DE202013102243U1 - Mehrlagige Schichtanordnung und Herstellvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Mehrlagige flexible, insbesondere biegeelastische Schichtanordnung, welche eine Funktionsschicht (3) aus einem bandförmigen und ggf. fluiddurchlässigen Träger (11) mit einer Reihen- oder Flächenanordnung von flexiblen lichtaktiven Elementen (12), insbesondere flexiblen Dünnschicht-Solarzellen, eine lichtdurchlässige Deckschicht (4) und eine Grundschicht (5) aufweist, wobei die Schichtanordnung (2) in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt ist, wobei die Schichten (3, 4, 5) mittels einer bei der Herstellung pastösen oder flüssigen und anschließend verpressten sowie ausgehärteten Verbindungsmasse (7), insbesondere einer Silikonmasse, blasenfrei verbunden sind, wobei die Funktionsschicht (3) und die Verbindungsmasse (7) an wenigstens zwei Rändern (26) von einem feuchtigkeitsundurchlässigen Dichtungsstreifen (6) umgeben sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mehrlagige Schichtanordnung und eine Herstellvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Mehrlagige flexible Schichtanordnungen sind in Form von Dünnschicht-Solarzellen in der Praxis bekannt. Sie werden durch Laminieren von flexiblen Solarzellen mit einer transparenten Deckfolie und einer Rückfolie unter Einlage von Klebefolien verbunden.
  • Die US 2007/0295390 A1 zeigt eine flexible Schichtanordnung mit Solarzellen, die zunächst einzeln mit einer Schutzhülle versehen und dann mit weiteren Schichten oben und unten bedeckt werden. Die fertige Schichtanordnung wird außenseitig mit einem Dichtband umgeben. Bei der Produktion erfolgt der Schichtaufbau nacheinander auf einer laufenden Grundschicht, wobei nach jeder Auflage einer Schicht ausgehärtet wird. In einer anderen Variante eines Rolle-zu-Rolle-Prozesses werden zunächst Solarzellen einzeln in einem solchen Prozess behandelt und zu Strings zusammengeführt, die anschließend auf einer Grundschicht in einem weiteren solchen Prozess aufgebracht und ausgehärtet werden.
  • Die US 2009/0194156 A1 offenbart eine mehrlagige Schichtanordnung mit Photovoltaikelementen in einer mit Gas und Trockenmittel gefüllten Kammer zwischen zwei Deckschichten und einem randseitigen Dichtungssystem.
  • Aus der US 2011/0239450 A1 ist eine weitere mehrlagige flexible Schichtanordnung mit Solarzellen bekannt, die in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess gefertigt werden, wobei die Solarzellen oder Strings einzeln von einem Roboter in Dichtungsrahmen auf einer laufenden Grundschicht eingelegt werden und anschließend weitere Prozessschritte an der gleichen Bahn nebst einer Aushärtung vorgenommen werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Schichtanordnung und eine verbesserte Herstelltechnik aufzuzeigen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Bei der beanspruchten mehrlagigen flexiblen Schichtanordnung können einzelne oder alle Schichten untereinander durch eine bei der Herstellung pastöse oder flüssige und anschließend verpresste sowie ausgehärtete Verbindungsmasse miteinander verbunden sein. Eine solche Verbindungsmasse, insbesondere eine Silikonmasse, erlaubt eine blasenfreie Einbettung und Einkapselung der bahnförmigen Funktionsschicht und ihrer lichtaktiven Elemente im Schichtaufbau. Eine blasenfreie Einbettung ist für den Wirkungsgrad der lichtaktiven Elemente und des hieraus hergestellten Moduls und auch für die Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse von Vorteil. Die lichtaktiven Elemente können dabei geeignete Solarzellen oder andere lichtabsorbierende Elemente, alternativ aber auch lichtemittierende Elemente, z. B. LED's, sein.
  • Die beanspruchte Schichtanordnung hat den Vorteil einer hohen Effizienz und kann kostengünstig in einem kontinuierlichen Prozess mittels der beanspruchten Herstellvorrichtung produziert werden. Die beanspruchte mehrlagige flexible Schichtanordnung kann das Endprodukt eines Rolle-zu-Rolle-Prozesses sein. Der Prozess und die Herstellvorrichtung sind industrietauglich und haben eine hohe Leistungsfähigkeit.
  • Zum Schutz der zum Einbetten benutzten pastösen oder flüssigen Verbindungsmasse sind an mehreren, vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Rändern des Schichtaufbaus Dichtungsstreifen aus einem geeigneten Material vorhanden, die innig mit den Schichten oder Bahnen verbunden sind und die den Zutritt von Umgebungseinflüssen, insbesondere von Feuchtigkeit, zu der dazwischen angeordneten Verbindungsmasse verhindern.
  • Zur Optimierung der Dichtwirkung und des Verbunds können zusätzliche Sperrstreifen aus einem geeigneten Material, insbesondere dem Material der Verbindungsmasse, verbunden sein. Diese Sperrstreifen können beim Verpressen der Bahnen einen seitlichen Austritt der Verbindungsmasse und ein Kontaminieren der äußeren Dichtungsstreifen und ihrer Verbindungsstelle zu den Bahnen verhindern. Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Verbindungsmasse in Streifen- oder Raupenform aufgebracht und durch Quetschen an der Verbindungs- und Pressstelle über die jeweiligen Bahnflächen verteilt wird. Hierbei kann etwaig enthaltene Luft wirksam ausgetrieben werden. Überschussmaterial kann einen Quetschwulst bilden, der auch für die Entgasung bzw. Entlüftung der Verbindungsmasse und der Verbindungsstellen der Bahnen bzw. Schichten von Vorteil ist.
  • Die verpresste und ausgehärtete Schichtanordnung kann anschließend weiter verarbeitet werden. Dies kann zunächst eine Speicherung in einem Wickel sein. Alternativ oder anschließend kann der zunächst als langes Band produzierte Schichtaufbau abgelängt und an den Trennstellen zusätzlich durch eine Randdichtung hermetisch abgedichtet werden. Durch Einlegen von ein oder mehreren Querdichtungen während des vorgenannten Herstellprozesses und vor dem Verpressen der Bahnen kann die Dichtwirkung verbessert und der Herstellaufwand gemindert werden.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
  • 1: eine Schemaansicht einer Herstellvorrichtung für eine mehrlagige flexible Schichtanordnung,
  • 2: eine teilweise abgebrochene Draufsicht auf die Schichtanordnung,
  • 3: einen zugehörigen Querschnitt durch die Schichtanordnung von 2 mit übersichtshalber distanzierten Schichten,
  • 4: eine Variante der Schichtanordnung,
  • 5: der zugehörige Querschnitt zu 4,
  • 6: einen abgebrochenen randseitigen Längsschnitt durch die Schichtanordnung,
  • 7: eine abgebrochene randseitige Seitenansicht der Schichtanordnung und
  • 8: einen schematischen Querschnitt der mehrlagigen flexiblen Schichtanordnung.
  • Die Erfindung betrifft eine mehrlagige flexible, insbesondere biegeelastische Schichtanordnung (2). Die Erfindung betrifft ferner eine Herstellvorrichtung (1) und ein Verfahren zur Herstellung dieser Schichtanordnung (2).
  • Die Schichtanordnung (2) weist mehrere übereinander liegende und miteinander fest verbundene Schichten (3, 4, 5) auf. Die mehrlagige Schichtanordnung (2) ist flexibel, insbesondere biegeelastisch, ausgebildet und kann dadurch auf ebenen und unebenen Untergründen platziert werden.
  • 8 verdeutlicht einen schematischen Querschnitt der Schichtanordnung (2). 6 zeigt einen abgebrochenen Längsschnitt an einem Rand (27) und durch einen innen liegenden Bereich der Schichtanordnung (2). In 7 ist die zugehörige abgebrochene Seitenansicht dargestellt.
  • Eine Schicht (3) ist als Funktionsschicht ausgebildet und beinhaltet ein oder mehrere flexible lichtaktive Elemente (12). Dies können Dünnschichtsolarzellen oder organische Solarzellen aus geeigneten Materialien sein. Die lichtaktiven Elemente (12) können z. B. in einem Band oder einer Reihen- oder Flächenanordnung auf einem bandförmigen und ggf. fluiddurchlässigen Träger (11) vorliegen. Sie können in Abschnitte unterteilt und mit elektrischen Matrixverschaltungen (30) untereinander verbunden sein. Ferner können seitlich aus der Funktionsschicht (3) und ggf. der Schichtanordnung (2) herausgeführte elektrische Anschlüsse (29), sog. Bändchen, vorhanden sein.
  • In den gezeigten Ausführungsformen handelt es sich um die besagten Solarzellen oder anderen lichtabsorbierende Elemente (12). In einer anderen und nicht dargestellten Ausführungsform können lichtaktive Elemente (12) Licht emittieren, wobei sie z. B. als LED's ausgebildet sind. Die lichtaktiven Elemente (12) wandeln einfallendes Licht in Strom um oder umgekehrt.
  • Die Funktionsschicht (3) kann an der Oberseite und/oder der Unterseite mit einer oder mehreren weiteren Schichten bedeckt und verbunden sein. In den gezeigten Ausführungsformen hat die Schichtanordnung (2) drei Schichten (3, 4, 5). In einer Variante kann die Funktionsschicht (3) an der Oberseite von einer lichtdurchlässigen, insbesondere transparenten, Deckschicht (4) bedeckt sein. Diese ist ebenfalls flexibel bzw. biegeelastisch und ist z. B. als Deckfolie aus einem bevorzugt transparenten Kunststoff, z. B. einem Fluor-Polymer, ausgebildet.
  • An der Unterseite kann sich z. B. eine schützende und ggf. lichtundurchlässige Grundschicht (5) angeordnet sein, die ebenfalls flexible und biegeelastische Eigenschaften hat. Sie ist z. B. als Rückfolie aus Kunststoff, Metall oder einem anderen geeignten Material ausgebildet. Eine andere Schichtanordnung (2) kann weitere Schichten beinhalten.
  • In den gezeigten Ausführungsformen bildet die mehrlagige Schichtanordnung (2) ein dünnes flexibles, insbesondere mehrachsig biegbares, Solarmodul. Bei Einsatz anderer lichtaktiver Elemente (12) kann sie z. B. ein LED-Modul, ein Display oder dergleichen, bilden.
  • Die Schichten (3, 4, 5) werden miteinander durch eine bei der Herstellung zunächst flüssige oder pastöse Verbindungsmasse (7) verbunden und verklebt, wobei in diese Verbindungsmasse (7) die lichtaktiven Elemente (12) der Funktionsschicht (3) luftdicht eingekapselt und eingeschlossen werden. Etwaig vorhandene Luftblasen oder andere Gaseinschlüsse werden dabei ausgetrieben. Die Verbindungsmasse (7) bildet ggf. eine oder mehrere Zwischenschichten der Schichtanordnung (2) gemäß 8.
  • 1 zeigt eine nachfolgend näher erläuterte Herstellvorrichtung (1), mit der die Schichtanordnung (2) in einem kontinuierlichen Verfahren und in einem sogenannten Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt werden kann. Die einzelnen Schichten (3, 4, 5) sind hier als laufende bandartige Bahnen (10, 13, 14) ausgebildet, die sich allesamt in einer zumindest in der Hauptkomponente übereinstimmenden Bahnlaufrichtung (15) bewegen.
  • Die Herstellvorrichtung (1) weist eine Bahnführungseinrichtung (17) für die bewegten Bahnen (10, 13, 15), mehrere Auftragvorrichtungen (18, 19, 20), eine Pressvorrichtung (21) sowie eine Aushärtevorrichtung (24) auf. Ferner kann eine Weiterverarbeitung (25) vorgesehen sein.
  • Die Schichten (3, 4, 5) bzw. Bahnen (10, 13, 14) werden zunächst getrennt voneinander geführt und dann an einer Kontakt- und Verbindungsstelle an der Presseinrichtung (21) zusammengebracht. Die flüssige oder pastöse Verbindungsmasse (7) bildet hierbei am Einlaufzwickel einen oder mehrere Quetschwulste (22).
  • Die Verbindungsmasse (7) ist bevorzugt lichtdurchlässig, insbesondere transparent. Dies ist zumindest für den Einsatz an der lichtdurchlässigen Deckschicht (4) bzw. an der Vorderseite von Vorteil. An der Rückseite kann eine andere und nicht transparente Verbindungsmasse (7) verwendet werden. Die Materialien der Verbindungsmassen (7) können somit gleich oder unterschiedlich sein. 2 bis 8 verdeutlichen dies durch unterschiedliche Färbung der jeweiligen Verbindungsmasse (7).
  • Durch ihre flüssige oder pastöse Konsistenz kann die Verbindungsmasse (7) an der Quetsch- und Verbindungsstelle verteilt werden. Die Verbindungsmasse (7) entfaltet auch eine Klebewirkung, insbesondere wenn sie bei oder nach dem Verpressen mit der Aushärtevorrichtung (24) ausgehärtet wird. Bevorzugt besteht die Verbindungsmasse (7) einheitlich oder teilweise aus einer Silikonverbindung. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Materialien möglich.
  • Eine Schicht der Schichtanordnung (2), z. B. die Funktionsschicht (3), kann ggf. auf äußere Umgebungseinflüsse, insbesondere auf Feuchtigkeit, empfindlich reagieren. Die Verbindungsmasse (7), insbesondere eine Silikonmasse, kann andererseits eine Diffusion von Feuchtigkeit ermöglichen. Die mehrlagige Schichtanordnung (2) kann daher zum Schutz der empfindlichen Schicht an den seitlichen Rändern (26, 27) eine umlaufende Abdichtung haben. Dies kann an den beiden Längsrändern (26) (in Laufrichtung (15) gesehen) ein Dichtungsstreifen (6) und zumindest an einem Querrand (27) eine Randdichtung (9) sein. Die zunächst als langes und quasi endloses Band gefertigte Schichtanordnung (2) kann für die Weiterverarbeitung an z. B. quer zur Laufrichtung (15) liegenden Trennlinien (31) bei einer Weiterverarbeitung (25) in geeigneter Weise durchgetrennt und an dem hierdurch entstehenden Querrand (27) ebenfalls mit einer Randdichtung (9) versehen werden. Hierauf wird später noch eingegangen.
  • Die Bahnführungseinrichtung (17) weist für jede Bahn (10, 13, 14) einen Bahnvorrat (16) auf, der z. B. als Wickel ausgebildet ist. Ferner sind für jede Bahn (10, 13, 14) Führungs- und Antriebsmittel für deren Bewegung vorgesehen. Die Führungsmittel können z. B. Umlenkrollen, Spannrollen oder dergleichen aufweisen. Die Antriebsmittel (nicht dargestellt) können Bahnfördermittel für die zunächst voneinander getrennten Bahnen (10, 13, 14) und für den anschließenden Bahnenverbund und die Schichtanordnung (2) sein. Die fertig gestellte Schichtanordnung (2) kann bei der Weiterverarbeitung (25) z. B. mit einer Wickelvorrichtung zu einem Coil aufgewickelt werden.
  • Eine oder mehrere der zunächst getrennten Bahnen (10, 13, 14) werden an mindestens einer Auftragvorrichtung (18, 19, 20) mit einer Beschichtung versehen.
  • 2 und 4 zeigen die übereinander geführten Bahnen (10, 13, 14) bzw. späteren Schichten (3, 4, 5) in zwei Varianten und jeweils in abgebrochenen und teilweise aufgebrochenen Draufsichten zur Sichtbarmachung der Bahnendetails. In 3 und 5 sind die zugehörigen Stirnansichten dargestellt.
  • Anschließend laufen die Bahnen (10, 13, 14) an der Pressvorrichtung (21) zusammen und werden dort mit ihren Breitseiten in Kontakt gebracht und zusammengepresst. Dies geschieht während des Durchlaufs. Die Pressvorrichtung (21) kann hierfür eine geeignete Ausbildung haben und kann z. B. zwei oder mehr gegeneinander anstellbare Kalanderwalzen aufweisen. Die Kalanderwalzen können drehend angetrieben sein. Sie können auch beheizt sein.
  • Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Herstellvorrichtung (1) sind an der Bahn (14) für die Grundschicht (5) mehrere Auftragvorrichtungen (18, 19, 20) in Bahnlaufrichtung (15) hintereinander angeordnet. Die erste Auftragvorrichtung (18) bringt einen oder beide randseitige Dichtungssteifen (6) auf der Bahn (14) auf. Die Dichtungsstreifen (6) können aus einem geeigneten, umweltresistenten, insbesondere feuchtigkeitsundurchlässigen, Material, z. B. einem Butyl-Kautschuk, bestehen.
  • Der Dichtungsstreifen (6) kann eine flüssige oder pastöse Konsistenz aufweisen und kann als vorzugsweise ununterbrochene Raupe von der Auftragvorrichtung (18) auf die vorbei bewegte Bahn (14) mit der Grundschicht (5) mittels einer Düse oder dergleichen aufgetragen werden. Alternativ kann der Dichtungsstreifen (6) eine festere Konsistenz haben und kann als Schnur ausgebildet sein und am Bahnrand aufgelegt und ggf. etwas angedrückt werden. Das Material der Dichtungsstreifen (6) hat klebende Eigenschaften und kann bei Bedarf ebenfalls in der Aushärtevorrichtung (24) ausgehärtet werden, wobei es eine innige und feste Verbindung mit der oder den anderen kontaktierenden Schichten (3, 4) oder Bahnen (10, 13) eingeht.
  • Die in Laufrichtung (15) nachgeschaltete Auftragvorrichtung (20) bringt parallel zu den am Randbereich der Bahn (14) befindlichen Dichtstreifen (6) jeweils einen Sperrstreifen (8) auf, der zur Bahnmitte hin neben dem jeweils benachbarten Dichtungsstreifen (6) angeordnet ist. Zwischen dem Dichtungsstreifen (6) und dem Sperrstreifen (8) kann dabei ein seitlicher Abstand bestehen. Der Sperrstreifen (8) kann aus dem gleichen Material wie die Verbindungsmasse (7), insbesondere aus einer Silikonverbindung, bestehen.
  • In einer dritten Auftragvorrichtung (19) wird anschließend die Verbindungsmasse (7) auf der Bahn (14) bzw. der Grundschicht (5) aufgetragen, wobei der Auftrag im Bereich zwischen den randseitigen Dichtungsstreifen (6) und den ggf. vorhandenen Sperrstreifen (8) erfolgt.
  • Der Auftrag der Verbindungsmasse (7) erfolgt vorzugsweise linien- oder raupenförmig, wobei erst an der Pressvorrichtung (21) beim Zusammenführen und Verpressen der Bahnen (10, 13, 14) die Verbindungsmasse (7) gleichmäßig über die Bahnoberfläche verteilt wird. Bei diesem Fließ- und Verteilvorgang werden einerseits die zwischen den Bahnen bzw. Schichten vorhandene Luft oder eventuell andere Gase aus dem Verbindungs- und Kontaktbereich der Bahnen oder Schichten ausgetrieben. Zugleich wird auch ein Teil der Verbindungsmasse (7) ausgedrückt und bildet den erwähnten Quetschwulst (22).
  • In der Variante von 2 und 3 wird die Verbindungsmasse (7) von der Auftragvorrichtung (19) in Form von mehreren parallelen und gegenseitig beabstandeten geraden Linien oder Raupen (28) aufgetragen, die sich in Laufrichtung (15) erstrecken. Die äußeren Raupen (28) haben auch zu den jeweils benachbarten randseitigen Dichtungsstreifen (6) und den evtl. vorhandenen Sperrstreifen (8) einen seitlichen Abstand.
  • 4 und 5 zeigen hierzu eine Variante mit einem Auftrag der Verbindungsmasse (7) in Form einer längs und quer zur Laufrichtung (15) mäandrierenden Raupe (28). Auch hier besteht der vorgenannte seitliche Abstand im Randbereich.
  • In einer weiteren, nicht dargestellten Variante kann der Auftrag der Verbindungsmasse(n) (7) durch eine Flächenextrusion oder Flächenbeschichtung mittels Schlitzdüse erfolgen.
  • Der Mengenauftrag innerhalb der Raupen (28) kann ggf. über die Bahnbreite variieren. Vorzugsweise wird im inneren oder mittleren Bahnbereich mehr Verbindungsmasse (7) als an den Randbereichen aufgebracht. Dies kommt einer gleichmäßigen und lückenlosen Massenverteilung im Quetschbereich zwischen den zusammengeführten Bahnen (10, 14) zu Gute. Außerdem wird verhindert, dass am Randbereich ein Materialüberschuss besteht, der beim Quetschen einen übermäßigen Seitendruck auf den randseitigen Dichtungsstreifen (6) und den vorzugsweise vorgelagerten Sperrstreifen (8) ausübt. Andererseits verbinden sich die Raupe (28) und der vorzugsweise aus dem gleichen Material bestehende Sperrstreifen (8) innig. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt ist die sichere und blasenfreie Einbettung der lichtaktiven Elmente (12) in der Verbindungsmasse (7), wofür ein Massenauftragsprofil ebenfalls günstig ist. 2 und 3 zeigen die ebenfalls mögliche Variante von gleichmäßigen und in der Höhe nicht variierenden Raupen (28).
  • Zurückkommend auf 1 ist auch der Bahn (10) für die Funktionsschicht (3) eine Auftragvorrichtung (19) für eine Verbindungsmasse (7) zugeordnet, welche an der Quetsch- und Verbindungsstelle für eine Verbindung mit der von oben zugeführten Bahn (13) mit der lichtdurchlässigen Deckschicht (4) führt. Die Auftragstechnik kann die gleiche wie bei der vorbeschriebenen Auftragvorrichtung (19) für die Bahn (14) sein, wobei die Raupen eine gerade Linienform oder eine Mäanderform haben können. Die Raupenformen für beide Bahnen (10, 14) können dabei wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen gleich sein. Sie können sich alternativ voneinander unterscheiden.
  • Wie 1 verdeutlicht, bilden die an der gemeinsamen Quetsch- und Verbindungsstelle zwischen den Bahnen (10, 14) einerseits und den Bahnen (10, 13) andererseits befindlichen Verbindungsmassen (7) jeweils einen Quetschwulst (22). Die an der Ober- und Unterseite der Bahn (10) bzw. Funktionsschicht (3) befindlichen Verbindungsmassen (7) können beim Verpressen ggf. auch einen durchlässigen, z. B. gelochten oder gewebten Träger (11) durchdringen und die lichtaktiven Elemente (12) von allen Seiten benetzen und unter Ausfüllen von Zwischenräumen dicht umschließen.
  • Die Wulstbildung kann mittels einer schematisch dargestellten Mess- und Regeleinrichtung (23) erfasst und ausgewertet sowie zur Regelung der Auftragvorrichtung(en) (19) herangezogen werden. Hierdurch kann eine gleichmäßige Massenverteilung und Bildung einer Verbindungsschicht zwischen den Bahnen (10, 13, 14) erreicht werden.
  • Wie 2 bis 4 und 8 verdeutlichen, kann die Bahn (10) bzw. die Funktionsschicht (3) eine geringere Breite als die Bahnen (13, 14) bzw. die Deck- und Grundschicht (4, 5) aufweisen. Die Bahn (10) wird zwischen den randseitigen Dichtungsstreifen (6) aufgenommen. Die Breite der Bahn (10) kann dabei auch auf die evtl. vorhandenen seitlichen Sperrstreifen (8) angepasst sein. In der Variante von 3 und 8 ist die Bahnbreite kleiner als der Sperrstreifenabstand. 5 zeigt eine Abwandlung mit einer breiteren Bahn (10), die an beiden Längsrändern seitlich den jeweiligen Sperrstreifen (8) teilweise überlappt und beim Pressen bzw. Quetschen in diesen eingedrückt wird.
  • Die Dichtstreifen (6) können die Funktionsschicht (3) und die Zwischenschicht(en) aus Verbindungsmasse (7) seitlich an den Längsrändern (26) abdecken. Die Dichtstreifen (6) können hierfür eine geeignete Höhe aufweisen und bei der Herstellung mit der Deck- und Grundschicht (4, 5) verbunden, insbesondere verklebt, werden gemäß 8.
  • Bei oder nach dem Verpressen erfolgt eine Aushärtung der Verbindungsmasse (7) sowie der Dichtstreifen (6) und der ggf. vorhandenen Sperrstreifen (8). Die Aushärtevorrichtung (24) kann eine der Pressvorrichtung (21) nachgeordnete Heizeinrichtung aufweisen, welche die Schichtanordnung (2) im Durchlauf beheizt. Eine solche Heizeinrichtung kann z. B. als Infrarotheizung mit beidseitiger Bestrahlung der Schichtanordnung (2) ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Aushärtevorrichtung (24) eine der Pressvorrichtung (21) zugeordnete Beheizung aufweisen, wobei z. B. die Kalanderwalzen beheizt sind. Die Aushärtevorrichtung (24) kann in weiterer Abwandlung Heizwalzen mit einer großen Bahnumschlingung, z. B. mit einem S-Schlag, aufweisen. Nach erfolgter Aushärtung können auch Kühlwalzen vor der Weiterverarbeitung (25) eingesetzt werden.
  • Die als langes Band gefertigte Schichtanordnung (2) kann an den Querrändern (27), insbesondere an der Stirnseite, mit einer Randdichtung (9) versehen sein, die gemäß 6 und 7 zumindest den Querrand (27) sowie ggf. die angrenzenden Oberflächenbereiche der oberen und unteren Schichten (4, 5) umgreift und dichtend anliegt. Die Randdichtung (9) kann kappenförmig ausgebildet sein, wobei sie ggf. auch die Längsränder (26) seitlich umgreift. Sie kann mit der Schichtanordnung (2) durch Kleben, Schweißen oder dgl. dicht verbunden sein.
  • Für die Fertigung von Solarmodulen oder anderen lichtaktiven Modulen mit endlicher Länge wird die lange bandartige Schichtanordnung (2) an einer oder mehreren Stellen oder Trennlinien (31) quer durchgetrennt. Die hierdurch entstehenden Querränder (27) können in der vorbeschriebenen Weise mit einer Randdichtung (9) ebenfalls hermetisch verschlossen werden.
  • An der Trennstelle (31) kann beim Herstellungsprozess außerdem bereits eine Querdichtung (32) eingebracht worden sein. Die Querdichtung (32) kann z. B. aus einem Streifen mit ähnlicher Ausbildung und Konsistenz wie die Dichtungsstreifen (6) bestehen und kann von einer geeigneten und ggf. mit der Bahn bewegten Auftragvorrichtung in fluidischer oder fester Form aufgebracht werden. Eine solche Querdichtung (32) kann sich zwischen einzelnen oder allen Bahnen (10, 13, 14) befinden. Sie kann die Trennlinie (31) überdecken und beim Abtrennen ggf. durchgeschnitten werden.
  • Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Grundschicht (5) dauerhaft über die Verbindungsmasse (7) mit den anderen Schichten, insbesondere der Nachbarschicht, insbesondere der Funktionsschicht (3) verbunden. Alternativ kann dies eine lösbare Verbindung sein, wobei die Grundschicht (5) nur eine lösbare Abdeckung darstellt und zur Applikation des lichtaktiven Moduls abgezogen werden kann. Die zugehörige Verbindungsmasse (7) kann aus einem geeigneten und dauerhaft oder ggf. aktivierbaren klebefähigen Material bestehen, welches bei der Applikation für eine Verbindung mit einem Untergrund sorgen kann.
  • In diesem und auch in anderen Fällen kann die Bahnen- und Schichtenanordnung gegenüber dem Beispiel von 1 auch umgekehrt sein, wobei die Anordnung der Bahnen (13, 14) und der Schichten (4, 5) vertauscht ist. In diesem Fall werden die seitlichen Dichtungsstreifen (6), die Verbindungsmasse (7) und ggf. die Sperrstreifen (8) auf der unteren Bahn (13) mit der lichtdurchlässigen Deckschicht (4) aufgetragen.
  • In weiterer Abwandlung kann eine Grundschicht (5) nur temporär und während des Auftrag- und Pressvorgangs vorhanden sein, wobei sie anschließend, ggf. vor der Aushärtung (24) wieder abgezogen wird. Die Schichtanordnung (2) kann dadurch auch nur eine Funktionsschicht (3) und eine lichtdurchlässige Deckschicht (4) sowie die von der oder den Verbindungsmassen (7) gebildeten Zwischenschichten aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Herstellvorrichtung
    2
    Schichtanordnung, Solarmodul
    3
    Funktionsschicht
    4
    Deckschicht lichtdurchlässig, Deckfolie
    5
    Grundschicht, Rückfolie
    6
    Dichtungsstreifen, Butylstreifen
    7
    Verbindungsmasse, Silikonmasse
    8
    Sperrstreifen, Silikon
    9
    Randdichtung
    10
    Bahn mit Funktionsschicht
    11
    Träger
    12
    lichtaktives Element, Solarzelle flexibel
    13
    Bahn Deckschicht
    14
    Bahn Grundschicht
    15
    Laufrichtung
    16
    Bahnvorrat
    17
    Bahnführung
    18
    Auftragvorrichtung Dichtungsstreifen
    19
    Auftragvorrichtung Verbindungsmasse
    20
    Auftragvorrichtung Sperrstreifen
    21
    Pressvorrichtung
    22
    Quetschwulst
    23
    Mess- und Regeleinrichtung
    24
    Aushärtevorrichtung
    25
    Weiterverarbeitung, Wickelvorrichtung
    26
    Rand, Längsrand
    27
    Rand, Querrand
    28
    Raupe
    29
    Anschluss, Kontaktbändchen
    30
    Matrixverschaltung
    31
    Trennlinie
    32
    Querdichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2007/0295390 A1 [0003]
    • US 2009/0194156 A1 [0004]
    • US 2011/0239450 A1 [0005]

Claims (25)

  1. Mehrlagige flexible, insbesondere biegeelastische Schichtanordnung, welche eine Funktionsschicht (3) aus einem bandförmigen und ggf. fluiddurchlässigen Träger (11) mit einer Reihen- oder Flächenanordnung von flexiblen lichtaktiven Elementen (12), insbesondere flexiblen Dünnschicht-Solarzellen, eine lichtdurchlässige Deckschicht (4) und eine Grundschicht (5) aufweist, wobei die Schichtanordnung (2) in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt ist, wobei die Schichten (3, 4, 5) mittels einer bei der Herstellung pastösen oder flüssigen und anschließend verpressten sowie ausgehärteten Verbindungsmasse (7), insbesondere einer Silikonmasse, blasenfrei verbunden sind, wobei die Funktionsschicht (3) und die Verbindungsmasse (7) an wenigstens zwei Rändern (26) von einem feuchtigkeitsundurchlässigen Dichtungsstreifen (6) umgeben sind.
  2. Schichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) und die lichtaktiven Elemente (12) mit einer Verbindungsmasse (7) beschichtet sind.
  3. Schichtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (5) mit einer Verbindungsmasse (7) beschichtet ist.
  4. Schichtanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnung (2) im Rolle-zu-Rolle-Prozess mit einem kontinuierlichen Auftrag und einer Zusammenführung der laufenden bahnartigen Schichten (3, 4, 5) hergestellt ist.
  5. Schichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnung (2) zwischen der Verbindungsmasse (7) und den Dichtungsstreifen (6) einen längs des jeweiligen Randes (26) sich erstreckenden Sperrstreifen (8) aus dem Material der Verbindungsmasse (7) aufweist.
  6. Schichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtanordnung (2) an mindestens einem weiteren, quer verlaufenden Rand (27) eine Randdichtung (9) aufweist.
  7. Schichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Randdichtung (9) die Schichten (3, 4, 5) außenseitig umgreift.
  8. Schichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht, insbesondere die Grundschicht (5), als nachträglich lösbare Abdeckung ausgebildet ist.
  9. Herstellvorrichtung für eine mehrlagige flexible, insbesondere biegeelastische, Schichtanordnung (2), welche eine lichtdurchlässige Deckschicht (4), eine Grundschicht (5) und eine Funktionsschicht (3) mit flexiblen lichtaktiven Elementen (12), insbesondere flexiblen Dünnschicht-Solarzellen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine Bahnführungseinrichtung (17) für die als bewegte Bahnen (10, 13, 14) ausgebildeten Schichten (3, 4, 5) aufweist, wobei die Herstellvorrichtung (1) eine Auftragvorrichtung (18) für einen randseitigen Dichtungsstreifen (6), insbesondere einen Butylstreifen, auf einer Bahn (10, 13, 14) und mindestens eine Auftragvorrichtung (19) für eine flüssige oder pastöse Verbindungsmasse (7), insbesondere eine Silikonmasse, auf einer Bahn (10, 13, 14) aufweist.
  10. Herstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine Auftragvorrichtung (20) für einen randseitigen Sperrstreifen (8) aus dem Material der flüssigen oder pastösen Verbindungsmasse (7) auf einer Bahn (10, 13, 14) aufweist.
  11. Herstellvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragvorrichtung (18) für einen randseitigen Dichtungsstreifen (6) und eine Auftragvorrichtung (19) für die flüssige oder pastöse Verbindungsmasse (7) der Bahn (14) für die Grundschicht (5) zugeordnet sind und eine weitere Auftragvorrichtung (19) für die flüssige oder pastöse Verbindungsmasse (7) der Bahn (10) für die Funktionsschicht (5) zugeordnet ist.
  12. Herstellvorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragvorrichtung (18) einen oder mehrere Dichtungsstreifen (6) längs der Bahnlaufrichtung (15) in Form einer Raupe oder einer Schnur aufträgt.
  13. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragvorrichtung (20) einen oder mehrere Sperrstreifen (8) parallel und innerhalb des randseitig benachbarten Dichtungsstreifens (6) aufträgt.
  14. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragvorrichtung (19) die Verbindungsmasse (7) in Form einer längslaufenden oder mäandrierenden Raupe (28) auf der laufenden Bahn (10, 14) aufträgt.
  15. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine Pressvorrichtung (21) zum beidseitigen Verpressen der zusammengeführten Bahnen (10, 13, 14) unter Ausbildung von einem Quetschwulst (22) der Verbindungsmasse (7) aufweist.
  16. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine der Pressvorrichtung (21) zugeordnete Mess- und Regeleinrichtung (23) für den Auftrag einer Masse, insbesondere der Verbindungsmasse (7), anhand der Quetschwulstausbildung aufweist.
  17. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (21) rotierende und gegenseitig anstellbare Kalanderwalzen aufweist.
  18. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (21) den Auftragvorrichtungen (18, 19, 20) in Bahnlaufrichtung (15) nachgeschaltet ist.
  19. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine Aushärtevorrichtung (24) für die verpressten Bahnen (10, 13, 14) aufweist.
  20. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtevorrichtung (24) eine der Pressvorrichtung (21) zugeordnete Beheizung und/oder eine der Pressvorrichtung (21) nachgeordnete Heizeinrichtung, insbesondere eine Infrarotheizung, aufweist.
  21. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungseinrichtung (17) einen Bahnvorrat (16) sowie Führungs- und Antriebsmittel für die jeweiligen Bahnen (10, 13, 14) aufweist.
  22. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine Auftragvorrichtung für eine Querdichtung (32) auf einer Bahn (10, 13, 14) aufweist.
  23. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellvorrichtung (1) eine Weiterverarbeitung (25) für die verpresste Schichtanordnung (2) aufweist.
  24. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung (25) eine Wickelvorrichtung für die flexible, ausgehärtete Schichtanordnung (2) aufweist.
  25. Herstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung (25) eine Einrichtung zum Ablängen der flexiblen, ausgehärteten Schichtanordnung (2) und zum Anbringen einer Randdichtung (9) an einem Querrand aufweist.
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