DE112007002114B4

DE112007002114B4 - Verfahren zur Herstellung von Solarzellenmodulen für Fahrzeugsonnendächer

Info

Publication number: DE112007002114B4
Application number: DE112007002114T
Authority: DE
Inventors: Jai-Hak Ryu
Original assignee: HAE SUNG SOLAR CO; HAE SUNG SOLAR CO Ltd
Current assignee: NATIONAL TECHNOLOGY RO CO., LTD, KR
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2027-05-04
Also published as: WO2008029982A1; US20100175819A1; JP4539926B2; JP2010503227A; KR100711566B1; DE112007002114T5; US8070902B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren von Solarzellen für Auto-Schiebedächer. noch ausführlicher beschrieben, umfassend die Schritte Kalkulieren der Bogenlinie einer gekrümmten Glasoberfläche, um eine Solarzelle an der gekrümmten Glasoberfläche vollständig anzukleben; Schneiden der Solarzelle in mehrere Stücke, um die Solarzelle an der gekrümmten Glasoberfläche gemäß der oben kalkulierten Bogenlinie der gekrümmten Glasoberfläche des Schiebedachs anzukleben; Anordnen des Solarzellenmoduls an der gekrümmten Glasoberfläche, einschließlich der Solarzelle, in der Reihenfolge unterer EVA-Film, Solarzelle, oberer EVA-Film und Rücklager; Ansetzen eines Laminiergerätes, so dass die gekrümmte Glasoberfläche des Schiebedachs an der Bodenplatte des Laminiergerätes angeordnet ist; Schmelzen der oberen und unteren Filme (14a, 14b) mit elektrischer Wärme, die aus einer Stromversorgung zu einer Bodenplatte des Laminiergerätes, die mit der gekrümmten Glasoberfläche des Schiebedachs verbunden ist, entsteht; Verbinden der unteren und oberen EVA-Filme durch Pressen des Solarzellenmoduls mit Druckluft, die durch einen Kompressor dem Oberschacht des Laminiergerätes zugeführt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen für Fahrzeugsonnendächer, insbesondere von Solarzellen, die bei der Herstellung in mehrere Stücke geschnitten werden, um an der gekrümmten Glasoberfläche eines Fahrzeugsonnendachs (gekrümmtes Sonnendachglas) dicht angeklebt zu werden, und über einen EVA-Film, der mit einem Laminiergerät bei hoher Temperatur unter Vakuum gepresst wird, haften. Das Fahrzeugsonnendach, in der Mitte eines Fahrzeugdaches installiert, erzeugt beim Fahren durch die Luftzirkulation im Innenraum ein angenehmes Gefühl.
STAND DER TECHNIK
Solarzellenmodule erfreuen sich heutzutage großer Aufmerksamkeit, weil sie Halbleiter sind, die Lichtenergie anhand des photoelektrischen Effekts leicht in elektrische Energie umsetzen können und daher eine schier unerschöpfliche Energiequelle bereitstellen, die zudem abgas- und geräuschfrei ist.
Darüber hinaus ist das Kyoto-Protokoll, das völkerrechtlich verbindliche Zielwerte für den Ausstoß von Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid, Methan usw. festlegt, am 16. Februar 2005 in Kraft getreten, um der globalen Erwärmung entgegenzuwirken. In Korea, wo über 80% der benötigten Energie importiert werden muss, ist die Solarenergie eine der wichtigsten alternativen Energiequellen.
Solarzellenmodule generieren Strom durch Solarzellen, die durch elektrische Leitungen parallel oder seriell miteinander verbunden sind. Der Nutzer kann den Strom als gewerblichen Strom verwenden. In den letzten Jahren werden Solarzellenmodule vermehrt auf Häuserdächern, an Gebäudewänden, in Wäldern, Inseln, Grünanlagen, an Verkehrsampeln und Verkehrsschildern usw. installiert, um dort Strom zu liefern.
Herkömmliche Solarzellenmodule 10 werden hergestellt, indem ein Solarzellenmodul 10, das in der Reihenfolge eisenarmes Hartglas 12, unterer EVA-Film 14a, Solarzelle 16, oberer EVA-Film 14b und Rückschicht 18 angeordnet ist, durch ein Laminiergerät (nicht dargestellt) bei hoher Temperatur unter Vakuum gepresst wird. Es entsteht ein flaches Brett durch die Laminierung der oberen und unteren EVA Filme 14a, 14b und des Hartglases 12. Der gewöhnliche Herstellungsprozess solcher Solarzellenmodule 10 umfasst, wie in 1 gezeigt, die Schritte: (S100) die Solarzelle 16 wird mit Verbindungsbändern ausgestattet; wie in 2 gezeigt, das Solarzellenmodul 10 wird in der Reihenfolge flaches eisenarmes Hartglas 12, unterer EVA-Film 14a, Solarzelle 16, oberer EVA-Film 14b und Rückschicht 18 angeordnet; (S110) das so angeordnete Solarzellenmodul 10 wird über das eisenarme Hartglas 12 mit der Kupferbodenplatte 24 eines Laminiergerätes kontaktiert; (S120) durch elektrische Wärme aus einer Stromversorgung zur Kupferbodenplatte, die mit dem eisenarmen Hartglas 12 kontaktiert wird, werden die oberen und unteren Filme 14a, 14b geschmolzen, nachdem die obere Öffnung des Laminiergeräts zugedeckt wurde (nicht gezeichnet); (S130) Blasen, die im Solarzellenmodul entstehen, werden entfernt, indem die Innenluft aus dem Laminiergerät mit einer Vakuumpumpe abgesaugt wird; (S140) das Solarzellenmodul, das mit Druckluft aus einem Kompressor an der oberen Öffnung des Laminiergeräts gepresst wird, wird über den unteren und den oberen EVA Film 14a, 14b verbunden; und (S150) nach der Laminierung des Solarzellenmoduls 10 wird zur Reduktion der Innentemperatur des Laminiergerätes die Kupferbodenplatte 24 durch Wasserkühlung abgekühlt. Mit diesen Schritten wird das flache Solarzellenmodul 10 hergestellt.
Es ist aber sehr schwierig, ein herkömmliches flaches Solarzellenmodul 10 an der gekrümmten Glasoberfläche 12a eines Sonnendachs, das in der Mitte eines Fahrzeugdachs installiert ist, dicht anzukleben, weil das Glas des Solarzellenmoduls aus eisenarmen Hartglas 12 besteht und eine Dicke von ca. 3,2–4 mm hat. Die Solarzelle 16 mit dem eisenarmen Hartglas 12 ist sehr fragil, weil sie Silicium-Wafer enthält. Daher wird das Solarzellenmodul 10 hergestellt, indem man das flache Glas mit EVA Film laminiert. Zur Laminierung von gekrümmten Glasoberflächen 12a und einer Solarzelle 16 wird das Solarzellenmodul 10 da, wo die Solarzelle 16 auf der gekrümmten Glasoberfläche 12a aufsitzt, mit einem Druck von über 552 kPa (80 psi) anhand der oberen Öffnung des Laminiergeräts gepresst. Wird ein solcher flacher Aufbau auf die gekrümmte Glasoberfläche 12a gepresst, wie in 3 gezeigt, entsteht durch die Bogenlinie der gekrümmten Glasoberfläche 12a ein Hohlraum zwischen der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Sonnendachs und der Solarzelle 16. Dadurch können die gekrümmte Glasoberfläche 12a und die Solarzelle 16 bei der Laminierung beschädigt werden.
Darüber hinaus ist es praktisch unmöglich, Solarzellenmodule 10, in denen eine gekrümmte Glasoberfläche 12a mit der Solarzelle 16 verbunden ist, herzustellen, weil die gekrümmte Glasoberfläche 12a des Sonnendachs und die Solarzelle 16 durch den Anpressdruck, der bei der Laminierung für Verbinden der gekrümmten Glasoberfläche 12a und der Solarzelle 16 von der oberen Öffnung des Laminiergerätes ausgeübt wird, zerbrechen können.
Das Anpassen oder der Neubau von Laminiergeräten entsprechend der Bogenlinie der gekrümmten Glasoberfläche ist problematisch. Das Laminieren zum Ankleben von Solarzellen auf der gekrümmten Glasoberfläche eines Sonnendachs erfolgt über eine Bodenplatte des Laminiergeräts, die so konzipiert ist, dass die Bogenlinie des Laminiergeräts der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs entspricht. Dadurch können sich die Herstellungskosten erhöhen.
Außerdem können sich Herstellungskosten und Verkaufspreis auch erhöhen, wenn man gemäß der Bogenlinie der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Sonnendachs die gesamte Struktur des herkömmlichen Laminiergerätes ändern bzw. es neu bauen müsste.
Die WO 03/005 457 A1 offenbart Solarzellenmodule mit Halbleiterkristallsubstraten, die gewölbt an einem Träger angebracht sind. Sie werden hergestellt durch Anlegen der Substrate an den gewölbten Träger in Anwesenheit von Harzteilen aufweisend z. B. EVA-Filme, wobei EVA als Abkürzung für Ethylenvinylacetat bzw. Äthylenvinylazetat steht, und anschließendes Aufheizen der Harzteile, so dass sich Harz, Substrate und Träger nach Abkühlen formschlüssig miteinander verbinden. Es bleibt aber das Problem, dass ein Laminierungsstempel an die Wölbung der Trägeroberfläche angepasst werden muss, bestehen.
Die DE 10 2004 003 328 A1 befasst sich mit Herstellungsverfahren von Solarzellenmodulen aus einer gewölbten Glasscheibe und Solarzellen, umfassend Laminieren sowie das Auslegen von Matrizen, die die gewölbte Glasscheibe beim Laminieren abstützen. Dabei müssen die Matrizen vorgeformt sein gemäß der Wölbung der gewölbten Scheibe. Auch dies ist ein Nachteil, weil die Matrizen je nach Form der Scheiben neu geformt und bereitgestellt werden müssen.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellenmodulen für Fahrzeugsonnendächer bereitzustellen, das die oben genannten Probleme des Stands der Technik löst.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein Solarzellenmodul für ein Fahrzeugsonnendach bereitzustellen, in welchem eine Solarzelle in mehrere Stücke geschnitten wird, um sie an der gekrümmten Glasoberfläche eines Sonnendachs, das in der Mitte eines Fahrzeugdaches installiert ist und beim Fahren durch die Luftzirkulation im Innenraum ein offenes angenehmes Gefühl erzeugt, dicht ankleben zu können. Ein Solarzellenmodul für ein Sonnendach wird mit Hilfe eines Laminators und einer EVA-Film-Hafteinheit hergestellt auf der Basis einer hohen Temperatur und Vakuumverpressens. So ist es möglich, leicht eine Laminierung zum Anhaften einer gewölbten Glasoberfläche eines Sonnendachs und einer Solarzelle bereitzustellen, gegenüber dem Stand der Technik, bei dem es nicht leicht ist, dies auszuführen.
Weiter ist es Zweck der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für ein Solarzellenmodul für ein Fahrzeugsonnendach bereitzustellen, wobei, im Falle eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Solarzellenmoduls, es möglich ist, das Problem, dass der gesamte Aufbau eines Laminators angepasst werden muss oder ein neuer Laminator hergestellt werden muss auf der Basis der Wölbung einer gewölbten Glasfläche eines Sonnendachs, zu lösen, da die Laminierung für eine Verbindung zwischen der gewölbten Glasfläche eines Sonnendachs und einer Solarzelle auf der Basis einer Unterplatte eines Laminators ausgeführt wird, welche die gleiche Wölbung aufweisen muss, wie die gewölbte Glasfläche des Sonnendachs. Zudem soll es möglich werden, die Herstellungskosten und Verkaufspreise der auf der Basis der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte zu verringern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zum Anbringen eines Solarzellenmoduls an einem Auto-Sonnendach mit einem Laminiergerät ist in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 5 dargestellt.
Nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für Solarzellenmodule von Sonnendächern wird ein Solarzellenmodul hergestellt, indem eine Solarzelle in mehrere Stücke geschnitten wird, so dass sie an der gekrümmten Glasoberfläche eines Sonnendachs, das in der Mitte des Fahrzeugdaches installiert ist und beim Fahren durch die Luftzirkulation im Innenraum ein angenehmes Gefühl erzeugt, dicht angeklebt werden können. Weiter kann sie mit Hilfe eines EVA-Films, der durch das Laminiergerät bei hoher Temperatur unter Vakuum verklebt wird, fest haften. Damit können Solarzellen für Sonnendächer einfacher hergestellt werden, was bisher technisch unmöglich war.
Weitere Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Solarzellen für Sonnendächer einfacher hergestellt werden, was bisher technisch unmöglich war. Durch das Laminieren wird die Solarzelle an der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs festgeklebt. Das Laminieren zum Festkleben einer Solarzelle auf der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs erfolgt über die Bodenplatte eines Laminiergeräts, die so konzipiert ist, dass die Bogenlinie der Bodenplatte des Laminiergeräts der Krümmung der Glasoberfläche entspricht. Somit werden die Probleme, dass die Struktur des Laminators verändert werden muss, oder ein neuer Laminator beschafft werden muss, gelöst. Zudem wird es möglich, die Herstellungskosten und Verkaufspreise der auf der Basis der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte zu verringern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung und deren Vorteile werden anhand von Beispielen und mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1 ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren von Solarzellenmodulen gemäß dem Stand der Technik darstellt;
2 eine Zeichnung eines Solarzellenmoduls aus dem Stand der Technik, das durch das Verfahren aus 1 hergestellt worden ist;
3 einen Strukturplan und eine Detailzeichnung einer herkömmlichen flachbrettförmigen Solarzelle, die mit dem Verfahren aus 1 hergestellt worden ist;
4 ein nicht erfindungsgemäßes Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren von Solarzellen für Auto-Sonnendächer darstellt;
5 eine Vorderansicht einer nicht erfindungsgemäßen Bodenplatte eines Laminiergeräts;
6 einen Strukturplan und eine Detailzeichnung für Solarzellenmodule, die mit dem Verfahren aus 4 hergestellt worden sind;
7 und 8 Ausführungen von erfindungsgemäßen Bodenplatten des Laminiergeräts.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zum Anbringen eines Solarzellenmoduls an einem Auto-Sonnendach mit einem Laminiergerät umfasst die in Anspruch 1 offenbarten Schritte.
In einer weiteren Ausführungsform werden Blasen, die im Solarzellenmodul entstehen, durch Schmelzen der oberen und unteren Filme beseitigt. Dies erfolgt mit Hilfe der elektrischen Wärme aus der Stromversorgung der Bodenplatte, die auf der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs angesetzt ist, und durch Absaugen der Innenluft des Laminiergeräts mit einer Vakuumpumpe.
In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Laminieren des Solarzellenmoduls die Bodenplatte durch Wasserkühlung abgekühlt, so dass die Innentemperatur des Laminiergeräts reduziert wird.
Die Bodenplatte des erfindungsgemäßen Laminiergeräts wird integral aus der Modulaufsatzplatte, die mit der gekrümmten Glasoberfläche verbunden wird, und einer Halterungsbodenplatte gebildet, die die Modulaufsatzplatte haltert. Sie hat eine kanalförmige Rahmenstruktur und besteht aus einem gleichen Kupfermaterial wie die Halterungsbodenplatte des Laminiergeräts. Dem Gehäuse wird ein Pulver aus Phosphorbronze und Aluminium zugeführt. Die oberen und unteren Filme werden mit der elektrischen Wärme aus der Stromversorgung der Bodenplatte, die an der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs angesetzt wird, geschmolzen, so dass die Bogenlinie der Bodenplatte jener der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs entspricht, um die Modulaufsatzplatte an der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs fest anzusetzen.
In einer Ausführungsform beträgt die Korngröße der Pulver aus Phosphorbronze und Aluminium 61 mm (250 Mesh, mit Mesh = Maschen pro Zoll (25,4 mm)) so dass die Wärme aus Halterungsbodenplatte und Modulaufsatzplatte leicht abgeleitet werden kann. Die Halterungsbodenplatte wird eine halbe Stunde bis eine Stunde lang auf eine Temperatur von 160°C bis 170°C erhitzt, um beim Laminieren des Solarzellenmoduls eine Temperatur von 150°C zu erhalten, so dass sie die gleiche Bogenlinie wie die der gekrümmten Glasoberfläche hat.
In einer weiteren Ausführungsform besteht die Bodenplatte des erfindungsgemäßen Laminiergeräts integral aus der Modulaufsatzplatte, die mit der gekrümmten Glasoberfläche verbunden ist und aus der Halterungsbodenplatte, die die Modulaufsatzplatte haltert. Sie hat dabei eine kanalförmige Rahmenstruktur. Dem Gehäuse wird ein Pulver, vermischt mit einem Kieselgelpulver und einem Calciumsulfatpulver und Wasser, zugeführt. Beim Schmelzen des gekrümmten Glases entspricht die Bogenlinie der Modulaufsatzplatte jener der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs, wenn die Modulaufsatzplatte an der gekrümmten Glasoberfläche des Sonnendachs fest angesetzt wird.
Dabei werden Pulver aus weißem Kieselgel und Calciumsulfat je nach Korngröße des weißen Kieselgels im Verhältnis von 5:5 bzw. 6:4 gemischt. Bei einem Verhältnis von 5:5 ist die Teilchengröße des weißen Kieselgels 864 bis 1181 mm (16 bis 20 Mesh) und bei einem Verhältnis 6:4 ist die Teilchengröße des weißen Kieselgels 234 bis 516 mm (30 bis 60 Mesh). Dabei wird die Halterungsplatte für eine bis anderthalb Stunden auf 180°C bis 190°C erhitzt, um bei der Laminierung des Solarzellenmoduls eine Temperatur von 150°C zu halten, so dass die Bogenlinie jener des gekrümmten Glases entspricht.
In einer Ausführungsform ist der untere EVA-Film verschieden von dem oberen EVA Film, der mit der Rückschicht verbunden ist, und ist aus zwei Filmfolien gebildet. Die durch die Wärme der Bodenplatte geschmolzenen Filme füllen dann die Lücke zwischen Solarzellen und Blasen im Solarzellenmodul können mit einer Vakuumpumpe vollständig beseitigt werden.
Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für Solarzellen für Auto-Sonnendächer mit Bezug auf die Zeichnungen und Beispiele detailliert beschrieben.
4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Herstellungsverfahren von Solarzellen für Auto-Sonnendächer. 5 zeigt die Vorderansicht einer Bodenplatte des Laminiergeräts. 6 zeigt Struktur- und Detailzeichnungen, der durch die Abläufe aus 4 hergestellten Solarzellen für Auto-Sonnendächer.
Das Herstellungsverfahren von Solarzellen für Auto-Sonnendächer 10 wird jetzt beschrieben. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit Hilfe eines Laminiergeräts (nicht abgebildet) die Solarzelle 10 mit dem Auto-Sonnendach verbunden werden. Um wie in 4 abgebildet die Solarzelle an der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Sonnendachs dauerhaft zu befestigen, wird die Bogenlinie der gekrümmten Glasoberfläche 12a berechnet (S200). Als nächstes wird die Solarzelle 16, je nach berechneter Bogenlinie, in mehrere Teile zerschnitten, um sie so an der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Sonnendaches zu befestigen (S210). Nun werden die gekrümmte Glasoberfläche 12a des Sonnendaches, der untere EVA-Film 14a, die zurechtgeschnittenen Teile der Solarzelle 16, der obere EVA-Film 14b und die Rückschicht 18 in dieser Reihenfolge als Solarzellenmodul 10 angeordnet (S220). Um die gekrümmte Glasoberfläche 12a auf einer Bodenplatte des Laminiergeräts 20 zu platzieren, wird in der nächsten Stufe (S230) das Solarzellenmodul sicher aufgesetzt. Als nächstes wird nach Abdecken der oberen Öffnung (Deckel; nicht gezeichnet) mit dem Laminiergerät eine mit der gekrümmten Glasoberfläche 12a kontaktierte Bodenplatte 20 elektrisch erhitzt, so dass der untere und der obere EVA-Film 14a, 14b verschmelzen (S240). Das Solarzellenmodul, das durch Druckluft gepresst wird, die durch einen Kompressor dem Oberschacht des Laminiergeräts zugeführt wird, wird nun mit dem unteren und dem oberen EVA-Film 14a, 14b verklebt (S260).
Ein Solarzellenmodul 10 für Auto-Sonnendächer ist in der Reihenfolge flaches eisenarmes Hartglas 12a, unterer EVA-Film 14a, Solarzelle 16, oberer EVA-Film 14b und Rückschicht 18 angeordnet und wird durch die Wärme der Bodenplatte 20 des Laminiergeräts erhitzt. Dadurch verschmelzen der obere und der untere Film und Blasen, die im Solarzellenmodul 10 entstehen, werden beseitigt (S250). Nach der Laminierung des oben genannten Solarzellenmoduls 10 wird die Kupferbodenplatte durch Wasserkühlung abgekühlt, um die Innentemperatur des Laminiergeräts zu reduzieren (S270).
Das Laminiergerät umfasst eine Modulaufsatzplatte 22a, die mit der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Solarzellenmoduls 10 kontaktiert wird, um den unteren und den oberen EVA-Film miteinander zu verschmelzen, eine Halterungsbodenplatte 24, die die Modulaufsatzplatte 22a haltert, und eine obere Öffnung, durch die von einem Kompressor zugeführte Druckluft gepresst wird und so die unteren und oberen EVA Filme 14a, 14b durch die elektrische Hitze der Modulaufsatzplatte 22a miteinander verbindet.
Am Laminiergerät befinden sich zudem eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt), die Blasen zwischen unteren und oberen EVA-Filmen, bzw. zwischen der Solarzellenmodule 10 beseitigt, und ein Kompressor, der das Solarzellenmodul mit der Druckluft, die der oberen Öffnung des Laminiergeräts zugeführt wird, presst, und so die geschmolzenen unteren und oberen EVA-Filme 14a, 14b miteinander verbindet.
Die Temperatur der Bodenplatte erhöht sich auf ca. 150°C, was die für die Laminierung des Solarzellenmoduls erforderliche Temperatur ist, wie in 5 gezeigt. Die Modulaufsatzplatte besteht aus Kupfer mit einer Stärke von über 10 mm und die Bodenplatte aus Aluminium oder Kupfer, das identisch mit dem der Modulaufsatzplatte ist, um eine gute Wärmeleitung zu gewährleisten.
Darüber hinaus sind innen an der Bodenplatte Kühlwasserleitungen (nicht gezeigt) installiert, um die Innentemperatur des Laminiergeräts auf 40 bis 60°C zu reduzieren, damit das Solarzellenmodul, in dem die gekrümmte Glasoberfläche 12a mit der Solarzelle 16 verbunden ist, vom Laminiergerät getrennt werden kann.
Die obere Öffnung wird von einer Gummiplatte geformt (Diapergram), die Siliziummaterial enthält. Die Gummiplatte kann durch vom Kompressor zugeführte Druckluft ausgedehnt werden und einem Druck von 500 bis 700 kPa (80 bis 100 psi) standhalten. Sie hat eine Ausdehnungsrate von 600% und erträgt eine Temperatur von 200°C.
Die Bodenplatte 20 des Laminiergeräts wird auf Solarzellenmodulen mit der Reihenfolge gekrümmte Glasoberfläche 12a, unterer EVA-Film 14a, Solarzelle 16, oberer EVA-Film 14b und Rückschicht 18 angeordnet. Die gekrümmte Glasoberfläche des Sonnendachs, das in der Mitte des Fahrzeugdaches installiert ist, bewirkt beim Fahren durch die Luftzirkulation im Innenraum ein angenehmes Gefühl, insbesondere in Sommer. Weil das Glas ein Hartglas ist, schützt es vor Infrarot- und Ultraviolettstrahlung.
Des Weiteren wird die Solarzelle 16 im Allgemeinen aus Siliziummaterialien hergestellt. Je nach Herstellungsverfahren kann es sich um eine einzelne Siliziumsolarzelle (nicht gezeigt), oder eine Mehrfachsiliziumsolarzelle handeln. Je nach Größe und Leistung kann sie in 101,6 mm (4 Zoll), 127 mm (5 Zoll), 152,4 mm (6 Zoll) und 203,2 (8 Zoll) eingeordnet werden.
Die durchschnittliche Stärke einer Solarzelle beträgt etwa 180 bis 350 μm, und die durchschnittliche Leistung beträgt 1.4 W bei 4-Zoll-Zellen, 2.3 W bei 5-Zoll-Zellen, 3.3 W bei 6-Zoll-Zellen, und etwa 5 W bei 8-Zoll-Zellen.
Bei einer 5-Zoll-Sonnenzelle 16 auf gekrümmter Glasoberfläche 12a, wobei die Größe eines Elements der geschnittenen Sonnenzelle 16 41,7 × 62,5 mm beträgt, und der Output eines Elements der geschnittenen Solarzelle 16 0,48 V und 0,79 A beträgt, werden bei serieller Verbindung von sechs Teilen der Sonnenzelle 16 eine Gesamtspannung der Solarzelle 16 von 0,48 V × 6 = 2,88 V, und eine Gesamtleistung von 2,88 V × 0,7983 A = 2,299 W erreicht.
Bei der Solarzelle 16 wird auf einer vorderen Oberfläche der Solarzelle ein Silberstreifen aus einem Silberteig gedruckt. Die Silberstreifen haben einen Abstand von ungefähr 1,5 bis 3 mm zwischen zwei Streifen in einer vertikalen Richtung, und die Breite eines Streifens beträgt zwischen 0,1 und 0,5 mm in einer horizontalen Richtung. Die Silberstreifen werden in einem Abstand von 2 bis 4 mm gebildet. Der in einer vertikalen Richtung geformte Silberstreifen bildet ein Verbindungsteil, das angeklebt ist, um die Solarzellen seriell oder parallel miteinander zu verbinden.
Der obere und der untere EVA-Film (Äthylen-Vinylazetatfilm) 14a und 14b, die ein synthetisches Harz des klebenden Teils des Solarzellenmoduls 10 sind, werden durch die elektrische Wärme der Bodenplatte 20 des Laminiergeräts verschmolzen, so dass das Solarzellenmodul 10 in der Reihenfolge gekrümmte Glasoberfläche 12a, unterer EVA-Film 14a, Solarzelle 16, oberer EVA-Film 14b, und Rückschicht 18 entsteht. EVA ist ein Co-polymer aus Äthylen und Vinylazetat und hat ausgezeichnete Eigenschaften betreffend Durchsichtigkeit, Elastizität und Spannungsstärke. Insbesondere der untere EVA-Film 14a wird von zwei Folien gebildet, während der obere EVA-Film 14b durch Kontaktieren mit der Rückschicht 18 gebildet wird. Die EVA-Filme werden durch die elektrische Wärme der Bodenplatte 20 des Laminiergeräts geschmolzen und füllen so Lücken zwischen den einzelnen Solarzellen 16.
Die Rückschicht 18, die sich an der obersten Position des Solarzellenmoduls 10 befindet, verbindet sich mit der oberen Öffnung des Laminiersgeräts. Sie kann nach dem Verfahren aus dem koreanischen Patent KR 100612411 B (Abstract) von demselben Anmelder vom 7. August 2006 hergestellt werden, in dem ein Tedlar-Film von zwei Seiten an einen PET-Film angefügt wird.
7 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Solarzellenmoduls 10 für ein erfindungsgemäßes Auto-Sonnendach. Bei einem Laminiergerät zum Laminieren des Solarzellenmoduls 10 kommt dabei ein Vakuum bei hoher Temperatur zum Einsatz. Dabei wird, wie in einer anderen Ausführungsform gezeigt, mit der Bodenplatte 20a das Solarzellenmodul 10 durch Erhitzen und Schmelzen der oberen und unteren EVA-Filme hergestellt.
Dabei werden 61 mm (250-Mesh) Pulver aus Phosphorbronze und Aluminium in ein Modul eingeführt, und die Modulaufsatzplatte 22a ist so ausgelegt, dass Wärmeübertragung von der Modulaufsatzplatte 22a auf die Bodenplatte 24 leicht durchgeführt werden kann. Die Halterungsplatte 24 wird dabei für eine halbe bis eine Stunde auf 160°C bis 170°C erhitzt, so dass die Temperatur an der Innenseite des Rahmens der Modulaufsatzplatte 22a 150°C beträgt.
Erfindungsgemäß (8 mit der Bodenplatte 20b) können auch weißes Kieselgel und Calciumsulfat benutzt werden. Das Mischungsverhältnis beträgt 5:5 oder 6:4, je nach der Korngröße des Kieselgels. Bei einem Verhältnis von 5:5 ist die Teilchengröße des weißen Kieselgels 864 bis 1181 mm (16 bis 20 Mesh) und bei einem Verhältnis 6:4 ist die Teilchengröße des weißen Kieselgels 234 bis 516 mm (30 bis 60 Mesh). Die Halterungsbodenplatte 24 wird während einer bis anderthalb Stunden auf 180°C bis 190°C erhitzt, so dass die Temperatur beim Laminieren des Solarzellenmoduls 10 an der Innenseite der Modulaufsatzplatte 22a 150°C beträgt.
Weitere mögliche Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Solarzellenmoduls 10 für ein Fahrzeugsonnendach sind aus 4 ersichtlich.
BEISPIEL
Wie in den Figuren gezeigt, wird die Solarzelle 16 dicht mit der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Sonnendachs mit einem Laminiergerät kontaktiert. Die Krümmung der Glasoberfläche 12a des Sonnendachs wird in einem Schritt S200 berechnet. Die Solarzelle 16 wird in einem Schritt S210 in mehrere Teile zerschnitten, so dass sich die Solarzelle 16 mit der gekrümmten Glasoberfläche 12a des Sonnendachs auf Grundlage der berechneten Krümmung auf die Krümmung des Sonnendachs eng aufsetzen kann.
Das Solarzellenmodul 10 wird in einem Schritt S220 in der Reihenfolge gekrümmte Glasoberfläche 12a des Sonnendachs, unterer EVA-Film 14a, Solarzelle 16, oberer EVA-Film 14b, und Rückschicht 18 angeordnet, einschließlich die zerschnittene Solarzelle 16, und das so angeordnete Solarzellenmodul 10 wird in einem Schritt S230 so auf die gekrümmte Glasoberfläche 12a des Sonnendachs aufgesetzt, dass es integral mit der Bodenplatte 20 des Laminiergeräts verbunden ist, insbesondere mit der kupfernen Halterungsbodenplatte 24.
Wenn das Innere durch Schließen der oberen Öffnung des Laminiergerätes isoliert ist, arbeitet das Laminiergerät mit Hilfe von elektrischer Wärme, die durch elektrischen Strom durch die Bodenplatte 20, die mit dem gekrümmten Glas 12a des Sonnendachs in Verbindung steht, erzeugt wird. In dem Moment beginnen der untere und der obere EVA-Film 14a, 14b langsam zu verschmelzen, da die Temperatur der Bodenplatte 20 und der Modulaufsatzplatte 22 auf 150°C steigt.
Danach wird das zusammengefügte Solarzellenmodul 10 mit dem unteren und oberen EVA-Film 14a, 14b mit einer Vakuumpumpe entfernt. Dies passiert mit einem Gummiteller an der oberen Seite des Innenraumes des Laminiergeräts, der sich unter Druck ausdehnt.
In einem letzten Schritt S270 entsteht das fertige Solarzellenmodul 10, wobei die obere Öffnung des Laminiergeräts aufgepresst wird und die Bodenplatte 20 gekühlt wird, so dass das verbundene Solarzellenmodul 10 vom Inneren des Laminiergeräts entfernt werden kann. Das Abkühlen erfolgt durch Zuleitung von Kühlwasser in ein Kühlrohr.
Bezugszeichenliste

10: Solarzellenmodul
12, 12a: gekrümmte Glasoberfläche des Sonnendachs, gewölbtes Sonnendachglas
14a: unterer EVA-Film
14b: oberer EVA-Film
16: Solarzelle
18: Rückschicht
20, 20a, 20b: Bodenplatte
22, 22a: Modulaufsatzplatte
24: Halterungsbodenplatte (Kupferbodenplatte)

Claims

Verfahren zur Herstellung von Solarzellenmodulen (10) für Fahrzeugsonnendächer in einem Verfahren zum Verkleben von Solarzellenmodulen (10) mit einem Fahrzeugsonnendach mittels eines Laminiergeräts, wobei das Verfahren zur Herstellung die Schritte umfasst: Berechnen der Wölbung eines gewölbten Sonnendachglases (12a) für vollständigen Kontakt einer Solarzelle (16) mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a); Zerschneiden der Solarzelle (16) in mehrere Stücke, so dass sie gemäß der berechneten Wölbung des gewölbten Sonnendachglases (12a) vollständig mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a) kontaktiert werden kann; Anordnen eines Solarzellenmoduls (10) in der Reihenfolge gewölbtes Sonnendachglas (12a), ein unterer EVA-Film (14a), zerschnittene Solarzelle (16), ein oberer EVA-Film (14b) und eine Rückschicht (18); Aufsetzen des so angeordneten Solarzellenmoduls (10), so dass das gewölbte Sonnendachglas (12a) des Solarzellenmoduls (10) an einer Bodenplatte (20), integral gebildet durch eine Halterungsbodenplatte (24) und eine daran anliegende Modulaufsatzplatte (22a), des Laminiergeräts angeordnet ist; Schmelzen des oberen und unteren EVA-Films (14a, 14b) durch elektrische Wärmezufuhr, die aus einer Stromversorgung der Bodenplatte (20) entsteht, die mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a) in Berührung ist, bei einer verschlossenen Oberkammer des Laminiergeräts; Verkleben des Solarzellenmoduls (10), dadurch dass der untere und der obere EVA-Film (14a, 14b) schmelzen, während das Solarzellenmodul (10) mit Druckluft, die durch einen Kompressor der Oberkammer des Laminiergeräts zugeführt wird, gepresst wird, wobei die Modulaufsatzplatte (22a) aus einer kanalförmigen Rahmenstruktur aus einem gleichen Kupfermaterial wie die Halterungsbodenplatte (24) des Laminiergeräts besteht und wobei ein Pulver aus Phosphorbronze und Aluminium in den Rahmen eingebracht wird und das eingebrachte Phosphorbronze- und Aluminiumpulver durch die von der Bodenplatte (20) des Laminiergeräts übertragene Wärme erhitzt wird und an das gewölbte Sonnendachglas (12a) gepresst wird, um so die gleiche Wölbung zu erhalten wie das gewölbte Sonnendachglas (12a).
Verfahren nach Anspruch 1, zudem umfassend den Schritt der Entfernung von im Solarzellenmodul (10) entstandenen Blasen durch gleichzeitiges Absaugen der Innenluft des Laminiergeräts mit einer Vakuumpumpe nach dem Schmelzen des oberen und unteren EVA-Films (14a, 14b) durch Erhitzen des Solarzellenmoduls (10), welches angeordnet ist in der Reihenfolge gewölbtes Sonnendachglas (12a), unterer EVA-Film (14a), zerschnittene Solarzelle (16), oberer EVA-Film (14b) und Rückschicht (18), durch elektrisches Erhitzen der Bodenplatte (20) des Laminiergeräts.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, zudem umfassend das Kühlen der Modulaufsatzplatte (22a) mit Kühlwasser, um die Innentemperatur des Laminiergeräts nach dem Verkleben des Solarzellenmoduls (10) zu verringern.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Korngröße der Phosphorbronze- und Aluminiumpulver für eine wirksame Wärmeübertragung von der Halterungsbodenplatte (24) auf die Modulaufsatzplatte (22a) 61 μm beträgt und wobei die Halterungsbodenplatte (24) eine halbe bis eine Stunde lang auf 160°C bis 170°C erhitzt wird, so dass die Innentemperatur des Rahmens der Modulaufsatzplatte (22a) eine Temperatur von 150°C erreicht, bei welcher ein Verkleben des Solarzellenmoduls (10) mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a) erfolgt.
Verfahren zur Herstellung von Solarzellenmodulen (10) für Fahrzeugsonnendächer in einem Verfahren zum Verkleben von Solarzellenmodulen (10) mit einem Fahrzeugsonnendach mittels eines Laminiergeräts, wobei das Verfahren zur Herstellung die Schritte umfasst: Berechnen der Wölbung eines gewölbten Sonnendachglases (12a) für vollständigen Kontakt einer Solarzelle (16) mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a); Zerschneiden der Solarzelle (16) in mehrere Stücke, so dass sie gemäß der berechneten Wölbung des gewölbten Sonnendachglases (12a) vollständig mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a) kontaktiert werden kann; Anordnen eines Solarzellenmoduls (10) in der Reihenfolge gewölbtes Sonnendachglas (12a), ein unterer EVA-Film (14a), zerschnittene Solarzelle (16), ein oberer EVA-Film (14b) und eine Rückschicht (18); Aufsetzen des so angeordneten Solarzellenmoduls (10), so dass das gewölbte Sonnendachglas (12a) des Solarzellenmoduls (10) an einer Bodenplatte (20b), integral gebildet durch eine Halterungsbodenplatte (24) und eine daran anliegende Modulaufsatzplatte (22a), des Laminiergeräts angeordnet ist; Schmelzen des oberen und unteren Films (14a, 14b) durch elektrische Wärmezufuhr, die aus einer Stromversorgung einer Bodenplatte (20b) entsteht, die mit dem gewölbten Sonnendachglas (12a) in Berührung ist, bei einer verschlossenen Oberkammer des Laminiergeräts; Verkleben des Solarzellenmoduls (10), dadurch dass der untere und der obere EVA-Film (14a, 14b) schmelzen, während das Solarzellenmodul (10) mit Druckluft, die durch einen Kompressor einer oberen Öffnung des Laminiergeräts zugeführt wird, gepresst wird, wobei die Modulaufsatzplatte (22a) aus einer kanalförmigen Rahmenstruktur aus einem gleichen Kupfermaterial wie die Halterungsbodenplatte (24) des Laminiergeräts besteht und wobei ein Pulver, vermischt mit einem Kieselgelpulver und einem Calciumsulfatpulver und Wasser, in den Rahmen eingebracht und vermischt wird und dann geformt und erhärtet wird, wenn das gewölbte Sonnendachglas (12a) angesetzt ist, um so die gleiche Wölbung zu erhalten wie das gewölbte Sonnendachglas (12a).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Mischverhältnis von Kieselgel und Calciumsulfat 5:5 oder 6:4 beträgt, je nach Korngröße des Kieselgels, und wobei, beträgt das Mischverhältnis 5:5, die Korngröße des Kieselgels 864 bis 1181 μm ist, und wobei, beträgt das Mischverhältnis 6:4, die Korngröße des Kieselgels 234 bis 516 μm ist, wobei die Halterungsbodenplatte (24) des Laminiergeräts eine bis anderthalb Stunden lang auf 180°C bis 190°C erhitzt wird, so dass die Innentemperatur des Rahmens der Modulaufsatzplatte (22a) eine Temperatur von 150°C erreicht, bei welcher ein Verkleben des Solarzellenmoduls (10) mit der gewölbten Glasoberfläche (12a) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der untere EVA-Film (14a) aus zwei Filmfolien gebildet wird, im Vergleich zu dem oberen EVA-Film (14b), der mit der Rückschicht (18) in Berührung ist, und wobei der EVA-Film durch elektrisches Erhitzen der Halterungsbodenplatte (24) des Laminiergeräts geschmolzen wird und in die im Solarzellenmodul (10) gebildeten Zwischenräume eingebracht wird und diese ausfüllt, und wobei die im Solarzellenmodul (10) gebildeten Blasen vollständig durch ein Blasenabsaugen des Laminiergeräts mit der Vakuumpumpe entfernt werden.