DE102020134996A1

DE102020134996A1 - Photovoltaisches Element mit mindestens einer photovoltaischen Zelle und mindestens einer gefalteten Sammelschiene

Info

Publication number: DE102020134996A1
Application number: DE102020134996.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Pfeiffer-Jacob; Niels Friedrich-Schilling; Frank Löffler
Original assignee: Heliatek GmbH
Current assignee: Heliatek GmbH
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-06-30
Also published as: WO2022144398A1; EP4272258A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Element (1) mit mindestens einer photovoltaischen Zelle (3) und mindestens einer gefalteten Sammelschiene (13), die an der Vorderelektrode (5) und/oder der Rückelektrode (7) elektrisch leitfähig kontaktiert ist, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene (13) als U-förmiges Profil ausgebildet ist, und Kanten (15) einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle (3) an einer Innenseite des U-förmigen Profils der mindestens einen gefalteten Sammelschiene (13) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Element mit mindestens einer photovoltaischen Zelle und mindestens einer gefalteten Sammelschiene, die an der Vorderelektrode und/oder der Rückelektrode elektrisch leitfähig kontaktiert ist, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene als U-förmiges Profil ausgebildet ist.
Die Optoelektronik setzt sich aus dem Gebiet der Optik und der Halbleiterelektronik zusammen. Sie umfasst insbesondere Systeme und Verfahren, die die Umwandlung von elektronisch erzeugten Energien in Lichtemission ermöglichen oder Lichtemissionen in Energie umwandeln. Optoelektronische Bauelemente, insbesondere organische photovoltaische Elemente (OPVs) und organische Leuchtdioden (organic light emitting diode, OLED), erzeugen elektrische Energie oder wandeln elektrische Energie in Lichtemissionen um, welche zur Anwendung im weiteren Verlauf aus dem photovoltaischen Element herausgeführt oder hineingeführt werden muss. Dazu werden Sammelschienen, auch Busbars genannt, eingesetzt, welche den Anforderungen eines flexiblen photovoltaischen Elements gerecht werden müssen.
Sammelschienen stellen einen Punkt in einem optoelektronischen Bauelement dar, an dem die umgewandelte Energie gebündelt und in Form von elektrischen Strömen weitergeleitet wird. Im Bereich der photovoltaische Elemente sind Sammelschienen bekannt, welche auf der Vorderseite oder auf der Rückseite der photovoltaischen Elemente aufgebracht sind. Die Ausmaße des Querschnitts einer Sammelschiene richtet sich nach der zu übertragenden Stromstärke. Für flache und flexible photovoltaische Elemente und die einfache Integration in solchen Elementen müssen die Sammelschienen besonders flach ausgebildet sein. Photovoltaische Elemente werden in der Regel zum Schutz vor äußeren Einflüssen mit einer Barriereschicht versehen oder eingekapselt, insbesondere um diese mechanisch und gegen Umwelteinflüsse, beispielsweise Feuchtigkeit oder Sauerstoff, zu schützen. Die Sammelschienen sind unter der Barriereschicht angeordnet. Um erzeugte elektrische Energie von photovoltaische Elementen durch die Barriereschicht herauszuführen, müssen die innerhalb der Barriereschicht liegenden Sammelschienen durch die Barriereschicht hindurch elektrisch leitend kontaktiert werden.
Die Stromableitung von photovoltaischen Elementen kann mittels zwei Sammelschienen, die am Rand einer Rückelektrode aufgebracht sind erfolgen. Der elektrische Strom wird mittels einer elektrisch leitfähigen Kontaktierung aus dem photovoltaischen Element herausgeführt, wobei dieser an eine Anschlussdose weitergeleitet wird. Dabei führt die elektrisch leitfähige Kontaktierung von den Sammelschienen zur Anschlussdose durch Öffnungen einer Schutzschicht des photovoltaischen Elements. Die Öffnungen der Schutzschicht sind anfällig gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit und Luftsauerstoff in das photovoltaische Element, insbesondere zu den Sammelschienen, den Elektroden und dem Schichtsystem, und führen dadurch zur Degradation und Verminderung der Lebensdauer des photovoltaischen Elements.
DE 10 2018 132 147 A1 offenbart eine Sammelschiene mit einer Vielzahl an Knicken, wobei die Sammelschiene eine Anschlussaufnahmeaussparung aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung davon.
Nachteilig aus dem Stand der Technik ist jedoch, dass eine lokale Kontaktierung der Sammelschienen eine Lebensdauer der Kontaktierung verkürzt, und bei mechanischer Belastung oder Temperaturschwankungen leichter zu einem Bruch der Kontaktierung führt. Des Weiteren sind die Sammelschienen horizontal am Schichtsystem angeordnet, wobei kein Schutz des Schichtsystems an den Seiten, also vertikal am Schichtsystem, vor äußeren Einflüssen, insbesondere Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff, gewährleistet wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein photovoltaisches Element mit mindestens einer photovoltaischen Zelle und mit mindestens einer Sammelschiene bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten, und wobei insbesondere eine elektrisch leitende Kontaktierung mit einem verbesserten Schutz des Schichtsystems des photovoltaischen Elements vor äußeren Einflüssen bereitgestellt wird.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein photovoltaisches Element mit mindestens einer photovoltaischen Zelle mit einem Schichtsystem mit einer Vorderelektrode, einer Rückelektrode und mindestens einer photoaktiven Schicht, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht zwischen der Vorderelektrode und der Rückelektrode angeordnet ist, und mindestens einer gefalteten Sammelschiene, die an der Vorderelektrode und/oder der Rückelektrode elektrisch leitfähig kontaktiert ist, bereitgestellt wird. Die mindestens eine gefaltete Sammelschiene ist als U-förmiges Profil ausgebildet, wobei Kanten einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle an einer Innenseite des U-förmigen Profils der mindestens einen gefalteten Sammelschiene angeordnet sind, so dass das U-förmige Profil die Kanten der einen Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle umschließt.
Bevorzugt kann die mindestens eine Sammelschiene also derart an das Schichtsystem bzw. eine daran angeordnete Barriereschicht angeordnet werden, dass eine Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle in vertikaler Ausdehnung des Schichtsystems und den Kanten der Seite von der gefalteten Sammelschiene umschlossen sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenbereich des U-förmigen Profils in der gesamten Längsrichtung einer Seite der vertikalen Ausdehnung des Schichtsystems angeordnet.
Das photovoltaische Element kann CIS-, CIGS-, GaAs-, oder Si-Zelle, eine Perovskit-Zellen oder organische Zellen aufweisen, also ein organisches photovoltaisches Element (OPV), eine sogenannte organische Solarzelle, sein. Unter einem organischen photovoltaischen Element wird insbesondere ein photovoltaisches Element mit mindestens einer organischen photoaktiven Schicht verstanden, insbesondere ein polymeres organisches photovoltaisches Element oder ein organisches photovoltaisches Element auf Basis kleiner Moleküle. Während Polymere sich dadurch auszeichnen, dass diese nicht verdampfbar und daher nur aus Lösungen aufgebracht werden können, sind kleine Moleküle meist verdampfbar und können entweder wie Polymere als Lösung aufgebracht werden, aber auch mittels Verdampfungstechnik, insbesondere durch Verdampfen aus dem Vakuum. Insbesondere bevorzugt ist das photovoltaische Element ein flexibles organisches photovoltaisches Element auf Basis kleiner Moleküle.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die photoaktive Schicht des Schichtsystems kleine Moleküle, welche im Vakuum verdampfbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest die photoaktive Schicht des Schichtsystems im Vakuum aufgedampft.
Unter kleinen Molekülen werden insbesondere nicht-polymere organische Moleküle mit monodispersen molaren Massen zwischen 100 und 2000 g/mol verstanden, die unter Normaldruck (Luftdruck der uns umgebenden Atmosphäre) und bei Raumtemperatur in fester Phase vorliegen. Insbesondere sind die kleinen Moleküle photoaktiv, wobei unter photoaktiv verstanden wird, dass die Moleküle unter Lichteintrag ihren Ladungszustand und/oder ihren Polarisierungszustand ändern.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine photovoltaische Zelle eine Single-, Tandem- oder Mehrfachzelle. Tandem- und Mehrfachzellen bestehen aus mindestens zwei Zellen, die übereinander zwischen den Elektroden angeordnet sind, wobei jede Zelle mindestens eine photoaktive Schicht aufweist.
Das photovoltaische Element ist bevorzugt aus mehreren photovoltaischen Zellen aufgebaut. Die mehreren photovoltaischen Zellen können auf unterschiedliche Weise in dem photovoltaischen Element angeordnet und/oder verschaltet sein, insbesondere sind die photovoltaischen Zellen untereinander seriell und/oder parallel verschaltet.
Unter einer Vorderseite eines photovoltaischen Elements, entsprechend auch unter einer vorderen Schutzschicht, einer vorderen Barriereschicht, einer Vorderelektrode und einem vorderen Schenkel, wird eine bestimmungsgemäß einem Sonnenlicht zugewandte Seite des photovoltaischen Elements verstanden. Dementsprechend wird unter einer Rückseite eines photovoltaischen Elements, entsprechend auch unter einer hinteren Schutzschicht, einer hinteren Barriereschicht, einer Rückelektrode und einem hinteren Schenkel, eine bestimmungsgemäß einem Sonnenlicht abgewandte Seite des photovoltaischen Elements verstanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das photovoltaische Element ein flexibles photovoltaisches Element.
Unter einem flexiblen photovoltaischen Element wird insbesondere ein photovoltaisches Element verstanden, dass in einem bestimmten Bereich biegbar und/oder dehnbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das photovoltaische Element mit einer Schutzschicht versehen und/oder mit einer Schutzschicht eingekapselt, um eine Degradierung durch äußere Einflüsse zu minimieren, insbesondere Feuchtigkeit und Luftsauerstoff.
Unter einer Schutzschicht wird insbesondere eine Schicht zum Verhindern der Durchlässigkeit von äußeren Einflüssen, insbesondere von Luftsauerstoff und/oder Feuchtigkeit, und/oder eine Schicht zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit, insbesondere Kratzfestigkeit, und/oder eine Filterschicht, bevorzugt eine Schicht mit einem UV-Filter, verstanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine nicht durch eine gefaltete Sammelschiene geschützte Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle durch eine Barriereschicht, bevorzugt einer überlappende Barriereschicht mit einer bestimmten Diffusionslänge geschützt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das U-förmige Profil der mindestens einen gefalteten Sammelschiene aus einem Seitenelement mit einem horizontal zum Schichtsystem an einer Seite des Seitenelements angeordneten vorderen Schenkel und einem horizontal zum Schichtsystem an einer gegenüberliegenden Seite des Seitenelements angeordneten hinteren Schenkel ausgebildet ist, wobei die beiden Schenkel in einem Abstand horizontal zueinander in der gleichen Richtung verlaufen, wobei bevorzugt ein Verbindungsbereich des vorderen Schenkels und/oder des hinteren Schenkels relativ zu dem Seitenelement gewinkelt oder gebogen ausgebildet ist, und/oder das Seitenelement vertikal zum Schichtsystem, also in vertikaler Ausdehnung des Schichtsystems, planar oder gebogen ausgebildet ist.
Unter einer Sammelschiene, einem sogenannten Busbar, wird insbesondere eine Anordnung verstanden, die zur elektrischen Kontaktierung als zentraler Verteiler von elektrischer Energie an ankommende und abgehende Leitungen elektrisch leitend verbunden ist, bevorzugt mit mindestens einer Elektrode und/oder mindestens einer Gegenelektrode. Die Sammelschiene ist insbesondere planar als Band, Streifen, Platte oder als Metallschicht ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die gefaltete Sammelschiene eine Schichtdicke von 10 µm bis 500 µm auf, bevorzugt von 100 µm bis 500 µm, bevorzugt von 10 µm bis 200 µm, bevorzugt von 10 µm bis 100 µm, bevorzugt von 10 µm bis 50 µm, oder bevorzugt von 20 µm bis 40 µm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schichtsystem laserstrukturiert, so dass die Rückelektrode und/oder die Vorderelektrode jeweils von einer bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements mit der ersten Sammelschiene und der zweiten Sammelschiene elektrisch leitend kontaktierbar sind. Dadurch ist insbesondere das elektrisch leitende Kontaktieren unterschiedlicher Potentiale auf einer Ebene des photovoltaischen Elements, insbesondere einer Ebene horizontal zur Ausdehnung des Schichtsystems über die erste Sammelschiene und die zweite Sammelschiene möglich. Dadurch sind insbesondere in einer Ebene zwei Potentiale abgreifbar, insbesondere ein Potential der Vorderelektrode und ein Potential der Rückelektrode. Vorzugsweise werden bei der Laserstrukturierung unterschiedliche Potentiale der mindestens einen photovoltaischen Zelle voneinander getrennt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greift entweder der vordere Schenkel oder der hintere Schenkel der ersten gefalteten Sammelschiene das Potential der Vorderelektrode, bevorzugt die Vorderelektrode, und/oder das Potential der Rückelektrode, bevorzugt die Rückelektrode, und der vordere Schenkel oder der hintere Schenkel der zweiten gefalteten Sammelschiene das Potential der anderen Elektrode elektrisch leitfähig ab.
Das erfindungsgemäße photovoltaisches Element mit mindestens einer photovoltaischen Zelle und mindestens einer gefalteten Sammelschiene weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise wird an einer Seite des photovoltaischen Elements mit einer gefalteten Sammelschiene eine Barriere gegen Luftsauerstoff und Feuchtigkeit gebildet, insbesondere in vertikaler Ausdehnung des Schichtsystems. Vorteilhafterweise wird die Diffusionsdichtigkeit an den Seiten vertikal zum Schichtsystem verbessert. Vorteilhafterweise kann auf seitliche Diffussionszonen an der Kante des Schichtsystems, beispielsweise eine Barriereschicht, verzichtet werden. Vorteilhafterweise wird weniger photoaktive Fläche des photovoltaischen Elements abgedeckt, wobei eine verbesserte Effizienz des photovoltaischen Elements erhalten wird. Vorteilhafterweise weisen die photovoltaischen Elemente eine konstante Stromtragfähigkeit auf. Vorteilhafterweise wird die Stabilität der Sammelschiene erhöht, wobei insbesondere eine Welligkeit der Sammelschiene reduziert wird. Vorteilhafterweise wird der Anteil der inaktiven photoaktiven Fläche reduziert und damit die Effizienz des photovoltaischen Elements erhöht. Vorteilhafterweise kann auf einer Seite mit einer gefalteten Sammelschiene auf über die mindestens eine photovoltaische Zelle hinausragende Barrieren, also breite seitliche Diffusionszonen, verzichtet werden, da Kanten des photovoltaischen Elements von der gefalteten Sammelschiene umschlossen sind. Vorteilhafterweise werden seitliche Diffusionsbereiche des photovoltaischen Elements mittels der gefalteten Sammelschiene geschützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Barriereschicht, insbesondere die vordere Barriereschicht und/oder die hintere Barriereschicht, eine Schichtdicke von 10 µm bis 400 µm auf, bevorzugt von 100 µm bis 400 µm, bevorzugt von 10 µm bis 100 µm, bevorzugt von 10 µm bis 50 µm, oder bevorzugt von 20 µm bis 40 µm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das photovoltaische Element mindestens eine Barriereschicht auf, bevorzugt eine vordere Barriereschicht auf einer Vorderseite des photovoltaischen Elements und eine hintere Barriereschicht auf einer Rückseite des photovoltaischen Elements, bevorzugt eine Verkapselung, wobei die hintere Barriereschicht auf der bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements und die vordere Barriereschicht auf der bestimmungsgemäß sonnenzugewandten Seite des photovoltaischen Elements angeordnet ist, wobei die Barriereschicht eine UV-Barriereschicht, eine Anti-Reflexionsschicht, eine Schicht gegen Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff, und/oder eine mechanische Barriereschicht ist, wobei bevorzugt die mindestens eine gefaltete Sammelschiene unter der mindestens einen Barriereschicht angeordnet ist.
Unter einer Barriereschicht wird insbesondere eine Schicht zum Verhindern der Durchlässigkeit von äußeren Einflüssen, insbesondere von Luftsauerstoff und/oder Feuchtigkeit, eine Barriereschicht zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit, insbesondere Kratzfestigkeit, eine Anti-Reflexionsschicht, und/oder eine Filterschicht, bevorzugt eine Schicht mit einem UV-Filter, verstanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Barriereschicht aus einer Folie, insbesondere einer lichtdurchlässigen Folie, ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Barriereschicht aus Ethylentetrafluorethylen (ETFE), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyacrylat (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polypropylen (PP), oder thermoplastisches Polyurethan (TPU) ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das photovoltaische Element mindestens eine Barriereschicht auf der Vorderseite und mindestens eine Barriereschicht auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der mindestens einen Barriereschicht der Vorderseite mit einer der mindestens einen Barriereschicht der Rückseite verklebt.
Unter einer Vorderseite eines photovoltaischen Elements wird insbesondere eine bestimmungsgemäß sonnenzugewandte Seite des photovoltaischen Elements verstanden. Dementsprechend wird unter einer Rückseite eines photovoltaischen Elements insbesondere eine bestimmungsgemäß sonnenabgewandte Seite des photovoltaischen Elements verstanden.
Unter einer Längsrichtung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Ausdehnung des photovoltaischen Elements in seiner längsten Ausdehnung horizontal zur Ausdehnung des Schichtsystems verstanden.
Unter einer Querrichtung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Ausdehnung des photovoltaischen Elements quer zur Längsrichtung horizontal zur Ausdehnung des Schichtsystems verstanden.
Unter einer horizontalen Ausdehnung zum Schichtsystem wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Ausdehnung in einer Ebene oder parallel zu einer Ebene, insbesondere einer Schicht, des Schichtsystems verstanden. Die horizontale Ausdehnung des Schichtsystems verläuft dabei bevorzugt in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Schichtsystems. Bevorzugt sind die Schichten des Schichtsystems parallel zueinander horizontal zur Ausdehnung des Schichtsystems angeordnet.
Unter einer vertikalen Ausdehnung zum Schichtsystem wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Ausdehnung in Höhe des Schichtsystems, also eine Ausdehnung entlang der übereinander angeordneten Schichten des Schichtsystems verstanden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine photovoltaische Zelle laserstrukturiert ist, so dass die Vorderelektrode und/oder die Rückelektrode mittels des vorderen Schenkels oder des hinteren Schenkels der mindestens einen gefalteten Sammelschiene von einer Seite des photovoltaischen Elements elektrisch leitfähig kontaktierbar ist, bevorzugt von der bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements. Vorzugsweise ist in dem laserstrukturierten Schichtsystem die Vorderelektrode mit der Rückelektrode derart verbunden, dass das Potential der Vorderelektrode an der Rückelektrode abgegriffen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere photovoltaische Zellen nebeneinander angeordnet und mittels der Laserstrukturierung seriell verschaltet. Vorzugsweise hat dabei jede photovoltaische Zelle eine Rückelektrode und Vorderelektrode. Die serielle Verschaltung erfolgt bevorzugt durch elektrisches Verbinden der Vorderelektrode einer photovoltaischen Zelle mit der Rückelektrode der nächsten photovoltaischen Zelle.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schichtsystem vertikal an dem Seitenelement angeordnet ist, und der vordere Schenkel relativ zu dem Schichtsystem horizontal zu der Vorderelektrode und der hintere Schenkel horizontal zu der Rückelektrode des Schichtsystems angeordnet ist, und/oder die gefaltete Sammelschiene über die gesamte Ausdehnung in Längsrichtung einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle ausgebildet ist, und/oder die mindestens eine gefaltete Sammelschiene an einer photovoltaischen Zelle oder an parallel zueinander verschalteten photovoltaischen Zellen angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der mindestens einen gefalteten Sammelschiene und der Vorderelektrode und/oder zwischen der mindestens einen gefalteten Sammelschiene und der Rückelektrode mindestens eine Barriereschicht angeordnet ist, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene mittels eines ersten elektrisch leitfähigen Kontaktelements mit der Vorderelektrode und/oder mittels eines zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktelements mit der Rückelektrode elektrisch leitfähig kontaktiert ist, und/oder zwischen dem vorderen Schenkel und der Vorderelektrode und/oder dem hinteren Schenkel und der Rückelektrode zumindest in einem Bereich ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial, bevorzugt eine Klebeschicht, angeordnet ist.
Unter einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement wird insbesondere eine stoffschlüssige elektrisch leitfähige Kontaktierung der gefalteten Sammelschiene mit der Rückelektrode und/oder der Vorderelektrode verstanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das elektrische Kontaktelement als eine runde Kontaktfläche zu der Vorderelektrode und/oder der Rückelektrode, bevorzugt mit einem Durchmesser von 4 mm bis 14 mm, bevorzugt von 4 mm bis 10 mm, oder bevorzugt von 6 mm bis 10 mm, oder ist als eine längliche Kontaktfläche ausgebildet, insbesondere ein Langloch, wobei die längliche Kontaktfläche zumindest weitgehend über die Ausdehnung der gefalteten Sammelschiene in Längsrichtung ausgebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der hinter Schenkel der mindestens einen gefalteten Sammelschiene zumindest weitgehend über die gesamte Rückseite des photovoltaischen Elements ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das photovoltaische Element zwei gefaltete Sammelschienen aufweist, wobei eine erste gefaltete Sammelschiene die Vorderelektrode elektrisch leitfähig kontaktiert und eine zweite gefaltete Sammelschiene die Rückelektrode elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei die gefalteten Sammelschienen zwei unterschiedliche Potentiale elektrisch leitfähig kontaktieren, insbesondere abgreifen, bevorzugt beide an der Vorderseite oder beide an der Rückseite der mindestens einen photovoltaischen Zelle, und/oder die erste gefaltete Sammelschiene und die zweite gefaltete Sammelschiene an gegenüberliegenden Seiten in Längsrichtung der mindestens einen photovoltaischen Zelle angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erste gefaltete Sammelschiene an der Rückelektrode und/oder die zweite gefaltete Sammelschiene an der Vorderelektrode angeordnet, wobei die erste gefaltete Sammelschiene einem ersten Potential und die zweite gefaltete Sammelschiene einem zweiten Potential zugeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die gefaltete Sammelschiene eine Schichtdicke von 20 µm bis 100 µm aufweist, bevorzugt von 20 µm bis 50 µm, und/oder der vordere Schenkel eine Breite horizontal zum Schichtsystem von 2 bis 20 mm aufweist, bevorzugt von 2 bis 10 mm, und der hintere Schenkel eine Breite horizontal zum Schichtsystem von bevorzugt 2 bis 20 mm, oder bevorzugt mindestens 10 mm aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das photovoltaische Element mindestens eine Schutzschicht auf, bevorzugt eine vordere Schutzschicht auf einer Vorderseite des photovoltaischen Elements und eine hintere Schutzschicht auf einer Rückseite des photovoltaischen Elements, bevorzugt eine Verkapselung. Zur Kontaktierung der gefalteten Sammelschienen nach außen wird die Schutzschicht an bestimmten Stellen geöffnet. Dabei müssen Kurzschlüsse zwischen elektrisch leitfähigen Verbindungsstellen verhindert und weiterhin eine ausreichende Barrierefunktion an den Kontaktlöchern gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Schutzschicht aus einer Folie, insbesondere einer lichtdurchlässigen Folie, ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Schutzschicht aus Ethylentetrafluorethylen (ETFE), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyacrylat (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polypropylen (PP), oder thermoplastisches Polyurethan (TPU) ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine gefaltete Sammelschiene einteilig ausgebildet ist, oder zweiteilig ausgebildet ist, wobei das Seitenelement vertikal zum Schichtsystem in ein vorderes Element und ein hinteres Element geteilt ist, wobei das vordere Element und das hintere Element elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei bevorzugt zwischen dem vorderen Element und dem hinteren Element ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine gefaltete Sammelschiene an der dem Schichtsystem abgewandten Oberfläche elektrisch isoliert ist, und/oder die mindestens eine gefaltete Sammelschiene an der dem Schichtsystem abgewandten Oberfläche eine Passivierung aufweist, bevorzugt aus einem Metalloxid.
Im Zusammenhang mit der Erfindung wird unter einer der dem Schichtsystem abgewandten Oberfläche eine nach außenliegende Oberfläche verstanden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste gefaltete Sammelschiene und/oder die zweite gefaltete Sammelschiene mit einer Anschlussdose zum Anschluss des photovoltaischen Elements elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar sind.
Unter einer Anschlussdose wird insbesondere ein Element zum Anschluss des photovoltaischen Elements an einen elektrischen Stromkreislauf verstanden. Die Anschlussdose dient insbesondere zur elektrisch leitenden Kontaktierung einer Rückelektrode und/oder einer Vorderelektrode, oder einer ersten Sammelschiene und/oder einer zweiten Sammelschiene an einen elektrischen Stromkreislauf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlussdose auf der bestimmungsgemäß sonnenzugewandten Seite des photovoltaischen Elements angeordnet. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlussdose auf der bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine gefaltete Sammelschiene als eine Metallschicht aus mindestens einem Metall oder einer Legierung davon ausgebildet ist, bevorzugt aus Kupfer und Zinn.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das photovoltaische Element aus mindestens zwei photovoltaischen Zellen gebildet, bevorzugt aus einer Vielzahl an photovoltaischen Zellen, wobei die mindestens zwei photovoltaischen Zellen seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels mehrerer photovoltaischer Zellen eines photovoltaischen Elements mit einem laserstrukturierten Schichtsystem;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements mit einer gefalteten Sammelschiene in einer Seitenansicht;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements mit einer gefalteten Sammelschiene und einer Schutzschicht in einer Seitenansicht;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements mit einer gefalteten Sammelschiene und einer Schutzschicht in einer Seitenansicht; und
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements mit zwei gefalteten Sammelschienen in einer Seitenansicht.

Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels mehrerer photovoltaischer Zellen 3 eines photovoltaischen Elements 1 mit einem laserstrukturierten Schichtsystem 11.
1 zeigt mehrere photovoltaische Zellen 3 mit einem laserstrukturierten Schichtsystem 9, wobei die photovoltaischen Zellen 3 untereinander seriell verschaltet sind. Das Schichtsystem 11 ist auf einem Substrat angeordnet (nicht dargestellt), wobei mehrere photovoltaische Zellen 3 nebeneinander angeordnet sind.
Das Schichtsystem 11 umfasst jeweils eine Vorderelektrode 5, eine Rückelektrode 7 und ein Schichtsystem 9 mit mindestens einer photoaktiven Schicht. Das Schichtsystem 9 kann beispielsweise zwei halbleitende und/oder organische Transportschichten und zwischen diesen eine halbleitende und/oder organische Absorberschicht aufweisen. Das Schichtsystem 9 ist derart eingerichtet, dass dieses bei Bestrahlung mit optischer Strahlung eine Ausgabespannung zwischen den Elektroden 5,7 erzeugt. Das Strukturieren das Schichtsystems 11 weist jeweils einen P1-Typ, einen P2-Typ und einen P3-Typ auf. Dadurch werden die Rückelektrode 7 und die Vorderelektrode 5 miteinander ohmsch verschalten, des Weiteren werden mehrere photovoltaische Zellen 3 miteinander seriell verschalten. Die Pfeile deuten dabei den Stromfluss an.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements 1 mit einer gefalteten Sammelschiene 13 in einer Seitenansicht. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das photovoltaisches Element 1 weist mindestens eine photovoltaische Zelle 3 mit einem Schichtsystem 11 mit einer Vorderelektrode 5, einer Rückelektrode 7 und mindestens einer photoaktiven Schicht 9, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht 9 zwischen der Vorderelektrode 5 und der Rückelektrode 7 angeordnet ist, und mindestens einer gefalteten Sammelschiene 13, die an der Vorderelektrode 5 und/oder der Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert ist, auf. Die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 ist als U-förmiges Profil ausgebildet, wobei Kanten 15 einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3 an einer Innenseite des U-förmigen Profils der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 angeordnet sind, so dass das U-förmige Profil die Kanten 15 der einen Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3 umschließt.
Dadurch wird an einer Seite mit einer gefalteten Sammelschiene 13 des photovoltaischen Elements 1 eine Barriere gegen Luftsauerstoff und Feuchtigkeit gebildet, insbesondere in vertikaler Ausdehnung des Schichtsystems 11. Vorteilhafterweise wird die Diffusionsdichtigkeit an den Seiten vertikal zum Schichtsystem 11 verbessert. Vorteilhafterweise wird die Stabilität der Sammelschiene 13 erhöht, wobei insbesondere eine Welligkeit der Sammelschiene 13 reduziert wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das U-förmige Profil der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 aus einem Seitenelement 17 mit einem horizontal zum Schichtsystem 11 an einer Seite des Seitenelements 17 angeordneten vorderen Schenkel 19 und einem horizontal zum Schichtsystem 11 an einer gegenüberliegenden Seite des Seitenelements 17 angeordneten hinteren Schenkel 21 ausgebildet, wobei die beiden Schenkel 19,21 in einem Abstand horizontal zueinander in der gleichen Richtung verlaufen, wobei bevorzugt ein Verbindungsbereich des vorderen Schenkels 19 und/oder des hinteren Schenkels 21 relativ zu dem Seitenelement 17 gewinkelt oder gebogen ausgebildet ist, und/oder das Seitenelement 17 vertikal zum Schichtsystem 11 planar oder gebogen ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine photovoltaische Zelle 3 laserstrukturiert, so dass die Vorderelektrode 5 und/oder die Rückelektrode 7 mittels des vorderen Schenkels 19 oder des hinteren Schenkels 21 der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 von einer Seite des photovoltaischen Elements 1 elektrisch leitfähig kontaktierbar ist, bevorzugt von der bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements 1. Dadurch ist insbesondere das elektrisch leitende Kontaktieren unterschiedlicher Potentiale auf einer Ebene des photovoltaischen Elements 1, insbesondere einer Ebene horizontal zur Ausdehnung des Schichtsystems 9 möglich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Schichtsystem 11 vertikal an dem Seitenelement 17 angeordnet, und der vordere Schenkel 19 relativ zu dem Schichtsystem 11 horizontal zu der Vorderelektrode 5 und der hintere Schenkel 21 horizontal zu der Rückelektrode 7 des Schichtsystems 11 angeordnet, und/oder ist die gefaltete Sammelschiene 13 über die gesamte Ausdehnung in Längsrichtung einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle ausgebildet, und/oder ist die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 an einer photovoltaischen Zelle 3 oder an parallel zueinander verschalteten photovoltaischen Zellen 3 angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 und der Vorderelektrode 5 und/oder zwischen der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 und der Rückelektrode 7 mindestens eine Barriereschicht 23/25 angeordnet, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 mittels eines ersten elektrisch leitfähigen Kontaktelements 27 mit der Vorderelektrode 5 und/oder mittels eines zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktelements 27 mit der Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert ist, und/oder zwischen dem vorderen Schenkel 19 und der Vorderelektrode 5 und/oder dem hinteren Schenkel 21 und der Rückelektrode 7 zumindest in einem Bereich ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial 29, bevorzugt eine Klebeschicht, angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die gefaltete Sammelschiene 13 eine Schichtdicke von 20 µm bis 100 µm auf, bevorzugt von 20 µm bis 50 µm, und/oder weist der vordere Schenkel 19 eine Breite horizontal zum Schichtsystem 11 von 2 bis 20 mm auf, bevorzugt von 2 bis 10 mm, und der hintere Schenkel 21 eine Breite horizontal zum Schichtsystem bevorzugt von 2 bis 20 mm, oder bevorzugt von mindestens 10 mm auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 an der dem Schichtsystem 11 abgewandten Oberfläche elektrisch isoliert, und/oder weist die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 an der dem Schichtsystem 11 abgewandten Oberfläche eine Passivierung auf, bevorzugt aus einem Metalloxid.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die erste gefaltete Sammelschiene 13 und/oder die zweite gefaltete Sammelschiene 13 mit einer Anschlussdose zum Anschluss des photovoltaischen Elements 1 elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar.
In 2 ist in einem Ausführungsbeispiel ein photovoltaisches Element 1 mit einer gefalteten Sammelschiene 12 dargestellt. An der gefalteten Sammelschiene 13 ist eine elektrisch leitfähiges Kontaktelement 27 zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren der gefalteten Sammelschiene 13 mit der Rückelektrode 7 ausgebildet.
Das Schichtsystem 11 mit der Vorderelektrode 5, der Rückelektrode 7, und der photoaktiven Schicht 9 sind laserstrukturiert. Die Rückelektrode 7 und/oder die Vorderelektrode 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel von einer bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements 1 mit der gefalteten Sammelschiene 13 elektrisch leitfähig kontaktiert. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement 27 verläuft durch die Barriereschicht 25 hindurch und weist an dem von der Sammelschiene 13 abgewandten Ende eine Kontaktfläche zu der Rückelektrode 7 auf, wobei der Durchmesser der Kontaktfläche beispielsweise 10 mm beträgt.
Die gefaltete Sammelschiene kann zur Herstellung an einer Seite des Schichtsystems 11 bzw. an einer dort angeordneten Barriereschicht 23,25 angelegt werden, bevorzugt mit einem Verbindungsmaterial 29 befestigt werden, und von dieser Seite auf die gegenüberliegende Seite des Schichtsystems bzw. die gegenüberliegende Barriereschicht 23,25 gebogen werden, bevorzugt dort mit einem Verbindungsmaterial 29 befestigt werden (siehe 3 und 4), wobei das Verbindungsmaterial 29 im Bereich des elektrisch leitfähigen Kontaktelements 27 elektrisch leitfähig ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements 1 mit einer gefalteten Sammelschiene 13 und einer Schutzschicht 31 in einer Seitenansicht. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das Schichtsystem 11 mit der Vorderelektrode 5, der Rückelektrode 7, und der photoaktiven Schicht 9 sind laserstrukturiert. Die Rückelektrode 7 und/oder die Vorderelektrode 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel von einer bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements 1 mit der gefalteten Sammelschiene 13 elektrisch leitfähig kontaktiert. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement 27 verläuft durch die Barriereschicht 25 hindurch und weist an dem von der Sammelschiene 13 abgewandten Ende eine Kontaktfläche zu der Rückelektrode 7 auf, wobei der Durchmesser der Kontaktfläche 10 mm beträgt. Zum Schutz des Schichtsystems 11 weist das photovoltaische Element 1 eine Schutzschicht 31 auf, wobei bevorzugt zwischen der Schutzschicht 31 und dem Schichtsystem 11 eine Klebeschicht 33 angeordnet ist.
Das photovoltaische Element 1 ist aus mehreren photovoltaischen Zellen 3 gebildet, die mittels Laserstrukturierung seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das photovoltaische Element 1 ein flexibles photovoltaisches Element 1.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das photovoltaische Element 1 mindestens eine Schutzschicht 31 auf, bevorzugt eine vordere Schutzschicht 31 auf einer Vorderseite des photovoltaischen Elements 1 und eine hintere Schutzschicht 31 auf einer Rückseite des photovoltaischen Elements 1, bevorzugt eine Verkapselung.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements 1 mit einer gefalteten Sammelschiene 13 und einer Schutzschicht 31 in einer Seitenansicht. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das Schichtsystem 11 mit der Vorderelektrode 5, der Rückelektrode 7, und der photoaktiven Schicht 9 sind laserstrukturiert. Die Rückelektrode 7 und/oder die Vorderelektrode 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel von einer bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements 1 mit der gefalteten Sammelschiene 13 elektrisch leitfähig kontaktiert. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement 27 verläuft durch die Barriereschicht 25 hindurch und weist an dem von der Sammelschiene 13 abgewandten Ende eine Kontaktfläche zu der Rückelektrode 7 auf, wobei der Durchmesser der Kontaktfläche in diesem Ausführungsbeispiel 10 mm beträgt.
Das photovoltaische Element 1 ist aus mehreren photovoltaischen Zellen 3 gebildet, die mittels Laserstrukturierung seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind.
Die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 kann einteilig ausgebildet sein, oder wie in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet sein, wobei das Seitenelement 17 vertikal zum Schichtsystem 11 in ein vorderes Element 35 und ein hinteres Element 37 geteilt ist, wobei das vordere Element 35 und das hintere Element 37 elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei bevorzugt zwischen dem vorderen Element 35 und dem hinteren Element 37 ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial 39 angeordnet ist.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines photovoltaischen Elements 1 mit einer gefalteten Sammelschiene 13 in einer Seitenansicht. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das Schichtsystem 11 mit der Vorderelektrode 5, der Rückelektrode 7, und der photoaktiven Schicht 9 sind laserstrukturiert. Die Rückelektrode 7 und/oder die Vorderelektrode 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel von einer bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements 1 mit der gefalteten Sammelschiene 13 elektrisch leitfähig kontaktiert. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement 27 verläuft durch die Barriereschicht 25 hindurch und weist an dem von der Sammelschiene 13 abgewandten Ende eine Kontaktfläche zu der Rückelektrode 7 auf, wobei der Durchmesser der Kontaktfläche 10 mm beträgt.
Das photovoltaische Element 1 ist aus mehreren photovoltaischen Zellen 3 gebildet, die mittels Laserstrukturierung seriell miteinander verschaltet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das photovoltaische Element 1 zwei gefaltete Sammelschienen 13 auf, wobei eine erste gefaltete Sammelschiene 13 die Vorderelektrode 5 elektrisch leitfähig kontaktiert und eine zweite gefaltete Sammelschiene 13 die Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei die gefalteten Sammelschienen 13 zwei unterschiedliche Potentiale elektrisch leitfähig kontaktieren, bevorzugt beide an der Vorderseite oder beide an der Rückseite der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3, und/oder die erste gefaltete Sammelschiene 13 und die zweite gefaltete Sammelschiene 13 an gegenüberliegenden Seiten in Längsrichtung der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3 angeordnet sind.
In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei gefaltete Sammelschienen 13 auf gegenüberliegenden Seiten in horizontaler Ausdehnung des photovoltaischen Elements 1 angeordnet. Dabei ist eine erste gefaltete Sammelschiene mit einer Vorderelektrode 5 und eine zweite gefaltete Sammelschiene mit einer Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei die erste gefaltete Sammelschiene 13 einem ersten Potential zugeordnet ist und die zweite Sammelschiene 13 einem zweiten Potential zugeordnet ist. Die gefalteten Sammelschienen 13 und die Vorderelektrode 5 bzw. die Rückelektrode 7 sind jeweils mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement 29 elektrisch leitfähig miteinander verbunden.
Die gefalteten Sammelschienen 13 des photovoltaischen Elements 1 sind zu einer Anschlussdose geführt (nicht dargestellt). Es ist alternativ auch denkbar, dass die gefalteten Sammelschienen 13 durch eine Schutzschicht 31 hindurch mit einer Anschlussdose elektrisch leitfähig verbunden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018132147 A1 [0005]

Claims

Photovoltaisches Element 1 mit mindestens einer photovoltaischen Zelle 3 mit einem Schichtsystem 11 mit einer Vorderelektrode 5, einer Rückelektrode 7 und mindestens einer photoaktiven Schicht 9, wobei die mindestens eine photoaktive Schicht 9 zwischen der Vorderelektrode 5 und der Rückelektrode 7 angeordnet ist, und mindestens einer gefalteten Sammelschiene 13, die an der Vorderelektrode 5 und/oder der Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 als U-förmiges Profil ausgebildet ist, wobei Kanten 15 einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3 an einer Innenseite des U-förmigen Profils der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 angeordnet sind, so dass das U-förmige Profil die Kanten 15 der einen Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3 umschließt.
Photovoltaisches Element nach Anspruch 1, wobei das U-förmige Profil der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 aus einem Seitenelement 17 mit einem horizontal zum Schichtsystem 11 an einer Seite des Seitenelements 17 angeordneten vorderen Schenkel 19 und einem horizontal zum Schichtsystem 11 an einer gegenüberliegenden Seite des Seitenelements 17 angeordneten hinteren Schenkel 21 ausgebildet ist, wobei die beiden Schenkel 19,21 in einem Abstand horizontal zueinander in der gleichen Richtung verlaufen, wobei bevorzugt ein Verbindungsbereich des vorderen Schenkels 19 und/oder des hinteren Schenkels 21 relativ zu dem Seitenelement 17 gewinkelt oder gebogen ausgebildet ist, und/oder das Seitenelement 17 vertikal zum Schichtsystem 11 planar oder gebogen ausgebildet ist.
Photovoltaisches Element 1 nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine photovoltaische Zelle 3 laserstrukturiert ist, so dass die Vorderelektrode 5 und/oder die Rückelektrode 7 mittels des vorderen Schenkels 19 oder des hinteren Schenkels 21 der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 von einer Seite des photovoltaischen Elements 1 elektrisch leitfähig kontaktierbar ist, bevorzugt von der bestimmungsgemäß sonnenabgewandten Seite des photovoltaischen Elements 1.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schichtsystem 11 vertikal an dem Seitenelement 17 angeordnet ist, und der vordere Schenkel 19 relativ zu dem Schichtsystem 11 horizontal zu der Vorderelektrode 5 und der hintere Schenkel 21 horizontal zu der Rückelektrode 7 des Schichtsystems 11 angeordnet ist, und/oder die gefaltete Sammelschiene 13 über die gesamte Ausdehnung in Längsrichtung einer Seite der mindestens einen photovoltaischen Zelle ausgebildet ist, und/oder die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 an einer photovoltaischen Zelle 3 oder an parallel zueinander verschalteten photovoltaischen Zellen 3 angeordnet ist.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 und der Vorderelektrode 5 und/oder zwischen der mindestens einen gefalteten Sammelschiene 13 und der Rückelektrode 7 mindestens eine Barriereschicht 23/25 angeordnet ist, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 mittels eines ersten elektrisch leitfähigen Kontaktelements 27 mit der Vorderelektrode 5 und/oder mittels eines zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktelements 27 mit der Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert ist, und/oder zwischen dem vorderen Schenkel 19 und der Vorderelektrode 5 und/oder dem hinteren Schenkel 21 und der Rückelektrode 7 zumindest in einem Bereich ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial 29, bevorzugt eine Klebeschicht, angeordnet ist.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das photovoltaische Element 1 zwei gefaltete Sammelschienen 13 aufweist, wobei eine erste gefaltete Sammelschiene 13 die Vorderelektrode 5 elektrisch leitfähig kontaktiert und eine zweite gefaltete Sammelschiene 13 die Rückelektrode 7 elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei die gefalteten Sammelschienen 13 zwei unterschiedliche Potentiale elektrisch leitfähig kontaktieren, bevorzugt beide an der Vorderseite oder beide an der Rückseite der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3, und/oder die erste gefaltete Sammelschiene 13 und die zweite gefaltete Sammelschiene 13 an gegenüberliegenden Seiten in Längsrichtung der mindestens einen photovoltaischen Zelle 3 angeordnet sind.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gefaltete Sammelschiene 13 eine Schichtdicke von 20 µm bis 100 µm aufweist, bevorzugt von 20 µm bis 50 µm, und/oder der vordere Schenkel 19 eine Breite horizontal zum Schichtsystem von 2 bis 20 mm aufweist, bevorzugt von 2 bis 10 mm, und der hintere Schenkel 21 eine Breite horizontal zum Schichtsystem von mindestens 10 mm aufweist.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 einteilig ausgebildet ist, oder zweiteilig ausgebildet, wobei das Seitenelement 17 vertikal zum Schichtsystem in ein vorderes Element 35 und ein hinteres Element 37 geteilt ist, wobei das vordere Element 35 und das hintere Element 37 elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei bevorzugt zwischen dem vorderen Element 35 und dem hinteren Element 37 ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmaterial 39 angeordnet ist.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 an der dem Schichtsystem 11 abgewandten Oberfläche elektrisch isoliert ist, und/oder die mindestens eine gefaltete Sammelschiene 13 an der dem Schichtsystem 11 abgewandten Oberfläche eine Passivierung aufweist, bevorzugt aus einem Metalloxid.
Photovoltaisches Element 1 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste gefaltete Sammelschiene 13 und/oder die zweite gefaltete Sammelschiene 13 mit einer Anschlussdose zum Anschluss des photovoltaischen Elements 1 elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar sind.