DE202008006549U1 - solar module - Google Patents
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Abstract
Solarmodul mit einer elektrisch verschalteten, flächig ausgebildeten Solarzellenanordnung, an deren Rückseite eine Rückseitenkonstruktion und an deren Vorderseite eine Strahlungstransparente Frontseite vorgesehen sind, sowie mit einem die Solarzellenanordnung zwischen der Rückseitenkonstruktion und der Frontscheibe umgebenden Einbettungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenkonstruktion als separates Modul in Form eines biegesteifen, dünnen metallischen, keramischen oder organischen Bleches als Modulträger ist, dass die Frontscheibe mit ihrer dem Modulträger zugewandten Oberfläche ganzflächig mittels einer erstarrungsfähigen und mechanische Lasten übertragbaren, Strahlungstransparenten Vergussmasse mit dem Modulträger verbunden ist, die die Solarzellenanordnung zwischen der Frontscheibe und dem Modulträger umschliesst.solar module with an electrically interconnected, areal trained Solar cell arrangement, at the back of which a rear construction and provided at the front of a radiation-transparent front are, as well as with a solar cell array between the back construction and the windscreen surrounding embedding material, characterized that the back construction as a separate module in Shape of a rigid, thin metallic, ceramic or organic sheet as a module carrier is that the Front screen with its surface facing the module carrier over the entire surface by means of a solidifying and mechanical loads transferable, radiation transparent Potting compound is connected to the module carrier, which is the Solar cell arrangement between the windscreen and the module carrier encloses.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf ein Solarmodul mit einer elektrisch verschalteten, flächig ausgebildeten Solarzellenanordnung, an deren Rückseite eine Rückseitenkonstruktion und an deren Vorderseite eine Strahlungstransparente Frontseite vorgesehen sind, sowie mit einem die Solarzellenanordnung zwischen der Rückseitenkonstruktion und der Frontscheibe umgebenden Einbettungsmaterial.The The invention relates to a solar module with an electrically interconnected, flat solar cell arrangement, at the back of a Back construction and at the front of a radiation transparent Front are provided, and with a solar cell arrangement between surrounding the back construction and the windscreen Embedding material.
Stand der TechnikState of the art
Solarmodule sind photovoltaische Bauelemente zur direkten Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht. Schlüsselfaktoren für eine kosteneffiziente Erzeugung von Solarstrom sind die Herstellkosten und die Haltbarkeit der Solarmodule.solar Panels are photovoltaic devices for direct generation of electricity from sunlight. Key factors for a cost-efficient Generation of solar power are the manufacturing costs and the durability the solar modules.
Solarmodule
bestehen üblicherweise aus einem Verbund aus einer Frontscheibe,
den verschalteten Solarzellen, die von einem Einbettmaterial umschlossen
sind, und einer Rückseitenkonstruktion. Eine verbreitete
Variante von Solarmodulen wird für die Handhabung und spätere
Halterung noch mit Aluminiumprofilen versehen, die umlaufend als
Rahmen und teilweise auch unterstützend als Verstrebungen angebracht
werden. Die einzelnen Elemente eines Solarmoduls haben dabei folgende
Funktionen zu erfüllen:
Die Frontscheibe, meist aus
Glas, etwa 3–4 mm dick, dient dem Schutz vor mechanischen
und Witterungseinflüssen und liefert einen Teil der mechanischen Stabilität
des Moduls. Sie muss hoch transparent sein, vorzugsweise aus Weißglas
mit 90–92% Transmissionsgrad im oberen Spektralbereich,
um Absorptionsverluste im optischen Spektralbereich von etwa 300
nm bis 1500 nm möglichst gering und damit den Wirkungsgrad
der üblicherweise eingesetzten Silizium-Solarzellen möglichst
hoch zu halten.Solar modules usually consist of a composite of a windshield, the interconnected solar cells, which are enclosed by an embedding material, and a rear side construction. A common variant of solar modules is still provided for handling and later mounting with aluminum profiles, which are circumferentially mounted as a frame and sometimes supportive as bracing. The individual elements of a solar module have to fulfill the following functions:
The windscreen, usually made of glass, about 3-4 mm thick, serves to protect against mechanical and weathering and provides part of the mechanical stability of the module. It must be highly transparent, preferably made of white glass with 90-92% transmittance in the upper spectral range, to minimize absorption losses in the optical spectral range of about 300 nm to 1500 nm and thus to maximize the efficiency of the silicon solar cells commonly used.
Das Einbettmaterial, häufig werden hierfür Ethylen-Vinylacetat-Folien oder kurz EVA-Folien verwendet, dient zur Einbettung der verschalteten Zellen und der Verklebung des gesamten Modulverbundes. Derartige Einbettungen sind jedoch nicht in der Lage mechanische Belastung zu übertragen, ein Aspekt, auf den im Weiteren noch eingegangen wird.The Embedding material, often for this ethylene-vinyl acetate films or short EVA films used, is used for embedding the interconnected Cells and the bonding of the entire module network. such Embeddings, however, are not capable of mechanical stress to transfer, an aspect, which will be discussed later becomes.
Auf der Modulrückseite wird zum Schutz der Solarzellen und des Einbettmaterials vor Feuchtigkeit und Sauerstoff, als mechanischer Schutz und als elektrische Isolation eine Verbundfolie, meist bestehend aus Polyvinylfluorid (PVF) und Polyethylenterephthalat (PET) oder aus PVF und Aluminium, verwendet. In einigen Fällen wird auch auf der Rückseite wie auf der Frontseite eine Glasscheibe eingesetzt.On the back of the module is used to protect the solar cells and of the embedding material from moisture and oxygen, as mechanical Protection and as electrical insulation a composite foil, mostly existing made of polyvinyl fluoride (PVF) and polyethylene terephthalate (PET) or made of PVF and aluminum. In some cases also on the back as on the front a glass pane used.
Eine verbreitete Technologie zur Einbettung stellt die Vakuumlaminierung dar, da durch das Vakuum beim Laminieren die Bildung von Luftblasen weitgehend vermieden wird. EVA schmilzt während des Laminierens bei etwa 150°C, umfließt die verschalteten Solarzellen und wird thermisch vernetzt.A Common embedment technology is vacuum lamination because of the vacuum during lamination, the formation of air bubbles is largely avoided. EVA melts during lamination at about 150 ° C, flows around the interconnected solar cells and is thermally crosslinked.
Die eingesetzten Kapselungs- bzw. Einbettungsmaterialien sollten dabei gute Barriereeigenschaften gegen Wasserdampf und Sauerstoff aufweisen, zumal durch Wasserdampf oder Sauerstoff Korrosionsbedingte Schädigungen an Metallkontakten auftreten und es zur Degradation des EVA-Materials kommt. Somit sollten die Vorder- und Rückseite des Solarmoduls hohe Witterungsstabilität aufweisen und die eingebetteten Solarzellen durch Barrierewirkung z. B. gegen Wasserdampf und Sauerstoff vor Korrosion schützen.The The encapsulation or embedding materials used should be included have good barrier properties against water vapor and oxygen, especially due to water vapor or oxygen damage caused by corrosion occur on metal contacts and it comes to the degradation of the EVA material. Thus, the front and back of the solar module should be have high weathering stability and the embedded Solar cells by barrier effect z. B. against water vapor and oxygen protect against corrosion.
Grundsätzlich müssen Solarmodule für ihren Einsatz, z. B. auf Hausdächern, eine hohe mechanische Stabilität, insbesondere eine hohe Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit, aufweisen, um die im Betrieb möglichen Wind- und Schneelasten schadlos ertragen zu können. Die mechanische Stabilität bekannter Solarmodule kann durch seine Rückseite, seine Vorderseite und/oder durch weitere zusätzliche Unterstützungen, z. B. in Form von Aluminiumrahmen, Aluminiumverstrebungen, eine stabile Auflagekonstruktion, die ein Durchbiegen des Moduls unter Last verhindert, gewährleistet werden.in principle need solar modules for their use, eg. B. on Rooftops, high mechanical stability, in particular a high flexural strength and bending strength, harmless by the wind and snow loads that are possible during operation to be able to bear. The mechanical stability known solar modules can by its back, its Front and / or other additional supports, z. B. in the form of aluminum frame, aluminum struts, a stable support structure, which allows bending of the module under Load prevented, guaranteed.
Darüber hinaus sollten Solarmodule sehr lange Betriebszeiten erreichen, um die Rentabilität zu gewährleisten. Heute übliche Anforderungen an die Lebensdauer der Solarmodule sind mindestens 25 Jahre, Tendenz steigend. Im Betrieb unterliegen die Solarmodule hohen mechanischen Belastungen, z. B. durch Wind- und Schneelasten, sowie durch zyklisch auftretende Temperaturschwankungen, die von 80°C bei voller Sonneneinstrahlung bis unterhalb des Gefrierpunkts liegen können.About that In addition, solar modules should reach very long operating times, to ensure profitability. Today usual Requirements for the lifetime of the solar modules are at least 25 Years, rising. In operation, the solar modules are subject high mechanical loads, eg. Due to wind and snow loads, as well as by cyclically occurring temperature fluctuations, that of 80 ° C in full sunlight until below freezing can lie.
Hohe Material- und Fertigungskosten, bedingt bspw. durch spezielles Frontglas, spezielle Verbundfolie für die Rückseite, Vakuumlaminierung, Aluminiumrahmen etc., die erforderlichen manuellen Arbeiten, bspw. Verlöten der elektrischen Leitungen, Montage und Kontaktierung der Anschlussdosen, und die relativ langen Prozesszeiten, z. B. für die Laminierung und Vernetzung des EVA, führen zu einem vergleichsweise hohen Anteil der Kosten für den Modulbau an den Gesamtkosten im zweistelligen Prozentbereich.Height Material and production costs, for example due to special front glass, special composite film for the back, vacuum lamination, Aluminum frames etc., the necessary manual work, eg. Soldering the electrical cables, mounting and contacting the junction boxes, and the relatively long process times, eg. B. for the lamination and crosslinking of the EVA to a comparatively high proportion of the cost of the Modular construction of the total costs in the double-digit percentage range.
Durch die relativ dicke Frontglasscheibe weisen konventionelle Solarmodule zudem ein hohes Gewicht auf, das wiederum stabile und teure Halterungskonstruktionen erforderlich macht.By The relatively thick front glass pane has conventional solar modules In addition, a high weight, which in turn stable and expensive mounting structures required.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Wärmeabfuhr. Bei voller Sonnenbestrahlung heizen sich die Module auf bis zu 80°C auf, was eine Verringerung des Wirkungsgrades der Solarzellen zur Folge hat.One Another important point is the heat dissipation. At full Solar irradiation heat the modules up to 80 ° C on what a reduction in the efficiency of solar cells for Episode has.
Zwar
existieren verschiedene Vorschläge zu Verringerung der
Herstellungskosten der Solarmodule durch kostengünstigere
Komponenten und Herstellungsverfahrenm doch sind auch diese Vorschläge
nicht richtig zielführend. Von Bedeutung für die
Erfindung sind neben möglichen weiteren das Patent
In
In
Eine weitere beschriebene Variante eines Solarmoduls ist die, bei der die Solarzellen auf einem als Modulrückseite dienenden Formteil fixiert sind, auf das dann ein transparentes Polyurethan aufgespritzt wird. Bei dieser Variante kann zwar eine höhere Biegesteifigkeit des Solarmoduls durch Verwendung eines biegesteifen Formteils als Modulrückseite, bspw. ein mit Glasfasern verstärktes Polycarbonat, erreicht werden. Um die für ein Solarmodul mit hoher mechanischer Stabilität eingangs definierten Anforderungen zu erreichen, muss die Rückseite des Solarmoduls relativ dick ausgeführt werden, was mit einer schlechten Wärmeableitung sowie einem höheren Gewicht des Solarmoduls einher geht.A Another variant of a solar module described is the, in the the solar cells on a module rear side serving Formed are fixed on the then a transparent polyurethane is sprayed on. In this variant, although a higher Bending stiffness of the solar module by using a rigid Shaped as module back, for example. With glass fibers reinforced polycarbonate can be achieved. To the for a solar module with high mechanical stability at the beginning To achieve defined requirements, the backside needs to be of the solar module are made relatively thick, what with a poor heat dissipation as well as a higher one Weight of the solar module goes along.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung von Solarmodulen mit hoher mechanischer Stabilität, insbesondere hoher Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit, auf der Basis von photoaktiven Elementen. Das Solarmodul soll insbesondere kostengünstig, robust gegen äußere Einflüsse, von langer Lebensdauer sein und eine hohen Wirkungsgrad auch bei hohen Sonnenstrahlungstemperaturen gewährleisten.task The invention is the development of solar modules with high mechanical Stability, in particular high flexural rigidity and flexural strength, based on photoactive elements. The solar module should in particular inexpensive, robust against external influences, be of long life and high efficiency even at ensure high solar radiation temperatures.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The The object underlying the invention is defined by the claim 1 solved. The concept of the invention advantageously further Features are the subject of the dependent claims and the other Description with reference to the embodiments refer to.
Ein lösungsgemäßes Solarmodul mit einer elektrisch verschalteten, flächig ausgebildeten Solarzellenanordnung, an deren Rückseite eine Rückseitenkonstruktion und an deren Vorderseite eine Strahlungstransparente Frontseite vorgesehen sind, sowie mit einem die Solarzellenanordnung zwischen der Rückseitenkonstruktion und der Frontscheibe umgebenden Einbettungsmaterial, zeichnet sich dadurch aus, dass die Rückseitenkonstruktion als separates Modul ein biegesteifes, dünnes metallisches, keramisches oder organisches Blech als Modulträger ist, dass die Frontscheibe mit ihrer dem Modulträger zugewandten Oberfläche ganzflächig mittels einer erstarrungsfähigen und mechanische Lasten übertragbaren, Strahlungstransparenten Vergussmasse mit dem Modulträger verbunden ist, die die Solarzellenanordnung zwischen der Frontscheibe und dem Modulträger umschliesst.One Solvent-based solar module with an electric interconnected, flat solar cell arrangement, at the back of a back construction and at the front of a radiation-transparent front are provided, and with a solar cell arrangement between surrounding the back construction and the windscreen Embedding material, characterized by the fact that the back construction as a separate module a rigid, thin metallic, ceramic or organic sheet as a module carrier is that the windscreen with its the module carrier facing Surface over the entire surface by means of a solidifying and mechanical loads transferable, radiation transparent Potting compound is connected to the module carrier, which is the Solar cell arrangement between the windscreen and the module carrier encloses.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Modulträger aus einem metallischen Blech. Das Blech kann Ausstanzungen beliebiger Geometrien enthalten. Das Blech kann vollständig mit einem weiteren Material, z. B. einem Kunststoff, einer Emaille, einer Keramik oder einem Glas, beschichtet sein. Das beschichtende Material kann aber auch nur Teile des Bleches bedecken, dies sowohl auf beiden Seiten als auch nur auf einer Seite des Blechs.In a preferred embodiment consists of the module carrier from a metallic sheet. The sheet can punch out any Geometries included. The sheet can completely with another Material, eg. As a plastic, an enamel, a ceramic or a glass, be coated. But the coating material can Cover only parts of the sheet, both on both sides as well as only on one side of the sheet.
Der Rand des Blechs kann für die Montage des Solarmoduls verwendet werden. Hierfür können sich z. B. Löcher im Blech befinden, an denen das Solarmodul bei der Montage befestigt wird.Of the The edge of the sheet can be used for mounting the solar module become. For this purpose, z. B. holes located in the sheet metal, to which the solar module attached during assembly becomes.
Das Blech weist typischerweise Dicken im Bereich zwischen 0,2 mm und 4 mm auf. Falls die Frontscheibe einen erheblichen Teil der Last tragen kann oder der Solarmodul später flächig auf eine tragende Struktur aufgelegt wird, kann ein dünneres Blech mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,01 mm und 0,2 mm verwendet werden. Bei derart dünnen Blechdicken kann auch von einer Blechfolie gesprochen werden.The Sheet metal typically has thicknesses in the range between 0.2 mm and 4 mm up. If the windscreen a significant part of the load can wear or the solar panel later flat can be placed on a supporting structure, a thinner sheet metal used with a thickness in the range between 0.01 mm and 0.2 mm become. With such thin sheet thicknesses can also from a Sheet metal foil to be spoken.
Neben der Verwendung von metallischen Blechmaterialien sind auch organische oder keramische Werkstoffe geeignet, insbesondere für die Ausbildung der vorstehenden dünnen Folien.Next The use of metallic sheet materials are also organic or ceramic materials, in particular for the Formation of the above thin films.
Das Solarmodul besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Modulträger aus einem metallischen Blech, mit oder ohne beschichtendes Material, auf der Rückseite, einer transparenten Frontscheibe, z. B. aus Glas, Glaskeramik oder einem transparenten Kunststoff, z. B. auf Basis von PMMA, auf der Frontseite, den verschalteten und kontaktierten Solarzellen im Zwischenraum zwischen Frontscheibe und Modulträger sowie einer den Modulträger und die Frontscheibe verklebenden, den Zwischenraum zwischen Modulträger und Frontscheibe blasenfrei ausfüllenden Klebeschicht, die dabei zugleich die Solarzellen und das Kontaktsystem verkapselt.The solar module consists in a preferred embodiment of a module carrier made of a metallic sheet, with or without coating material, on the back, a transparent Windscreen, z. Example of glass, glass ceramic or a transparent plastic, for. B. on the basis of PMMA, on the front, the interconnected and contacted solar cells in the space between the front glass and module carrier and a module carrier and the front glass bonding, the gap between the module carrier and windscreen bubble free filling adhesive layer, which at the same time the solar cells and the contact system encapsulated ,
Der Modulträger liefert einen erheblichen Teil der mechanischen Stabilität des Solarmoduls. Die Frontscheibe besteht aus einem Material, das bei gleicher Dicke z. B. im Falle von PMMA bei nahezu gleicher Dichte eine um etwa den Faktor 10 höhere Biegesteifigkeit besitzt als transparentes Polyurethan. Durch die Verklebung von Frontscheibe und Modulträger durch die Klebeschicht trägt auch die Frontscheibe mit zur mechanischen Stabilität des Solarmoduls bei. Betrachtet man den Solarmodul als Platte, so nimmt die Biegesteifigkeit mit der dritten Potenz der Plattendicke zu. Die Dicke des Solarmoduls errechnet sich aus der Dicke des Modulträgers, der Dicke der Frontscheibe und der Dicke der Klebeschicht zwischen Frontscheibe und Modulträger. Da die Frontscheibe durch die Last tragende Verklebung mit zur Biegesteifigkeit beiträgt kann der Modulträger auf der Rückseite dünner ausgeführt werden, was erhebliche Vorteile in der Wärmeableitung und im Gewicht – die Dichte von Polyurethan und PMMA sind etwa gleich – zur Folge hat.Of the Module carrier provides a significant portion of the mechanical Stability of the solar module. The windscreen consists of a material that is the same thickness z. B. in the case of PMMA almost the same density by about a factor of 10 higher bending stiffness owns as transparent polyurethane. By the bonding of Windscreen and module carrier through the adhesive layer carries also the windscreen with the mechanical stability of the Solar module at. If one considers the solar module as a plate, then takes the bending stiffness with the cube of the plate thickness. The thickness of the solar module is calculated from the thickness of the module carrier, the Thickness of the windscreen and the thickness of the adhesive layer between windscreen and module carrier. Because the windscreen is carrying through the load Bonding contributes to the flexural rigidity of the module carrier the back are made thinner, which has significant advantages in heat dissipation and in weight - the Density of polyurethane and PMMA are about equal - to Episode has.
Ein weiterer Vorteil der direkten Verklebung von Frontscheibe und Modulträger besteht darin, dass durch die Verklebung die die Solarzellen enthaltende Klebeschicht zwischen Frontscheibe und Modulträger näher an die neutrale Biegelinie bzw. neutrale Faser heranrückt, was zu geringeren mechanischen Spannungen in der Klebeschicht und damit auch in den Solarzellen führt und auf Grund des niedrigeren Lastniveaus eine deutlich höhere Lebensdauer erwarten lässt.One Another advantage of the direct bonding of windscreen and module carrier is that by gluing the solar cells containing Adhesive layer between windscreen and module carrier closer to the neutral bending line or neutral fiber, resulting in lower mechanical stresses in the adhesive layer and thus also in the solar cells leads and due to the lower Load levels can expect a much longer life.
Als weiterer Vorteil sei genannt, dass durch die geringeren mechanischen Spannungen in der neutralen Biegelinie nicht nur elastische Verklebungen, sondern auch strukturelle Verklebungen mit härteren Klebstoffen eingesetzt werden können, was wiederum zu deutlich höheren Biegesteifigkeiten und Biegefestigkeiten führt.When Another advantage may be mentioned that due to the lower mechanical Tensions in the neutral bending line not only elastic bonds, but also structural bonds with harder adhesives can be used, which in turn leads to significantly higher Bending stiffness and bending strength leads.
Auf die der Frontseite zugewandten Seite des Modulträgers können weitere Schichten aufgetragen werden, z. B. eine IR-reflektierende Kunststoffschicht zur besseren Nutzung des eingestrahlten Lichtes zur Erhöhung des Wirkungsgrades oder als Barriereschichten. Die Schichten können auf den Träger entweder nach der Formgebung oder im Prozess der Formgebung im Werkzeug mit in der Kunststoffverarbeitung bekannten Technologien aufgebracht werden, z. B. dem Inmold-Coating oder einem Sprühauftrag oder dem Überfluten mit einem Reaktivpolymer im Werkzeug oder durch das Einlegen und Hinterspritzen von Folien im Werkzeug vor dem Einspritzen des Kunststoffes für den Träger.On the front side facing the module carrier can additional layers are applied, for. B. an IR-reflective Plastic layer for better use of the incident light for increasing the efficiency or as barrier layers. The layers may be on the support either after shaping or in the process of molding in the tool with in the plastic processing known technologies are applied z. As the in-mold coating or a spray application or flooding with a reactive polymer in the tool or by inserting and injecting of foils in the mold before injecting the plastic for the carrier.
Nach der Herstellung des Modulträgers werden die Solarzellen auf den Träger aufgelegt und deren Anschlüsse durch Leitungen mit der Anschlussdose verbunden. Die Solarzellen können vor dem Aufbringen auf den Träger unverschaltet oder bereits teilweise verschaltet sein, z. B. bei waferbasierten Zellen in Form von Strings, oder vollständig verschaltet, z. B. als verschalteter Dünnschichtmodul oder bei waferbasierten Zellen als vorkonfektionierte Folie mit den darauf aufgebrachten, kontaktierten Solarzellen, die die Leitbahnen für die Verschaltung der einzelnen Zellen untereinander enthält.To The production of the module carrier will be the solar cells placed on the carrier and their connections connected by cables to the junction box. The solar cells can be unbonded before application to the carrier or already partially interconnected, z. For example, in wafer-based cells in the form of strings, or fully interconnected, e.g. B. as a connected thin-film module or wafer-based Cells as prefabricated foil with the applied, contacted solar cells, which are the interconnects for interconnection contains the individual cells with each other.
In einer vorteilhaften Ausführung enthält der Modulträger an den Stellen, an die die Zellen platziert werden, eine Berandung für jede Zelle, die eine Fixierung der Zellen ermöglicht. Dabei kann es sich entweder um eine Vertiefung handeln, in die die Zellen eingelegt werden, oder um eine kleine Erhöhung an den Rändern jeder Zelle. Außerdem ist die Oberfläche des Trägers an den Stellen, an denen die Zellen auf dem Träger aufliegen, so strukturiert, dass die Zellen nicht flächig am Träger anliegen, um so beim späteren Einbringen des Klebstoffs in den Zwischenraum zwischen Scheibe und Träger für deren Verklebung das vollständige Umfließen der Zellen sicher zu stellen.In an advantageous embodiment of the module carrier contains a border at the places where the cells are placed for each cell that allows for fixation of the cells. This can either be a depression in which the Cells are inserted, or a small increase in the Edges of each cell. Besides, the surface is of the wearer in the places, where the cells on the Carrier rest, so structured that the cells are not lie flat against the carrier so as to later Placing the adhesive in the space between the disc and Carrier for their bonding the whole Flow around the cells to ensure.
Die Verbindung der elektrischen Anschlüsse der Solarzellenanordnung mit den Kontakten auf dem Modulträger sowie den Zuleitungen zur Anschlussdose für die externen Anschlüsse erfolgt durch dem Fachmann bekannte Verbindungstechniken wie Löten, Drahtbonden oder anderen üblichen Technologien.The Connection of the electrical connections of the solar cell array with the contacts on the module carrier and the supply lines to the junction box for the external connections is carried out by joining techniques known to the person skilled in the art, such as soldering, Wire bonding or other common technologies.
Auf der Frontseite des Solarmoduls befindet sich die Frontscheibe. Die Dicke der Frontscheibe liegt im Bereich zwischen einigen Zehntel Millimetern und einigen Millimetern. Die Frontscheibe besteht vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff, z. B. auf der Basis von PMMA.On the front of the solar module is the windscreen. The Thickness of the windscreen is in the range between a few tenths Millimeters and a few millimeters. The windscreen is preferably from a transparent plastic, z. B. based on PMMA.
Bei Dünnschichtzellen, die in der Regel bereits auf eine Scheibe, z. B. aus Glas, Kunststoff, Glaskeramik oder Keramik, abgeschieden werden, ist diese Scheibe die Frontscheibe des Moduls.at Thin-film cells, usually already on a disk, z. Example of glass, plastic, glass ceramic or ceramic, deposited This disc is the windscreen of the module.
In einer vorteilhaften Ausführung können zur Verringerung des reflektierten Anteils des einstrahlenden Lichtes dem Fachmann bekannte Antireflexionsschichten oder Texturierungen auf die dem einstrahlenden Licht zugewandte Oberfläche der Scheibe aufgebracht werden.In an advantageous embodiment, in order to reduce the reflected portion of the incident light, antireflection layers or texturing known to the person skilled in the art can be applied to the surface of the sheet facing the incident light be applied.
In einer vorteilhaften Ausführung kann die Frontscheibe zur Erhöhung der Photonenausbeute auch mit Füllstoffen versehen werden, die die Wellenlänge des einstrahlenden Lichts konvertieren und auf diese Weise die Quantenausbeute in dem Wellenlängenbereich erhöhen, in dem die photoaktiven Zellen ihren größten Wirkungsgrad haben.In an advantageous embodiment, the windscreen for Increasing the photon yield even with fillers be provided that the wavelength of the radiating Convert light and in this way the quantum efficiency in the Increase wavelength range in which the photoactive cells have their greatest efficiency.
Der Zwischenraum zwischen Scheibe und Träger wird blasenfrei mit einem elastischen Polymer ausgefüllt, das zum einen die Frontscheibe mit dem Träger verklebt und zum anderen die im Zwischenraum zwischen Träger und Frontscheibe befindlichen photoaktiven Zellen und das Kontakt- und Leitbahnsystem vor Medieneinfluss schützt. Im Falle waferbasierter Zellen handelt es sich vorzugsweise um ein hoch transparentes Polymer. Die Dicke des Zwischenraums liegt im Bereich einiger Zehntel Millimeter bis einiger Millimeter.Of the The space between the disc and the carrier becomes bubble-free filled with an elastic polymer, which on the one hand glued the windscreen with the carrier and the other the photoactive in the space between the carrier and the windscreen Protects cells and the contact and interconnect system from media influence. In the case of wafer-based cells, it is preferably a high transparent polymer. The thickness of the gap is in the range a few tenths of a millimeter to a few millimeters.
Für die Langzeitstabilität der erfindungsgemäßen Solarmodule sind die durch wechselnde Temperaturen und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien bedingten thermischen Spannungen von besonderer Bedeutung. Diese Spannungen können zu Defekten in den Solarzellen oder am Kontakt- und Leitbahnsystem, zu einer Delaminierung zwischen Modulträger und Klebeschicht oder Klebeschicht und Frontscheibe und zur Zerstörung des Modulverbunds führen. Durch den Einsatz eines elastischen Polymers der Klebeschicht werden temperaturbedingte mechanische Spannungen im Bereich zwischen Frontscheibe und Träger weitgehend reduziert.For the long-term stability of the invention Solar modules are due to changing temperatures and different Expansion coefficients of the materials used thermal Tensions of particular importance. These voltages can to defects in the solar cells or on the contact and track system, Delamination between module carrier and adhesive layer or adhesive layer and windscreen and destroying the Lead module composite. By using an elastic Polymers of the adhesive layer become temperature-induced mechanical Tensions in the area between windscreen and carrier largely reduced.
Durch die Verwendung einer mit niedrigen Viskositäten, z. B. bei Raumtemperatur im Bereich weniger 1000 mPas und darunter, verarbeitbaren Kunststoffkapselung, z. B. als Reaktivsystem oder als Dispersion, können dünnste Spalte von wenigen Mikrometern porenfrei gefüllt werden.By the use of one with low viscosities, e.g. B. at room temperature in the range of less than 1000 mPas and below, processable plastic encapsulation, z. B. as a reactive system or as a dispersion, thinnest Column be filled by a few microns pore-free.
Das elastische Polymer der Kunststoffkapselung kann entweder zuerst auf den Träger mit den elektrisch kontaktierten Solarzellen aufgetragen und danach die Frontscheibe aufgelegt werden. Für den Auftrag des Polymers der Kunststoffkapselung auf den Träger eignet sich z. B. ein druckloses Gießverfahren. Die entsprechenden Technologien sind dem Fachmann bekannt.The elastic polymer of the plastic encapsulation can either first on the support with the electrically contacted solar cells applied and then put on the windscreen. For the order of the polymer of the plastic encapsulation on the carrier is suitable for. B. a non-pressurized casting process. The corresponding Technologies are known to the person skilled in the art.
Mittels Fixierungshilfen, z. B. einem Werkzeug, kann aber auch zunächst die Frontscheibe in ihrer Endposition über dem Träger fixiert und danach das Polymer der Kunststoffkapselung in den Zwischenraum zwischen Frontscheibe und Träger eingebracht werden. Hierfür können sowohl Hochdruck- als auch Niederdruckverfahren eingesetzt werden. Die entsprechenden Technologien sind dem Fachmann bekannt.through Fixation aids, z. B. a tool, but can also first the windscreen in its final position above the carrier fixed and then the polymer of the plastic encapsulation in the gap be introduced between the windscreen and the carrier. Therefor can handle both high pressure and low pressure processes be used. The corresponding technologies are the specialist known.
Als elastische Polymere der Kunststoffkapselung eignen sich transparente Polyurethansysteme, beispielsweise aus aliphatischen Polyisocyanaten, native Polyures-Systeme, Gieß-Silikone, native Epoxide, Plastisole.When elastic polymers of the plastic encapsulation are transparent Polyurethane systems, for example of aliphatic polyisocyanates, native polyuronic systems, casting silicones, native epoxides, Plastisols.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will hereinafter be understood without limitation of the general Erfindungsgedankenens with reference to embodiments below Reference to the drawings described by way of example. Show it:
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays of carrying out the invention, commercial usability
In
den
In
Im
Fertigungsschritt gemäß
Im
Fertigungsschritt gemäß
Darüber
hinaus dient die Vergussmasse
Das
lösungsgemäß ausgebildete Solarmodul
weist somit folgende Vorteile auf:
Durch die Verwendung spritzgießbarer
thermoplastischer Kunststoffe zur Herstellung für den Modulträger
kann dieser mit einer hohen Steifigkeit und Festigkeit ausgebildet
werden.The solar module designed in accordance with the solution thus has the following advantages:
By using injection-moldable thermoplastics for the production of the module carrier this can be formed with a high rigidity and strength.
Die Frontscheibe wird aus einem strahlungstransparenten Material hergestellt, vorzugsweise aus Kunststoff auf Basis von PMMA, der nachgewiesener Weise eine hohe Langzeit-UV-Stabilität besitzt.The Windscreen is made of a radiation-transparent material, preferably made of plastic based on PMMA, the proven way has a high long-term UV stability.
Die Frontscheibe sowie der Modulträger mit der dazwischen liegenden Solarzellenanordnung wird im Wege eines spannungsarmen Gießprozesses miteinander verklebt, so dass eine hohe Langzeitbeständigkeit selbst unter wechselnden Einsatzbedingungen im Bezug auf Temperaturschwankungen und mechanische Belastungen garantiert wird.The Windscreen and the module carrier with the intermediate Solar cell assembly is by way of a low-stress casting process glued together, giving a high long-term stability even under changing operating conditions with regard to temperature fluctuations and mechanical loads is guaranteed.
Die Fertigungszeit der Herstellung des lösungsgemäßen Solarmoduls kann durch entsprechende Entkoppelung der Fertigung von Front- und Modulträgerseite erheblich verkürzt werden.The Production time of the production of the solution according to Solar module can by appropriate decoupling of the production considerably shortened from front and module carrier side become.
- 11
- Modulträgermodule carrier
- 1'1'
- Rippenzügerib lines
- 22
- Elektrische Anschlussstrukturelectrical terminal structure
- 2'2 '
- Anschlussdosejunction box
- 33
- Solarzellensolar cells
- 44
- Rahmenelementeframe elements
- 55
- Elektrische Verbindungsstrukturelectrical connecting structure
- 66
- Frontscheibewindscreen
- 77
- Vergussmassepotting compound
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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