with the back is flat. This allows mechanical stabilization of the laminate, preferably via adhesive contacts, and deflection prevention for the laminate. The solar cells are not damaged by the spacers, since the spacers do not touch the solar cells, but are arranged below the cell gaps.
In noch einer Ausgestaltung sind die Solarzellen in mehreren Zeilen und Spalten angeordnet, und die mehreren Abstandhalter sind unterhalb von Kreuzungspunkten von Zellspalten angeordnet.In yet another embodiment, the solar cells are arranged in a plurality of rows and columns, and the plurality of spacers are arranged below crossings of cell columns.
In noch einer Ausgestaltung ist die im Kontakt mit der Rückseite befindliche Flächenform der Abstandhalter an die Flächenform der Kreuzungspunkte angepasst. Dies ermöglicht eine optimale Stabilisierung des Photovoltaik-Moduls ohne dabei die optischen Eigenschaften bzw. die Effizienz des Photovoltaik-Moduls zu beeinträchtigen.In yet another embodiment, the surface shape of the spacers located in contact with the rear side is adapted to the surface shape of the crossing points. This allows optimal stabilization of the photovoltaic module without impairing the optical properties or the efficiency of the photovoltaic module.
In noch einer Ausgestaltung weisen die Reflektorstreben eine der Rückseite zugewandte, diffus reflektierende Oberfläche auf. Dies ermöglicht eine Reflektion des durch die Zellspalten auf die Reflektorstreben einfallenden Lichts in Richtung der lichtempfindlichen Rückseite der bifazialen Solarzellen, wodurch die Effizienz des Photovoltaik-Moduls erhöht wird.In yet another embodiment, the reflector struts have a diffusely reflecting surface facing the rear side. This allows reflection of the light incident through the cell gaps on the reflector struts toward the photosensitive backside of the bifacial solar cells, thereby increasing the efficiency of the photovoltaic module.
In noch einer Ausgestaltung weisen die Reflektorstreben eine Albedo von mindestens 50%, beispielsweise mindestens 90%, auf.In yet another embodiment, the reflector struts have an albedo of at least 50%, for example at least 90%.
In noch einer Ausgestaltung ist die dem Laminat zugewandte Oberfläche der Reflektorstreben weiß.In yet another embodiment, the laminate facing surface of the reflector struts is white.
In noch einer Ausgestaltung sind die Reflektorstreben derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellspalt der mehreren Zellspalte hindurchtritt, auf die Rückseiten der Solarzellen reflektiert wird. Dies ermöglicht eine Reflektion des durch die Zellspalten auf die Reflektorstreben einfallenden Lichts in Richtung der lichtempfindlichen Rückseite der bifazialen Solarzellen, wodurch die Effizienz des Photovoltaik-Moduls erhöht wird.In yet another embodiment, the reflector struts are designed such that at least a portion of the light that passes through at least one cell gap of the plurality of cell gaps is reflected onto the rear sides of the solar cells. This allows reflection of the light incident through the cell gaps on the reflector struts toward the photosensitive backside of the bifacial solar cells, thereby increasing the efficiency of the photovoltaic module.
In noch einer Ausgestaltung sind die Reflektorstreben in einem Abstand von mehreren cm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 10 cm, von der Rückseite des Laminats angeordnet.In yet another embodiment, the reflector struts are disposed at a distance of several cm, for example in a range of about 1 cm to about 10 cm, from the backside of the laminate.
In noch einer Ausgestaltung ist die Spaltbreite zumindest eines Zellspaltes der mehreren Zellspalte in einem Bereich von ungefähr 3 mm bis ungefähr 50 mm.In yet another embodiment, the gap width of at least one cell gap of the plurality of cell gaps is in a range of about 3 mm to about 50 mm.
In noch einer Ausgestaltung ist wenigstens ein Teil der mehreren Abstandhalter haftfest mit der Rückseite des Laminats verbunden. Dies ermöglicht eine mechanische Stabilisierung des Photovoltaik-Moduls.In yet another embodiment, at least a portion of the plurality of spacers is adhesively bonded to the back of the laminate. This allows a mechanical stabilization of the photovoltaic module.
In noch einer Ausgestaltung weist das Laminat an der Rückseite eine Glasabdeckung auf. Dies bewirkt einen mechanischen Schutz der Solarzellen bezüglich der Modulrückwand, für den Fall, dass das Photovoltaik-Modul durchgebogen wird.In yet another embodiment, the laminate has a glass cover on the back. This causes a mechanical protection of the solar cells with respect to the module rear wall, in the event that the photovoltaic module is deflected.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Rahmenprofile und die Modulrückwand aus einem Stück gebildet. Dies ermöglicht eine einfache und haltbare Struktur, da eine haftfeste Verbindung zwischen den Rahmenprofilen und der Modulrückwand nicht erforderlich ist.In a further embodiment, the frame profiles and the module rear wall are formed in one piece. This allows a simple and durable structure, since a tight connection between the frame profiles and the module back wall is not required.
In einer anderen Ausgestaltung sind die Rahmenprofile und die Modulrückwand separate und miteinander verbundene Stücke. Dies ermöglicht es, die Rahmenprofile und die Modulrückwand in unterschiedlichen Verfahren und aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise mit unterschiedlichen optischen und/oder elektrischen Eigenschaften, auszubilden. Dadurch können die Rahmenprofile und die Modulrückwand unabhängig voneinander optimiert werden.In another embodiment, the frame profiles and the module rear wall are separate and interconnected pieces. This makes it possible to form the frame profiles and the module rear wall in different methods and from different materials, for example with different optical and / or electrical properties. This allows the frame profiles and the module backplane to be optimized independently of each other.
In noch einer Ausgestaltung weisen mindestens zwei gegenüberliegende Rahmenprofile Öffnungen zur verbesserten Luftzirkulation zwischen Modulrückwand und Laminat auf.In yet another embodiment, at least two opposing frame profiles have openings for improved air circulation between the module rear wall and the laminate.
In noch einer Ausgestaltung sind die Rahmenprofile und/oder die Modulrückwand aus Kunststoff gebildet.In yet another embodiment, the frame profiles and / or the module rear wall are formed from plastic.
In noch einer Ausgestaltung sind die Rahmenprofile und/oder die Modulrückwand aus Metallblech gebildet.In yet another embodiment, the frame profiles and / or the module rear wall are formed from sheet metal.
In noch einer Ausgestaltung weisen die Rahmenprofile oder die Modulrückwand mindestens eine an einer Außenkante der Rahmenprofile ausgebildete Montagestruktur zum Befestigen auf, beispielsweise zwei Montagstrukturen an gegenüberliegenden Außenkanten der Rahmenprofile oder der Modulrückwand zum Befestigen des Photovoltaik-Moduls. Dies ermöglicht eine einfache Montage des Photovoltaik-Moduls.In yet another embodiment, the frame profiles or the module rear wall have at least one mounting structure formed on an outer edge of the frame profiles for fastening, for example two mounting structures on opposite outer edges of the frame profiles or the module rear wall for fastening the photovoltaic module. This allows easy installation of the photovoltaic module.
In noch einer Ausgestaltung weist die Montagestruktur eine Klemmfalz, mehrere Öffnungen oder mehrere Löcher zum Befestigen auf. In verschiedenen Ausgestaltungen weist das bifaziale Photovoltaik-Modul mehrere bifaziale Photovoltaik-Module gemäß einer oben beschriebenen Ausgestaltung auf. Die mehreren bifazialen Photovoltaik-Module sind mittels der Montagestrukturen miteinander befestigt.In yet another embodiment, the mounting structure has a Klemmfalz, a plurality of openings or a plurality of holes for fastening. In various embodiments, the bifacial photovoltaic module has a plurality of bifacial photovoltaic modules according to an embodiment described above. The plurality of bifacial photovoltaic modules are fastened together by means of the mounting structures.
Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausgestaltungen weist das Photovoltaik-Modul mehrere bifaziale Photovoltaik-Module mit zwei Montagstrukturen an gegenüberliegenden Außenkanten der Rahmenprofile oder der Modulrückwand zum Befestigen jeweils eines Photovoltaik-Moduls auf, wobei die Montagestrukturen eine Klemmfalz oder Öffnungen zum Befestigen aufweisen, und wobei die mehreren bifazialen Photovoltaik-Module mittels der Montagestrukturen miteinander befestigt sind.In other words, in various embodiments, the photovoltaic module has a plurality of bifacial photovoltaic modules with two mounting structures on opposite outer edges of the frame profiles or the module rear wall for fixing each of a photovoltaic module, wherein the mounting structures have a Klemmfalz or openings for fastening, and wherein the plurality of bifacial photovoltaic modules are fastened together by means of the mounting structures.
In noch einer Ausgestaltung weisen die Rahmenprofile mindestens zwei zueinander versetzt angeordnete Montagestrukturen auf, beispielsweise weisen zwei gegenüberliegende Rahmenprofile zwei zueinander versetzt angeordnete Montagestrukturen auf.In yet another embodiment, the frame profiles have at least two mutually offset mounting structures, for example, two opposite frame profiles on two staggered mounting structures on.
In einer Ausgestaltung sind die Montagestrukturen der bifazialen Photovoltaik-Module jeweils derart versetzt angeordnet, dass die mehreren bifazialen Photovoltaik-Module zueinander eben angeordnet sind.In one embodiment, the mounting structures of the bifacial photovoltaic modules are arranged offset in each case such that the plurality of bifacial photovoltaic modules are arranged flat to each other.
Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausgestaltungen weist jeweils ein Photovoltaik-Modul zwei gegenüberliegende Rahmenprofile auf, die zueinander versetzt angeordnete Montagestrukturen auf, wobei die Montagestrukturen der mehreren bifazialen Photovoltaik-Module jeweils derart versetzt angeordnet sind, dass die mehreren bifazialen Photovoltaik-Module zueinander eben angeordnet sind.In other words: In various embodiments, in each case one photovoltaic module has two opposite frame profiles, the mutually staggered mounting structures, wherein the mounting structures of the plurality of bifacial photovoltaic modules are each staggered such that the plurality of bifacial photovoltaic modules to each other evenly arranged are.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is understood that the features Unless specifically stated otherwise, the various exemplary embodiments described herein may be combined. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
Die hierin verwendeten physikalischen Größen, welche sich auf optische Eigenschaften beziehen, können beispielsweise wellenlängenabhängig sein, so dass diese als über den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes (beispielsweise 400 nm bis 800 nm) gemittelte Werte zu verstehen sind.For example, the physical quantities used herein relating to optical properties may be wavelength dependent so that they are understood to mean values averaged over the wavelength range of visible light (eg, 400 nm to 800 nm).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einer Photovoltaik-Zelle, beispielsweise einer Solarzelle, eine Einrichtung verstanden, die Strahlungsenergie von überwiegend sichtbarem Licht und infrarotem Licht (beispielsweise zumindest ein Teil des Lichts im sichtbaren Wellenlängenbereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 800 nm; es ist anzumerken, dass zusätzlich auch Ultraviolett(UV)-Strahlung und/oder Infrarot(IR)-Strahlung bis ca. 1150 nm umgewandelt werden kann), beispielsweise von Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandelt mittels des so genannten photovoltaischen Effekts.In various exemplary embodiments, a photovoltaic cell, for example a solar cell, is understood to mean a device which has radiant energy of predominantly visible light and infrared light (for example at least part of the light in the visible wavelength range of approximately 300 nm to approximately 800 nm; that in addition also ultraviolet (UV) radiation and / or infrared (IR) radiation can be converted to about 1150 nm), for example from sunlight, directly converted into electrical energy by means of the so-called photovoltaic effect.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einem Photovoltaik-Modul, beispielsweise einem Solarmodul, eine elektrisch anschlussfähige Einrichtung verstanden mit mehreren Photovoltaik-Zellen, beispielsweise mehreren Solarzellen (die miteinander in Serie und/oder parallel verschaltet sind), und optional mit einem Witterungsschutz (beispielsweise Glas), einer Einbettung und einer Rahmung verbunden sind.In various exemplary embodiments, a photovoltaic module, for example a solar module, is understood to mean an electrically connectable device with a plurality of photovoltaic cells, for example a plurality of solar cells (which are interconnected in series and / or in parallel), and optionally with weather protection (for example glass). , an embedding and a framing are connected.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein bifaziales Photovoltaik-Modul
Das Photovoltaik-Modul
Die mehreren Solarzellen
Über dem Einkapselungsmaterial
Auf der der ersten transparenten Abdeckung
Die Solarzellen
In verschiedenen Ausführungsbeispielen bilden die Solarzellen
Licht (in
Weiterhin weist das bifaziale Photovoltaik-Modul eine mit dem Laminat
Die Modulrückwand
Die Reflektorstreben der Modulrückwand
Mit anderen Worten: die Reflektorstreben sind derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil des Lichtes, das durch mindestens einen Zellspalt
Durch Verwendung einer bifazialen Solarzelle
Die Spaltbreite der Zellspalten
In verschiedenen Ausgestaltungen kann das bifaziale Photovoltaik-Modul
Die Modulrückwand
Die Rahmenprofile
In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Modulrückwand
Die mehreren Abstandhalter
Die Abstandhalter
Beispielsweise ist wenigstens ein Teil der mehreren Abstandhalter
Die Reflektorstreben sind somit außerhalb des Laminats
Mittels der Abstandhalter
In verschiedenen Ausgestaltungen ist die Modulrückwand
Eine haftfeste Verbindung bzw. eine haftschlüssige Verbindung ist beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Klebeverbindung, beispielsweise mit einem Silikon als Verbindungsmittel. Alternativ oder zusätzlich ist eine haftfeste Verbindung eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Schraub- oder Nietverbindung oder eine Klemmverbindung, beispielsweise mittels der Klemmen
In verschiedenen Ausgestaltungen können die Reflektorstreben
Beispielsweise ist die Modulrückwand
Die Solarzellen
Die Solarzellen
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in dem Emitterbereich optional ein selektiver Emitter gebildet sein. Weiterhin können auf der Vorderseite
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann optional eine Antireflexschicht (beispielsweise aufweisend oder bestehend aus Siliziumnitrid) auf die freiliegende obere Oberfläche des Emitterbereichs aufgebracht sein.In various embodiments, an antireflection layer (for example comprising or consisting of silicon nitride) may optionally be applied to the exposed upper surface of the emitter region.
Weiterhin kann eine Mehrzahl von metallischen Lötpads (nicht dargestellt) vorgesehen sein, wobei jedes Lötpad mit dem Emitterbereich, beispielsweise mittels einer Stromsammelstruktur, elektrisch leitend verbunden ist.Furthermore, a plurality of metallic solder pads (not shown) may be provided, wherein each solder pad is electrically conductively connected to the emitter region, for example by means of a current collecting structure.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit erhöhter Dotierstoffkonzentration dotiert werden mit einem geeigneten Dotierstoff wie beispielsweise Phosphor. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zweite Leitungstyp ein p-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein n-Leitungstyp sein. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der zweite Leitungstyp ein n-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein p-Leitungstyp sein.In various embodiments, the regions of increased dopant concentration may be doped with a suitable dopant, such as phosphorus. In various embodiments, the second conductivity type may be a p-type conductivity, and the first conductivity type may be an n-type conductivity. Alternatively, in various embodiments, the second conductivity type may be an n-type conductivity, and the first conductivity type may be a p-type conductivity.
Aus Gründen der einfacheren Erläuterung sind die einzelnen Elemente, die auf der Vorderseite
Weiterhin weist die Solarzelle
Auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite der dielektrischen Schichtenstruktur ist eine Metallisierung vorgesehen. Die Metallisierung weist somit in verschiedenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen zwei Teilbereiche auf, nämlich
- – einen im Wesentlichen ganzflächigen ersten Teilbereich, der im Wesentlichen im Mittenbereich des Substrates auf der dielektrischen Schichtenstruktur angeordnet ist und mittels Kontaktlöchern (auch bezeichnet als Kontaktöffnungen, beispielsweise lokale Kontaktöffnungen (LCO, local contact openings)), welche sich durch die dielektrische Schichtenstruktur hindurch erstrecken, mit dem Substrat, beispielsweise mit dem Basisbereich des Substrates, elektrisch leitend verbunden ist (in diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch eine Metallisierungspaste verwendet werden kann, die eingerichtet ist, die Nitridschicht zu durchbrechen (so genannte durchfeuernde Metallisierungspaste). Damit kann auch ohne Laseröffnung ein Kontakt durch die dielektrische Schichtenstruktur hindurch hergestellt werden); sowie
- – einen zweiten Teilbereich, der im Wesentlichen im Randbereich des Substrates auf der dielektrischen Schichtenstruktur angeordnet ist;
- – der zweite Teilbereich wird beispielsweise von Stromsammelstrukturen, die den Stromsammelstrukturen auf der
Vorderseite 160 des Substrates ähnlich sind, gebildet; - – beispielsweise können in dem zweiten Teilbereich elektrisch leitfähige Kontaktfinger (beispielsweise aus demselben Material, beispielsweise aus demselben Metall, wie der erste Teilbereich, beispielsweise aus Aluminium, oder aus einem anderen Material, beispielsweise einem anderen Metall) vorgesehen sein;
- – die Form der Stromsammelstrukturen ist grundsätzlich beliebig;
- – die Stromsammelstrukturen sind zumindest teilweise elektrisch leitend mit dem ersten Teilbereich und/oder (ebenfalls beispielsweise mittels Kontaktlöchern mit dem Substrat, beispielsweise mit dem Basisbereich des Substrates, verbunden.
- A substantially full-area first partial area, which is arranged substantially in the middle region of the substrate on the dielectric layer structure and by means of contact holes (also referred to as contact openings, for example local contact openings (LCO)) which extend through the dielectric layer structure , is electrically conductively connected to the substrate, for example to the base region of the substrate (in this context, it should be noted that in various embodiments, a metallization paste can be used which is adapted to break through the nitride layer (so-called firing metallization paste). Thus, even without laser opening, contact can be made through the dielectric layer structure); such as
- A second subregion, which is arranged substantially in the edge region of the substrate on the dielectric layer structure;
- For example, the second subregion is made up of current collecting structures that correspond to the current collecting structures on the
front side 160 of the substrate are formed; - For example, electrically conductive contact fingers (for example of the same material, for example of the same metal, such as the first subregion, for example of aluminum, or of another material, for example a different metal) may be provided in the second subregion;
- - The form of the current collecting structures is basically arbitrary;
- - The current collection structures are at least partially electrically conductive with the first portion and / or (also, for example, by means of contact holes with the substrate, for example, connected to the base region of the substrate.
Die Form und Kopplung der einzelnen Elemente der Stromsammelstrukturen können beliebig sein, beispielsweise können, wie oben beschrieben Kontaktfinger und/oder mindestens ein Metallgitter und/oder metallische Waben und/oder andere Öffnungen in der Metallfläche (mit beliebigem Oberflächenquerschnitt) vorgesehen sein.The shape and coupling of the individual elements of the current collecting structures may be arbitrary, for example contact fingers and / or at least one metal grid and / or metallic honeycombs and / or other openings in the metal surface (with any desired surface cross section) may be provided as described above.
Weiterhin kann eine Mehrzahl von metallischen Lötpads vorgesehen sein, wobei jedes metallische Lötpad mit der Metallisierung elektrisch leitend verbunden ist.Furthermore, a plurality of metallic solder pads may be provided, wherein each metallic solder pad is electrically connected to the metallization.
Die Solarzellen
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Grunddotierung in dem Substrat eine Dotierkonzentration (beispielsweise einer Dotierung des ersten Leitungstyps, beispielsweise einer p-Dotierung, beispielsweise einer Dotierung mit Bor (B))) aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1013 cm–3 bis 1018 cm–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1014 cm–3 bis 1017 cm–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1015 cm–3 bis 2·1016 cm–3.In various exemplary embodiments, the basic doping in the substrate may have a doping concentration (for example a doping of the first conductivity type, for example a p-doping, for example doping with boron (B)) in a range from approximately 10 13 cm -3 to 10 18 cm -3 , for example in a range of about 10 14 cm -3 to 10 17 cm -3 , for example in a range of about 10 15 cm -3 to 2 x 10 16 cm -3 .
Mit anderen Worten: Die Vorderseite
Zudem ist an der Rückseite
Auch wenn die Solarzelle
Ist beispielsweise die Rückseite des Substrates einer Solarzelle
In
Die Rahmenprofile
Alternativ sind die Rahmenprofile
In verschiedenen Ausgestaltungen sind die Rahmenprofile
Die Rahmenprofile
In
über jeder Öffnung
Das in
Das Substrat der Solarzelle
In verschiedenen Ausgestaltungen kann die im Kontakt mit der Rückseite
Die im Kontakt mit der Rückseite
In verschiedenen Ausgestaltungen weisen die Reflektorstreben
Beispielsweise weisen die Reflektorstreben eine Albedo von mindestens 50%, beispielsweise mindestens 90%, auf.For example, the reflector struts have an albedo of at least 50%, for example at least 90%.
Beispielsweise ist die dem Laminat
In verschiedenen Ausgestaltungen ist wenigstens ein Teil der Reflektorstreben
Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens ein Teil der Reflektorstreben
In verschiedenen Ausgestaltungen weisen die Reflektorstreben
In verschiedenen Ausgestaltungen weisen die Reflektorstreben
Der Abstand
Beispielsweise weisen die Reflektorstreben
Die Reflektorstreben
In verschiedenen Ausgestaltungen weisen die Rahmenprofile
Alternativ kann die Montagestruktur
Eine Montagestruktur
In verschiedenen Ausgestaltungen weisen die Rahmenprofile
Beispielsweise sind die Montagestrukturen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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R016 | Response to examination communication |