DE69431140T2 - Sonnenzellenmodul und Einbauverfahren - Google Patents

Sonnenzellenmodul und Einbauverfahren

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Description

    Titel der Erfindung
  • Solarzellenmodul und Montageverfahren dazu Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Solarzellenmodul ohne Montagerahmen und auf ein Montageverfahren dazu. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Solarzellenmodul, welches ein Solarzellenverstärkungsteil hat, wobei das Verstärkungsteil auch dazu verwendet wird, das Solarzellenmodul zu montieren und welches hervorragende Eigenschaften ohne merkbare Verringerung der Umwandlungswirksamkeit beibehalten kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Montage eines gattungsgemäßen Solarzellenmoduls dieser Art.
  • In den letzten Jahren wurde vorausgesagt, dass eine Erhöhung von CO&sub2; in der Atmosphäre einen Treibhauseffekt verstärken wird, welcher sich in einer ernsten globalen Temperaturerhöhung auswirken wird. Aus diesem Gesichtspunkt wurde die Notwendigkeit der Entwicklung einer saubere Energiequelle, welche kein CO&sub2; ausstößt, bedeutend.
  • Die Kernkrafterzeugung stößt kein CO&sub2; aus. Sie hat jedoch ein ungelöstes Problem in Bezug auf die Behandlung der radioaktiven Abfälle und es ist erforderlich, eine sicherere und sauberere Energiequelle als diese zu entwickeln.
  • Unter den unterschiedlichen Kandidaten für saubere Energiequellen für den zukünftigen Gebrauch ist eine der vielversprechendsten Energiequellen eine Solarzelle, welche vorteilhafte Eigenschaften darin hat, dass sie sauber, sicher und einfach mit ihr umzugehen ist.
  • Es gibt unterschiedliche Arten von Solarzellen, die nachstehend erörtert werden. Ein Beispiel ist ein Solarzellenmodul mit einem aus Monokristallines-Silizium gefertigten aktiven Solarzellenelement. Das in dieser Modulart verwendete aktive Solarzellenelement ist gegen einen mechanischen Stoß empfindlich. Daher ist es notwendig, seine Oberfläche mit einer dicken Glasplatte und EVA (Ethylen Vinyl Acetat Kopolymer) zu schützen, wobei EVA zwischen das aktive Solarzellenelement und die Glasplatte gefüllt wird.
  • Ein weiteres Beispiel ist ein Solarzellenmodul mit einem aus nicht Monokristallines-Silizium gefertigten aktiven Solarzellenelement, welches an einer Glasplatte ausgebildet ist. Diese Modulart beinhaltet auch eine dicke Glasplatte, wie in dem Fall der aus Monokristallines-Silizium gefertigten Solarzellenmodulen.
  • Bei den Solarzellenmodulen dieser Arten, die eine Glasplatte an ihrer Oberfläche haben, ist es erforderlich, einen Rahmen an ihnen anzubringen, um so den Rand der Glasplatte zu schützen, die mechanische Festigkeit der Glasplatte zu verstärken und ein Modul mit einem anderen Modul zu verbinden oder das Modul an einem Montagegrundelement zu montieren.
  • Die Materialien für einen Rahmen sind Metall, Kunststoff, Holz usw. Das Gewicht eines Solarzellenmoduls mit einer Glasplatte ist größer als 10 kg/m². Deswegen sollte ein Rahmenmaterial eine ausreichend große mechanische Festigkeit haben, um so ein großes Gewicht zu stützen. Aus diesem Gesichtspunkt werden im Allgemeinen stranggepresste Aluminiumhohlprofile verwendet.
  • Solarzellenmodule mit einem aus Aluminium gefertigten Montagerahmen sind jedoch teuer. Außerdem ist es nicht einfach, ein so schweres Modul an einem Dach oder sogar auf dem Boden zu montieren. Auch ist ein starker und schwerer Montagegrundrahmen erforderlich, um das Solarzellenmodul zu montieren und das Solarzellenmodul muss an dem Grundrahmen mit Befestigungswerkzeugen, einschließlich Schrauben, befestigt werden. Somit wird die Summe aus Materialkosten, Montagekosten und Kosten für den Grundrahmen groß.
  • Unter den aus Nicht-Monokristallines-Silizium gefertigten aktiven Solarzellenelementen haben amorphe Siliziumsolarzellenelemente eine hervorragende Eigenschaft darin, dass sie Widerstand gegen Verbiegen und mechanischen Schlag bieten und somit können sie an einem biegsamen Substrat, wie z. B. hochmolekularem Kunststoff oder einem Metallsubstrat, wie z. B. einer rostfreien Stahlfolie ausgebildet werden.
  • Da das an einem Substrat dieser Art ausgebildete aktive Solarzellenelement biegsam ist und starken Widerstand gegen einen mechanischen Schlag bietet, gibt es keine Notwendigkeit, Glas als ein Oberflächenschutzmaterial zu verwenden. Stattdessen wird eine wetterfeste Kunststoffschicht, wie z. B. eine Fluorharzschicht, im Allgemeinen für den Schutz verwendet.
  • In der praktischen Anwendung jedoch ist eine biegsame amorphe Siliziumsolarzelle an einem Dach oder an dem Boden auf so eine Weise montiert, dass ein Verstärkungsteil, wie z. B. ein Stahl, an der Rückseite der Solarzelle angebracht ist, um so die mechanische Festigkeit des Solarzellenmoduls zu verbessern und um so die Montage einfach zu machen, und dann wird das Solarzellenmodul an einer starken aber schweren Basis montiert, indem die Kantenseiten des Solarzellenmoduls mit einem Aluminiumrahmen oder dergleichen gehalten werden.
  • Als ein Ergebnis gibt es, während die Oberfläche des amorphen Solarzellenmoduls durch eine wetterfeste Kunststoffschicht geschützt wird, ein Problem, welches ähnlich zu jenem des kristallinen Solarzellenmoduls ist.
  • Insbesondere ist aus der Druckschrift US-4 773 944 ein Solarmodul mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt, welches ein biegsames Rückflächenmaterial hat, welches in der zu der lichtempfangenden Fläche entgegengesetzten Richtung gebogen wird. An dieser lichtempfangenden Fläche ist ein aktives Solarzellenelement zwischen Lagen eines fließfähigen organischen Materials angeordnet und wird dann durch ein transparentes oberes Laminat bedeckt.
  • Ein weiteres Solarzellenmodul ist aus der Druckschrift JP-A-60 001 875 8 (und Zusammenfassung) bekannt. Dieses bekannte Solarzellenmodul hat ein faseriges Füllstoffhalteelement, welches an dem aktiven Solarelement angeordnet ist und mit einem Füllstoff gefüllt ist. Das Solarelement ist an Seiten eines transparenten Abdeckglases als ein Laminat auflaminiert.
  • Überdies offenbart die Druckschrift DE-A-33 17 269 ein dünnschichtiges Solarmodul mit einer transparenten Schicht, auf welcher transparente Elektroden anzuordnen sind. Verstärkungsfasern oder Wollstoff kann in der transparenten Schicht selbst beinhaltet sein.
  • Wie anhand der vorstehenden Beschreibung gesehen werden kann, gibt es eine starke Nachfrage für die Entwicklung eines Solarzellenmoduls, welches eine strukturelle Festigkeit hat, die gut genug ist, um einfach ohne entweder einen Aluminiumrahmen oder eine schwere Basis installiert zu werden. Wenn eine Solarzelle in einer einstückigen Form mit so einer Metallbahn hergestellt wird, wie sie für ein Metalldach verwendet wird, dann wird es möglich werden, die Metallbahn, einen Füllstoff und eine Oberflächenschutzschicht an einem Abschnitt außerhalb des aktiven Bereichs zu biegen, um dadurch die strukturelle Festigkeit des Solarzellenmoduls an sich zu erhöhen, wodurch ein rahmenloses Solarzellenmodul verwirklicht werden kann.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Solarzellenmodul und ein Verfahren zur Montage desselben, zu schaffen, welches eine strukturelle Festigkeit hat, die gut genug ist, damit es einfach ohne einen schweren Rahmen montiert werden kann und welches hervorragende Langzeitzuverlässigkeit ohne eine Verminderung in der Umwandlungswirksamkeit des Moduls aufweist. Mit Bezug auf das Solarzellenmodul, wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und mit Bezug auf das Verfahren wird diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung für den Gebrauch in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle;
  • Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Solarzellenelements für den Gebrauch in dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls;
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Solarzellenelements für den Gebrauch in dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls;
  • Fig. 4 ist eine schematische Darstellung von Solarzellenelementen für den Gebrauch in dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls, wobei die Solarzellen in Reihe verbunden sind;
  • Fig. 5 ist eine schematische Darstellung von Ausgabeanschlusspunkten des Solarzellenelements für den Gebrauch in dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls;
  • Fig. 6(a) ist eine Draufsicht eines Solarzellenmoduls mit einer laminierten Struktur für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung; Fig. 6(b) und (c) sind Querschnittsansichten davon;
  • Fig. 7 ist eine Draufsicht eines Solarzellenmoduls mit einer laminierten Struktur für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung, wobei das Solarzellenmodul teilweise herausgeschnitten ist;
  • Fig. 8 ist eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls;
  • Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Montieren eines Solarzellenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 10 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Montieren eines Solarzellenmoduls gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 11(a) ist eine Perspektivansicht eines Befestigungsgrundelements zum Montieren eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; Fig. 11(b) ist eine Querschnittsansicht davon; Fig. 11(c) ist ein schematisches Diagramm, welches ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls erläutert;
  • Fig. 12(a) ist ein schematisches Diagramm, welches ein Verfahren zur Montage eines Solarzellenmoduls gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert; Fig. 12(b) ist eine Querschnittsansicht, die einen Montageabschnitt des Solarzellenmoduls gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erläutert;
  • Fig. 13(a) ist ein schematisches Diagramm, welches ein Verfahren zum Montieren eines Solarzellenmoduls gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert; Fig. 13(b) ist eine Querschnittsansicht, die einen Montageabschnitt des Solarzellenmoduls gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erläutert;
  • Fig. 14 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Solarzellenmodul mit einer laminierten Struktur zum Gebrauch in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • Fig. 15(a)-15(d) sind Querschnittsansichten, welche Montageabschnitte von Beispielen von erfindungsgemäßen Solarzellenmodulen erläutern;
  • Fig. 16 ist ein Graph, der Ausgabeniveaus im Verhältnis zu Anfangswerten von Solarzellenmodulen von Beispielen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und vom Vergleichsbeispiel 1 erläutert;
  • Fig. 17(a) ist eine Draufsicht eines laminierten Solarzellenmoduls zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 17(b) und 17(c) sind Querschnittsansichten davon;
  • Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht eines laminierten Solarzellenmoduls für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung, dessen Oberfläche Unregelmäßigkeiten aufweist; und
  • Fig. 19 ist eine vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittsansicht eines gebogenen Abschnitts des Solarzellenmoduls aus Fig. 18.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Bezugnehmend auf Fig. 14(a)-14(c) und 15(a)-15(d) werden bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend ausführlich beschrieben. Fig. 14(a) ist eine Querschnittsansicht eines Solarzellenmoduls mit einem aktiven Solarzellenelement 1420, einem Füllstoff 1440, einem Füllstoffhalteelement 1450 und einer wetterfesten transparenten Schicht 1430, wobei all diese Elemente an einem rückseitigen Verstärkungsteil 1410 angeordnet sind. Das rückseitige Verstärkungsteil, der Füllstoff und die wetterfeste und transparente Schicht können an den durch die gestrichelten Linien A-A' und B-B' gekennzeichneten Ebenen außerhalb des aktiven Bereichs der Solarzelle gebogen werden.
  • Fig. 14(b) ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Biegeabschnitts, an welchem das Solarzellenmodul in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, welche mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen wird. Wie in Fig. 14(a) und 14(b) gezeigt wird, gibt es in dem Biegeabschnitt, an welchem das Solarzellenmodul in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche gebogen ist, welche mit dem Sonnenlicht beleuchtet wird, kein Füllstoffhalteelement.
  • Die Solarzelle des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann zum Beispiel gemäß den folgenden Schritten gefertigt werden. Zunächst wird ein rückseitiges Verstärkungselement vorbereitet und dann wird ein Füllstoffmaterial, wie z. B. EVA in einer Plattenform so an dem rückseitigen Verstärkungsteil in Lage gebracht, dass das Füllstoffmaterial den gesamten Oberflächenbereich des rückseitigen Verstärkungsteils bedeckt. Überdies wird ein aus plattenförmigen Glasflieswollstoff gefertigtes Füllstoffhalteelement an dem Füllstoffmaterial in Lage gebracht, wobei das Füllstoffhalteelement eine Größe hat, die groß genug ist, um zumindest das aktive Solarzellenelement zu bedecken und klein genug, um den Biegeabschnitt nicht zu bedecken. Des weiteren werden ein aktives Solarzellenelement, ein plattenförmiger Füllstoff, ein Füllstoffhalteelement mit einer Größe, die groß genug ist, um zumindest das aktive Solarzellenelement zu bedecken und klein genug ist, um den Biegeabschnitt nicht zu bedecken und eine wetterfeste Schicht nacheinanderfolgend aufeinander in Lage gebracht. Dann werden sie bei einer hohen Temperatur gedrückt und entgast, wodurch der Füllstoff geschmolzen wird. Somit wird das aktive Solarzellenelement zwischen dem rückseitigen Verstärkungsteil und der wetterfesten und transparenten Schicht eingelegt.
  • Wenn in dem vorstehenden Verfahren Unregelmäßigkeiten durch z. B. Andrücken eines Drahtnetzes an die wetterfeste und transparente Schicht an der Oberfläche des Solarzellenmoduls ausgebildet werden, dann kann das Haftvermögen zwischen dem Füllstoff und der wetterfesten und transparenten Schicht verbessert werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Solarzellenmoduls verbessert wird.
  • Dann wird das Solarzellenmodul mit einer Biegemaschine an dem Abschnitt gebogen, der sich außerhalb des aktiven Bereichs der Solarzelle befindet, wobei der Biegeabschnitt das Füllstoffhalteelement, wie z. B. ein Glasvlies, nicht überlappt und wobei das Biegen in der Richtung gegenüberliegend zu der Fläche durchgeführt wird, welche mit dem Sonnenlicht beleuchtet wird.
    • Die transparente Schicht
  • Für die transparente Schicht gibt es zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung keine bestimmte Einschränkung, bevorzugter Weise ist das zulässige maximale Dehnungsverhältnis der transparenten Schicht in der Ausdehnungsrichtung aufgrund der Biegung größer als 250%.
  • Ist das zulässige maximale Ausdehnungsverhältnis der transparenten Schicht geringer als 250%, tritt oft Rissbildung in der transparenten Schicht in dem Biegeabschnitt auf, wenn das Solarzellenmodul gebogen wird.
  • Selbst wenn der Rissbildungsgrad in der transparenten Schicht sehr gering ist, können sich die Risse während dem Betrieb im Freien ausweiten und gegebenenfalls werden die Risse die Abtrennung der transparenten Schicht hervorrufen. Die Feuchtigkeit kann durch die Risse einfach in den Füllstoff eindringen, welches eine Verschlechterung der Eigenschaften der Solarzelle verursacht.
  • Es kann jede Art von transparenter Schicht verwendet werden, jedoch ist ein Fluorharzschicht zu bevorzugen und insbesondere sind nicht gedehnte Arten von Ethylen-Tetrafluorethylen Kopolymer-Schicht in Bezug auf Wetterbeständigkeit, mechanischer Festigkeit, Widerstand gegen hohe Temperaturen, chemischer Widerstand, Rostsicherheit und Transparenz vorzuziehen.
    • Füllstoff
  • Was einen Füllstoff für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung betrifft, kann Ethylen-Vinyl Acetat Kopolymer (EVA), Polyvinyl Butyral und ein Silikonharz verwendet werden. Der Füllstoff jedoch ist nicht nur auf diese Materialien eingeschränkt.
    • Füllstoffhalteelement
  • In der vorliegenden Erfindung wird das Füllstoffhalteelement verwendet um zu verhindern, dass der Füllstoff ausfließt, wenn der Füllstoff heiß wird. Das Füllstoffhalteelement dient auch als ein Schutz zum Schützen der Solarzelle, wenn die Oberfläche des Solarzellenmoduls mit einer scharfen Kante gekratzt wird. Wenn das Solarzellenmodul dem
  • Hochtemperaturvakuumentgasungsvorgang unterworfen wird, veranlasst das Füllstoffhalteelement den Ausstoß von in dem Solarzellenmodul vorliegender, verbleibender Luft zu der Außenseite des Solarzellenmoduls. Es ist erforderlich, dass sich dort kein Füllstoffhalteelement in dem Biegeabschnitt befindet, an welchem das Solarzellenmodul in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, welche mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen wird.
  • Das Füllstoffhalteelement sollte zumindest den aktiven Bereich der Solarzelle so bedecken, dass das Füllstoffhalteelement die Solarzelle schützen kann, wenn die Oberfläche des Solarzellenmoduls mit einer scharfen Kante gekratzt wird, es kann jedoch überall vorhanden sein, außer an den Biegeabschnitten.
  • Es ist vorzuziehen, dass der Bereich des Filterhalteelements so groß wie möglich ist, solange dort kein Filterhalteelement in dem Biegeabschnitt ist. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, dass das Füllstoffhalteelement den gesamten aktiven Bereich der Solarzelle bedeckt und sich weiter zu dem Abschnitt erstreckt, der ganz nah an dem Biegeabschnitt ist. Bevorzugter Weise hat der Bereich außerhalb des Biegeabschnitts auch das Füllstoffhalteelement. Um sicherzustellen, dass die verbleibende Luft von dem Inneren zu der Außenseite der Solarzelle durch das Füllstoffhalteelement entweichen kann, wenn die Solarzelle im Vakuum erhitzt und entgast wird, ist es vorzuziehen, dass das Füllstoffhalteelement einen möglichst großen Bereich der Solarzelle bedeckt.
  • Obwohl es keine bestimmte Begrenzung der Art des Filterhalteelements für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung gibt, ist es vorzuziehen, dass das Füllstoffhalteelement eine hohe Leerstellenkennzahl, eine hohe Transparenz und eine hohe mechanische Festigkeit hat. Aus diesem Gesichtspunkt ist zum Beispiel ein Glasvlieswollstoff oder ein Polymervlieswollstoff vorzuziehen.
    • Verstärkungsteil
  • Was das Verstärkungsteil angeht, welches die Struktur des Solarzellenmoduls der vorliegenden Erfindung ausbildet, gibt es keine bestimmte Einschränkung, außer der, dass es flexibel sein sollte. Zum Beispiel können ein rostfreier Stahl, ein überzogener Stahl und ein galvanisierter Stahl verwendet werden. Um eine ausreichend große strukturelle Festigkeit zu erhalten, nachdem das Solarzellenmodul gebogen wurde, liegt die Dicke des Verstärkungsteil bevorzugter Weise in dem Bereich von 0,2 mm bis 2,0 mm und am besten in dem Bereich von 0,3 mm bis 1,6 mm.
    • Aktives Solarzellenelement
  • Es gibt hier keine bestimmte Einschränkung in der Art des aktiven Solarzellenelements für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung, jedoch ist ein flexibles aktives Solarzellenelement vorzuziehen. Am besten sollte ein aktives Solarzellenelement mit einem auf einem rostfreien Stahl ausgebildeten amorphen Siliziumhalbleiter verwendet werden.
  • Wenn ein flexibles aktives Solarzellenelement verwendet wird, dann ist es nicht notwendig, dass das Solarzellenmodul an sich eine sehr hohe Steifigkeit hat. Daher kann eine dünne Platte als das rückseitige Verstärkungsteil verwendet werden. Die Verwendung dieser dünnen Platte kann eine Rissbildung der wetterfesten Schicht verhindern, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
  • Im amorphen Siliziumhalbleiter kann eine sehr dünne Schicht, wie z. B. 0,1 mm, an einem rostfreien Stahlsubstrat ausgebildet werden. Daher kann das aktive Solarzellenelement mit einer kleinen Menge von Füllstoff eingekapselt werden, wodurch die Dicke des Solarzellenmoduls verringert wird. Wenn im Gegenteil die Dicke des Solarzellenmoduls groß wird, wird die Dehnungsmenge der an der Oberfläche des Solarzellenmoduls liegenden wetterfesten Schicht unerwünscht groß, wenn das Solarzellenmodul in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, welche mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen wird, wodurch die wetterfeste Schicht einfach bricht.
  • Wenn außerdem ein auf einem rostfreien Stahlsubstrat ausgebildeter amorpher Siliziumhalbleiter verwendet wird, dann kann das Gewicht des aktiven Solarzellenelements verringert werden, wodurch die für das Verstärkungsteil erforderliche mechanische Festigkeit verringert werden kann. Als Ergebnis kann für das rückseitige Verstärkungselement eine dünnere Platte verwendet werden, wodurch verhindert wird, dass die wetterfeste Schicht aus dem selben Grund, wie dies vorstehend beschrieben wurde, bricht.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines aktiven Solarzellenelements für den Gebrauch in dem Solarzellenmodul der vorliegenden Erfindung. Wie dies in dieser Figur gezeigt wird, hat das aktive Solarzellenelement ein leitendes Substrat 101, eine rückseitige Reflexionslage 102, eine als ein fotoelektrisches Konvertierungselement dienende Halbleiterlage 103 und eine transparente, leitende Lage 104. Anstelle eine getrennte rückseitige Reflexionsschicht 102 vorzusehen, kann auch das leitende Substrat 101 als die rückseitige Reflexionslage dienen.
  • Was das leitende Substrat 101 betrifft, können unterschiedliche Arten von Materialien verwendet werden. Diese sind rostfreier Stahl, Aluminium, Kupfer, Titan, eine Karbonplatte, verzinnter Stahl, eine Kunststoffschicht wie z. B. Polyimide, Polyester, Polyethylen Naphthalide, Epoxy, wobei die Kunststoffschicht eine leitende Lage hat, und Keramik mit einer leitenden Schicht.
  • Was die Halbleiterschicht 103 betrifft, können bevorzugter Weise auf amorphem Silizium basierende Halbleiter, Poly-Silizium- Halbleiter, kristalline Silizium-Halbleiter, oder zusammengesetzte Halbleiter, wie z. B. Kupfer-Indium-Selenide verwendet werden. Der amorphe Silizium-Halbleiter kann aus Silangas oder dergleichen mittels einer Plasma-CVD-Technik gebildet werden. Der Poly-Silizium-Halbleiter kann durch Ausbildung geschmolzenen Siliziums in eine Plattenform oder andererseits durch Durchführung von Hitzebehandlung an dem amorphen Silizium basierten Halbleiter erhalten werden.
  • CuInSe2/CdS kann durch Elektrodenstrahlverdampfung, Zerstäubung, Elektrokristallisation usw. ausgebildet werden. Was die Struktur der Halbleiterlage betrifft, können pin-Übergang, pn-Übergang und Schottky-artiger Übergang verwendet werden. Die Halbleiterlage sollte zwischen der rückseitigen Elektrodenlage 102 und der transparenten leitenden Lage 104 zwischenliegend angeordnet sein. Was die rückseitige Elektrodenlage 102 betrifft, kann eine Metalllage, eine Metalloxidlage oder eine Kombination dieser Lagen verwendet werden.
  • Als ein Material für die Metallschicht kann Ti, A1, Ag oder Ni verwendet werden und ZnO, TiO&sub2;, SnO2 können als ein Material für die Metalloxidlage verwendet werden. Die Metalllage und die Metalloxidlage können durch Widerstandsheizungsverdampfung, Elektronenstrahlverdampfung, Zerstäubung, Sprühen, CVD, Eindiffundieren von Fremdatomen, usw. ausgebildet werden. Um den Fotovoltaikstrom wirkungsvoll zu sammeln, kann eine gitterförmige Stromsammelelektrode an der transparenten, leitenden Lage unter Verwendung von Ti, Cr, Mo, W, A1, Ag, Ni, Cu, Sn, oder leitender Paste, wie z. B. Silberpaste, ausgebildet werden. Die gitterförmige Elektrode kann durch verschiedene Techniken ausgebildet werden. Diese beinhalten eine Verdampfungstechnik, wie z. B. Zerstäubung, Widerstandsheizungsverdampfung, oder CVD, in Verbindung mit einem Maskenmuster; eine Verdampfungstechnik einer Metalllage an dem gesamten Oberflächenbereich, dann Nachbilden der Metalllage durch Ätzen; eine Technik des direkten Ausbildens eines Rasterelektrodenmusters durch lichtunterstütztes CVD; eine Technik des Ausbildens einer Maske mit einem negativen Muster der rasterförmigen Elektrode, dann Ausbilden des Elektrodenmusters durch Metallisierung; und eine Technik des Druckens einer rasterförmigen Elektrode mit leitender Paste. Was die leitende Paste betrifft, kann eine Mischung aus Bindemittelpolymer und Gold-, Silber-, Kupfer-, Nickelpulver, usw. verwendet werden. Was das Bindemittel betrifft, können unterschiedliche Arten von Harzen, wie z. B. Polyester, Epoxy, Acryl, Alkyd, Polyvinylacetat, Gummi, Urethan und Phenol verwendet werden.
  • Der durch die rasterförmige Elektrode gesammelte Strom kann durch eine Sammelschiene gesammelt und übertragen werden, welche aus Zinn, mit Lot überzogenem Kupfer oder Nickel gefertigt sein kann. Die Sammelschiene kann mit der rasterförmigen Elektrode mit einem leitenden Kleber oder durch Löten verbunden sein.
    • Biegen des Solarzellenmoduls
  • Fig. 15 erläutert einige Beispiele von Techniken zum Montieren eines Solarzellenmoduls an einem Befestigungsgrundelement oder einem Aufnahmegrundelement, wobei der Füllstoff, die wetterfeste Schicht und das rückseitige Verstärkungsteil außerhalb des aktiven Bereichs des Solarzellenmoduls in Richtung der Fläche, welche mit Sonnenlicht beleuchtet wird, entgegengesetzten Seite gebogen werden. In Fig. 15 bezeichnet Bezugszeichen 1501 ein aktives Solarzellenelement, 1508 bezeichnet ein Füllstoffhalteelement, 1520 bezeichnet Füllstoff, 1530 bezeichnet ein rückseitiges Verstärkungsteil, 1510 bezeichnet eine wetterfeste und transparente Schicht, 1540 bezeichnet ein Befestigungswerkzeug zum Befestigen eines Solarzellenmoduls an einem Befestigungsgrundelement 1550, 1550 bezeichnet ein Befestigungsgrundelement und 1560 bezeichnet ein Aufnahmegrundelement zum Entgegennehmen eines gebogenen Solarzellenmoduls. Das Füllstoffhalteelement ist zwischen dem aktiven Solarzellenelement und der wetterfesten Schicht, oder zwischen dem aktiven Solarzellenelement und dem rückseitigen Verstärkungsteil angeordnet.
  • Fig. 15(a) erläutert ein Montagebeispiel, in welchem der Bereich des Füllstoffhalteelements größer ist, als jener des aktiven Solarzellenelements und das Solarzellenmodul wird zweimal an dem Abschnitt nach innen gebogen, an dem sich kein Füllstoffhalteelement befindet und dann wird das Solarzellenmodul an einem Befestigungsgrundelement in Lage gebracht und wird an diesem mit einem Befestigungswerkzeug befestigt.
  • Fig. 15(b) erläutert ein Montagebeispiel, in welchem das Solarzellenmodul an einer Stelle außerhalb des aktiven Solarzellenelements in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, welche mit dem Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen wird, und das Solarzellenelement wird weiterhin an einer Stelle, die sich weiter außerhalb als die erste Biegestelle in der Richtung entgegengesetzt zu jener der ersten Biegung befindet, mit einem rechten Winkel gebogen, und dann wird das Solarzellenmodul an das Befestigungsgrundelement mit einem Befestigungswerkzeug befestigt, wie bei der in der in Fig. 15(a) gezeigten Technik. In diesem Beispiel ist der Bereich des Füllstoffhalteelements größer, als der des aktiven Solarzellenelements und überdies ist ein zusätzliches Füllstoffhalteelement außerhalb des Biegeabschnitts angeordnet. Die wetterfeste und transparente Schicht 1510 wird einem Prägevorgang unterworfen, um so Unregelmäßigkeiten an ihrer Oberfläche auszubilden.
  • Fig. 15(c) erläutert ein anderes Montagebeispiel, in welchem das in Fig. 15(a) gezeigte Solarzellenmodul weiter nach außen gebogen wird und in ein Aufnahmegrundelement gepasst wird, wodurch das Solarzellenmodul befestigt wird. In diesem Beispiel, ist der Bereich des Füllstoffhalteelements derselbe, wie der des aktiven Solarzellenelements. Bei dieser Montagetechnik, kann das Solarzellenmodul einfach durch seine Befestigung ohne Verwendung jeglicher Befestigungswerkzeuge montiert werden.
  • Fig. 15(d) erläutert ein weiteres Montagebeispiel, in welchem das Solarzellenmodul in einer ähnlichen Weise gebogen wird, wie jene die in Fig. 15(a) gezeigt wird, jedoch wird in diesem Fall das Solarzellenmodul über einen rechten Winkel hinaus gebogen, um einen spitzen Winkel an einem Biegeabschnitt auszubilden. Dieses Solarzellenmodul kann befestigt werden, indem es ohne jegliche Befestigungswerkzeuge in ein Aufnahmegrundelement gepasst wird. Daher schafft diese Technik eine einfach Montage, wie die in Fig. 15(c) gezeigte Technik. In diesem Beispiel wird nur ein Füllstoffhalteelement verwendet, wobei sein Bereich größer als der des aktiven Solarzellenelements ist. Die wetterfeste und transparente Schicht hat Unregelmäßigkeiten, wie jene die in Fig. 15(b) gezeigten werden.
    • Verfahren zum Biegen des Solarzellenmoduls
  • Es gibt keine bestimmten Einschränkungen in dem Verfahren zum Biegen des Solarzellenmoduls. Zieht man jedoch die Tatsache in Betracht, dass die Oberfläche des Solarzellenmoduls aus einer wetterfesten Schicht, wie z. B. Fluorharzschicht, gefertigt ist, welche empfindlich auf Oberflächenschaden ist, ist es vorzuziehen, eine Biegemaschine zu verwenden, welche die Oberfläche des Solarzellenmoduls während dem Biegevorgang nicht einfach beschädigt. Zum Beispiel kann das Biegen bevorzugter Weise gemäß den nachstehenden Schritten durchgeführt werden: Ein Solarzellenmodul wird an einer weichen Befestigungseinrichtung in Lage gebracht, welche zum Beispiel aus Urethanharz in so einer Weise gefertigt ist, dass die wetterfeste Schichtoberfläche in Kontakt mit der weichen Befestigungseinrichtung ist; eine Kante wird an dem rückseitigen Verstärkungsteil in Lage gebracht und dann wird das Solarzellenmodul durch Aufbringen von Kraft auf das Solarzellenmodul über die Kante gebogen.
  • Unter Bezugnahme auf bestimmte Beispiele wird die vorliegende Erfindung nachstehend ausführlicher beschrieben. Dabei sollte jedoch nichts so verstanden werden, was die Erfindung nur auf diese Beispiele eingrenzt.
    • Beispiel 1
  • In diesem Beispiel wird ein Solarzellenmodul beschrieben, welches durch Verbindung in Reihe von aktiven, amorphen Siliziumsolarzellenelementen, die an einem rostfreien Stahlsubstrat ausgebildet sind und durch anschließende Anordnung eines aus einem 0,8 mm dicken Zinnstahl gefertigten Verstärkungsteil an der Rückseite, hergestellt ist. Zuerst werden die amorphen, aktiven Siliziumsolarzellenelemente (Bezug auf Fig. 8) folgendermaßen hergestellt. Ein 500 nm (5000 Å) dicke Al-Schicht 102, die 1% Si enthält, wurde mittels Zerstäubung an einem gesäuberten 0,1 mm dicken rollenförmigen rostlosen Stahlsubstrat 101 ausgebildet.
  • Dann wurde eine Halbleiterlage 103 mit einer n/i/p- Mehrschichtstruktur von Nicht-Monokristallinen-Silizium mittels einer Plasma-CVD-Technik ausgebildet, wobei die n- Halbleiterschicht unter Verwendung von PH3, SiHq und H&sub2; Gasen ausgebildet wurde, die i-Halbleiterlage unter Verwendung von SiH&sub4; und H&sub2; Gasen ausgebildet wurde und die p-Halbleiterlage unter Verwendung von B2H6, SiH&sub4; und H&sub2; Gasen ausgebildet wurde. Die Dicke dieser Lagen war 30 nm (300 Å) für den n-Halbleiter, 400 nm (4000 Å) für den i-Halbleiter und 10 nm (100 Å) für den p- Halbleiter. Danach wurde 80 nm (800 Å) dickes ITO 104 durch Widerstandsheizungsverdampfungstechnik ausgebildet, wodurch ein amorphes, aktives Siliziumsolarzellenelement 100 vollständig war.
  • Dann wurde das in einer langen Rollenform ausgebildete aktive Solarzellenelement durch eine Drückmaschine in eine Vielzahl von aktiver Solarzellenelemente mit jeweils einer Größe von 30 cm x 50 cm geschnitten, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird.
  • Zum gegenwärtigen Zeitpunkt, wurde jedes aktive Solarzellenelement an den durch die Drückmaschine geschnittenen Kanten gebrochen und war zwischen der ITO-Elektrode und dem rostfreien Stahlsubstrat kurzgeschlossen. Um den Kurzschluss zu reparieren, wurde der Randabschnitt der ITO-Elektrode jedes aktiven Solarzellenelements entfernt (211), wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt wird. In diesem Vorgang zum Entfernen des Randabschnitts der ITO-Elektrode, wurde ein Ätzmittel (FeCl3- Lösung), welche wahlweise die ITO ätzen kann, ohne den amorphen Siliziumhalbleiter zu ätzen, im Siebdruckverfahren in dem Randbereich des ITO aufgebracht, welches sich etwas innerhalb der Schneidekanten befindet, um so das ITO aufzulösen und dann wurde eine Wasserreinigung durchgeführt, wodurch der Isolationsbereich 211 in der ITO-Elektrode ausgebildet wurde.
  • Dann wurde eine Mischung aus Silberpaste (5007, erhältlich bei Du Pont Company) und aus einem als Bindemittel dienendes Polyesterharz im Siebdruckverfahren aufgebracht und dann hitzebehandelt, wodurch eine rasterförmige stromsammelnde Elektrode 212 auf der ITO-Elektrode ausgebildet wurde.
  • Ein als eine Sammelelektrode zum Sammeln von Strom von der rasterförmigen Elektrode dienender verzinnter Draht 213 wurde in so einer Weise angeordnet, dass der verzinnte Draht rechtwinklig die rasterförmige Elektrode kreuzt und dann ein Tropfen von silbergefülltem Kleber 214 (C-220, erhältlich bei Emarson & Cuming, Inc.) auf jede Kreuzungsstelle gegeben und bei 150ºC für 30 Minuten getrocknet wurde, wodurch die rasterförmige Elektrode mit dem verzinnten Kupferdraht verbunden wurde. Bei diesem Vorgang wurde ein Polyimid-Streifen unter dem verzinnten Kupferdraht 213 angebracht, um so zu verhindern, dass der verzinnte Kupferdraht mit den Kantenflächen des rostfreien Stahlsubstrats in Kontakt kommt.
  • Ein Teilstück der ITO-Lage/a-Si-Lage außerhalb des aktiven Bereichs des amorphen Siliziumsolarzellenelements wurde durch Schleifen entfernt, wodurch das rostfreie Stahlsubstrat bloßgelegt wurde und dann wurde eine Kupferfolie 215 durch einen Punktschweißer an den freigelegten Abschnitt angeschweißt.
  • Der verzinnte Kupferdraht 411 des Solarzellenelements 401 wurde durch Löten in Reihe mit der Kupferfolie 412 des Solarzellenelements 402 verbunden. Benachbarte Solarzellenelemente wurden in einer ähnlichen Weise miteinander verbunden, wodurch 13 Solarzellenelemente in Reihe verbunden wurden.
  • Verdrahtungen zu positiven und negativen Anschlusspunkten wurde quer über die hintere Fläche des rostfreien Stahlsubstrats ausgeführt. Fig. 5 erläutert die Verdrahtung an der Rückseite der in Reihe verbundenen Solarzellenelemente. Die positive Verdrahtung wurde durch Anbringen eines isolierenden Polyesterstreifens 422 an den zentralen Bereich des 13. Solarzellenelements 413, ferner Anbringen einer Kupferfolie 421 an dieses und dann Verbinden der Kupferfolie 421 mit dem verzinnten Kupferdraht, mit Lot gemacht. Die negative Verdrahtung wurde durch Verbindung des ersten Solarzellenelements 401 mit einer Kupferfolie 423, wie dies in Fig. 5 gezeigt wird, und ferner durch Verbinden der Kupferfolie 423 mit einer Kupferfolie 430 gemacht, welche mit dem Solarzellenelement 401 durch Punktschweißen verbunden wurde. Dann wurden ein 0,8 mm dicker Zinkstahl 601, 0,5 mm dicker EVA 602, eine 0,1 mm dicker Glasvlieswollstoff mit 95% Leerstellen 605, 13 in Reihe verbundene Solarzellenelemente 603, EVA 602, ein Glasvlies, EVA 602, ein Glasvlieswollstoff, eine 50 um dicke, nicht gedehnte Ethylen-tetraethylen-kopolymerfluorharzschicht 604 (Aflex, erhältlich bei Asahi Glass Company) übereinandergelegt und dann bei 150ºC für 100 Minuten mit einem Vakuumlaminator erhitzt, wodurch das EVA schmolz. Somit wurde ein vollständiges Solarzellenmodul 600 erhalten, wobei das Solarzellenmodul die zwischen dem Zinkstahl und der nicht gedehnten Fluorharzschicht eingelegte Solarzellenelemente 603 hat, wobei all diese Elemente mit dem Harz eingekapselt sind. Vor dem vorstehenden Vorgang wurde die Fläche der nicht gedehnten Fluorharzschicht 604 der Plasmabehandlung unterzogen, um so die Haftfähigkeit an das EVA 602 zu verbessern. Der zulässige maximale Dehnungsgrad der hier verwendeten nicht gedehnten Fluorharzschicht 604 war 250%.
  • Die Größe der in Reihe verbundenen Solarzellenelemente 603 wurde so gestaltet, dass sie kleiner als die des an der Rückseite angeordneten Zinkstahls oder als die der nicht gedehnten Fluorharzschicht 604 war, so dass das Solarzellenmodul an Randabschnitten in einem späteren Vorgangsschritt gebogen werden konnte.
  • Die Größe des Füllstoffhalteelements war so gestaltet, dass sie dieselbe wie die des Solarzellenelementabschnitts war, so dass sich dort kein Füllstoffhalteelement in dem Biegeabschnitt befand, welches das Biegen des Solarzellenmoduls in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, die mit Sonnenlicht beleuchtet wird, behindern könnte.
  • Dann wurden die vier Ecken des Solarzellenmoduls 600 durch eine Schneidemaschine in so einer Weise weggeschnitten, dass der Schneidevorgang die Eigenschaften des aktiven Solarzellenelements 603 nicht beeinflussen würde. Somit war das Solarzellenmodul vollständig.
  • Das Solarzellenmodul 700 wurde durch eine Biegemaschine in die Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, die mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen, das heißt, in der Richtung entgegengesetzt zu der nicht gedehnten Fluorharzschicht, wie dies in Fig. 8 gezeigt wird.
  • Der Biegevorgang wurde sowohl außerhalb des Solarzellenelementabschnitts als auch außerhalb des Glasvlieses in so einer Weise durchgeführt, dass eine aus einem Urethanharz gefertigte Befestigungseinrichtung an der Biegemaschine angeordnet wurde und das Solarzellenmodul an der Befestigungseinrichtung so in Lage gebracht wurde, dass die Oberfläche des Solarzellenmoduls in Kontakt mit der Befestigungseinrichtung kam und dann der Biegevorgang durchgeführt wurde, wodurch verhindert wurde, dass die Oberfläche der Solarzelle beschädigt wurde.
  • Nach dem Biegevorgang wurde kein Schaden aufgrund des Biegevorgangs an den Biegeabschnitten der Oberfläche des Solarzellenmoduls beobachtet. Die Schadenskontrolle wurde folgendermaßen ausgeführt. Ölfarbe wurde mit einem Marker an dem Biegeabschnitt angebracht und dann wurde die Ölfarbe mit einem Lösungsmittel abgewischt. Es wurde kontrolliert, ob dort an Schadensstellen etwas Ölfarbe übrig blieb. Das gebogene Solarzellenmodul 800 wurde, wie dies in Fig. 9 gezeigt wird, an einem Dach montiert. In Fig. 9 bezeichnet Bezugszeichen 920 eine Dachpappe und Bezugszeichen 910 bezeichnet ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Solarzellenmoduls, wobei das Aufnahmeelement an der Dachpappe befestigt wird. Das gebogene Solarzellenmodul 800 wurde zunächst an dem Aufnahmeelement in Lage gebracht und dann in das Aufnahmeelement 910 durch Drücken des Solarzellenmoduls nach unten eingepasst. Ein Ende eines anderen an das Solarzellenmodul 800 angrenzende Solarzellenmodul 810 wurde ebenso in dasselbe Aufnahmeelement 910 gepasst, wie jenes, in welches das Solarzellenmodul 800 gepasst wurde. Bei dieser Montagetechnik können die gebogenen Solarzellenmodule einfach eines nach dem anderen in die Aufnahmeelemente gepasst werden, wodurch die Solarzellenmodule einfach an einem Dach montiert werden können.
  • Die Zuverlässigkeit des gebogenen Solarzellenmoduls 800 wurde aus der Änderung der Kennwerte der Solarzelle ausgewertet, nachdem das Solarzellenmodul 800 dem Sonnenlicht bei einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt wurde. Das heißt, das Solarzellenmodul 800 wurde in einem Gerät zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse in Lage gebracht und die Oberfläche des Solarzellenmoduls wurde fortwährend mit Licht von einer fluoreszierenden Lampe bei 85ºC mit einer relativen Feuchtigkeit von 85% beleuchtet und die Änderung der Kennwerte des Solarzellenmoduls wurde überwacht.
  • Die Veränderung der Kennwerte der Solarzelle wurde aus dem Verhältnis der Ausgabeleistung der Solarzelle nach der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse zu dem Anfangswert vor der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse ausgewertet.
  • Fig. 16 zeigt die Veränderung der Kennwerte des Solarzellenmoduls während der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse mit fortwährender Lichtbeleuchtung bei einer hohen Temperatur und bei einer hohen Luftfeuchtigkeit. Wie aus dieser Figur gesehen werden kann, behielt das Solarzellenmodul dieses Beispiels gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragende Kennwerte bei, ohne eine Verringerung der Ausgabeleistung nach der Beleuchtung bei 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 85% zu zeigen.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Zum Vergleich mit dem Solarzellenmodul der vorliegenden Erfindung, wurde ein Solarzellenmodul gemäß den nachstehenden Vorgangsschritten hergestellt und in der gleichen Weise zu der des Ausführungsbeispiels 1 ausgewertet. Das Solarzellenmodul für den Vergleich wurde wie nachstehend beschrieben hergestellt. Das aktive Solarzellenelement wurde in derselben Weise wie das in Beispiel 1 hergestellt. Dann wurden wie in Beispiel 1, ein 0,8 mm dicker Zinkstahl 1701, 0,5 mm dickes EVA 1702, ein 0,1 mm dicker Glasvlieswollstoff mit 95% Leerstellen 1705, dreizehn in Reihe verbundene Solarzellenelemente 1703, EVA 1702, Glasvlieswollstoff, EVA 1702, Glasvlieswollstoff, eine 50 um dicke nicht gedehnte Ethylen-tetraethylenkopolymerfluorharzschicht 1704 (Aflex, erhältlich von Asahi Glass Company) übereinandergelegt und dann bei 150ºC für 100 Minuten mit einem Vakuumlaminator erhitzt, wodurch das EVA zum Schmelzen gebracht wurde. Somit wurde ein Solarzellenmodul 1700 erhalten, wobei das Solarzellenmodul die zwischen dem Zinkstahl und der nicht gedehnten Fluorharzschicht eingelegten Solarzellenelemente 1703 hat, wobei all diese Elemente mit dem Harz eingekapselt sind. Im Vergleichsbeispiel 1, wurde die Größe des Glasvlieswollstoffs 1705 so gestaltet, dass sie dieselbe die des Zinkstahls 1701 war, so dass dort kein Glasvlieswollstoff 1705 in dem Biegeabschnitt vorhanden war, an welchem das Solarzellenmodul in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, die mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen wurde. Dann wurde das Solarzellenmodul auf dieselbe Weise, wie die des in Fig. 9 gezeigten Beispiels 1, gebogen. Das Solarzellenmodul wurde wie in Beispiel 1 der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse ausgesetzt. Das heißt, das Solarzellenmodul 1700 wurde in dem Gerät zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse in Lage gebracht und die Oberfläche des Solarzellenmoduls wurde fortwährend mit Licht von einer fluoreszierenden Lampe bei 85ºC bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85% beleuchtet und die Änderung der Kennwerte des Solarzellenmoduls wurde überwacht. Die Veränderung der Kennwerte des Solarzellenmoduls wurde aus dem Verhältnis der Ausgabeleistung der Solarzelle nach der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse zu dem Anfangswert vor der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse ausgewertet.
  • Fig. 16 zeigt ebenso die Veränderungen in den Kennwerten des Solarzellenmoduls dieses Vergleichsbeispiels während der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse mit fortwährender Lichtbestrahlung bei einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit. Wie aus dieser Figur gesehen werden kann, zeigte das Solarzellenmodul dieses Beispiels eine Verringerung in der Ausgabeleistung nach der Beleuchtung bei 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 85%, wobei sich die Verringerung mit dem Verlauf der Zeit erhöhte und sich die Ausgabe nach 1500 Stunden auf ein niedriges Niveau von ca. 60% der Anfangsausgabe verringerte.
  • Aus den Ergebnissen von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, kann gesehen werden, dass in einem Solarzellenmodul mit einem aktiven Solarzellenelement, einem rückseitigen Verstärkungsteil, einem Füllstoff, einem Füllstoffhalteelement und einer wetterfesten und transparenten Schicht die Kennwerte des Solarzellenmoduls drastisch verbessert werden können, wobei die von dem rückseitigen Verstärkungsteil unterschiedlichen Elemente an dem rückseitigen Verstärkungsteil angeordnet sind und wobei das rückseitige Verstärkungsteil, der Füllstoff und die wetterfeste und transparente Schicht an einem Abschnitt außerhalb des aktiven Bereichs in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, welche mit dem Sonnenlicht beleuchtet wird, umgebogen werden, wenn sich dort kein Füllstoffhalteelement an dem Biegeabschnitt befindet.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • In diesem Beispiel zum Vergleich, wurde eine einachsig gedehnte Fluorharzschicht als die Fluorharzschicht von Beispiel 1 verwendet. Genauer gesagt wurde eine 38 um dicke "Tefsel" Schicht (erhältlich von Dupont Company) verwendet. Die zulässigen maximalen Ausdehnungsverhältnisse ohne Bruch waren 45 % für die Längsrichtung und 650% für die Querrichtung (gemäß dem Prüfstandard von ASTM-D882). Ein Solarzellenmodul wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Material der Oberflächen-fluorharzschicht mit dem vorstehend beschriebenen Material ersetzt wurde. Die hergestellte Solarzelle wurde gebogen und anschließend in derselben Weise, wie in Beispiel 1, an einem Dach montiert. Die Fluorharzschicht wurde so angeordnet, dass die Längsrichtung der Fluorharzschicht mit der Längsrichtung des Solarzellenmoduls übereinstimmte. Der Biegevorgang wurde unter Verwendung einer Biegemaschine mit einer aus Urethan gefertigten Befestigungseinrichtung in derselben Weise, wie in Beispiel 1, durchgeführt. Der Biegevorgang war für die Biegeabschnitte entlang der Seiten A und B in Fig. 8 erfolgreich. Jedoch wurden große Risse in der Fluorharzschicht in den Biegeabschnitten entlang den Seiten C und D entsprechend dem kleinen maximalen Ausdehnungsverhältnis von 60% eingefügt.
    • Beispiel 2
  • In diesem Beispiel wurde ein in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestelltes Solarzellenmodul nur entlang zwei Seiten gebogen, wie dies in Fig. 10 gezeigt wird, und wurde dann an Befestigungsgrundelementen 1102 mit Schrauben befestigt, wobei die Befestigungselemente 1102 an einer Dachpappe 1101 befestigt waren. In diesem Beispiel sind die Endabschnitte des Solarzellenmoduls in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, die mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen, wobei das Solarzellenmodul keinen Aluminiumrahmen hat und somit ein geringes Gewicht hat und einfach montiert werden kann.
    • Beispiel 3
  • In diesem Beispiel wurde ein in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestelltes Solarzellenmodul 1110 entlang vier Seiten gebogen, wie dies in Fig. 11(a)-11(c) gezeigt wird, und dann wurde das Solarzellenmodul 1110 durch Einführen eines Teils des Biegeabschnitts in den Raum zwischen dem Befestigungsgrundelement 1120 und der an dem Befestigungsgrundelement mit Schrauben befestigten Halteplatte 1130 montiert. Die Halteplatte 1130 war so gestaltet, dass ein Ende der Halteplatte 1130 ein Seitenspiel über dem Befestigungsgrundelement 1120 hat.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann das Solarzellenmodul einfach gebogen und einfach mit Befestigungsgrundelementen, die eine einfache Struktur haben, montiert werden.
    • Beispiel 4
  • Fig. 12 erläutert den Aufbau eines Solarzellenmoduls dieses Beispiels. In Fig. 12 bezeichnet Bezugszeichen 1200 ein Solarzellenmodul, dessen Seiten entlang der Längsrichtung gebogen sind, während die anderen Seiten ungebogen gehalten werden, wobei das Solarzellenmodul 1200 einen Ausschnittabschnitt 1230 zum Fangen eines in einem Aufnahmegrundelement vorgesehenen Hakens hat.
  • In diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, so dass das Solarzellenmodul denselben Schichtaufbau wie das des Beispiels 1 hat.
  • Dann wurden an insgesamt vier Abschnitten Ausschnittabschnitte 1230 in beiden Seiten ausgebildet, welche entlang der Längsrichtung liegen. Danach wurden beide Seiten des Solarzellenmoduls in einer Biegemaschine gebogen. Wie in Beispiel 1 wurden keine Risse in der aus "Aflex" gefertigten Oberflächen-fluorharzschicht nach dem Biegevorgang beobachtet.
  • Das Solarzellenmodul 1200 wurde an den Aufnahmegrundelementen 1210 so in Lage gebracht, dass die Ausschnittabschnitte 1230 die Haken 1220 fingen und dann wurde das Solarzellenmodul nach unten geschoben, um so das Solarzellenmodul an den Aufnahmegrundelementen 1210 zu montieren.
  • In diesem Beispiel ist das Solarzellenmodul in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, welche mit Sonnenlicht beleuchtet wird, gebogen und hat Ausschnittabschnitte, wodurch das Solarzellenmodul einfach montiert werden kann.
    • Beispiel 5
  • In diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul in so einer Weise, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist, gebogen und Laschen wurden an den unteren Seiten der Biegeabschnitte an vier Ecken ausgebildet. Die Laschen wurden in Ausschnittabschnitte 1330 in Befestigungsgrundelementen gepasst und dann wurde das Solarzellenmodul leicht geschoben, wodurch das Solarzellenmodul an den Befestigungsgrundelementen montiert wurde. Das in diesem Beispiel verwendete Solarzellenmodul wurde in derselben Weise wie das aus Beispiel 1 hergestellt, so dass das Solarzellenmodul denselben Schichtaufbau wie das in Beispiel 1 hat. In diesem Beispiel kann das Solarzellenmodul einfach ohne Verwendung von Schrauben oder anderen zusätzlichen Montageelementen montiert werden, wodurch es möglich ist, die Montagekosten zu verringern.
    • Beispiel 6
  • In diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul in derselben Weise wie das in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Solarzellenmoduls ausgebildet wurden, um so die Anhaftfestigkeit zwischen der wetterfesten und transparenten Schicht und dem EVA zu verbessern. Das Solarzellenmodul wurde in derselben Form, wie jenes in Beispiel 1, gebogen. Fig. 18 erläutert einen Querschnitt des Solarzellenmoduls, bevor es gebogen wurde und Fig. 19 erläutert einen Querschnitt des in Fig. 18 gezeigten Solarzellenmoduls, nachdem es in derselben Weise wie in Beispiel 1 gebogen wurde. Die Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Solarzellenmoduls wurden durch Drücken eines 16 · 18 Aluminiumdrahtnetzes, mit einer Dicke von 300 um auf die wetterfeste und transparente Schicht während dem Vakuumheizvorgang ausgebildet.
    • Beispiel 7
  • Auch in diesem Beispiel wurden wie in Beispiel 6 Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Solarzellenmoduls ausgebildet, um so die Anhaftfestigkeit zwischen der wetterfesten und transparenten Schicht und dem EVA zu verbessern. Die Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Solarzellenmoduls wurden durch Drücken eines 40 · 40 Aluminiumdrahtnetzes mit einer Dicke von 200 um auf die wetterfeste und transparente Schicht während des Vakuumheizvorgangs ausgebildet. Das Solarzellenmodul aus diesem Beispiel wurde in derselben Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit Ausnahme, dass ein als ein Füllstoffhalteelement dienender Glasvlieswollstoff sowohl an der Flächenseite als auch an der Rückflächenseite des gesamten Bereichs, mit Ausnahme der Biegeabschnitte, angeordnet war, wie in dem in Fig. 15(b) gezeigten Ausführungsbeispiel. Das Solarzellenmodul wurde in dieselbe Form wie die des in Fig. 15(b) gezeigten Ausführungsbeispiels gebogen. Dieses Solarzellenmodul wurde der Lichtbestrahlung bei einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit, wie in Beispiel 1, ausgesetzt und die Änderung der Kennwerte der Solarzelle wurden überwacht. Fig. 16 zeigt auch die Veränderungen in den Kennwerten des Solarzellenmoduls dieses Beispiels während der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse mit fortwährender Lichtbestrahlung bei einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit. Wie aus dieser Figur gesehen werden kann, behält das Solarzellenmodul dieses Beispiels mit Unregelmäßigkeiten auf seiner Oberfläche, hervorragende Kennwerte bei, ohne eine Verringerung in der Ausgabeleistung nach der Beleuchtung bei 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 85% zu zeigen.
    • Beispiel 8
  • Auch in diesem Beispiel wurden, wie in Beispiel 6, Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Solarzellenmoduls ausgebildet, um so die Anhaftfestigkeit zwischen der wetterfesten und transparenten Schicht und dem EVA zu verbessern. Die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Solarzellenmoduls wurden durch Drücken eines 16 · 18 Aluminiumdrahtnetzes mit einer Dicke von 300 um auf die wetterfeste und transparente Schicht während dem Vakuumheizvorgang ausgebildet. Das Solarzellenmodul in diesem Beispiel wurde in der selben Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, mit Ausnahme, dass ein als ein Füllstoffhalteelement dienender Glasvlieswollstoff an der Oberflächenseite nur über dem aktiven Solarzellenabschnitt in dem sich von den Biegeabschnitten unterscheidenden Bereich, wie in dem in Fig. 15(d) gezeigten Ausführungsbeispiel, angeordnet war. Das Solarzellenmodul wurde in die selbe Form, wie die des in Fig. 15(d) gezeigten Ausführungsbeispiels, gebogen. Dieses Solarzellenmodul wurde einer hohen Lichtbestrahlung bei einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit, wie in Beispiel 1, ausgesetzt und die Änderung in den Kennwerten der Solarzelle wurde überwacht. Fig. 16 zeigt ebenso die Veränderungen der Kennwerte des Solarzellenmoduls dieses Beispiels während der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse mit fortwährender Lichtbestrahlung bei einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit. Wie aus dieser Figur gesehen werden kann, behält das Solarzellenmodul dieses Beispiels mit unterschiedlichen Unregelmäßigkeiten an seiner Oberfläche hervorragende Kennwerte bei, ohne eine Verringerung der Ausgabeleistung nach der Beleuchtung bei 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 85% zu zeigen.
    • Vergleichsbeispiel 3
  • In diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul in der selben Weise wie das in Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Glasvlieswollstoff in dem gesamten Bereich, einschließlich der Biegeabschnitte, angeordnet war. Das Solarzellenmodul wurde in die selbe Form, wie die in Beispiel 8, gebogen und die Änderung der Kennwerte der Solarzelle wurde in der selben Weise wie in Beispiel 8 ausgewertet. Fig. 16 zeigt ebenso die Veränderungen der Kennwerte des Solarzellenmoduls dieses Vergleichsbeispiels während der Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse mit fortwährender Lichtbestrahlung bei einer hohen Temperatur und einer hohen Luftfeuchtigkeit. Wie aus dieser Figur gesehen werden kann, zeigte das Solarzellenmodul dieses Beispiels eine Verringerung in der Ausgabeleistung nach der Beleuchtung bei 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 85%, wobei die Verringerung über den Zeitablauf anstieg und die Ausgabe auf ein Niveau von ca. 40% der Anfangsausgabe nach 1500 Stunden abfiel.

Claims (11)

1. Solarzellenmodul mit einem aktiven Solarzellenelement (603) und einem zwischen einer transparenten Schicht (604) und einem Verstärkungsteil (601) eingekapselten Füllstoff (602), wobei das Verstärkungsteil (601), der Füllstoff (602) und die transparente Schicht (604) in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, die mit dem Sonnenlicht beleuchtet werden soll, gebogen sind, gekennzeichnet durch, ein Füllstoffhalteelement (605) aus Vlieswollstoff zum Halten des Füllstoffs (602), welches an dem aktiven Solarzellenelement (603) angeordnet ist und welches mit dem Füllstoff (602) zwischen der transparenten Schicht (604) und dem Verstärkungsteil (601) eingekapselt ist, wobei es kein Füllstoffhalteelement (605) an dem Biegeabschnitt gibt.
2. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei die transparente Schicht (604) eine Fluorharzschicht ist.
3. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei das zulässige maximale Dehnungsverhältnis der transparenten Schicht (604) größer als 250% ist.
4. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei an der Oberfläche der transparenten Schicht (604) Unregelmäßigkeiten vorgesehen sind.
5. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei das Verstärkungsteil (601) aus Metall oder einer Legierung gefertigt ist.
6. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei das aktive Solarzellenelement (603) aus einem an einem rostfreien Stahlsubstrat ausgebildeten Nicht-Monokristallinen- Siliziumhalbleiter gefertigt ist.
7. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 6, wobei das Nicht- Monokristalline-Silizium amorphes Silizium ist.
8. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 5, wobei das Verstärkungsteil (601) zumindest aus einem Material gefertigt ist, welches aus der Gruppe bestehend aus einem rostfreien Stahl, einem Stahl, einem beschichteten Stahl, und einem galvanisierten Stahl ausgewählt wird.
9. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei das Füllstoffhalteelement (605) ein Glasvlieswollstoff oder ein Polymervlieswollstoff ist.
10. Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Füllstoff (602) zumindest ein Material enthält, welches aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Vinyl Acetat Kopolymer, Polyvinyl Butyral und Silikonharz ausgewählt wird.
11. Verfahren zum Montieren eines Solarzellenmoduls, wobei das Solarzellenmodul ein aktives Solarzellenelement (603), einen Füllstoff (602) und ein Füllstoffhalteelement (605) aus Vlieswollstoff zum Halten des an dem aktiven Solarzellenelement (603) angeordneten Füllstoffs (602) hat, wobei die Elemente (603, 605) und der Füllstoff (602) zwischen einer transparenten Schicht (604) und einem Verstärkungsteil (601) eingekapselt sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Biegen des Verstärkungsteils (601), des Füllstoffs (602) und der transparenten Schicht (604) in der Richtung entgegengesetzt zu der Fläche, die mit dem Sonnenlicht beleuchtet werden soll, wobei es zumindest in einem Biegeabschnitt kein Füllstoffhalteelement (605) gibt; und Befestigen des Solarzellenmoduls über den Biegeabschnitt.
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