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Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul und ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls.
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Ein Photovoltaik-Modul weist üblicherweise eine Vielzahl von miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen auf. Die Photovoltaik-Zellen sind dabei nebeneinander in einem Abstand zueinander angeordnet, so dass zwischen jeweils zwei benachbarten Photovoltaik-Zellen und zwischen dem Rand des Photovoltaik-Moduls und einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle ein Spalt gebildet ist. Die Photovoltaik-Zellen sind üblicherweise mittels einer Frontseitenabdeckung, einer Rückseitenabdeckung und einer Einkapselung gegen Witterung und mechanische Einwirkung geschützt.
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Licht, welches durch die Spalte hindurchtritt und nicht auf eine Photovoltaik-Zelle auftrifft trägt nicht zu dem Gewinnen von elektrischer Energie bei. Die verschiedenen Spalte zwischen den Photovoltaik-Zellen untereinander und zwischen den Photovoltaik-Zellen und dem Rand des Photovoltaik-Moduls tragen somit zu einer Minderung der gewinnbaren elektrischen Energie pro Fläche des Photovoltaik-Moduls bzw. zu einer Minderung der Leistung pro Fläche des Photovoltaik-Moduls bei.
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Anschaulich gesehen befinden sich gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Photovoltaik-Modul zwischen zwei Photovoltaik-Zellen (auch Solarzellen genannt) oder zwischen einer Photovoltaik-Zelle und einem Rand des Photovoltaik-Moduls Spalten. Durch solche Spalten kann Licht durch das Photovoltaik-Modul hindurchtreten und nicht auf eine Photovoltaik-Zelle einfallen, so dass dieses Licht nicht zu dem Gewinnen von elektrischer Energie beiträgt. Die Spalten vergrößern die Fläche des Photovoltaik-Moduls, so dass die Leistung pro Fläche des Photovoltaik-Moduls abnimmt. Mittels einer Struktur, wie beispielsweise einer Schicht, in den Spalten (bzw. die Spalten überdeckend) kann das Licht in den Spalten auf verschiedene Weise reflektiert werden, so dass dieses Licht zu dem Gewinnen von elektrischer Energie beitragen kann.
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Beispielsweise bei so genannten bifazialen Photovoltaik-Zellen (Photovoltaik-Zelle, bei welchen sowohl auf eine Frontseite als auch auf eine Rückseite einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle einfallendes Licht genutzt wird) können solche Strukturen jedoch beispielsweise die Rückseite der Photovoltaik-Zellen abschatten, womit eine entsprechende Leistungsminderung einhergeht. Dies ist insbesondere dadurch gegeben, da diese Strukturen oftmals breiter sind als der Spalt, um produktionsbedingte Positionierungsfehler auszugleichen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Photovoltaik-Modul mehrere miteinander elektrisch gekoppelte Photovoltaik-Zellen aufweisen, wobei die Photovoltaik-Zellen nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen den Photovoltaik-Zellen jeweils ein Zellenspalt gebildet ist. Ferner kann das Photovoltaik-Modul eine transparente Frontseitenabdeckung und eine transparente Rückseitenabdeckung aufweisen, zwischen denen die Photovoltaik-Zellen angeordnet sind, wobei zwischen dem Rand der Abdeckungen und den direkt dazu angrenzenden Photovoltaik-Zellen ein Randspalt gebildet ist. Zusätzlich kann das Photovoltaik-Modul zellenrückseitig eine Struktur aufweisen, die zumindest teilweise einen Zellenspalt und/oder einen Randspalt bedeckt, wobei die Struktur in Richtung einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle eine abnehmende Bedeckung aufweist.
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Mittels einer Struktur, welche von einem Spalt entlang einer Richtung hin zu einer Photovoltaik-Zelle optisch zunehmend transparent bzw. eine abnehmende Bedeckung aufweist, kann der obigen Situation Rechnung getragen werden. So kann mittels einer variablen Bedeckung als zusätzlicher Parameter eine erwartete Positioniergenauigkeit mit einer resultierenden Abschattung abgeglichen werden und somit auf entsprechende Produktionsbedingungen besser eingegangen werden. Beispielsweise können Wahrscheinlichkeiten, mit welchen beispielsweise verschiedene produktionsbedingte Positionierungsfehler mit verschiedenen Verschiebungsabmessungen auftreten, in der Variation der Bedeckung Niederschlag finden.
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Ferner können aufgrund produktionsbedingter Positionierungsfehler Photovoltaik-Zellen in einem Photovoltaik-Modul gegeneinander verschoben sein. Auch kleine Verschiebungen (beispielsweise 1 mm und kleiner) können beispielsweise aufgrund von Metallisierungsstrukturen auf den Photovoltaik-Zellen gut mit dem menschlichen Auge erkennbar sein und dazu führen, dass ein entsprechendes Photovoltaik-Modul als „B-Ware“ klassifiziert wird/werden muss, obwohl das Photovoltaik-Modul nicht in seiner Funktionsweise eingeschränkt ist. Mittels einer Struktur, welche in Richtung einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle eine abnehmende Bedeckung aufweist, kann diese Verschiebung für das menschliche Auge jedoch erheblich schlechter wahrnehmbar sein, insbesondere auch schlechter wahrnehmbar gegenüber einer Struktur, die eine durchgehende, konstante Bedeckung aufweist.
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Bedeckung meint hier das Vermögen, Licht nicht (durch die Struktur) hindurchtreten zulassen. Bedeckung kann verstanden werden als Gegenbegriff zu Transparenz, d.h. wenn eine Bedeckung abnimmt, so nimmt die Transparenz zu. Eine vollständige Bedeckung entspricht somit einer Intransparenz. Eine in einer Richtung abnehmende Bedeckung kann dadurch gegeben sein, dass entlang dieser Richtung die Bedeckung lokal/punktuell abnimmt. Eine in einer Richtung abnehmende Bedeckung kann aber auch dadurch gegeben sein, dass eine gemittelte Bedeckung oder Gesamtbedeckung, beispielsweise eine Bedeckung in Bezug auf einen Teilbereich/Teilfläche der Struktur, abnimmt.
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Beispielsweise kann die Struktur Aussparungen als optisch transparente Teilbereiche aufweisen, so dass in einem Bereich, welcher ein oder mehrere optisch transparente Teilbereiche und ein oder mehrere optisch nicht-transparente Teilbereiche aufweist, eine (gemittelte) Gesamttransparenz/Gesamtbedeckung gegeben ist. Mittels Größe, Form und Dichte der Aussparungen kann die (lokale) Bedeckung bzw. Transparenz eingestellt werden und damit indirekt die Leistung durch Lichteinfall beeinflusst werden.
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In Zusammenhang mit verschiedenen Beispielen kann nicht-transparent (intransparent) bzw. vollständig bedeckt eine Transparenz von beispielsweise unter 30%, beispielsweise unter 20%, beispielsweise unter 10% oder beispielsweise unter 5% bedeuten.
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In verschiedenen Beispielen wird nur ein Zellenspalt oder nur ein Randspalt beschrieben, jedoch kann eine solche Beschreibung sowohl auf Zellenspalte als auch auf Randspalte analog und umgekehrt gelten.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Struktur in einem Bereich, in dem sie den Zellenspalt und/oder den Randspalt bedeckt, vollständig bedeckt sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Struktur optisch transparente und optisch nicht-transparente Teilbereiche aufweisen, wobei die Bedeckung mittels des Verhältnisses des Flächeninhalts der optisch transparenten Bereiche zu dem Flächeninhalt der optisch nicht-transparenten Bereiche eingestellt ist/werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Rückseitenabdeckung mindestens eines der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein/werden: Floatglas, Walzglas, Plexiglas oder Folie.
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Bei einer Folie kann es sich beispielsweise um eine einlagige, mehrlagige oder laminierte Folie handeln. Die Folie kann beispielsweise auch eine Cast-Folie („gegossene Folie“) sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Struktur aus einer oder mehreren Schichten gebildet sein/werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die nicht-transparenten Bereiche mittels eines Lacks oder einer Paste gebildet sein/werden.
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Eine Paste kann beispielsweise auch eine Glasfritte und/oder Keramikfritte aufweisen oder daraus bestehen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Struktur zumindest teilweise mittels einer oder mehreren Folien realisiert sein/werden, wobei optional zumindest eine Folie zumindest teilweise perforiert ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Photovoltaik-Zellen bifaziale Photovoltaik-Zellen sein.
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Bifaziale Photovoltaik-Zellen können Licht, welches auf eine Vorderseite und eine Rückseite einer Photovoltaik-Zelle einfällt, zu dem Gewinnen von elektrischer Energie nutzen. Beispielsweise kann eine Photovoltaik-Zelle auch teilbifazial sein, beispielsweise indem nur eine Teilfläche der Rückseite zu dem Gewinnen von elektrischer Energie beiträgt. Die beschriebenen Ausführungsformen können jedoch auch ein Photovoltaik-Modul mit monofazialen Photovoltaik-Zellen betreffen, d. h. Solarzellen, die eine lichtundurchlässige Rückseite besitzen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Photovoltaik-Modul ferner aufweisen einen Modulrahmen, der die Photovoltaik-Zellen hält, wobei zwischen dem Modulrahmen und den direkt dazu angrenzenden Photovoltaik-Zellen ein Modulrahmenspalt gebildet ist. Die Struktur kann zumindest teilweise einen Modulrahmenspalt bedecken.
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Verschiedene Beispiele und Aussagen über Eigenschaften und Wirkungen können sowohl für ein Photovoltaik-Modul als auch analog für ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls und umgekehrt gelten.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls das Anordnen mehrerer miteinander elektrisch gekoppelter Photovoltaik-Zellen aufweisen, wobei die Photovoltaik-Zellen nebeneinander angeordnet werden, so dass zwischen den Photovoltaik-Zellen jeweils ein Zellenspalt gebildet ist. Ferner kann das Verfahren das Anordnen einer transparenten Frontseitenabdeckung und einer transparenten Rückseitenabdeckung aufweisen, zwischen denen die Photovoltaik-Zellen angeordnet sind, wobei zwischen dem Rand der Abdeckungen und den direkt dazu angrenzenden Photovoltaik-Zellen ein Randspalt gebildet ist/wird. Das Verfahren kann zusätzlich das Bilden einer zellenrückseitigen Struktur aufweisen, die zumindest teilweise einen Zellenspalt und/oder einen Randspalt bedeckt, wobei die Struktur in Richtung einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle eine abnehmende Bedeckung aufweist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Struktur in einem Bereich, in dem sie den Zellenspalt und/oder den Randspalt bedeckt, vollständig bedeckt sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Struktur optisch transparente und optisch nicht-transparente Teilbereiche aufweisen und die Bedeckung kann mittels des Verhältnisses des Flächeninhalts der optisch transparenten Bereiche zu dem Flächeninhalt der optisch nicht-transparenten Bereiche eingestellt sein/werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Rückseitenabdeckung mindestens eines der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Floatglas, Walzglas, Plexiglas oder laminierte Folie.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Struktur aus einer oder mehreren Schichten gebildet sein/werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Struktur nach dem Anordnen der Rückseitenabdeckung gebildet sein/werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls das Bilden zumindest eines Teils der Struktur das Aufbringen eines Lackes oder einer Paste auf der Rückseitenabdeckung und anschließendes Tempern der Rückseitenabdeckung aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Struktur zumindest teilweise mittels mindestens einem der folgenden gebildet sein/werden: Siebdruck, Sandstrahlen, Ätzen, Tampondruck oder zumindest teilweises Öffnen einer zuvor gedruckten Schicht.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die Struktur zumindest teilweise mittels einer oder mehrerer Folien realisiert sein/werden, wobei optional zumindest eine Folie zumindest teilweise perforiert ist oder wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können bei einem Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls die mehreren miteinander elektrisch gekoppelten Photovoltaik-Zellen bifaziale Photovoltaik-Zellen sein.
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Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
- 1A ein Photovoltaik-Modul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 1B einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Photovoltaik-Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 2A und 2B Ausschnitte von Querschnitten von Photovoltaik-Modulen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 3A bis 3H weitere Ausschnitte von Querschnitten von Photovoltaik-Modulen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 4A bis 4D Strukturen in Photovoltaik-Modulen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
- 5 einen Ausschnitt einer Draufsicht auf ein Photovoltaik-Modul gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
- 6 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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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.
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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.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Aspekt der Offenbarung darin gesehen werden, dass mittels einer Struktur, welche einen Spalt überdeckt (beispielsweise ein Zellenspalt oder ein Randspalt), Licht, welches in diesen Spalt eintritt, auf verschiedene Weise reflektiert werden kann, so dass dieses Licht zu dem Gewinnen von elektrischer Energie beitragen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein weiterer Aspekt der Offenbarung darin gesehen werden, dass mittels einer variablen Bedeckung einer Struktur, welche beispielsweise von einem Spalt hin zu einer Photovoltaik-Zelle eine abnehmende Bedeckung aufweist, ein zusätzlicher Parameter gegeben ist. Mit diesem Parameter können produktionsbedingte Positionierungsfehler in einem Photovoltaik-Modul und eine entsprechende Breite einer Struktur mit einer resultierenden Abschattung (aufgrund der Struktur) ab- und ausgeglichen werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein weiterer Aspekt der Offenbarung darin gesehen werden, dass mittels einer Struktur, welche in Richtung einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle eine abnehmende Bedeckung aufweist, eine oder mehrere produktionsbedingte Verschiebungen der Teile eines Photovoltaik-Moduls gegeneinander (beispielsweise Verschiebungen von Photovoltaik-Zellen gegeneinander) für das menschliche Auge schlechter wahrnehmbar sind gegenüber dem Fall, dass keine Struktur vorhanden ist oder eine Struktur vorliegt, die beispielsweise eine konstante Transparenz aufweist.
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1A zeigt schematisch ein Photovoltaik-Modul 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Unter einem Photovoltaik-Modul 100 kann eine elektrisch anschlussfähige Einrichtung verstanden werden, welche ein oder mehrere Photovoltaik-Zellen 102 aufweisen kann. Die Photovoltaik-Zellen 102 können, wie dargestellt, nebeneinander angeordnet sein. Das Photovoltaik-Modul 100 kann mittels des Rands 106 begrenzt sein. Zwischen zumindest zwei Photovoltaik-Zellen 102 kann sich ein Zellenspalt 104a befinden, beziehungsweise zwischen mehreren Photovoltaik-Zellen 102 können sich mehrere verschiedene Zellenspalte 104a mit gleichen oder voneinander verschiedenen Abmessungen befinden. Zwischen dem Rand 106 und einer oder mehrerer Photovoltaik-Zellen 102 können sich ein oder mehrere Randspalte 104b befinden.
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Das Photovoltaik-Modul 100 kann beispielsweise mittels eines Modulrahmens (nicht gezeigt), beispielsweise ein Montagerahmen, eingefasst sein. Der Modulrahmen kann mittels einer oder mehreren Klemmen (welche mit einem Puffermaterial, beispielsweise Kunststoff, einem dauerelastischem Material, weichem Gummi oder einer Verklebung, versehen sein können, um das Photovoltaik-Modul 100 nicht zu beschädigen) das Photovoltaik-Modul 100 an dessen Rand 106 umgreifen und damit halten. Der Modulrahmen kann dabei eine mechanisch stabilisierende Funktion haben und kann die Montage des Photovoltaik-Moduls 100, beispielsweise die Montage auf einem Hausdach, ermöglichen oder zumindest erleichtern.
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Unter einer Photovoltaik-Zelle 102 (auch Solarzelle genannt) kann eine Einrichtung verstanden werden, die Strahlungsenergie von Licht mittels des photovoltaischen Effekts in elektrische Energie umwandelt. Licht kann beispielsweise in einem sichtbaren Bereich in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 800 nm und/oder in einem Ultraviolett(UV)-Bereich mit einer Wellenlänge kleiner als 400 nm und/oder in einem Infrarot(IR)-Bereich mit einer Wellenlänge größer als 800 nm, beispielsweise bis ca. 1150 nm, mittels einer Photovoltaik-Zelle 102 in elektrische Energie umgewandelt werden. Eine oder mehrere Photovoltaik-Zellen 102 können monofazial, bifazial oder teilbifazial sein.
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Eine oder mehrere Photovoltaik-Zellen 102 können auf Basis eines Substrats aus (dotiertem) monokristallinem, multikristallinem oder amorphem Silizium hergestellt sein. Beispielsweise kann das Substrat auch einen (dotierten) III-V-Halbleiter wie beispielsweise Galliumarsenid (GaAs), einen (dotierten) II-VI-Halbleiter wie beispielsweise Cadmiumtellurid (CdTe), einen (dotierten) I-III-VI-Halbleiter wie beispielsweise Kupfer-Indium-Disulfid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) aufweisen. Ferner können eine oder mehrere Photovoltaik-Zellen 102 auch organische Solarzellen oder Farbstoff-Solarzellen (Grätzelzellen) sein.
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Der Aufbau einer Photovoltaik-Zelle 102 kann dem PERC-Konzept (passivated emitter and rear cell, passivierte Emitter- und Rückseitenzelle) oder anderer Zellkonzepte entsprechend.
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Die Photovoltaik-Zellen 102 können miteinander elektrisch gekoppelt sein (in Serie und/oder parallel). Beispielsweise kann das Photovoltaik-Modul 100 entsprechende elektrische Leitungen (nicht gezeigt) aufweisen und den mittels den Photovoltaik-Zellen 102 gewonnenen elektrischen Strom an einen Verbraucher (nicht gezeigt) außerhalb des Photovoltaik-Moduls leiten.
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Das Bezugszeichen 108p zeigt die Position des in 1B schematisch gezeigten Ausschnitts 108 eines Querschnitts durch das Photovoltaik-Modul 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das Photovoltaik-Modul 100 kann eine Rückseitenabdeckung 112, eine Einkapselung 118 und eine Frontseitenabdeckung 120 aufweisen. Die Rückseitenabdeckung 112 kann eine Vorderseite 114 und eine Rückseite 116 aufweisen. Die Rückseitenabdeckung 112, die Einkapselung 118 und die Frontseitenabdeckung 120 können dem Witterungsschutz dienen. Die beiden gezeigten Photovoltaik-Zellen 102 können derart nebeneinander/benachbart angeordnet sein, dass sich zwischen den zwei Photovoltaik-Zellen 102 der Zellenspalt 104a befindet. Das Photovoltaik-Modul 100 kann eine Struktur 110 aufweisen. Die Struktur 110 kann ein oder mehrere Teilbereiche 122 aufweisen, welche (jeweils) zumindest teilweise eine Photovoltaik-Zelle überdecken, und ein oder mehrere Teilbereiche 124 aufweisen, welche zumindest teilweise den Zellenspalt 104a überdecken.
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Unter der Einkapselung 118 kann die Rückseitenabdeckung 112 vorgesehen sein, die beispielsweise auf die Einkapselung 118 aufgeklebt ist. Über der Einkapselung 118 kann die Frontseitenabdeckung 120 ebenfalls an der Einkapselung 118 aufgeklebt sein. Die Rückseitenabdeckung 112 kann Glas, beispielsweise Walzglas oder Floatglas, oder Kunststoff, beispielsweise in Form von mehreren laminierten Folien oder Plexiglas, aufweisen oder daraus bestehen. Die Frontseitenabdeckung 120 kann dasselbe oder von der Rückseitenabdeckung 112 verschiedenes Material aufweisen oder daraus bestehen. Die optischen Eigenschaften, z.B. die Transparenz in einem Wellenlängenbereich, der Frontseitenabdeckung 120 und der Rückseitenabdeckung 112 kann an die Wellenlänge des mittels der Photovoltaik-Zellen 102 zu konvertierenden Lichts angepasst sein.
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Die Einkapselung 118 kann die Photovoltaik-Zellen 102 (zumindest teilweise) einkapseln und beispielsweise aus Ethylenvinylacetat (EVA) bestehen. Die Einkapselung 118 kann eine, mehrere oder alle Photovoltaik-Zellen 102 im Wesentlichen vollständig umgeben (allerdings noch eine elektrische Kontaktierung der Photovoltaik-Zellen 102 durch die Einkapselung 118 hindurch ermöglichen).
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Auf die Struktur 110 wird (unter anderem) in den folgenden Figuren eingegangen.
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2A zeigt schematisch nochmals den Ausschnitt 108 auf 1B mit skizzierten Verläufen von Lichtstrahlen.
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Ein Lichtstrahl 206 kann (zumindest teilweise) beispielsweise durch die transparente Rückseitenabdeckung 112 und durch die transparente Einkapselung 108 hindurch auf eine Rückseite der Photovoltaik-Zelle 102 eintreffen. Insbesondere bei bifazialen Photovoltaik-Zellen 102 kann das Licht des Lichtstrahls 206 in der Photovoltaik-Zelle 102 zu elektrischer Energie umgewandelt werden.
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Ein weiterer Lichtstrahl 208 kann zumindest teilweise beispielsweise durch die transparente Rückseitenabdeckung 112 hindurch auf die Struktur 110 eintreffen und in einem Lichtstrahl 210 reflektiert werden und entsprechend nicht zu dem Gewinnen von elektrischer Energie beitragen.
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Ein Lichtstrahl 204 kann (zumindest teilweise) beispielsweise durch die transparente Frontseitenabdeckung 120 und durch die transparente Einkapselung 108 hindurch auf eine Vorderseite der Photovoltaik-Zelle 102 eintreffen, wobei das Licht des Lichtstrahls 204 in der Photovoltaik-Zelle 102 zu elektrischer Energie konvertiert werden kann.
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Ein Lichtstrahl 202 kann in den Zellenspalt 104a zwischen zwei Photovoltaik-Zellen 102 auf die Struktur 110 eintreffen. Wäre keine Struktur 110 vorhanden, so würde das Licht des Lichtstrahls 204 das Photovoltaik-Modul 110 passieren, ohne, dass das Licht in elektrische Energie umgewandelt werden würde. Somit würde die Fläche des Photovoltaik-Moduls 100 nicht optimal ausgenutzt. Mit der Struktur 110, welche den Zellenspalt 104a überdeckt, kann diese Problematik umgangen oder zumindest die Auswirkungen gemildert werden.
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Der Lichtstrahl 202 kann an der Struktur 110 zumindest teilweise reflektiert werden. Die Reflektion kann beispielsweise davon abhängig sein, wo der Lichtstrahl 202 auf der Struktur 110 auftrifft, abhängig von dem Winkel sein, unter welchem der Lichtstrahl 202 auf die Struktur 110 auftrifft, abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Struktur 110 sein und abhängig von dem Abstand zwischen der Struktur 110 und einer Photovoltaik-Zelle 102 sein.
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Der Lichtstrahl 202 kann beispielsweise (zumindest teilweise) in einem reflektierten Lichtstrahl 216 auf die Rückseite der Photovoltaik-Zelle 102 treffen. Insbesondere kann so bei bifazialen Photovoltaik-Zellen oder teilbifazialen Photovoltaik-Zellen die Leistung pro Fläche eines Photovoltaik-Moduls 100 erhöht werden.
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Der Lichtstrahl 202 kann beispielsweise von der Struktur 110 (zumindest teilweise) in einem reflektierten Strahl 212 reflektiert werden und kann nicht zur Gewinnung elektrischer Energie beitragen.
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Der Lichtstrahl 202 kann beispielsweise (zumindest teilweise) in einem der beiden reflektierten Strahlen 214 auf die Vorderseite der Photovoltaik-Zelle 102 eintreffen und so zur Gewinnung von elektrischer Energie beitragen. Die beiden reflektierten Strahlen 214 sind Beispiele der Ausnutzung der Reflektion, beispielsweise auch Totalreflektion, an Grenzflächen zwischen Gebieten mit unterschiedlichen optischen Brechungsindizes, beispielsweise der Grenzfläche zwischen der Frontseitenabdeckung 120 und Luft (oder beispielsweise einem Material wie eine Folie auf der Frontseitenabdeckung 120).
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Eine Struktur 110 kann somit auf mehrere Arten Licht, welches ohne eine Struktur 110 durch den Zellenspalt 104a hindurch getreten wäre und damit nicht zur Gewinnung elektrischer Energie beigetragen hätte, für das Photovoltaik-Modul 100 nutzbar gemacht und damit die Leistung pro Fläche des Photovoltaik-Moduls 100 erhöht werden.
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2B zeigt schematisch nochmals den Ausschnitt 108 mit einer verschobenen Struktur 110.
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Produktionsbedingt kann die Struktur 110, wie in 2B gezeigt, von einer gewünschten Position (beispielsweise der in 2A gezeigten Position) entfernt sein. Beispielsweise kann der Teilbereich 122 der Struktur 110, der eine Photovoltaik-Zelle 102 überdeckt, flächenmäßig größer sein, als der Teilbereich 122, der den Zellenspalt 104a überdeckt.
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Wie dargestellt, kann der Zellenspalt 104a nicht mehr vollständig von der Struktur 110 überdeckt sein und ein Lichtstrahl 218 kann durch das Photovoltaik-Modul 100 hindurch treten, ohne an einer Gewinnung elektrischer Energie beizutragen.
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Ein Beispiel für eine Ursache für eine solche produktionsbedingte Verschiebung kann in dem Bilden der Einkapselung 118 liegen. Beispielsweise kann/muss eine Einkapselung 118 erwärmt werden, um die entsprechende Wirkung der Einkapselung zu erzielen bzw. die Einkapselung zu bilden. In erwärmten Zustand kann die Einkapselung 118 flüssig bzw. dickflüssig sein. D.h. Bauteile, wie eine oder mehrere Photovoltaik-Zellen 102 oder wie eine Struktur 110, falls diese beispielsweise mittels einer eingelegten Folie/Werkstücks realisiert ist, können eine Spielraum für eine Bewegung haben. So kann, auch mittels anderer produktionsbedingter Positionierfehler, eine Struktur 110 relativ zu dem Zellenspalt 104a bzw. relativ zu einer oder mehreren Photovoltaik-Zellen 102 verschoben sein/werden.
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Um dem Problem von Verschiebungen zu begegnen, kann die Struktur 110 breiter gemacht werden, damit eine Toleranz für Abweichungen in der Positionierung gegeben ist. D.h. die Teilbereiche 122, welche die Photovoltaik-Zellen 102 überdecken, können größer sein/gemacht werden, womit mehr Fläche der Photovoltaik-Zellen 102 überdeckt wird.
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Ein solches Verbreitern der Struktur 110 kann sich jedoch auch nachteilig, insbesondere bei bifazialen/teilbifazialen Photovoltaik-Zellen, auswirken. Hier können die Teilbereiche 122, insbesondere entsprechend verbreiterte Teilbereiche 122, die Rückseite der Photovoltaik-Zellen 102 abschatten, d.h. die Struktur 110 kann Licht in erhöhtem Maß hindern auf die Rückseite der Photovoltaik-Zelle 102 zu gelangen und somit zu dem Gewinnen von elektrischer Energie beizutragen.
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Um diesem entgegenzuwirken kann, wie in den folgenden Figuren dargestellt, die Struktur 110 eine variierende Bedeckung aufweisen.
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Die Figuren 3A bis 3H zeigen schematisch Ausschnitte von Querschnitten von Photovoltaik-Modulen 100 gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele. Der Einfachheit halber werden in diesen Beispielen dieselben Bezugszeichen für das Photovoltaik-Modul 100, die Fronseitenabdeckung 120, die Einkapselung 118, die Rückseitenabdeckung 112, den Zellenspalt 104a und die Photovoltaik-Zellen 102 genutzt. Jedoch ist die Struktur 310 zu genaueren Beschreibung anders bezeichnet und die Teilbereiche 302 und Teilbereiche 304 bezeichnen Gebiete mit verschiedenen Bedeckungseigenschaften.
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3A zeigt einen ähnlichen Ausschnitt wie die Ausschnitte, welche in 2A oder 1B dargestellt sind.
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In diesem Fall weist eine Struktur 310 einen Teilbereich 302 auf, welcher den Zellenspalt 104a überdeckt, und einem Teilbereich 304, welcher zumindest eine (hier zwei) Photovoltaik-Zellen 102 überdeckt. Ferner ist ein Lichtstrahl 308 gezeigt, welcher von der Vorderseite des Photovoltaik-Moduls 100 in den Zellenspalt 104a auf die Struktur 310 eintrifft, und ein Lichtstrahl 306, welcher von der Rückseite des Photovoltaik-Moduls 100 auf die Struktur 310 eintrifft.
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In diesem Beispiel ist der Teilbereich 302 der Struktur 310 vollständig bedeckt (intransparent) und der Teilbereich 304 weist eine variierende Bedeckung auf. Beispielsweise nimmt die Bedeckung des im Sinne der Figur linken Teilbereichs 304 entlang der Richtung von dem Zellenspalt 104a zur linken Photovoltaik-Zelle ab (und in analog nimmt die Bedeckung des rechten Teilbereichs 304 hin zur rechten Photovoltaik-Zelle 102 ab). Weitere Beispiele für eine variierende Bedeckung werden unter anderem im Rahmen der Figuren 4A bis 4D beschrieben.
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Das Licht des Lichtstrahls 306 gelangt somit aufgrund des variierten Bedeckungsgrades in dem Teilbereich 304 zumindest teilweise auf die Rückseite der Solarzelle 102 anstatt von der Struktur 310 vollständig reflektiert (bzw. absorbiert oder eine Mischung aus absorbiert und reflektiert) zu werden.
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Eine solche variierende Bedeckung in dem Teilbereich 304 der Struktur 310 kann sich auf mehrere Arten auswirken. Zum einen ist aufgrund des Vorhandenseins des Teilbereichs 304, wie oben beschrieben, eine Toleranz gegenüber produktionsbedingten Positionierfehler gegeben. So ist beispielsweise in 3B der Querschnitt aus 3A mit dem Unterschied dargestellt, dass die Struktur 310 verschoben ist. Der Lichtstrahl 308 trifft trotz einer Verschiebung der Struktur 310 gegenüber dem Zellenspalt 104a auf die Struktur 310 auf. Ferner kann Licht (beispielsweise Lichtstrahl 306), welches von der Rückseite des Photovoltaik-Moduls 100 eintrifft, zumindest teilweise durch den Teilbereich 304 hindurch die Rückseite der Photovoltaik-Zelle 102 erreichen. Ferner kann Licht, welches ähnlich dem Lichtstrahl 308 von der Vorderseite in den Spalt 104a einfällt auch an einem Teilbereich 304 reflektiert werden und so zur Gewinnung von elektrischer Energie beitragen.
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Mittels der variablen Bedeckung, beispielsweise variabel in dem Sinne einer mathematischen Funktion (beispielsweise eine stetige Funktion oder eine Treppenfunktion), mit welcher die Bedeckung über die Struktur 310 abnimmt, ist ein Parameter bzw. ein Parameterfeld gegeben, mit welchem ein Ausgleich/Kompromiss zwischen erwarteten Produktionseigenschaften (Ungenauigkeiten/Toleranzen usw.) und daraus resultierenden Abschattung auf der Rückseite einer Photovoltaik-Zelle 102 und Reflektion hin zur Vorderseite der Photovoltaik-Zelle 102 geschaffen und gesteuert werden kann.
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Ferner kann mittels der Variation der Bedeckung die Akzeptanz von Photovoltaik-Modulen 100 erhöht werden. Photovoltaik-Zellen 102 können in Photovoltaik-Modulen 100 produktionsbedingt gegeneinander verschoben sein. Eine solche Verschiebung, d.h. beispielsweise im Bereich von weniger als 3 mm, kann derart gegeben sein, dass die Kanten von mehreren Photovoltaik-Zellen 102 nicht alle bündig an eine gedachte Linie schließen. Trotz uneingeschränkter Funktionsweise, kann ein solches Photovoltaik-Modul 100 im Handel als schlechtere Ware („B-Ware“) klassifiziert werden und somit einen entsprechenden Wertverlust erleiden. Der optische Eindruck für das menschliche Auge einer solchen Verschiebung erhöht sich beispielsweise dadurch, dass auf der Rückseite von mehreren Photovoltaik-Zellen 102 Stromsammelstrukturen, beispielsweise feine metallische Strukturen (auch Finger genannt, beispielsweise mit einer Breite von kleiner als 0,5 mm) angebracht sein können. Falls zwei solcher Photovoltaik-Zellen mit solchen Stromsammelstrukturen nebeneinander in Modul vorhanden sind, so ist auch eine kleine Verschiebung gegeneinander (Verschiebung von weniger als 1 mm) mit dem menschlichen Auge deutlich wahrnehmbar. Die Struktur 310 kann entsprechend gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen derart gestaltet/gebildet sein/werden, dass für das menschliche Auge der optischen Eindruck einer Verschiebung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von sonstigen Eigenschaften des Moduls gesenkt wird.
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Der optische Eindruck könnte beispielsweise auch dadurch gesenkt werden, dass ein Zellenspalt 104a zwischen zwei Photovoltaik-Zellen 102 verbreitert wird. Dadurch wird allerdings auch die Leistung pro Fläche des Photovoltaik-Moduls 100 gesenkt. Hingegen kann mit Teilbereichen 304, welche eine variierende Bedeckung aufweisen, ein solcher optischer Eindruck hervorgerufen werden, ohne, dass ein Zellenspalt oder Randspalt verbreitert werden muss und das Photovoltaik-Modul 100 in seiner Leistung eingeschränkt wird. Mittels der Variation der Bedeckung lässt sich die Silhouette einer Photovoltaik-Zelle 102 bzw. eine Silhouette der Strukturen auf einer Photovoltaik-Zelle 102 für das menschliche Auge schlechter wahrnehmbar machen. So kann mittels variierender Bedeckung beispielsweise Kanten verschleiert werden, wie beispielsweise in 5 dargestellt ist.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele lassen sich auch kombinieren. So kann beispielsweise eine Variation der Größe der Teilbereiche 304 im Sinne der Figuren 3A, 3B, 3C und 3D mit einer Variation der Position der Struktur 310 im Sinne der Figuren 3E, 3F, 3G und 3H kombiniert werden.
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3C zeigt den Ausschnitt aus 3A, wobei die Teilbereiche 302 und 304 in ihrer Größe/Fläche variiert wurden.
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Die Teilbereiche 304 mit variierender Bedeckung können, wie dargestellt, so gelegen sein, dass sie zumindest teilweise auch den Zellenspalt 104a überdecken.
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In verschiedenen Beispielen kann der Teilbereich 302 mit einer konstanten Bedeckung (beispielsweise vollständig intransparent) auch nicht vorhanden sein, so dass im Sinn der Figur der linke und der rechte Teilbereich 304 direkt aneinander grenzen.
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Die Teilbereiche 304 können auch asymmetrisch sein. So kann im Sinne der Figur der linke Teilbereich 304 größer sein als der rechte Teilbereich 304 (und umgekehrt). Auch können die Teilbereiche voneinander verschiedene Bedeckungs-Verteilungen aufweisen. Beispielsweise kann so für einem Fall, in welchem produktionsbedingt eine Vorzugsrichtung für Verschiebungen zu erwarten sind, ein Ausgleich ohne eine übermäßige Abschattung bewirkt werden.
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Je nach (zu erwartenden) Produktionsgegebenheiten kann auch, wie in 3D gezeigt, der Teilbereich 302 flächenmäßig und/oder entlang einer Richtung größer als die Teilbereiche 304 (einzeln und/oder addiert) sein. So kann der Teilbereich 302 zumindest teilweise zumindest eine Photovoltaik-Zelle 102 überdecken.
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Die Figuren 3E bis 3H zeigen den Ausschnitt aus 3A, wobei die Struktur 310 und damit die Teilbereiche 302, 304 der Struktur 310 in ihrer Position anders angeordnet sind.
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Je nach Position der Struktur 310 kann diese auf verschiedene Weise hergestellt werden, befestigt werden und entsprechende andere Eigenschaften, insbesondere je nach Abstand der Struktur 310 von den Photovoltaik-Zellen 102 in Hinblick auf die Reflektion und Abschattung von einfallendem Licht, aufweisen.
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In den Figuren 3A bis 3D ist die Struktur 310 zumindest teilweise innerhalb der Rückseitenabdeckung 112 gezeigt. Dies kann beispielsweise mittels einer Herstellung der Struktur 310 mittels eines Lack oder einer Paste, wie beispielsweise einer Glasfritte oder Keramikfritte, erreicht werden. Die Rückseitenabdeckung 112 kann auch (vorgefertigte) Vertiefungen/Gräben aufweisen, um die Struktur 310 darin zu positionieren zu können.
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3E zeigt die Struktur 310, welche innerhalb der Einkapselung 118 auf die Rückseitenabdeckung 112 angebracht ist. Beispielsweise kann die Struktur 310 in direktem Kontakt mit der Rückseitenabdeckung 112 stehen.
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Die Struktur 310 kann beispielsweise ein oder mehrere auf die Rückseitenabdeckung 112 aufgeklebte Folien aufweisen oder auf die Rückseitenabdeckung 112 aufgedruckt sein/werden. Eine Befestigung der Struktur 310 an der Rückseitenabdeckung 112 kann auch mittels der Einkapselung 118 erfolgen.
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3F zeigt die Struktur 310, welche im Vergleich zur Struktur 310 aus 3E auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Rückseitenabdeckung 112 angebracht ist. Beispielsweise kann die Struktur 310 in direktem Kontakt mit der Rückseitenabdeckung 112 stehen.
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Beispielsweise kann die Struktur 310 nach Anbringung der Rückseitenabdeckung 112 im Photovoltaik-Modul 102, beispielsweise als einer der letzten Schritte der Herstellung des Photovoltaik-Modul 102 angebracht werden. So kann die Struktur 310 und die Position der Struktur 310 an die Position der Photovoltaik-Zellen 102, beispielsweise nach dem Einkapseln der Photovoltaik-Zellen 102, angepasst werden.
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Gegenüber der Struktur 310 aus 3E ist die Struktur 310 aus 3F mit einem größerem Abstand zu den Photovoltaik-Zellen 102 beabstandet.
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Allgemein kann der Abstand der Struktur 310 zu den Photovoltaik-Zellen 102 die optischen Reflektionswege und damit die Lichtausbeute des Photovoltaik-Moduls 100 beeinflussen. So kann beispielsweise, falls Licht unter einem Winkel auf die Vorderseite und/oder Rückseite des Photovoltaik-Moduls 100 einfällt, beispielsweise aufgrund der Wanderung des Sonnenstandes, eine weiter entfernte Struktur 310 mehr Abschattung bewirken. Eine weiter entfernte Struktur 310 kann jedoch auch mehr Licht (beispielsweise im Sinne des reflektierten Lichtstrahls 216 aus 2A) auf die Rückseite einer Photovoltaik-Zelle 102 lenken. Ferner kann ein Abstand, insbesondere falls die Struktur 310 elektrisch leitend ist, geboten sein, um Kurzschlüsse und die Erhöhung von elektrischen Widerständen im Photovoltaik-Modul 100 zu vermeiden. Der Abstand kann je nach gewünschter Begebenheit, insbesondere auch den Abmessungen der Rückseitenabdeckung 112, eingestellt werden, um die gewünschten Effekte, bzw. ein Kompromiss/Ausgleich zwischen den beschriebenen Effekten zu erzielen.
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3G zeigt die Struktur 310, welche innerhalb der Einkapselung 118, beispielsweise ohne direkten Kontakt mit der Rückseitenabdeckung 112, eingebracht ist.
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Beispielsweise kann die Struktur 310 in diesem Beispiel eine eingelegte Folie oder ein eingelegtes Werkstück (beispielsweise ein Blech oder ein ähnlich dünnes Werkstück aus Kunststoff) sein.
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3H zeigt die Struktur 310, welche entfernt von der Rückseitenabdeckung 112 angebracht ist.
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Beispielsweise kann das Photovoltaik-Modul 100 eine entsprechende Halterung aufweisen, die beispielsweise an einem Modulrahmen befestigt ist oder der Modulrahmen selbst sein kann. Somit kann der Abstand der Struktur 310 unabhängig von den Abmessungen der Rückseitenabdeckung 112 eingestellt werden.
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Die Figuren 4A, 4B, 4C und 4D zeigen schematisch jeweils eine Draufsicht auf eine Struktur gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele. Eine schwarze Färbung bzw. je dunkler ein Teilbereich dargestellt ist, desto niedriger ist die Transparenz des betreffenden Bereichs und desto höher die Bedeckung (eine schwarze Färbung in einem Teilbereich kann beispielsweise einen intransparenten Bereich einer Struktur darstellen).
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Die Struktur kann während eines Verfahrens zu Herstellung eines Photovoltaik-Moduls gebildet werden oder eine vorgefertigte Struktur sein, welche bei der Herstellung verwendet werden kann.
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Die Struktur kann aufgrund ihrer optischen Eigenschaften, Grad der Transparenz/Bedeckung und Grad der Reflektion gewählt sein und kann entsprechend ein oder mehrere geeignete Materialen aufweisen oder daraus bestehen. Die Struktur kann beispielsweise elektrisch leitendes oder elektrisch isolierendes Material aufweisen oder daraus bestehen, wobei elektrisch isolierendes Material oder eine Struktur mit einer elektrisch isolierenden Schicht zur Vermeidung eines möglichen Kurschlusses in einem Photovoltaik-Modul bevorzugt sein kann.
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Wie beispielsweise im Rahmen von 2B ausgeführt, kann eine Breite einer Struktur die größer ist als ein Zellenspalt dazu dienen produktionsbedingte Positionierfehler auszugleichen. Die Strukturbreiten 404, 408 und 412 der Strukturen 402, 406 und 410 können in verschiedenen Ausführungsbeispielen einer solchen Breite einer Struktur entsprechen. Mittels der Variation der (gemittelten) Bedeckung der Strukturen 402, 406 und 410 kann auf produktionsbedingte Positionierfehler detaillierter und abgestufter eingegangen werden. Beispielsweise kann das Risiko einer Verschiebung einer Photovoltaik-Zelle gegenüber einer gewünschten Position in einem Herstellungsverfahren eines Photovoltaik-Moduls höher für eine kleine Verschiebung und niedriger für eine große Verschiebung sein. Der Gradient bzw. die Funktion der Transparenz der Strukturen 402, 406 und 410 kann dementsprechend an solche Faktoren angepasst werden, so dass ein möglichst optimaler, aber zumindest besserer Ausgleich zwischen Risikovermeidung und Abschattung einer Photovoltaik-Zelle gegeben ist.
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Prinzipiell kann eine Struktur, z.B. eine Struktur 402, 406 oder 410 auf jeder und auch auf beiden Seiten (Rückseite und Vorderseite) von einer Photovoltaik-Zelle ausgesehen, angebracht werden, beispielsweise angebracht an eine Frontseitenabdeckung und/oder eine Rückseitenabdeckung.
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Beispielsweise kann die Struktur mittels mehreren Folien oder Aufdrucke realisiert sein. Eine oder mehrere Schichten können beispielsweise voneinander verschiedene Abmessungen, Materialien und Schichtdicken aufweisen. So kann jeweils lokal die Transparenz der Struktur eingestellt werden. Beispielsweise kann in einem Laminat eine Folie als eine erste Schicht in einer Richtung breiter sein als eine zweite Folie, so dass in einem ersten Teilgebiet Licht nur durch die erste Folie hindurchtritt, in einem anderen Teilgebiet durch die erste und die zweite Folie hindurchtritt und somit Gebiete mit verschiedener Transparenz und Bedeckung realisiert sind.
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Gemäß verschiedenen Beispielen kann mittels eines Lacks oder einer Paste, wie beispielsweise einer Fritte, eine Struktur an, innerhalb oder teilweise innerhalb der Rückseitenabdeckung eingebracht werden. Eine (lokale) Bedeckung der Struktur kann beispielsweise mittels der chemischen Bestandteile, Dosierungen, Dichte und/oder des Druckbilds des Lacks oder der Paste eingestellt werden. Ein Lack oder eine Paste kann beispielsweise mittels eines Druckverfahrens aufgebracht werden. Mittels anschließendem Temperns kann eine so entstehende Struktur fest mit (und beispielsweise auch innerhalb) der Rückseitenabdeckung verbunden bzw. gebildet werden.
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Gemäß verschiedenen Beispielen kann mittels der Perforation einer Folie und einer entsprechenden Dichte der Perforationen eine über ein Gebiet/eine Fläche gemittelte Transparenz/Bedeckung einer Struktur eingestellt werden. Beispielsweise kann auch eine zweite nicht-perforierte Folie auf der Folie vorhanden sein/hergestellt werden, so dass auch mit Perforationen eine niedrigere Gesamt-Transparenz gegeben ist.
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Verschiedene Verfahren zur Herstellung einer Struktur können beispielsweise Siebdruck, Sandstrahlen, Ätzen, Tampondruck oder Auftragen, beispielsweise mittels eines Pinsels, sein. Ebenso kann auch die Oberflächeneigenschaften der Struktur eingestellt werden. So kann die Oberfläche so gestaltet werden, dass Licht an ihr diffus gestreut wird, beispielsweise kann eine raue oder strukturierte Oberfläche hergestellt werden/gebildet sein.
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Eine Struktur 402 oder andere Beispiele für Strukturen können beispielsweise mittels Aufbringens oder Druckens einer durchgängigen Schicht oder Bereitstellen eines durchgängigen Werkstücks, wie eine Folie oder ein Blech, und mittels anschließendem Öffnen der Schicht oder des Werkstücks gebildet werden. Das Öffnen einer Schicht oder eines Werkstücks kann beispielsweise mittels mechanischer Einwirkung wie Stanzen oder Perforation, Laserbearbeitung (z.B. Laserablation) oder Elektronenstrahlbearbeitung erfolgen.
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4A zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Struktur 402 mit einer Strukturbreite 404 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Die Struktur 402 kann eine Vielzahl von Strukturmerkmalen 414 aufweisen, wobei das Strukturmerkmal 414 beispielhaft für die weiteren Strukturmerkmale mit einem Bezugszeichen versehen ist.
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Im Fall von 4A wird eine abnehmende Bedeckung mittels einer Vielzahl von flächenmäßig kleiner werdenden intransparenten oder wenig transparenten Strukturmerkmalen 414 bewerkstelligt. Von der Mitte der Struktur 402 zum Rand der Struktur 402 werden die Strukturmerkmale 414 flächenmäßig kleiner und sind zunehmend weniger dicht angeordnet. In diesem Beispiel sind die Strukturmerkmale 414 als gefüllte Kreise und Ellipsen ausgeführt. Sie können in anderen Beispielen jegliche sonstige Form annehmen. Eine solche Struktur 402 kann leicht herzustellen sein, da beispielsweise die Struktur 402 nur Teilbereiche mit einem Bedeckungsgrad und Teilbereiche ohne diesen aufweist, aber keine sonstigen Abstufungen vorhanden sind.
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Die Form eines oder mehrerer Strukturmerkmale 414 als intransparente/wenig transparente Gebiete neben transparenten Gebieten kann das menschliche Auge effektiv gegenüber einer sichtbaren Verschiebung von Photovoltaik-Zellen gegeneinander täuschen/kaschieren. Mittels der Strukturmerkmale 414 anderer Bedeckungsvariationen wird die optischen Silhouette einer Photovoltaik-Zelle für das menschliche Auge, beispielsweise deren Rand, aufgebrochen, bzw. es wird auch die optische Silhouette von Strukturen auf einer Photovoltaik-Zelle, beispielsweise Muster einer Metallisierungsschicht, aufgebrochen.
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4B zeigt schematisch eine weitere Draufsicht auf eine Struktur 406 mit einer Strukturbreite 408 gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
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Die Struktur 406 entspricht der Struktur 402 aus 4A, wobei die Struktur 406 weitere Substrukturen 416 aufweist.
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Beispielsweise können, wie hier gezeigt, Strukturmerkmale 414 in sich weitere Substrukturen 416 aufweisen. Dies kann, wie im Rahmen von 4A beschrieben, sowohl der Einstellung der lokalen (gemittelten) Bedeckung als auch dem Aufbrechen der optischen Silhouette für das menschliche Auge dienen.
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4C zeigt schematisch eine weitere Draufsicht auf eine Struktur 410 mit einer Strukturbreite 412 gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
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Das Beispiel in 4C zeigt die Struktur 410 mit einer Transparenz, welche kontinuierlich vom der Mitte der Struktur 410 zum Rand der Struktur 410 zunimmt. Der Grad der Zunahme kann beispielsweise linear, exponentiell oder in Form einer anderen mathematischen Funktion, beispielsweise auch abgestuft in Form einer Treppenfunktion oder als Kombination von verschiedenen mathematischen Funktionen vorliegen.
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4D zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Struktur 418 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In diesem Beispiel entspricht die Struktur 418 einer halbierten Struktur 402 aus 2A. Auch in verschiedenen, wie beispielsweise beschriebenen, Ausführungsbeispielen anderer Strukturen / Strukturformen kann eine solche Struktur eine abnehmende Bedeckung in nur einer Richtung aufweisen (hier im Sinne der Figur von unten nach oben). Eine solche Struktur, wie Struktur 418, kann für einen Randspalt und/oder einen Modulrahmenspalt vorgesehen sein, bzw. den Randspalt/Modulrahmenspalt zumindest teilweise überdeckend vorgesehen sein. So kann der untere Rand 420 beispielsweise mit dem Rand des Photovoltaik-Moduls und/oder dem Rand eines Modulrahmens bündig schließen. Wie in den anderen Beispielen für Strukturen können die Bereiche der Struktur 418 mit niedriger Bedeckung eine Photovoltaik-Zelle überdecken.
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5 zeigt einen Ausschnitt einer Draufsicht auf ein Photovoltaik-Modul 500 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Das Photovoltaik-Modul 500 weist im Sinne der Figur eine obere Photovoltaik-Zelle 502 und eine untere Photovoltaik-Zelle 504 auf. In diesem Beispiel sind die beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 baugleich, was in anderen Beispielen nicht der Fall sein muss. Die beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 sind voneinander beabstandet, so dass ein Zellenspalt zwischen der beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 vorliegt. Dieser ist hier nicht sichtbar, da die Struktur 406 sowohl den Zellenspalt als auch Teilbereiche der beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 überdeckt.
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In diesem Beispiel ist eine Draufsicht auf eine Rückseite des Photovoltaik-Moduls 500 und entsprechend auf die Rückseite der beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 gezeigt. Jede der Photovoltaik-Zellen 502, 504 weist auf der Rückseite Stromsammelstrukturen (Metallisierungsstrukturen) in Form von sogenannten Busbars 504 und Fingern 510 auf. Die Busbars 504 können mit Pads versehen sein, welche es ermöglichen die Busbars 504 und damit die beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 und weitere Photovoltaik-Zellen elektrisch leitend mittels Lötens miteinander zu verbinden.
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In diesem Beispiel sind die beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 leicht gegeneinander verschoben, wodurch die Finger 510 der beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 sich nicht mehr exakt bündig gegenüberstehen. Dies würde, ohne die Struktur 508, optisch deutlich wahrnehmbar sein. Aufgrund der Struktur 508 wird allerdings dieser optische Eindruck aufgebrochen und die Verschiebung der beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 ist für das menschliche Auge kaum wahrnehmbar. Ferner ist, wie beispielsweise in Zusammenhang mit den Figuren 4A bis 4D beschrieben, eine Abschattung der beiden Photovoltaik-Zellen 502, 504 gegenüber produktionsbedingten Positionierfehler gegeneinander ausgeglichen.
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6 zeigt ein Blockdiagramm 600 eines Verfahrens zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaik-Moduls kann, in 602, das Anordnen mehrerer miteinander elektrisch gekoppelter Photovoltaik-Zellen aufweisen, wobei die Photovoltaik-Zellen nebeneinander angeordnet werden, so dass zwischen den Photovoltaik-Zellen jeweils ein Zellenspalt gebildet ist. Ferner kann das Verfahren, in 604, das Anordnen einer transparenten Frontseitenabdeckung und einer transparenten Rückseitenabdeckung aufweisen, zwischen denen die Photovoltaik-Zellen angeordnet sind, wobei zwischen dem Rand der Abdeckungen und den direkt dazu angrenzenden Photovoltaik-Zellen ein Randspalt gebildet ist/wird. Das Verfahren kann, in 606, zusätzlich das Bilden einer zellenrückseitigen Struktur aufweisen, die zumindest teilweise einen Zellenspalt und/oder einen Randspalt bedeckt, wobei die Struktur in Richtung einer jeweiligen Photovoltaik-Zelle eine abnehmende Bedeckung aufweist.
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Die zeitliche Abfolge des Verfahrens kann gemäß verschiedenen Beispielen auch anders gestaltet sein. Beispielsweise kann die zellenrückseitige Struktur bereits vor Herstellung des Photovoltaik-Moduls gebildet und bei Herstellung des Photovoltaik-Moduls nur in dem Photovoltaik-Modul angeordnet werden.
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Bei anderen Beispielen wird die zellenrückseitige Struktur vor dem Anordnen der Frontenseitenabdeckung bzw. Rückseitenabdeckung durchgeführt. Beispielsweise kann das Bilden zumindest eines Teils der Struktur das Aufbringen eines Lacks oder Paste auf einer Rückseitenabdeckung und anschließendes Tempern der Rückseitenabdeckung aufweisen und erst anschließend das Anordnen der mit der Struktur versehenen Rückseitenabdeckung.
