DE212008000087U1 - Photovoltaische, vor der Umwelt geschützte Einrichtung - Google Patents

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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Photovoltaisches Modul, umfassend:
eine erste photovoltaische Zelle;
eine zweite photovoltaische Zelle;
eine transparente Abdeckung, die über der ersten photovoltaischen Zelle und der zweiten photovoltaischen Zelle angeordnet ist, wobei:
die transparente Abdeckung mindestens eine anorganische Schicht und mindestens einen elektrischen Leiter umfasst, der die erste photovoltaische Zelle elektrisch mit der zweiten photovoltaischen Zelle verbindet.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung leitet sich von der U.S. Provisional Application Nr. 61/013,761 ab, eingereicht am 14. Dezember 2007, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sein soll.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebiet der Photovoltaik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung photovoltaische Einrichtungen, die vor der umgebenden Umwelt, wie etwa Feuchtigkeit und/oder Wasserdampf, geschützt sind.
  • STAND DER TECHNIK
  • Photovoltaische Module, wie sie in baubezogenen Strukturen und Bedachungsmaterialien zur Erzeugung von Strom eingesetzt werden, erfordern häufig zusätzlichen Schutz vor Umweltschäden, wie etwa einem Eindringen von Wasser, was eine aktive Lebensdauer des photovoltaischen Systems reduzieren kann.
  • Viele kommerziell erhältliche photovoltaische Module verwenden organische Polymere, wie etwa Ethylenvinylacetat (EVA) als Schutz vor der Umwelt. Die Verwendung von EVA als Schutz vor der Umwelt für photovoltaische Einrichtungen führt zu einer Reihe von Nachteilen. Erstens, organisches Peroxid, das bei der Herstellung von EVA für die Vernetzung von Vinylacetat verwendet wird, wird häufig nicht vollständig verbraucht. Das verbleibende organische Peroxid bewirkt eine Verschlechterung des EVA. Zweitens, die Verkapselung photovoltaischer Zellen wird häufig im Vakuum ausgeführt, weil Sauerstoff die Vernetzung der EVAS verringert. Drittens, in Kontakt mit Wasser kann EVA Essigsäure bilden, welches Elektroden photovoltaischer Zellen angreifen und korrodieren kann.
  • Somit existiert ein Bedarf, alternative Wege für den Schutz photovoltaischer Zellen vor der Umwelt zu entwickeln.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein photovoltaisches Modul vorgeschlagen, welches folgendes beinhaltet: eine erste photovoltaische Zelle, eine zweite photovoltaische Zelle, und eine transparente Abdeckung, die über der ersten photovoltaischen Zelle und der zweiten photovoltaischen Zelle angeordnet ist. Die transparente Abdeckung beinhaltet mindestens eine anorganische Schicht und mindestens einen elektrischen Leiter, der die erste photovoltaische Zelle elektrisch mit der zweiten photovoltaischen Zelle verbindet. Die transparente Abdeckung kann eine flexible Platte, Bahn, Folie oder ein flexibles Band beinhalten, welche/s mindestens eine glasartige Schicht enthält.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine photovoltaische Einrichtung gemäß einer der Ausführungsformen.
  • 2 zeigt eine photovoltaische Einrichtung, die eine transparente schützende Abdeckung aufweist, welche sowohl eine Polymerschicht als auch eine Klebstoffschicht und eine anorganische Schicht beinhaltet, wobei die anorganische Schicht auf gegenüberliegenden Seiten der Polymerschicht angeordnet ist.
  • 3 zeigt eine photovoltaische Einrichtung, die eine transparente schützende Abdeckung aufweist, welche eine Kapselungsschicht über einer anorganischen Schicht beinhaltet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich „ein” auf ein oder mehrere.
  • Die folgenden verwandten Patentanmeldungen können für das Verständnis und die Umsetzung der Erfindung nützlich sein und sollen durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen werden:
    • 1) US-Patentanmeldung Nr. 11/451,616, „Photovoltaic Module with Integrated Current Collection and Interconnection”, eingereicht am 13. Juni 2006 für Hachtmann et al.;
    • 2) US-Patentanmeldung Nr. 11/451,604, ”Photovoltaic Module with Insulating Interconnect Carrier”, eingereicht am 13. Juni 2006 für Hachtmann et al.;
    • 3) US-Patentanmeldung Nr. 11/512,415, ”Laminated Photovoltaic Cell”, eingereicht am 30. August 2006 für Pearce et al.
  • Im vorliegenden Fall haben die Erfinder photovoltaische Einrichtungen entwickelt, die eine transparente schützende Abdeckung beinhalten, welche mindestens eine anorganische Schicht und mindestens einen elektrischen Leiter umfassen. Die Erfinder haben weiterhin Verfahren zur Herstellung derartiger Einrichtungen entwickelt. Ein solches Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Einrichtung umfasst die folgenden Schritte: Vorsehen einer photovoltaischen Zelle, die Folgendes umfasst: eine transparente Elektrode erster Polarität, eine Elektrode zweiter Polarität, und ein photovoltaisches Material, welches zwischen der Elektrode erster Polarität und der Elektrode zweiter Polarität angeordnet ist; Bereitstellen einer transparenten schützenden Abdeckung, die mindestens eine anorganische Schicht und mindestens einen elektrischen Leiter aufweist; und Laminieren der transparenten schützenden Abdeckung mit der Elektrode erster Polarität, so dass der mindestens eine Leiter die Elektrode erster Polarität elektrisch kontaktiert. Bei einer Variante des Verfahrens umfasst der Schritt des Bereitstellens der transparenten schützenden Abdeckung die folgenden Schritte: Bereitstellen einer flexiblen Polymerschicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, Aufbringen mindestens einer anorganischen Schicht über der ersten Oberfläche der flexiblen Polymerschicht; und Aufbringen mindestens eines elektrisch leitfähigen Drahtes oder Pfades auf der zweiten Oberfläche der zweiten Oberfläche der Polymerschicht.
  • Die transparente schützende Abdeckung kann eine oder mehrere photovoltaische Zellen in der photovoltaischen Einrichtung vor der umgebenden Umwelt, wie etwa Feuchtigkeit und/oder Wasserdampf, schützen, wobei Sonnenlicht die eine oder die mehreren photovoltaischen Zellen erreichen kann.
  • AUFBAU DER EINRICHUNGEN
  • Die 13 zeigen verschiedene Ausführungsformen der photovoltaischen Einrichtung. Die photovoltaische Einrichtung in 1 beinhaltet a) eine photovoltaische Zelle 10, welche eine erste Elektrode 1 beinhaltet, die ausgebildet ist, um der Sonne zugewandt zu sein, eine zweite Elektrode 2, die ausgebildet ist, um von der Sonne abgewandt zu sein, und ein photovoltaisches Material 3, welches zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet ist. Die photovoltaische Einrichtung in 1 beinhaltet weiter b) eine transparente schützende Abdeckung 11, die eine anorganische Schicht 5 und einen elektrischen Leiter 4 beinhaltet. Die transparente schützende Abdeckung ist über der photovoltaischen Zelle angeordnet, so dass der Leiter 4 die erste Elektrode 1 elektrisch kontaktiert. Wenn die photovoltaische Zelle Teil eines photovoltaischen Moduls ist, kann der Leiter 4 zum Verbinden der photovoltaischen Zelle mit anderen photovoltaischen Zellen in dem Modul verwendet werden. In einigen Fällen kann der Leiter 4 ein Teil eines Sammelverbinders sein, wie dies in den US-Patentanmeldungen mit den Nummern 11/451,616 und 11/451,604 beschrieben ist.
  • Nach dem hier verwendeten Sprachgebrauch soll der Begriff „Modul” eine Anordnung von mindestens zwei, vorzugsweise mehr photovoltaischen Zellen beinhalten, beispielsweise 3–10.000 Zellen. Die photovoltaischen Zellen des Moduls können photovoltaische Zellen eines beliebigen Typs sein. Jede der photovoltaischen Zellen des Moduls kann die oben beschriebene photovoltaische Zelle sein. Bevorzugt sind die photovoltaischen Zellen des Moduls vom Dünnschicht-Typ. Die photovoltaischen Dünnschicht-Zellen des Moduls können benachbart zueinander gelegen sein, so dass der elektrische Leiter der transparenten schützenden Abdeckung eine elektrisch Verbindung zwischen diesen gewährleistet.
  • Die photovoltaische Einrichtung beinhaltet ein Substrat 12. In einigen Fällen kann das Substrat 12 eine Substratfolie oder -platte 6 umfassen, auf der die zweite Elektrode 2 angeordnet ist. In einigen Fällen kann das Material der Elektrode 2 weggelassen werden und das Substrat 12 kann nur die leitfähige Platte oder Folie 6 (wie beispielsweise eine Stahlfolie) umfassen. Die anorganische Schicht 5 ist vorzugsweise eine glasartige oder amorphe Schicht. In einigen Fällen kann die anorganische Schicht 5 eine selbsttragende, d. h. freistehende Schicht sein. Die selbsttragende Schicht kann in Form einer Rolle, eines Bandes, einer Bahn, einer Folie oder einer Platte vorliegen. In einigen Fällen kann die anorganische Schicht 5 eine oder mehrere anorganische Dünnschicht-Unterschichten aufweisen. In einigen Fällen kann die transparente schützende Abdeckung außerdem eine Unterstützungsschicht (in 1 nicht gezeigt) beinhalten, wie etwa eine Polymer-Unterstützungsschicht, um die anorganische(n) Dünnschicht-Subschicht(en) zu unterstützen. Die photovoltaische Einrichtung kann eine einzelne anorganische Schicht (Dünnschicht) oder mehrere anorganische Dünnschicht-Unterschichten derselben oder unterschiedlicher Zusammensetzung beinhalten. Die photovoltaische Einrichtung in 1 kann mit einer oder mehreren kapselnden Schichten (in 1 nicht gezeigt) über der anorganischen Schicht 5 und/oder unter der zweiten Elektrode 2 gekapselt sein.
  • 2 zeigt eine photovoltaische Einrichtung, die Folgendes aufweist: a) eine photovoltaische Zelle 10, die eine erste Elektrode 1 beinhaltet, die ausgebildet ist, um der Sonne zugewandt zu sein, eine zweite Elektrode 2, die ausgebildet ist, um von der Sonne abgewandt zu sein, und ein photovoltaisches Material 3, welches zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist. Die photovoltaische Einrichtung in 2 beinhaltet weiter b) eine transparente schützende Abdeckung 11, die Folgendes beinhaltet: eine anorganische Schicht 5, einen elektrischen Leiter 4, eine Polymer-Unterstützungs- oder Trägerschicht 7, und eine Klebstoffschicht 6. Die transparente schützende Abdeckung kann durch die Klebstoffschicht 6 mit der photovoltaischen Zelle laminiert sein. Die Klebstoffschicht 6 und die anorganische Schicht 5 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Polymer-Unterstützungsschicht 7 aufgebracht.
  • Die transparente schützende Abdeckung 11 in 2 kann hergestellt werden, bevor sie mit der photovoltaischen Zelle zusammengefügt wird. In einigen Fällen kann die Polymer-Unterstützungsschicht 7 in Form einer Rolle, eines Bandes, einer Folie, einer Bahn oder einer Platte vorliegen. Die Klebstoffschicht 6 ist bevorzugt eine dünne, chemisch inerte, Klebstoffschicht, nicht aus EVA. Die anorganische Schicht 5 kann eine glasartige Schicht sein oder eine Mehrzahl glasartiger Schichten umfassen. Die anorganische Schicht kann, beispielsweise durch Sputtern, auf einer Seite aufgebracht werden, die sich der Klebstoffschicht 6 gegenüber befindet. Das Sputtern der anorganischen Schicht in einer großen Ablagerungs- bzw. Abscheidungsmaschine kann damit kompatibel sein, dass die unterstützende Polymerschicht in Form einer Rolle, eines Bandes oder eine Platte vorliegt. Der elektrische Leiter 4 kann auf der Klebstoffschicht aufgebracht sein. In einigen Fällen kann der elektrische Leiter 4 in Form eines Rasterschemas hergestellt sein, welches mindestens einen elektrischen Draht oder Pfad umfasst. Das Rasterschema kann unter Verwendung einer Drucktechnik in Form einer Saatschicht hergestellt sein, auf der eine metallisierte Schicht unter Verwendung einer Plattierungstechnik aufgebracht werden kann. Wenn die photovoltaische Einrichtung ein Modul ist, kann der elektrische Leiter 4 ein Teil eines Sammelverbinders sein, wie dies in den US-Patentanmeldungen mit den Nummern 11/451,616 und 11/451,604 beschrieben ist. Die photovoltaische Einrichtung in 2 kann mit einer oder mehreren kapselnden Schichten (wie in 3 gezeigt) über der anorganischen Schicht 5 und/oder unter der zweiten Elektrode 2 gekapselt sein.
  • 3 zeigt eine photovoltaische Einrichtung, die Folgendes aufweist: a) eine photovoltaische Zelle 10, die eine erste Elektrode 1 beinhaltet, die ausgebildet ist, um der Sonne zugewandt zu sein, eine zweite Elektrode 2, die ausgebildet ist, um von der Sonne abgewandt zu sein, und ein photovoltaisches Material 3, welches zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist. Die photovoltaische Einrichtung in 3 beinhaltet weiter b) eine transparente schützende Abdeckung 11, welche folgendes beinhaltet: Eine anorganische Schicht 5, den elektrischen Leiter 4, die Polymerschicht 7, die erste Klebstoffschicht 6, eine zweite Klebstoffschicht 8, und eine Kapselungsschicht 9. Die zweite Klebstoffschicht 8 ist zwischen der anorganischen Schicht 5 und der Polymerschicht 7 angeordnet und kann zum Laminieren der Schichten 5 und 7 verwendet werden.
  • Somit kann, wie oben diskutiert, die transparente schützende Abdeckung mindestens eine anorganische Schicht und mindestens einen elektrischen Leiter beinhalten. Die transparente Abdeckung kann die transparente Vorderseitenelektrode der photovoltaischen Zelle oder die transparenten Vorderseitenelektroden der Mehrzahl photovoltaischer Zellen im Modul vor Umweltfaktoren wie Nässe oder Wasserdampf schützen.
  • Die transparente Abdeckung kann mit der Vorderseitenelektrode der photovoltaischen Zelle laminiert werden. Im Ergebnis können die transparente Abdeckung und die photovoltaische Zelle eine einheitliche Struktur bilden. Für die Modul-Ausführungsform kann die transparente schützende Abdeckung mit den Vorderseitenelektroden der Mehrzahl photovoltaischer Zellen des Moduls laminiert werden, so dass die photovoltaischen Zellen mit der transparenten schützenden Schicht verbunden sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine anorganische Schicht auf der Seite der transparenten Polymerschicht aufgebracht sein, die zu der Seite der transparenten Polymerschicht entgegengesetzt ist, die zu der Vorderseitenelektrode der photovoltaischen Zelle zeigt, wenn die transparente Abdeckung auf der Zelle aufgebracht wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine anorganische Schicht sich in direktem physikalischem Kontakt mit der transparenten Polymerschicht befinden. Bei wieder anderen Ausführungsformen kann eine Klebstoffschicht zwischen der mindestens einen anorganischen Schicht und der transparenten Polymerschicht vorliegen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die transparente schützende Abdeckung in Form eines flexiblen Bandes, einer flexiblen Bahn, Folie, Platte oder Rolle vorliegen, welche/s den mindestens einen elektrischen Leiter der Abdeckung unterstützt. In einigen Ausführungsformen kann das flexible Band bzw. die flexible Bahn, Folie, Platte oder Rolle durch die freistehende glasartige Schicht der transparenten schützenden Abdeckung gebildet werden, wenn diese freistehende glasartige Schicht ein flexibles Glas umfasst, wie etwa Corning-0211-Glas oder Schott-D263-Glas. In einigen Ausführungsformen kann das flexible Band bzw. die flexible Bahn, Folie, Platte oder Rolle durch die unterstützende Polymerschicht, auf der die glasartige Schicht gebildet ist, gebildet werden.
  • MATERIAL DER PHOTOVOLTAISCHEN ZELLE
  • Die photovoltaische Zelle kann eine photovoltaische Zelle eines beliebigen Typs sein. Bevorzugt ist die photovoltaische Zelle eine photovoltaische Dünnschichtzelle. Die photovoltaische Zelle kann ein photovoltaisches Material beinhalten, etwa ein Halbleitermaterial. Das photovoltaische Halbleitermaterial kann einen p-n- oder einen p-i-n-Übergang in einem Gruppe-IV-Halbleitermaterial umfassen (wie etwa amorphes oder kristallines Silizium), ein Gruppe-II-VI-Halbleitermaterial (wie etwa CdTe oder CdS), ein Gruppe-I-III-VI-Halbleitermaterial (wie etwa CuInSe2 (CIS) oder Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)), und/oder ein Gruppe-III-V-Halbleitermaterial (wie etwa GaAs oder InGaP). Die p-n-Übergänge können Heteroübergänge aus unterschiedlichen Materialien sein, wie beispielsweise CIGS/CdS-Heteroübergänge. Die Zellen können auch Vorderseiten- und Rückseitenelektroden umfassen. Diese Elektroden können als Elektroden erster und zweiter Polarität bezeichnet werden, weil Elektroden eine entgegengesetzte Polarität haben. Zum Beispiel kann die Vorderseitenelektroden elektrisch mit einer n-Seite eines p-n-Übergangs verbunden werden, und die Rückseitenelektrode kann elektrisch mit einer p-Seite eines p-n-Übergangs verbunden werden.
  • Die Elektrode auf der Vorderseite der Zelle ist bevorzugt eine optisch transparente Vorderseitenelektrode, die ausgebildet ist, um der Sonne zugewandt zu sein. Die Elektrode kann ein transparentes leitfähiges Material umfassen, wie etwa Indium-Zinnoxid oder aluminium-dotiertes Zinkoxid. Die Elektrode auf der Rückseite der Zelle kann eine Rückseitenelektrode sein, die ausgebildet ist, um von der Sonne abgewandt zu sein. Die Elektrode kann eines oder mehrere leitfähige Materialien umfassen, wie etwa Kupfer, Molybdän, Aluminium, Titan, rostfreien Stahl und/oder Legierungen hiervon. Die Zelle kann auch das Substrat umfassen, auf dem das photovoltaische Material und die Vorderelektrode während der Herstellung der Zelle aufgebracht werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Substrat selbst die Rückseitenelektrode bilden. In wieder anderen Ausführungsformen kann die Rückseitenelektrode auf dem Substrat aufgebracht sein. Bei einigen Ausführungsformen kann das Substrat relativ dünn sein, beispielsweise kleiner oder gleich einer Dicke von ungefähr 2 mm, wodurch die photovoltaischen Zellen in Bezug auf das Gewicht leicht gemacht werden. Andere geeignete Dicken können ebenfalls verwendet werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Substrat ein flexibles Substrat sein. Ein derartiges flexibles Substrat kann eine flexible Metallfolie (wie etwa eine Stahlfolie) umfassen, wenn das Substrat als Rückseitenelektrode dient. Wenn die Rückseitenelektrode auf dem Substrat aufgebracht ist, kann das flexible Substrat ein flexibles Glas (wie etwa Corning 0211) oder eine flexibles, folienartiges Polymer umfassen (wie etwa Polyimid).
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die photovoltaische Zelle eine plattenförmige Zelle sein. In wieder anderen Ausführungsformen kann die photovoltaische Zelle in einer Draufsicht eine quadratische, rechtwinkelige (einschließlich bandartige), hexagonale oder andere polygonale, kreisförmige, ovale oder unregelmäßige Form haben.
  • MATERIAL DER TRANSPARENTEN SCHÜTZENDEN ABDECKUNG
  • Anorganische Schicht. Bei einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine anorganische Schicht eine selbsttragende, d. h. freistehende anorganische Schicht umfassen. Eine derartige, selbsttragende anorganische Schicht kann z. B. eine selbsttragende glasartige Schicht sein, die ein flexibles Glas umfasst. Bei einigen Ausführungsformen kann ein flexibles Glas ein flexibles Borosilikatglas sein, d. h. ein flexibles Glas, welches SiO2 und B2O3 umfasst. Unterschiedliche Zusammensetzungen von Borosilikatgläsern sind z. B. in den US-Patenten mit den Nummern 4,870,034 ; 4,554,259 und 5,547,904 offenbart, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sein sollen.
  • Beispiele kommerziell erhältlicher flexibler Borosilikatgläser umfassen flexibles Corning-0211-Glas oder Schott-D263-Glas. Corning 0211 ist ein dünnes, leichtgewichtiges, flexibles Borosilikatglas, welches in Dicken erhältlich ist, die von 0,05 mm bis zu 0,5 mm reichen.
  • Corning-0211-Glas kann mit verschiedenen Elementen dotiert werden, so dass seine optischen Eigenschaften, d. h. das Transparenzfenster, zum aktiven Bereich der eigentlichen photovoltaischen Zelle korrespondiert. Schott D263 ist ein dünnes, leichtgewichtiges, flexibles Borosilikatglas, welches in Dicken erhältlich ist, die von 0,03 mm bis zu 1,1 mm reichen. Das Glas kann in einer Bandbeschichtungsanlage in einer Rolle beschichtet werden, und kann sodann in Form einer Folie, eines Bandes, einer Platte, oder einer Bahn zur Anordnung auf dem elektrischen Leiter von der Rolle abgerollt werden. Die Glasfolie bzw. das Glasband, Glasplatte, oder die Glasbahn, die bzw. das den elektrischen Leiter enthält, wird sodann an der photovoltaischen Einrichtung angebracht, und zwar unter Verwendung eines klebenden Materials oder anderer Anbringungsverfahren.
  • Alternativ kann die mindestens eine anorganische Schicht eine oder mehrere Oxidschichten umfassen, bspw. Siliziumoxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3) und Boroxid (B2O3). Der mindestens eine anorganische Film kann außerdem nicht-oxidische anorganische Materialien umfassen, wie etwa Nitride einschließlich SiN. Bei einigen Ausführungsformen kann die aufgebrachte mindestens eine anorganische Schicht sowohl oxidische als auch nicht-oxidische anorganische Materialien umfassen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die transparente Abdeckung eine Mehrzahl anorganischer Schichten umfassen, welche dieselbe oder eine unterschiedliche Zusammensetzung haben können. Bei einigen Ausführungsformen können sich zwei der anorganischen Schichten der transparenten Abdeckung in direktem physikalischem Kontakt miteinander befinden. Bei wieder anderen Ausführungsformen können die anorganischen Schichten der transparenten Abdeckung durch eine organische Schicht (wie etwa eine Klebstoffschicht) getrennt sein.
  • Die mindestens eine anorganische Schicht kann auf einem Trägerfilm aufgebracht werden, wie etwa einem freistehendem Polymer-Trägerfilm. Die Aufbringung kann unter Verwendung unterschiedlicher Techniken unter Einschluss von Vakuum- und Nicht-Vakuum-Dünnfilm-Aufbringungsstechniken erfolgen. Beispiele geeigneter Dünnschicht-Anordnungstechniken beinhalten Sputtern, Verdampfung, chemische Dampfabscheidung, lösungsbasierte Ausfällen und/oder Plattieren. Bei einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine anorganische Schicht unter Verwendung doppelt-rotatorischen Magnetron-Sputterns aufgebracht werden.
  • Polymerschicht. Bei einigen Ausführungsformen kann die transparente schützende Abdeckung eine transparente Polymerschicht beinhalten. Die transparente Polymerschicht kann ein chemisch inertes Polymer umfassen. Bevorzugt ist das Material der transparenten Polymerschicht derart gewählt, dass es sich durch Sonnenlicht nicht wesentlich verschlechtert. Beispiele geeigneter Polymere beinhalten Fluorpolymere (wie etwa Polyvinylfluorid), welches als Tedlar® kommerziell erhältlich ist, oder Ethylen-Tetrafluor-Ethylen-Polymer, welches als Tefzel® kommerziell erhältlich ist, und Polyestermaterialien (wie etwa Polyethylen-Terephtalat (PET oder PETP)), welches als Ertalyte® kommerziell erhältlich ist. Andere verwendbare Polymere beinhalten thermisches Polymerolefin (TPO). TPO beinhaltet jegliche Olefine mit thermoplastischen Eigenschaften, wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, etc.
  • In einigen Ausführungsformen kann die dünne transparente Polymerschicht eine freistehende Schicht oder ein freistehender Film sein, wie etwa eine Folie, ein Band, eine Rolle, eine Bahn oder eine Platte, und kann die mindestens eine anorganische Schicht und/oder den mindestens einen elektrischen Leiter der transparenten Abdeckung unterstützen.
  • Klebstoffschicht. Bei einigen Ausführungsformen kann die transparente Abdeckung eine Klebstoffschicht oder mehrere Klebstoffschichten umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Klebstoffschicht verwendet werden, um die transparente Abdeckung mit der Vorderseitenelektrode zu laminieren. Bei wieder anderen Ausführungsformen kann die Klebstoffschicht verwendet werden, um eine Schicht der transparenten Abdeckung mit einer anderen zu laminieren. Die Klebstoffschicht kann auch verwendet werden, um die mindestens eine anorganische Schicht mit der transparenten Polymerschicht zu laminieren.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Klebstoffschicht Ethylvinylacetat (EVA) oder andere Klebstoffe umfassen, wie etwa raumtemperatur-vulkanisierte Silikone (RTV-Silikone) oder Polyisobutylen-Gummi (Butyl-Gummi). Bei einigen Ausführungsformen kann ein Klebstoff, der chemisch inerter ist als EVA, für eine Klebstoffschicht bevorzugt werden, die sich in unmittelbarem Kontakt mit einer transparenten Elektrode der photovoltaischen Zelle befindet.
  • Kapselungsschicht. Bei einigen Ausführungsformen kann die transparente schützende Abdeckung eine Kapselungsschicht umfassen. Eine derartige Schicht kann eine Schicht sein, die am weitesten von der eigentlichen photovoltaischen Zelle entfernt ist, wenn die transparente Abdeckung auf der Vorderseitenelektrode angeordnet ist. Die Kapselungsschicht kann direkt auf einer der anorganischen Schichten der transparenten Abdeckung angeordnet sein. Alternativ kann die Kapselungsschicht mit einer der anorganischen Schichten der transparenten Abdeckung laminiert werden, und zwar über eine Klebstoffschicht, die EVA oder einen anderen Klebstoff aufweist. Die Kapselungsschicht kann chemisch widerstandsfähiges Fluorpolymer enthalten, wie etwa Ethylen-Tetrafluor-Ethylen, welches als Tefzel® kommerziell erhältlich ist.
  • In einigen Ausführungsformen können die photovoltaischen Einrichtungen eine untere Kapselungsschicht beinhalten, die eine bestimmte Einrichtung an der Unterseite kapselt, d. h. auf der Seite der photovoltaischen Einrichtung, die von der Sonne abgewandt ist. Sowohl die Kapselungsschicht auf der transparenten schützenden Abdeckung als auch die Kapselungsschicht der Unterseite kann die Form eines Bandes, einer Platte oder einer Rolle haben.
  • Elektrischer Leiter. Der mindestens eine elektrische Leiter der transparenten schützenden Abdeckung kann beliebiges elektrisch leitfähiges Material umfassen, wie etwa Metalle unter Einschluss von Kupfer, Aluminium, Gold, Nickel, Silber, Kobalt oder elektrisch leitfähigem Kohlenstoff.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der mindestens eine elektrische Leiter auf einer der anorganischen Schichten der transparenten Abdeckung angeordnet sein. Bei wieder anderen Ausführungsformen kann der mindestens eine elektrische Leiter auf der Klebstoffschicht angeordnet sein, welche die transparente Abdeckung mit der eigentlichen photovoltaischen Zelle laminiert.
  • Der elektrische Leiter kann beliebige elektrisch leitende Pfade oder Drähte umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter ein elektrisch leitfähiges Raster bilden.
  • In einigen Ausführungsformen kann der elektrische Leiter auf der transparenten Abdeckung in Form eines leitfähigen Pfades unter Verwendung einer Druck- oder Plattierungstechnik aufgebracht werden, wie etwa Film-, Sieb- oder Schablonendruck, Tampondruck, Tintendruck, elektrisches oder chemisches Plattieren. Bei einigen Ausführungsformen kann der leitende Pfad eine leitfähige Paste umfassen, wie etwa Silberpaste, d. h. eine Polymer-Silber-Pulver-Mischpaste, die unter Verwendung einer Drucktechnik verteilt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der Leiter ein Mehrschichtpfad sein. Ein derartiger Mehrschichtpfad kann eine Saatschicht und eine plattierte Schicht umfassen. Die Saatschicht kann beliebiges leitfähiges Material umfassen, wie etwa silber-gefüllte Tinte oder kohlenstoff-gefüllte Tinte, die in einem gewünschten Muster gedruckt werden kann. Die Saatschicht kann unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitsdrucktechnik wie etwa Rotationsfilmdruck, Flachbettdruck, Rotationstiefdruck, etc. gebildet werden. Die plattierte Schicht kann beliebiges leitfähiges Material umfassen, welches durch Plattieren ausgebildet werden kann, wie etwa Kupfer, Nickel, Kobalt und deren Legierungen. Die plattierte Schicht kann durch Plattieren unter Verwendung der Saatschicht gebildet werden, wobei die Saatschicht als eine der Elektroden in einem Plattierungsbad verwendet wird. Alternativ kann die plattierte Schicht durch chemisches Plattieren gebildet werden.
  • Obwohl das Vorstehende sich auf besonders bevorzugte Ausführungsformen bezieht, ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen an den offenbarten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, und dass derartige Modifikationen in den Bereich der Erfindung fallen sollen. Alle hier zitierten Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente sollen durch Bezugnahme in Ganze hierin aufgenommen sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (18)

  1. Photovoltaisches Modul, umfassend: eine erste photovoltaische Zelle; eine zweite photovoltaische Zelle; eine transparente Abdeckung, die über der ersten photovoltaischen Zelle und der zweiten photovoltaischen Zelle angeordnet ist, wobei: die transparente Abdeckung mindestens eine anorganische Schicht und mindestens einen elektrischen Leiter umfasst, der die erste photovoltaische Zelle elektrisch mit der zweiten photovoltaischen Zelle verbindet.
  2. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 1, wobei: die mindestens eine anorganische Schicht eine flexible Platte, eine flexible Bahn, eine flexible Folie oder ein flexibles Band aufweist, welche/s den mindestens einen elektrischen Leiter unterstützt; und der mindestens eine elektrische Leiter einen elektrisch leitfähigen Draht oder Pfad umfasst.
  3. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine anorganische Schicht mindestens eine glasartige Schicht aufweist.
  4. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine glasartige Schicht mindestens eine gesputterte glasartige Schicht umfasst.
  5. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 4, weiterhin umfassend eine flexible Polymerschicht, welche die mindestens eine glasartige Schicht und den mindestens einen elektrisch leitfähigen Draht oder Pfad unterstützt.
  6. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine anorganische Schicht eine selbsttragende, flexible, glasartige Schicht umfasst.
  7. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 2, wobei die transparente Abdeckung einen Sammelverbinder umfasst, der ausgebildet ist, um Strom von der ersten photovoltaischen Zelle zu sammeln, und der die erste photovoltaische Zelle elektrisch mit der zweiten photovoltaischen Zelle verbindet.
  8. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite photovoltaische Zelle plattenförmige Zellen umfassen, die benachbart zueinander gelegen sind, und wobei die transparente Abdeckung mit der ersten und der zweiten photovoltaischen Zelle laminiert ist.
  9. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Klebstoffschicht, welche die transparente Abdeckung mit der ersten und der zweiten photovoltaischen Zelle verklebt.
  10. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 8, wobei jede der ersten und der zweiten photovoltaischen Zelle eine transparente Elektrode erster Polarität umfasst, die ausgebildet ist, um der Sonne zugewandt zu sein, und die transparente Abdeckung mit der Elektrode erster Polarität von jeder der ersten und der zweiten photovoltaischen Zelle laminiert ist.
  11. Photovoltaisches Modul nach Anspruch 8, wobei die erste und die zweite photovoltaische Zelle flexible photovoltaische Zellen umfassen.
  12. Photovoltaische Einrichtung, umfassend: eine photovoltaische Zelle, umfassend: eine transparente Elektrode erster Polarität, die ausgebildet ist, um der Sonne zugewandt zu sein, ein Substrat, welches eine Elektrode zweiter Polarität umfasst, die ausgebildet ist, um von der Sonne abgewandt zu sein, und ein photovoltaisches Material, das zwischen den Elektroden erster und zweiter Polarität angeordnet ist; und eine transparente Abdeckung, welche eine flexible Platte, eine flexible Bahn, Folie oder ein flexibles Band umfasst, welche/s mindestens eine glasartige Schicht umfasst, die den mindestens einen elektrischen Leiter unterstützt, wobei die transparente Abdeckung mit der photovoltaischen Zelle laminiert ist, so dass der mindestens eine elektrische Leiter die Elektrode erster Polarität elektrisch kontaktiert.
  13. Photovoltaische Zelle nach Anspruch 12, wobei der mindestens eine elektrische Leiter mindestens einen elektrisch leitenden Draht oder Pfad umfasst.
  14. Photovoltaische Zelle nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine glasartige Schicht mindestens eine gesputterte glasartige Schicht umfasst.
  15. Photovoltaische Zelle nach Anspruch 14, wobei die transparente Abdeckung weiterhin eine flexible Polymerschicht umfasst, welche die mindestens eine glasartige Schicht und den mindestens einen elektrischen Leiter unterstützt.
  16. Photovoltaische Zelle nach Anspruch 15, weiterhin umfassend eine Kapselungsschicht, die über der transparenten Abdeckung angeordnet ist.
  17. Photovoltaische Zelle nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine glasartige Schicht eine selbsttragende, flexible, glasartige Schicht umfasst.
  18. Photovoltaische Zelle nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend eine Klebstoffschicht, welche die transparente Abdeckung mit der Elektrode erster Polarität verklebt.
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