DE69532904T2

DE69532904T2 - Herstellungsverfahren von solarzellenmodulen

Info

Publication number: DE69532904T2
Application number: DE69532904T
Authority: DE
Inventors: I. Jack HANOKA
Original assignee: RWE Schott Solar Inc
Current assignee: Schott Solar CSP Inc
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: HK1014400A1; EP0694213A4; EP0694213A1; TW309662B; AU1840695A; WO1995022843A1; DE69532904D1; US5478402A; EP0694213B1

Description

Erfindungsgebiet
Die Erfindung betrifft die Herstellung und Konstruktion von Solarzellenmodulen, insbesondere die Einkapselung einer verschalteten Vielzellenanordnung aus Scharzellen.
Hintergrund der Erfindung
Solarzellen zur direkten Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie sind allgemein bekannt. Die Herstellung von Solarzellen umfasst die Bereitstellung von Halbleitersubstraten in Form von Folien oder Scheiben, die einen flachen pn-Übergang aufweisen, der an eine Fläche (gewöhnlich Vorderfläche genannt) angrenzt. Diese Substrate können eine isolierende Antireflex-(AR)-schicht auf ihren Vorderflächen aufweisen und werden manchmal als Solarzellenwafer bezeichnet. Die Antireflexschicht ist für die Sonnenstrahlung transparent. Im Fall von Siliziumsolarzellen ist die AR-Schicht oft aus Siliziumnitrid oder einem Oxid des Siliziums oder Titans hergestellt.
Ein typisches Solarzellenwafer kann die Form eines rechtwinkligen, EFG-gewachschen, polykristallinen Siliziumsubstrats vom p-Leitfähigkeitstyp mit einer Stärke im Bereich von 0,010–0,018 Zoll (0,25–0,46 mm), einen etwa 0,3–0,5 Mikron von seiner Vorderfläche entfernten pn-Übergang und auch eine seine Vorderfläche abdeckende Siliziumnitridschicht mit einer Stärke von etwa 800 Angström aufweisen. Äquivalente Solarzellenwafer sind ebenfalls allgemein bekannt, beispielsweise runde oder quadratische Einkristall-Siliziumsubstrate und rechteckige, gegossene, polykristalline Siliziumsubstrate. Amorphe Siliziumsolarzellen und andere dünne Filmsolarzellen sind ebenfalls bekannte Äquivalente, die durch diese Erfindung ins Auge gefasst werden.
Die Solarzellenwafer werden in fertige Solarzellen dadurch gebracht, dass sie mit elektrischen Kontakten (manchmal als Elektroden bezeichnet) sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Halbleitersubstrats versehen werden, so dass ein elektrischer Strom von den Zellen gewonnen werden kann, wenn diese der Sonnenstrahlung ausgesetzt werden. Diese Kontakte sind typischerweise aus Alumi nium, Silber, Nickel oder einem anderen Metall oder einer anderen Metalllegierung hergestellt. Eine bekannte, bevorzugte Anordnung besteht darin, die Solarzellen mit Rückseitenkontakten aus Aluminium und mit Vorderseitenkontakten aus Silber zu versehen.
Der Kontakt auf der Zellenvorderseite hat generell die Form eines Gitters, das eine Anordnung aus schmalen Fingern und mindestens einen langgestreckten Bus (im Folgenden auch Stromschiene genannt), der die Finger schneidet. Die Breite und Anzahl der Finger und Stromschienen sind derart gewählt, dass die der Sonnenstrahlung ausgesetzte Fläche der Zellenvorderseite einen Höchstwert aufweist. Um den Umwandlungswirkungsgrad der Zelle zu verbessern, überzieht ferner eine AR-Schicht, wie beschrieben, solche Bereiche des Vorderseitenkontakts der Zelle und ist mit diesen Bereichen derart verbunden, dass diese nicht durch den Vorderseitenkontakt abgedeckt wird.
Der Rückseitenkontakt kann die ganze Rückseite des Solarzellenwafers bedecken, doch üblicherweise ist er derart ausgebildet, dass er dicht an und kurz vor den Kanten der Scheibe endet. Für den Rückseitenkontakt wird aus Kostengründen und anderen Gründen Aluminium bevorzugt eingesetzt. Jedoch neigt die ausgesetzte Fläche eines Aluminiumkontakts dazu, in Luft zu oxidieren, so dass es schwierig ist, einen Draht an den Kontakt zu flöten. Um das Löten zu vereinfachen, hat sich daher als nützlich erwiesen, Öffnungen in der Aluminiumschicht zusätzlich vorzusehen, wobei Silberlotstränge in diesen Öffnungen gebildet werden, so dass die angrenzende Aluminiumschicht etwas überlappt wird.
Die Silberlotstränge bilden ohmsche Verbindungen mit dem darunter liegenden Substrat und auch niederohmige, elektrische Verbindungen mit dem Aluminiumkontakt, und sie werden als Sitze zur Herstellung von Verbindungen zum Rückseitenkontakt verwendet. Die Silberlotstränge werden als integraler Teil des Rückseitenkontakts angesehen. Eine derartige Kontaktanordnung ist in der internationalen PCT-Veröffentlichung WO 92/02952 offenbart, die auf die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 07/561 101 zurückgeht und am 1. September 1990 von den Erfindern Frank Bottari et al. unter dem Titel „Method Of Applying Metallized Contacts To A Solar Cell" angemeldet wurde. Bei einer alternativen, aber ähnlichen Rückseitenkontaktanordnung, bei der die Aluminiumschicht mit Silberlotsträngen gefüllte Öffnungen aufweist, überlappt das Aluminium die Kanten der Silberlotstränge.
Der gitterförmige Kontakt und die AR-Schicht auf der Vorderfläche können in verschiedener Weise gebildet werden, wie beispielsweise in den US-Patentschriften 4451969, 4609565, 4751191, 5010040, 5074920, dem britischen Patent 2215129 und der internationalen PCT-Anmeldung WO 89/12321, veröffentlicht am 14. Dezember 1989, offenbart ist.
Unabhängig davon, wie der Vorderseitengitterkontakt und die AR-Schicht ausgebildet sind, ist mindestens ein Teil jeder Stromschiene des Vorderseitenkontakts nicht mit der AR-Schicht abgedeckt, so dass eine Lötverbindung zu diesem Kontakt hergestellt werden kann.
Solarzellen (beispielsweise Siliziumsolarzellen) haben typischerweise eine geringe Größe, beispielsweise 2–6 Zoll (50–152 mm) auf einer Seite im Fall von Zellen, die aus recktwinkligen, EFG-gewachsenen Substraten gewonnen werden, wobei die Ausgangsleistung dieser Zellen ebenfalls gering ist. Um die Konstruktion und die Montage zu erleichtern, ist deshalb die Industrie dazu übergegangen, eine Vielzahl von Zellen so zu kombinieren, dass ein physikalisch integriertes Modul mit einer entsprechend größeren Ausgangsleistung entsteht. Mehrere Solarmodule können miteinander verbunden werden, um eine größere Anordnung mit einer entsprechend größeren Ausgangsleistung zu schaffen. Die Zellen in einem Modul sind elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet, und zwei oder mehrere Module in einer Anordnung können abhängig von der Ausgangsspannung und vom Ausgangsstrom, die von den kombinierten Modulen gewünscht werden, in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Üblicherweise wird ein Modul aus zwei oder mehreren "Ketten" aus Siliziumsolarzellen gebildet, wobei jede Kette aus einer geraden Reihe von in Reihe geschalteten Zellen besteht und mehrere Ketten physikalisch miteinander parallel geschaltet sind. Die mehreren Ketten sind gemäß der Spannungs- und Stromanforderungen elektrisch miteinander parallel oder in Reihe geschaltet. Üblicherweise wird lotbeschich teter Kupferdraht, vorzugsweise in Form eines flachen Bands, verwendet, um eine Vielzahl von Zellen in einer Kette zu verbinden, wobei jedes Band am Vorderseitenkontakt oder Rückseitenkontakt einer betreffenden Zelle beispielsweise mittels einer geeigneten Lötpaste angelötet wird, wie es im US-Patent 5 074 920 beschrieben ist.
Aus verschiedenen Gründen, die die Erleichterung der Herstellung und Montage, die Kosteneindämmung und den Schutz der einzelnen Zellen und deren Verbindungen einschließen, ist es üblich, Module in Form von geschichteten Strukturen vorzusehen. Diese geschichteten Module bestehen aus vorderseitigen und rückseitigen Schutzfolien, wobei mindestens die vorderseitige Folie aus klarem Glas oder einem geeigneten, für Sonnenstrahlen transparenten Kunststoft und die rückseitige: Folie aus demselben Material wie die vorderseitige Folie oder einem unterschiedlichen Material gefertigt ist. Zwischen den vorderseitigen und rückseitigen Folien sind die Solarzellen und ein Polymermaterial derart angeordnet, dass eine Sandwich-Anordnung gebildet wird, wobei das Polymermaterial die Solarzellen einkapselt und auch mit der vorderseitigen Folie und rückseitigen Folie verbunden ist. Das geschichtete, in Sandwichweise aufgebaute Modul ist derart ausgebildet, dass die zerbrechlichen Siliziumzellen mechanisch gestützt und auch gegen Zersetzung durch die Umwelt geschützt werden.
Solarzellen mit einer wirksamen Arbeitszeit von 30 Jahren oder mehr sind eine allgemein bekannte Aufgabe der Industrie gewesen. Die zur Herstellung der Module verwendeten Materialien werden hinsichtlich eines entsprechenden Widerstands gegen Stoßbeschädigung und physikalischen und thermischen Schock, der Maximierung der von der Zelle empfangenen Sonnenstrahlungsmenge, der Vermeidung von Kurzschlüssen und elektrischen Lecks und ferner der Verringerung der Zersetzung ausgewählt, die von solchen Umweltfaktoren, wie Feuchtigkeit, Temperatur und durch ultraviolettes Licht herbeigeführte, chemische Reaktionen, herrührt. Weiterhin muss die Aufgabe der 30 jährigen Lebensdauer zu kommerziell annehmbaren Kosten lösbar sein.
Ein besonders begrenzender Faktor bei der Verbesserung der Lebensdauer der Solarzellenmodule sind die Polymermaterialien zur Einkapselung der Zellen gewesen.
Die Neigung der Einkapselmittel, sich unter dem Einfluss der Temperatur und Strahlung zu zersetzen, ist schon lange als kritisches Problem erkannt worden. Vor dem Anmeldetag der vorliegenden Erfindung sind zahlreiche Materialien für die Verwendung als Einkapselmittel und zur Erhöhung der Lebensdauer der Solarzellenmodule verworfen worden. Beispielsweise wurde eine relativ große Anzahl von kommerziell verfügbaren, transparenten Polymermaterialien untersucht und in einer Tabelle von B. Baum und M. Binette in einem 1983 erschienenen Bericht mit dem Titel „Solar Collectors", veröffentlicht durch die Springborn Laboratories of Enfield, Connecticut, zusammengefasst. Dort wird eine unter dem Regierungsvertrag AC04-78CS35359 veranstaltete Untersuchung beschrieben. Die in diesem Bericht genannten Materialien deckten einen großen Bereich von physikalischen und chemischen Eigenschaften ab. Unter den in diesem Bericht erwähnten Polymermaterialien waren Ethylenvinylazetat-Kopolymer (bekannt als EVA) und Ionomer. Als Ergebnis dieser Untersuchung wurden zwanzig (20) transparente Polymere für die mögliche Verwendung als Einkapselmittel und/oder Verglasungen ausgewählt und von diesen EVA als bestes Einkapselmittel empfohlen. Das Ionomer war in den zwanzig, für die mögliche Verwendung ausgewählten Polymeren nicht aufgeführt.
In einem zweiten Bericht der Springborn Laboratories mit dem Titel „Investigation of Materials and Processes for Solar Cell Encapsulation", veröftentlicht im August 1986 unter dem JPL-Vertrag 954527, S/L-Projekt 6072.1, und von Paul B. Willis berichtet, wurden vier Polymermaterialien als mehr als alle anderen, für die Verwendung als Einkapselungsmittel in Solarzellenmodulen untersuchten Materialien geeignet ermittelt. Die vier von den Untersuchungspersonen ausgewählten Materialien waren Ethylenvinylazetat-Kopolymer (EVA), Ethylenmethylakrylat (EMA), Butylakrylat-Sirup und aliphatische Urethan-Chemiepolymere. Jedoch wurde im Bericht das EVA als dasjenige Material genannt, das die beste Kombination von Verfahrensdurchführbarkeit, Leistung und niedrigen Kosten bot.
Als Ergebnis der durch den zweiten Springborn-Bericht wiedergegebenen Untersuchungen hat das EVA weite kommerzielle Akzeptanz als Einkapselungsmittel für Solarzellenmodule gefunden. Unglücklicherweise hat sich das EVA als weniger ideales Einkapselungsmaterial für Solarzellen erwiesen. Beispielsweise besteht ein mit der Verwendung des EVA als Einkapselungsmittel verbundenes, allgemein bekanntes Problem darin, dass eine fortschreitende Verdunkelung des EVA unter intensivem Sonnenlicht auftritt. Die Farbveränderung kann einen Ausgangsleistungsverlust des Solarzellenmoduls von mehr als 30% nach nur vier oder mehr Jahren der Umweltaussetzung ergeben. Dieses Phänomen ist weit dokumentiert, beispielsweise durch den Artikel von F. J. Pern und A. W. Czanderna in der Zeitschrift Applied Sciences Branch, National Renewal Energy Laboratory, Golden, Colorado, mit dem Titel „Characterization Of Thylen Vinyl Acetate (EVA) Encapsulation: Effects of thermal processing and weathering degradation on its discoloration", Solar Energy Materials and Solar Cells 25 (1992), 3–23, North-Holland, Elsevier Science Publishers.
Diese Farbänderung ist oft eine Gelb-Braun-Verfärbung und ergibt sich aus der chemischen Zersetzung des EVA unter dem Einfluss von ultraviolettem Licht. Wenn sich das EVA zersetzt, gibt es Essigsäure frei, das wiederum als Katalysator im EVA wirkt und damit eine weitere Zersetzung bewirkt. Es hat sich ebenfalls herausgestellt, dass die Zersetzung des EVA durch Wärme und/oder das Vorhandensein von Sauerstoff beschleunigt werden kann.
Ein weiteres Problem, das in Verbindung mit der Verwendung von EVA als Einkapselungsmittel auftritt, besteht darin, dass das EVA die Verwendung eines Querverbindungsmittels, beispielsweise eines organischen Peroxids, erfordert, um seine gewünschten Eigenschaften als Einkapselungsmittel zu erreichen. Das Querverbindungsmittel entzieht dem EVA die Möglichkeit, umgeschmolzen zu werden. Daher ist es nicht möglich, eine Schichtenspaltung im Modul durch Wärme sowie eine fertigungsbegleitende Wiederverwendung des Moduls herbeizuführen. Ferner lässt sich denken, dass jedes nichtreaktionsfähige, organische Peroxid im querverbundenen EVA-Einkapselungsmittel zum Zersetzungsvorgang beiträgt.
Die US-Patente 4 239 555, 4 692 557 und 5 110 369 offenbaren eine Vielfalt von Verfahren zur Einkapselung von Solarzellen und eingekapselten Solarzellenmodulen. Einzelheiten der Konstruktion dieser eingekapselten Solarzellenmodule und deren zugeordneten Herstellungsverfahren sind in den vorgenannten Patenten aufgeführt.
Alle vorstehenden Patente offenbaren Einkapselungsmaterialien, die zu einem oder mehreren Beschränkungen führen.
Die japanische Patentzusammenfassung 094 (E-171), Band 007, vom 20. April 1983 und die JP 58 017685A offenbaren die Verwendung von Solarzellenmodulen solchen Typs, der eine Anordnung aus elektrisch miteinander verbundenen Solarzellen aufweist, die zwischen einer ersten Folie und einer zweiten Folie aus Stützmaterial angeordnet sind und mittels eines lichtübertragenden Materials eingekapselt sind, wobei mindestens die erste Folie aus einem lichttransparenten Material besteht.
Die EP-A-0018643 offenbart Heißkleber- und Dichtmittelzusammensetzungen, die auf Alkalimetallionomere von statistischen Kopolymeren des Ethylens, Methylakrylats und ein oder mehreren Karboxylatmomomeren mit verbesserter Hochtemperaturviskosestabilität beruhen.
Die FR-A-2428920 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Tafel mit mindestens einer Solarzelle, die zwischen einer transparenten Folie und einer zweiten Folie angeordnet ist, wobei alle Elemente mittels eines Klebstoffs miteinander verbunden sind.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Abdichtung der Kanten eines Moduls aus geschichteten Solarzellen zu schaffen.
Diese Aufgabe und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dadurch erreicht, dass ein neues Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gemäß dem Anspruch 1 angegeben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die beiden Folien des Stützmaterials aus Glas hergestellt, und das lichtübertragende Einkapselungsmaterial weist ein Ionomer auf, das aus teilneutralisierten Ethylenmethakrylsäure-Kopolymeren oder Ethylenakrylsäure-Kopolymeren mit anorganischen Basen gebil det ist, die Natrium- oder Zinkkationen aufweisen, und ein aminofunktionales Kopplungsmittel wird dem Glas zugeführt, um die Bindung des Ionomermaterials an das Glas zu verbessern. Die bevorzugte. Ausführung weist ferner hermetische Abdichtungsmittel auf, die an den Außenkanten der ersten Glasfolie und der zweiten Glasfolie derart angeordnet sind, dass der Raum zwischen diesen Folien abgedichtet wird, wobei die Abdichtungsmittel ein erstes Abdichtglied, das zwischen den ersten und zweiten Glasfolien an deren Kanten unter Einrahmung des Ionomers angeordnet ist, und ein zweites Abdichtglied umfasst, das die Außenkanten der beiden Glasfolien und auch das erste Abdichtglied überlappt.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden, ausführlichen Beschreibung angegeben, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen steht. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Anordnung zur Solarenergiesammlung und -umwandlung von schräg vorn,
2 eine Vorderansicht einer bekannten Solarzellenart,
3 eine Rückansicht der in 2 gezeigten Solarzelle,
4 eine bruchstückhafte, perspektivische Ansicht einer Anordnung eines Solarzellenmoduls von schräg vorn gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in 5, der das Solarzellenmodul der vorliegenden Endung vor der Schichtung darstellt,
6 einen Querschnitt ähnlich der 5, der das Solarzellenmodul der vorliegenden Erfindung nach der Schichtung und Einrahmung darstellt.
In den vorstehend genannten Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung
In 1 ist eine Solarpanelanordnung einer vor der vorliegenden Erfindung bekannten Art dargestellt. Die Solarpanelanordnung umfasst eine Vielzahl von Solarmodulen (PV) 2A–2H, die Metallrahmen 4 aus Aluminiumprofilgliedern aufweisen und an einer Metallstützstruktur 8 befestigt sind, die an einem geeigneten Grundkörper 10, beispielsweise in Form einer auf dem Boden liegenden Platte oder Betonplatte, festgelegt ist.
Jedes Modul weist eine Vielzahl von Solarzellen (nicht gezeigt) auf, die mittels geeigneter Leiter (ebenfalls nicht gezeigt) miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, so dass jedes Modul einen vorbestimmten Spannungs- und Stromausgang hat. Obwohl es nicht gezeigt ist, sei darauf hingewiesen, dass die elektrisch verbundenen Solarzellen in elektrischen Leitern (nicht gezeigt) enden, die sich nach außen aus dem Modul erstrecken, so dass eine Verbindung zu einem anderen Modul und/oder einer äußeren Schaltung hergestellt werden kann.
Obwohl es nicht gezeigt ist, sei darauf hingewiesen, dass jedes der Module 2A–2H eine geschichtete Struktur aufweist, die Folgendes umfasst:

(1) eine obere (vordere) schützende Stützfolie in Form einer Glasscheibe,
(2) eine untere (hintere) schützende Stützfolie aus einem geeigneten Isoliermaterial, beispielsweise einem synthetischen Material, wie TEDLAR (Tedlar ist die Warenbezeichnung für ein Polyvinylfluoridpolymer, das von E.I. duPont de Nemeurs Co. hergestellt wird),
(3) eine Vielzahl von Siliziumsolarzellen, die mittels geeigneter Leiter in Reihe oder parallel geschaltet sind, so dass das Modul eine vorbestimmte Ausgangsspannung und einen vorbestimmten Ausgangsstrom aufweist, und
(4) ein lichttransparentes Einkapselungsmittel in Form des EVA, das die Zellen umgibt und mit der oberen Schutzfolie und der unteren Schutzfolie verbunden ist.

Bei der Modulbildung ist das EVA in Form von zwei Folien vorgesehen, von denen die eine zwischen der hinteren Schutzfolie und den Zellen und die andere zwischen den Zellen und der vorderen Schutzfolie angeordnet ist. Beim Schichtungsvorgang (der das Erhitzen unter Druck in einer Unterdruckschichtvorrichtung und das darauffolgende Kühlen umfasst) wird das EVA soweit verflüssigt, dass die Zwischenräume zwischen benachbarten Solarzellen ausgefüllt werden, und bei der Kühlung werden die beiden Folien in eine einzige, querverbundene Polymerschicht getaucht, in der die Zellen eingekapselt werden. Ferner wird das gekühlte EVA mit der vorderen Schutzfolie und mit der hinteren Schutzfolie derart verbunden, dass eine integrierte, einheitliche Struktur entsteht.
Die 2 und 3 stellen eine übliche Solarzelle 20 derjenigen Art dar, wie sie bei der Herstellung von Modulen 2A–2H in 1 verwendet wird. Jede Zelle weist ein EFG-gewachsenes Siliziumsubstrat in Form einer Folie oder eines Wafers auf, das derart bearbeitet worden ist, dass es einen flachen pn-Übergang (nicht gezeugt) in der Nähe seiner Vorderfläche 24 aufweist. Typischerweise ist der pn-Übergang zwischen 0,3 und 0,5 Mikron unter der Vorderfläche 24 angeordnet. Die Zelle weist auch auf ihrer Vorderfläche 24 einen silbernen Vorderkontakt in Form eines Gitters auf, das aus einer Anordnung schmaler, langgestreckter, paralleler Fingern 30 besteht, die mittels zweier Sammelschienen 32 miteinander verbunden sind. Zusätzlich bedeckt eine dünne Slliziumnitrid-Antireflexschicht (nicht gezeigt} diejenigen Teile der Vorderfläche 24 des Substrats, die nicht von den Gitterelektroden besetzt sind.
Die Rückfläche 34 der Zelle 20 weist einen rückseitigen Kontakt 36 (3) auf, der aus Aluminiummetall gefertigt ist und kurz vor den Außenkanten der rechtwinkligen Zelle endet, so dass ein unbeschichteter Randteil entsteht, der längs jeder Seite des Zellensubstrats am Substratumfang verläuft. Die Rückfläche weist ferner zwei Reihen von Silberlotsträngen 38 auf, die im rückseitigen Aluminiumkontakt gebildete Öffnungen ausfüllen und die mit dem darunter liegenden Solarzellensubstrat verschmolzen sind. Die Stränge 38 überlappen den rückseitigen Kontakt 36 rund um den Umfang der im genannten Kontakt gebildeten Öffnungen. Obwohl die 3 acht Silberlotstränge zeigt, sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl und der Abstand der Silberlotstränge verschieden sein können und für diese Erfindung nicht kritisch sind.
Die Solarzellen 20 der in den 2 und 3 gezeigten Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der PCT-Anmeldung WO 92/02952 offenbart.
Die 4-6 zeigen den Aufbau eines Moduls 40, das eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung bildet. Das Modul 40 ist dadurch gebildet, dass folgende Teile geschichtet sind: eine obere (vordere) schützende Stützfolie 42 au, klarem, transparentem Glas, eine erste Einkapselungsschicht 44 aus einem Ionomer, eine Anordnung von Siliziumsolarzellen 46, die durch bandförmige Leiter 47 gemäß den Ausgangsspannungs- und Ausgangsstromforderungen in Reihe oder parallel geschaltet sind, eine zweite Einkapselungsschicht 48 aus Ionomer und eine untere (hintere) schützende Stützschicht 50 aus Glas. Jede der Schichten 44 und 48 kann eine oder mehrere Folien aus Ionomer abhängig von der Stärke aufweisen, in der Ionomerfolien kommerziell erhältlich sind. Das Modul weist auch hermetische Kantenabdichtmittel auf, die im Folgenden beschrieben werden. Die Zellen 46 sind in geraden Reihen, d.h. in Ketten, angeordnet, und eine Endzelle in einer Kette ist mit einer benachbarten Kette mittels Leitern (nicht gezeigt) verbunden, die den Leitern 47 entsprechen, wobei die ganze Verbindungsanordnung Endleitungen (nicht gezeigt) aufweist, die durch eine Öffnung in der hinteren, schützenden Stützfolie 50 und außerdem noch durch die Kantenabdichtmittel verlaufen.
Der hier verwendete Ausdruck „Ionomer" bezeichnet ein thermoplastisches Harz, das sowohl kovalente als auch ionische Bindungen aufweist und das von Ethylenkopolymeren abgeleitet ist. Für Zwecke dieser Erfindung wird die Verwendung von Ionomeren vorgezogen, die durch eine Teilneutralisation des Ethylenmethakrylsäure-Kopolymers oder des Ethylenakrylsäure-Kopolymers mit anorganischen Basen gebildet werden, die Kationen der Elemente aus der Gruppe I, II oder III des Periodischen Systems, insbesondere Natrium, Zink, Aluminium, Lithium, Magnesium und Barium aufweisen. Der Ausdruck Ionomer" und die damit bezeichneten Harze sind eingemein bekannt, wie durch Richard W. Rees im Artikel "Ionic Bonding In Thermoplastic Resins", duPont Innovation, 1971, 2 (2), Seiten 1–4, und Richard W. Rees im Artikel "Physical Properties And Structural Features Of Surlyn Ionomer Resins", Polyelectrolytes, 1976, C, 177–197, bewiesen wird.
Für beste Ergebnisse werden vorzugsweise Ionomerharze auf Natriumbasis als transparente Schichten verwendet. Ionomere auf Zinkbasis haben keine so große Lichtdurchlässigkeit wie die Ionomere auf Natriumbasis, und daher wird vorgezeigen, die Ionomere auf Zinkbasis auf die hintere Schicht 48 zu beschränken, besonders dann, wenn die Schicht 48 weiß oder lichtdurchscheinend sein soll. Gegenwärtig werden die besten Ergebnisse dann erzielt, wenn ein Ionomer auf Natriumbasis verwendet wird, das von E.I. duPont de Nemeurs & Co. unter der Markenbezeichnung SURLYN 1601 hergestellt und vertrieben wird. Dieses besondere Ionomer bietet die Vorteile der ausgezeichneten, optischen Eigenschaften und hohen Heißversiegelungskraft. Ein weiteres Ionomerprodukt mit ausgezeichneten, optischen Eigenschaften und Nutzen bei der Durchführung der Erfindung ist das Surlyn 1707 von duPont.
Da die Aufgabe der Erfindung darin besteht, Module 40 mit einem Einkapselungsmittel für die Zellenanordnung zu schaffen, das der Zersetzung unter UV-Strahlung widersteht, besteht das bevorzugte Verfahren zur Durchführung der Erfindung darin, das ausgewählte Ionomerharz mit einem oder mehreren ausgewählten Zusatzstoffen zu kombinieren, die derart ausgebildet sind, dass die Absorption der UV-Strahlung erleichtert und/oder das Ionomer gegen eine Zersetzung, die durch einfallende Sonnenstrahlung verursacht wird, stabilisiert wird. Vorzugsweise wird das Ionomerharz durch das Zusetzen eines UV-Absorbierers und auch eines UV-Stabilisierers in kleinen Mengen im Bereich von 0,3–1,0 Gewichtsprozent verändert. Die bevorzugten Zusatzstoffe werden von der Cyanamid Polymer Products Division der American Cyanamid Corporation unter der Warenbezeichnung Cyasorb 5411, einem UVA-Absorptionsmittel, und Cyasorb 3346, einem hemmenden Aminlichtstabilisator (HALS) hergestellt und vertrieben. Diese Zusatzstoffe werden dem Ionomerharz vor dessen Umwandlung in Folien für die hier beschriebene Verwendung zugesetzt. Es hat sich erwiesen, dass diese Zusatzstoffe bei der Verminderung der Größe der lichtbedingten Zersetzung des Ionomereinkapselungsmittels sehr wirksam sind. Beispielsweise haben Module, die unter Verwendung der Zelleneinkapselungsfolien aus dem Ionomer SURLYN 1601 hergestellt und durch Zusetzung von etwa 0,5 Gew.-% Cyasorb 5411 und 0,5 Gew.-% Caysorb 3346 modifiziert wurden, ausgezeichnete UV-Lichtstabilitätseigenschaften bei der Schnellalterungsprüfung im Vergleich zum EVA gezeigt.
Es wird nun wieder auf die 4–6 Bezug genommen. Das Modul wird dadurch aufgebaut, dass zunächst die obere Glasfolie 42 auf einen geeigneten Träger platziert wird. Dann wird eine erste rechtwinklige Schicht 44 aus Ionomer geeigneter Stärke über die Glasfolie 42 gelegt. Die Schicht 44 ist so bemessen, dass ihre Außenkanten einen Abstand von den entsprechenden Kanten der Glasfolie 42 aufweisen. Die Ionomerschicht 44 ist auf der Glasplatte 42 ohne Verwendung eines Klebmittels angeordnet, weil sie sich selbst während des Herstellungsvorgangs direkt an das Glas bindet, wie noch im Folgenden ausführlich in Verbindung mit den 5 und 6 beschrieben wird. Vorzugsweise ist die innere Vorderfläche der Glasfolie 42 mit einem Film eines geeigneten, flüssigen Kopplungsmittels beschichtet, um die Bindung der Ionomerschicht 44 an das Glas während der Schichtung zu verbessern.
Es hat sich herausgestellt, dass aminofunktionale Kopplungsmittel, wie beispielsweise dasjenige, das von der Union Cabide Corporation unter der Warenbezeichnung Organofunctional Silane A-1100 lieferbar und offenbar ein Gamma-Aminopropyltriethoxysilan ist, zur Verbesserung der Bindung des Ionomers an die Fläche der Glasscheibe verwendet werden können. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Verwendung eines Kopplungsmittels durchgeführt werden kann und doch annehmbare Module erzielt werden.
Dann wird eine Anordnung aus mehreren Ketten von Solarzellen 46 in übereinanderliegender Weise mit der ersten Ionomerschicht 44 in einem gewünschten Muster angeordnet. Die Zellenanordnung ist mit Endleitungen (nicht gezeigt) versehen, die diese Anordnung mit anderen, gleichen Modulen oder mit einer Außenschaltung verbinden. Vorzugsweise sind die Zellen derart angeordnet, dass ihre Gitterkontakte der Glasplatte 42 zugewandt sind.
Dann wird ein Abdichtstreifen 54 auf der Glasfolie 42 angeordnet, so dass er längs des ganzen Umfangs dieser Folie verläuft und die Ionomerschicht 44 umgibt. Der Streifen 54 hat vorzugsweise einen rechtwinkligen Querschnitt, und zwei seiner entgegengesetzten Flächen, das sind die in den 5 und 6 gezeigte obere Fläche und die untere Fläche, sind mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtet. Die Abdichtstreifen 54 können aus einem einzigen Streifen bestehen, doch sind sie vorzugsweise aus vier Stücken gebildet, die jeweils längs einer verschiedenen Kante der Glasplatte 42 verlaufen. Bei der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht der Abdichtstreifen 54 aus einem Akrylschaumband, beispielsweise dem Scotch Brand VHB Double Coated Acrylic Foam Tape, das von der 3M-Company of Minnesota hergestellt wird.
Wenn dann die Endleitungen der Zellenanordnung durch eine Kante des Moduls nach außen gebracht werden sollen, werden diese Endleitungen (nicht gezeigt) derart angeordnet, dass sie durch den Abdichtstreien 54 verlaufen.
Als nächstes wird eine zweite Ionomerschicht 48, die die gleiche Länge und Breite wie die Schicht 44 aufweist, in übereinanderliegender Weise mit der Anordnung 46 aus untereinander verbundenen Solarzellen und auch mit dem Abdichtstreifen 54 angeordnet. Wie in 5 gezeigt ist, ragen die Schichten 44 und 48 über dem Umfang der Anordnung 46 hinaus.
Der zur Herstellung des Moduls verwendete Schichtenverbund der 5 wird dadurch vervollständigt, dass die rückseitige Glasfolie 50 über die zweite Ionomerschicht 48 in Ausrichtung mit der ersten (vorderen) Glasfolie 42 gelegt wird. Wie die Glasfolie 42 wird vorzugsweise die innere Vorderfläche der Glasfolie 50 mit einem geeigneten, flüssigen Kopplungsmittel beschichtet, um die Bindung dieser Folie an die Ionomerschicht 48 zu verbessern.
Dann werden die Solarzellen-Endleitungen, wenn sie nicht derart positioniert worden sind, dass sie zwischen dem Abdichtstreifen 54 und der Ionomerschicht 48 herausragen, durch eine Öffnung oder durch Öffnungen (nicht gezeigt) in der rückseitigen Folie 50 herausgeführt.
Danach wird der vorstehende Schichtkörper auf eine Temperatur von etwa 170°C erhitzt und auf dieser Temperatur solange gehalten, bis die beiden Ionomerschichten 44 und 48 so flüssig werden, dass sie jede der Zellen und die die Zellen miteinander verbindenden Leiter 47 fließend umschließen. Vorzugsweise wird der Schichtkörper auf etwa 170–180°C innerhalb von etwa 10–15 Minuten aufgeheizt und auf dieser Temperatur während etwa 10–60 Minuten, vorzugsweise während etwa 10–20 Minuten, gehalten. Während der Erhitzung werden die Schichten des Schichtkörpers unter einem Druck zusammengedrückt, der nicht etwa 14–14,6 PSI (96,5–101,0 kPa) überschreitet. Danach wird der Druck weggenommen und das Erhitzen beendet. Die Anordnung kann sich nun auf die Umgebungstemperatur abkühlen, wonach sich das Ionomer verfestigt und dabei an die Zellen und die Verbindungsleiter und auch an die beiden Glasplatten bindet. Wie aus 6 zu erkennen ist, sind die beiden Ionomertolien zusammengeschmolzen, wobei sie eine einzelne Einkapselungsmasse 60 bilden. Die Endleitungen (nicht gezeigt) der Solarzellenanordnung sind durch das Ionomer dort eingeschlossen, wo sie aus dem gekühlten Modul herausragen.
Wenn der Schichtungsvorgang vervollständigt worden ist, wird ein zweiter klebstoffbeschichteter Abdichtstreifen 62 derart an das nun geschichtete Modul 40 angelegt, dass er den ersten Abdichtstreifen bedeckt und die Zwischenräume der bloßliegenden Flächen der beiden Glasplatten überlappt. Vorzugsweise ist der Abdichtstreifen 62 aus demselben Material wie der Abdichtstreifen 54 hergestellt, doch ist er dünner und derart gerichtet, dass der Klebstoff auf seiner einen Seite in die bloßliegenden Flächen der Glasfolien und in den ersten Abdichtstreifen 54 eingreift. Ebenso wie der Abdichtstreifen 54 kann der zweite Abdichtstreifen 62 aus mehreren einzelnen Abschnitten bestehen.
Schließlich wird ein Metallrahmen 70, vorzugsweise ein Rahmen, der aus einer Vielzahl von Aluminiumprofilgliedern hergestellt ist, auf die vier Kanten des Moduls in der in 6 gezeigten Weise gelegt.
Beispielsweise kann ein Solarzellenmodul gemäß dieser Erfindung dadurch gebildet werden, dass folgende Bauteile vorgesehen werden:

(a) zwei Scheiben aus 1/8 Zoll (3,2 mm) starkem Glas, von denen jede eine Breite von 50 Zoll (127 mm) und eine Länge von 74 Zoll (188 cm) aufweist,
(b) zwei Schichten aus Surlyn-1601-Ionomer mit einer Stärke von 0,020 Zoll (0, 51 mm) und
(c) eine Anordnung aus Solarzellen der Art, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist.

Jede Ionomerschicht kann aus zwei gleich bemessenen Folien bestehen, die jeweils eine Stärke von 0,010 Zoll (0,25 mm) aufweisen. Jede Ionomerschicht hat eine um etwa 1 Zoll (25,4 mm) geringere Breite und Länge als die Glasscheiben. Die Anordnung ist aus zwölf Zellketten gebildet, wobei jede Kette aus 18 in Reihe geschalteten Zellen besteht. Die Ketten sind Seite an Seite angeordnet und parallel geschaltet. Ein Schichtkörper wird in der vorstehend beschriebenen Weise gebildet, wobei ein doppeltbeschichtetes Akrylschaumband der 3M-„Scotch"-Marke VHB dazu verwendet wird, ein Abdichtglied entsprechend dem vorstehend beschriebenen Abdichtstreifen 54 zu bilden. Das Band hat einen rechteckförmigen Querschnitt und misst etwa 3/8 Zoll (9,5 mm) auf jeder Seite. Bevor der Schichtkörper zusammengesetzt wird, werden die Glasflächen, die die Ionomerfolien berühren, gewaschen und dann mit dem Kopplungsmittel des organofunktionalen Silan A-1100 von Union Carbide beschichtet und dann getrocknet.
Dieser lose Schichtkörper wird dann in ein SPI-Schichtvorrichtungsmodell 460 der Spire Corporation gelegt, das im Wesentlichen eine Wärmeunterdruckpresse ist. Die Schichtvorrichtung wird geschlossen, und dann wird der Schichtkörper gleichzeitig Wärme und Unterdruck ausgesetzt. Der Schichtkörper wird auf eine Temperatur von etwa 175°C gebracht, wobei er diese Temperatur in etwa zehn Minuten erreicht. Der Schichtkörper wird dann für weitere 15 Minuten auf dieser Temperatur geheilten, während er unter einem Druck von etwa 14 PSI (96,5 kPa) steht. Der Unterdruck für die Presse wird dann zurückgenommen, so dass der Druck auf den Schichtkörper fortgenommen wird, und zur gleichen Zeit werden die Heizvorrichtungen der Presse abgeschaltet, um das aktive Erhitzen zu beenden. Die Schichtvorrichtung wird dann geöffnet, und der geschichtete Schichtkörper kann sich auf Raumtemperatur abkühlen.
Danach wird ein Streifen des klebstoffbeschichteten Akrylschaumbands der Marke VHB von 3M-Scotch mit einer Stärke von etwa 1/8 Zoll (3,2 mm) und einer Breite von 1 Zoll (25,4 mm) über die Modulkante gelegt, um ein Abdichtglied entsprechend dem vorstehend beschriebenen Abdichtstreifen 62 zu bilden. Schließlich wird ein Alumini umrahmen entsprechend dem vorstehend beschriebenen Rahmen 70 über den Abdichtstreifen 62 um das Modul gelegt.
Es ist tatsächlich möglich, die verschiedenen Bauteile des vorstehend beschriebenen Moduls zu modifizieren, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So können bei dieser Erfindung beispielsweise verschiedene, dem Fachmann bekannte Arten von Solarzellen, beispielsweise Zellen aus gegossenem Siliziumsubstrat, verwendet werden. Ebenfalls können die vorderen und hinteren Glasplatten 42 und 50 durch eine Folie aus einem geeigneten, transparenten Kunststoff, beispielsweise einem Polykabonat, einem Akrylpolymer oder einem Polyester, wie Polyethylenterephthalat („PET"), ersetzt werden. Ebenso kann die hintere Stützfolie 50 aus einem nicht transparenten Material, beispielsweise aus einer Folie, die aus Tedlar oder aus einem anderen Material besteht oder dieses enthält, gefertigt werden. Die besten Ergebnisse werden jedoch erhalten, wenn die vordere Stützfolie 42 und die hintere Stützfolie 50 aus Glas hergestellt werden.
Ferner braucht die über die hinteren Kontakte der Zellen gelegte zweite Ionomerschicht 48 nicht transparent zu sein. Stattdessen kann sie durchscheinend oder weiß sein. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von durchscheinendem oder weißen Ionomer für die Rückseite der Siliziumzellen 20 zu einer Vergrößerung des Ausgangsstroms der Zellen führen kann, weil das nicht transparente Ionomer zusätzliches Licht reflektieren kann, das seinen Weg zwischen den Zellen zurück zur Vorderplatte 42 zur weiteren Reflexion zu den aktiven Vorderflächen der Siliziumzellen findet, wobei der Wirkungsgrad der Zellen erhöht wird.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass der Abdichtstreifen 54 eine andere Querschnittsform, beispielsweise eine runde oder elliptische Form, haben kann. Ebenfalls können die Abdichtstreifen 54 und 62 aus einem anderen Material als Akrylschaum, beispielsweise aus einem klebstoffbeschichteten Polyethylenband, hergestellt werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Jedoch müssen die verschiedenen, alternativen Materialien mit dem Ionomer kompatibel sein. Ferner können dem Fachmann bekannte, andere Formen der Kantenabdichtrnittel anstelle der Streifen 54 und 62 eingesetzt werden. Es ist auch ins Auge gefasst wor den, dass der Streifen 62 abhängig von der Beschaffenheit des Abdichtglieds 54 oder dessen Ersatzes weggelassen werden kann.
Eine weitere, mögliche Modifikation besteht darin, das Silan-Kopplungsmittel in das Ionomermaterial einzubeziehen.
Vorteile der Erfindung
Der wichtigste Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die an mit einem Monomer eingekapselten Modulen vorgenommene Schnellalterungsprüfung eine solide Basis zur Einschätzung einer wirksamen Lebensdauer von etwa 30 Jahren ergeben hat. Damit ist zweifellos eine Verbesserung gegenüber den mit EVA gefertigten Modulen erreicht. Die Gründe für diese Verbesserung gehen aus den anderen, nachfolgend beschriebenen Vorteilen hervor.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den EVA-eingekapselten Solarzellenmodulen ist die Tatsache, dass die Ionomere nicht den Zusatz eines organischen, querverbindenden Reaktionsmittels verlangen. Organische Peroxid-Zusatzstoffe sind für das Zusetzen zum EVA-Harz erforderlich, um das EVA zum Querverbinden zu veranlassen, wenn es zur Bildung eines geschichteten Moduls erhitzt wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Die Gegenwart des querverbindenden Reaktionsmittels vermindert die Lagerfähigkeit der EVA-Folien und macht die Lagerfähigkeit licht- und temperaturabhängig, weil die Verdampfung des querverbindenden Reaktionsmittels durch einen Temperaturanstieg beschleunigt werden kann. Die bei dieser Erfindung verwendeten Ionomerfolien haben eine wesentlich längere Lagerfähigkeit als das EVA, weil sie keine querverbindenden Reaktionsmittel aufweisen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Ionomere nicht von der Freisetzung von nebenbei erzeugter Essigsäure heimgesucht werden, wie es der Fall ist, wenn das EVA der Zersetzung durch die kombinierten Wirkungen der Hitze und der Sonnenstrahlung ausgesetzt wird. Daher benötigen durch Ionomereinkapselungsmittel umhüllte Module keine rückseitige Stützfolie, die eine bestimmte Porosität wie beispielsweise Tedlar hat, um irgendwelche durch das Einkapselungsmittel freigesetzte Nebenpro dukte verflüchtigen zu können. Tedlar ist offensichtlich ein Polyvinylfluoridpolymer, das von der E.I. duPont de Nemeurs Corporation hergestellt wird. Oft wird Tedlar auf der Rückseite der Solarzellenmodule in Form einer geschichteten Tedlar-Folie und eines weiteren Polymers, wie ein Polyester, eingesetzt. Essigsäure unterstützt nicht nur die Zersetzung des EVA, sondern trägt auch zur Korrosion der verschiedenen Metallkontakte und der der Solarzellenanordnung zugeordneten, elektrischen Leiter bei. Auf Grund seiner bestimmten Porosität erlaubt das Tedlar dem Sauerstoff, in die Zelle einzudringen, wodurch die Oxidation der Zellen und des Einkapselungsmittels gefördert wird. Im Gegensatz zum EVA hat das Ionomer unter dem Einfluss der Hitze und der Sonnenstrahlung eine relativ langsame Zersetzungsgeschwindigkeit; wenn es sich zersetzt, erzeugt das Ionomer ferner N₂O- und CO₂-Nebenprodukte, die beide relativ verträgliche Reaktionsmittel in Bezug auf die Bauteile des Solarzellenmoduls sind.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dann, dass das Ionomer in Folienform billiger als EVA-Folien sind, die ein querverbindendes Reaktionsmittel aufweisen. Wegen der Eigenschaften des EVA und des organischen Peroxids, das dem EVA zur Anregung des Querverbinders zugesetzt wird, sind die EVA-Folien ferner generell in der Breite auf etwa 18 Zoll (457 mm) begrenzt, während die Ionomerfoliengröße im Wesentlichen unbeschränkt ist. Dieser Vorteil hilft die Arbeitskosten beim Aufbau des Schichtkörpers aus Bauteilen zu vermindern, die zur Bildung von Solarzellenmodulen geschichtet sind.
Ein weiterer, wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den EVA-eingekapselten Solarzellenmodulen besteht darin, dass das Ionomer eine kohäsive Bindung mit Glas, Metall und anderen Materialien eingeht, während das EVA, sich nur adhäsiv an Glas bindet und damit keine so starke Bindung wie ein Ionomermaterial eingeht. Die stärkere Bindung trägt dazu bei, die wirksame Lebensdauer der Module auszuweiten, und schafft eine bessere Abdichtung.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmaduls mit einer ersten Stützfolie (42) und einer zweiten Stützfolie (50), wobei mindestens die erste Stützfolie (42) aus transparentem Glas besteht, ein oder mehrere Ketten aus untereinander elektrisch verbundenen Solarzellen (46) zwischen der ersten Stützfolie und der zweiten Stützfolie angeordnet sind und zwischen der ersten Stützfolie und der zweiten Stützfolie ein lichtdurchlässiges, thermoplastisches Einkapselungsmaterial (60) angeordnet ist, das die Zellen umgibt und an diese und die erste Stützfolie sowie die zweite Stützfolie gebunden ist, gekennzeichnet durch folgende aufeinanderfolgende Schritte: a) eine Fläche der ersten Stützfolie (42) wird mit einem Film aus einem flüssigen, aminofunktionalen Kopplungsmittel bedeckt, b) ein oder mehrere Folien eines Einkapselungsmaterials (44) werden über die mit dem Kopplungsmittel bedeckte Fläche der ersten Stützfolie (42) gelegt und mit dieser in Eingriff gebracht, wobei die eine oder mehreren Folien aus Einkapselungsmaterial aus (1) einem Ionomer, das durch Teilneutralisation eines Ethylenmethakrylsäure-Kopolymers oder eines Ethylenakrylsäure-Kopolymers mit einer anorganischen Base gebildet ist, die Kationen des Natriums oder Zinks aufweist, und aus (2) einem UV-Absorbierer sowie einem UV-Stabilisierer in Mengen besteht, die im Bereich von 0,3–1,0 Gew.-% liegen, c) eine oder mehrere Ketten von Zellen (46) werden über die eine oder mehreren Folien aus Einkapselungsmaterial (44) gelegt, d) die eine oder mehreren Ketten aus Zellen werden mit einer oder mehreren Zusatzfolien eines Einkapselungsmaterials (48) abgedeckt, wobei jede Zusatzfolie aus (1) einem Ionomer, das durch Teilneutralisation eines Ethylenmethakrylsäure-Kopolymers oder eines Ethylenakrylsäure-Kopolymers mit einer anorganischen Base gebildet ist, die Kationen des Natriums oder Zinks aufweist, und aus (2) einem UV-Absorbierer sowie einem UV-Stabilisierer in Mengen besteht, die im Bereich von 0,3–1,0 Gew.-% liegen, e) die zweite Stützfolie (50) wird derart angeordnet, dass ihre eine Fläche auf der einen oder den mehreren Zusatzfolien aus Einkapselungsmaterial (48) liegt und in Eingriff mit diesen liegt, f) die sich ergebende Zellen- und Folienanordnung wird auf eine Temperatur von etwa 175°C erhitzt, g) diese Anordnung wird auf der Temperatur von etwa 175°C gehalten, und ein Druck von etwa 96,5 kPa (14 PSI) wird für etwa 15 Minuten ausgeübt, so dass sich die Ionomerfolien (48, 44) soweit verflüssigen, dass sie zusammenschmelzen und die Zellen einkapseln, und h) die genannte Anordnung wird dann derart gekühlt, dass das Ionomermaterial veranlasst wird, eine einzige, eingekapselte Festmasse (60) zu bilden, die an die erste Stützfolie, die zweite Stützfolie und die Zellen gebunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Folien aus Einkapselungsmaterial eine Stärke 0,025 cm (0,010 Zoll) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel aus einem Gamma-Aminopropyltriethoxysilan besteht.