EP1307925A2 - Photovoltaikmodul und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Photovoltaikmodul und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
EP1307925A2
EP1307925A2 EP01940339A EP01940339A EP1307925A2 EP 1307925 A2 EP1307925 A2 EP 1307925A2 EP 01940339 A EP01940339 A EP 01940339A EP 01940339 A EP01940339 A EP 01940339A EP 1307925 A2 EP1307925 A2 EP 1307925A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solar cells
group
solar cell
back electrodes
photovoltaic module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01940339A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Tober
Ralf GÜLDNER
Jürgen PENNDORF
Gudrun Barth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ist-Institut fur Solartechnologien GmbH
Odersun Photovoltaics GmbH
Original Assignee
Ist-Institut fur Solartechnologien GmbH
Odersun Photovoltaics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ist-Institut fur Solartechnologien GmbH, Odersun Photovoltaics GmbH filed Critical Ist-Institut fur Solartechnologien GmbH
Publication of EP1307925A2 publication Critical patent/EP1307925A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876—Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/36—Electrical components characterised by special electrical interconnection means between two or more PV modules, e.g. electrical module-to-module connection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a photovoltaic module according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing a photovoltaic module according to the preamble of patent claim 12.
  • Photovoltaic modules also called solar modules, serve to interconnect the electrical energy generated by individual solar cells of the module in such a way that the power required for the desired application is provided with the aid of the module or with several such modules.
  • JP-A-2-244 772 a method is known in which a ribbon-shaped solar cell is wound onto a cylindrical body to which an adhesive is applied in such a way that adjacent solar cells overlap. This overlap is such that the back electrode of one solar cell contacts the top electrode of the adjacent other solar cell. The individual solar cells are pressed into the adhesive at an angle to the horizontal. Between the
  • the body wound on the cylinder and the insulating film are passed through cut and removed from the cylinder, so that a rectangular, thin film module with series-connected solar cells is obtained.
  • US Pat. No. 5,232,519 describes a photovoltaic module in which a lead strip, also called a lead grid, is located on the top of the top electrodes of each strand-shaped group of solar cells for tapping the voltage generated.
  • a lead strip also called a lead grid
  • the provision of a V-shaped recess in the cover layer covering the entire module above each lead band is proposed in this document.
  • the incident sun rays are to be deflected in such a way that they preferably do not strike the respective deflection band.
  • a photovoltaic module is known from US-A-5457057.
  • this module a number of individual plates are electrically connected to one another in such a way that a voltage and the current required for the respective application is provided.
  • the plates are connected in series to increase the voltage generated. It is also generally mentioned in this document that in some cases groups of series-connected plates can be connected in parallel in order to meet the required performance requirements at a given voltage. In this case too, so-called drain wires are located in or on the top cover layer of each plate.
  • the object of the invention is to create a photovoltaic module of the type mentioned at the outset which can be produced more economically and in particular more flexibly in relation to the respective application.
  • the invention is also based on the object of specifying a method for producing such a photovoltaic module. This object is achieved according to the invention by a photovoltaic module with the features of patent claim 1 and on the process side by a method with the features of patent claim 12.
  • the device for parallel connection of the several groups of series-connected solar cells is designed and arranged such that on the one hand the electrically conductive back electrodes of the first solar cell of each group and on the other hand the electrically conductive back electrodes of the last solar cell of each group are electrically connected to one another.
  • the occurrence of a shadow surface on the cover electrodes or the absorber layers of the solar cells is prevented in a particularly simple manner, since the electrical connection of the individual groups takes place from the rear of the solar cells.
  • the prevention of shadowing which can quickly lead to a loss of about 10% of the total solar area, increases the economic efficiency of the module per m 2 of solar area.
  • the modules can be freely selected in terms of shape, performance and size, so that the performance of the photovoltaic module according to the invention can be flexibly adapted to the respective application, ie to the wishes of the consumer.
  • the module according to the invention therefore offers lower costs per unit of the power achieved or per unit of the area of the module and additionally less weight per unit of the power output.
  • Each group advantageously forms a string of a plurality of ribbon-shaped solar cells arranged parallel to one another.
  • This makes it possible to produce the module according to the invention as a so-called film module, which further increases the flexibility.
  • Such a module has a low weight and is relatively robust, so that from a 15 to 20 year old
  • adjacent solar cells are mutually overlapping in such a way that the back electrode of one solar cell contacts the top electrode of the adjacent other solar cell, the solar cells preferably being essentially flat and each being inclined to the horizontal.
  • the solar cells preferably being essentially flat and each being inclined to the horizontal.
  • the back electrodes of the first solar cell in each group and the back electrodes of the last solar cell in each group are connected to one another by means of a lead tape, each lead band preferably being arranged perpendicular to the overlapping series-connected solar cells of each group.
  • each lead strip extends across the back electrodes of each group, the one lead band being arranged near one end of the back electrodes and the other lead band near the opposite, other end of the back electrodes and preferably in each case between the one
  • Lead strip and the back electrodes of each group except the back electrode of the first solar cell and between the other lead band and the back electrodes of each group except the back electrode of the last solar cell is an electrical insulating layer.
  • the electrical insulating layer ensures that one lead band is only in contact with the back electrode of the first solar cell and the other lead band is in contact only with the back electrode of the last solar cell.
  • a hot-melt layer is provided between the lead-off tapes and the back electrodes of the solar cells, except in the contact area of the lead-off tapes with the first and last solar cells.
  • this serves to fill the space between the respective discharge band and the solar cells; but it also serves to fix the respective discharge tape so that it is held securely in place.
  • the first solar cells protrude from one end of their group and the last solar cells protrude from the opposite, other end of their group, each lead band being transverse to the solar cells of each group and mutually connected in the overlap area with the protruding at one end or with the protruding back electrodes at the other end and is arranged outside the one end of each group formed by the solar cells except the first solar cells, or outside the other end formed by the solar cells except the last solar cells.
  • the discharge tapes according to this second embodiment of the invention are outside the main part of the area of each group. This arrangement saves the application of an insulating layer on the solar cells, as is required in the case of the first embodiment of the invention. On the other hand, this involves a slight increase in the module area while the power has remained essentially constant. This embodiment therefore offers advantages in particular if there is a sufficiently large area available for installing the photovoltaic modules.
  • the multiple groups are advantageously embedded on all sides in a heat-activatable plastic.
  • the module is largely protected against negative environmental influences. Nevertheless, it is flexible and can therefore also be used on curved or curved surfaces.
  • the individual groups can be easily applied to the back of a front film of the module.
  • the subsequent parallel connection of the several groups ensures that the connection of the solar cells to one or more modules is shifted to the module assembly and thereby, in contrast to others
  • the module size can be designed independently of the size of the solar cells. So-called scaling of the technical systems and special equipment for the production of the solar cells can be omitted. Due to the low number of individual technological steps, the manufacturing process can be relatively simple
  • drain grids can be dispensed with according to the invention.
  • the front-side film is pulled off a roll and band-shaped solar cells with rear electrodes on top are applied transversely to the direction of advance of the front-side film, the front-side film preferably being heated before the solar cells are applied and the solar cells being overlapped with one another, the back electrode being the one Solar cell contacted the top electrode of the other, adjacent solar cell, inclined to the horizontal, are pressed into the front-side film.
  • the method according to the invention can thus be carried out in a so-called roll-to-roll process.
  • the ribbon-shaped solar cells can also be pulled off a roll. Due to the mutual contacting of adjacent solar cells, these can be applied in a simple manner by superimposing the movement of the front-side film with that when the solar cell is being applied to the film. Due to the speed of the front foil, the solar cells are only a short distance in
  • a strip-shaped electrical insulating layer is applied to the back electrodes of each group on the one hand near one end except on the back electrode of the first solar cell and on the other hand near the opposite end except on the back electrode of the last solar cell, preferably on the back electrodes of each group are applied, preferably sprayed on, preferably in the area of the insulating layer, except in the contact areas via which the back electrodes of the first solar cell of each group or the back electrodes of the last solar cell of each group are to be electrically connected to one another.
  • Parallel connection of the individual groups is advantageous. Since the insulating layers and the hot-melt layers run essentially parallel to one another, on the one hand the insulating layers and on the other hand the hot-melt layers can be applied to the solar cells essentially simultaneously. This leads to an apparatus-compact device for carrying out the method and accelerates the carrying out of the method according to the invention for producing a module. In the sense of a double effect, the hot melt layer mentioned serves on the one hand to avoid voids in the module and on the other hand to fix the respective discharge band.
  • a lead tape is advantageously applied to the hot melt layers and the contact areas of the back electrodes of the first solar cell of each group or the contact areas of the back electrodes of the last solar cell of each group.
  • the lead tape can thus run across the solar cells, which simplifies the application of the lead tape. Nevertheless, the discharge band only contacts certain back electrodes, insofar as this is technically necessary and sensible for the desired parallel connection.
  • the first solar cells of each group or the last solar cells of each group are applied to the front-side film in such a way that the first solar cells in each case over one end of their group and the last solar cells in each case over the opposite, other end of their group protrude, the protruding portions of the first and the last solar cells being connected to each other with a lead tape.
  • the application of an insulating layer to the back electrodes of each group is unnecessary in this case.
  • the insulating layer, the hot melt layer, if present, and the discharge strips are applied transversely to the longitudinal direction of the solar cells or parallel to the direction of advance of the front-side film, which can further simplify the implementation of the method according to the invention, since there is the possibility of a movement mechanism for to completely dispense with the device for applying the insulating layer or the hot-melt layer.
  • the method according to the invention is a continuously running process, which means that the production of photovoltaic modules can be significantly accelerated.
  • FIG. 1 shows a schematic bottom view of a first embodiment of a photovoltaic module during its manufacture
  • FIG. 2 shows a schematic bottom view of the photovoltaic module according to FIG. 1 with two series-connected solar cells
  • FIG. 3 shows a schematic bottom view of the module according to FIG. 1 with a group of series-connected solar cells
  • FIG. 4 shows a schematic bottom view of the module according to FIG. 3 with four groups of series-connected solar cells
  • FIG. 5 shows a schematic bottom view of the module according to FIG. 4 with insulating layers partially applied to the solar cells
  • FIG. 6 shows a schematic bottom view of the module according to FIG. 5 with conductor tapes applied to the insulating layers and rear electrodes;
  • FIG. 7 shows a schematic, partial longitudinal section through a photovoltaic module near one end thereof according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows a schematic, partial longitudinal section through the photovoltaic module near its opposite, other end according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows a schematic bottom view of a photovoltaic module according to a second embodiment of the invention during its manufacture
  • Fig. 10 is a schematic bottom view of the module of FIG. 9 with part of the
  • FIG. 11 is a schematic bottom view of the photovoltaic module according to the first embodiment
  • FIG. 12 shows a schematic bottom view of the photovoltaic module according to FIG. 11 with module junction box;
  • FIG. 13 shows a schematic bottom view of the photovoltaic module according to FIG. 12 with module frame
  • FIG. 14 shows a schematic top view of the photovoltaic module according to FIG. 13.
  • FIG. 7 A schematic longitudinal section near an upper end of a photovoltaic module 1 according to a first embodiment of the invention is shown in FIG. 7 and a schematic longitudinal section near a lower end of the photovoltaic module 1 according to the first embodiment of the invention is shown in FIG. 8.
  • Each photovoltaic module 1 has a plurality of groups 2, 3, 4, 5 of series-connected solar cells 6, 7, 8, only two groups of three series-connected solar cells being shown in FIGS. 7 and 8 for the sake of simplicity. It should be noted that in FIGS. 7 and 8 the front 10 of each photovoltaic module 1 is arranged at the bottom and the rear 11 of each photovoltaic module 1 at the top.
  • Each solar cell 6, 7, 8 has a cover electrode 12, a back electrode 13 and an absorber layer 14 between the electrodes 12, 13, these three elements in FIG. 7 with reference numerals for the sake of clarity only with regard to the solar cell 8 belonging to group 2 are shown.
  • the structure of the other solar cells 6 and 7 in FIGS. 7 and 8 corresponds to that of the solar cell 8 according to FIG. 7.
  • the structure of the solar cells 6, 7, 8 is only shown schematically in FIGS. 7 and 8.
  • the solar cells can be constructed in such a way as is exemplified in documents DE-C2-196 34 580, DE 199 21 514 and DE 199 21 515, the content of which is referred to here.
  • the solar cells are so-called thin-film solar cells with a total thickness of approximately 30 ⁇ m to approximately 100 ⁇ m and a width of approximately 1 cm.
  • the absorber layer 14 is preferably a so-called CIS absorber layer made of copper indium diselenide (CuInSe2) or copper indium disulfide (CuInS2).
  • Other absorber layers for example made of copper gallium diselenide (CuGaSe2), copper gallium disulfide (CuGaS2) and mixtures of these elements (Cu (In, Ga) (Se, S) 2), can also be used.
  • This compound semiconductor can also be used.
  • Groups Ib / HIa / NIa of the periodic table have a bandgap suitable for solar applications and can therefore theoretically convert up to 30% of sunlight into electrical energy. They have a high absorption coefficient, so that a very thin semiconductor layer of about 1 ⁇ m is sufficient to absorb at least 90% of the sunlight.
  • Each solar cell is capable of separating the light-generated charge carrier pairs, so that the charge carriers can be removed on the transparent, highly conductive cover electrode, also called the cover layer, or, as described according to the invention, on the back electrode. Methods for producing such ribbon-shaped solar cells are detailed in the last three documents mentioned.
  • the photovoltaic module 1 has a device 15 for connecting the plurality of groups 2 to 5 in parallel, which is designed and arranged such that on the one hand the electrically conductive back electrodes 13 of the first solar cell 6 of each group 2 to 5 (see FIG. 7) and on the other hand the electrically conductive back electrodes 13 of the last solar cell 8 of each group 2 to 5 (see FIG. 8) are electrically connected to one another.
  • Each group 2 to 5 forms a string 20 to 23 of a plurality of ribbon-shaped solar cells 6, 7 and 8 arranged parallel to one another. It is pointed out that only three series-connected solar cells are shown in accordance with the representation of FIGS. 7 and 8.
  • a string can also consist, for example, of ten series-connected solar cells, and according to FIGS. 9 and 10 also nine series-connected solar cells, the number of series-connected solar cells depending on the desired voltage to be achieved, ie on the practical application , is largely predetermined and can vary within wide limits.
  • adjacent solar cells 6, 7 and 7, 8 are mutually overlapping such that the back electrode 13 of one solar cell 6 and 7, respectively
  • each lead tape 24, 25 being, as will be described in more detail later, perpendicular to the overlapping series-connected solar cells 6, 7, 8 of each group 2 to 5 is arranged.
  • each lead band 24, 25 extends across the back electrodes 13 of groups 2 to 5, the one lead band 24 is arranged near one end 26 (in FIG. 6 this is the upper end) of the back electrodes 13 and the other discharge band 25 is arranged near the opposite other end 27 (in FIG. 6 this is the lower end) of the back electrodes 13.
  • the lead bands 24, 25 are not necessarily to be placed near the two ends of the module. They can be arranged anywhere else on the back of the module, for example directly next to one another.
  • FIG. 7 shows a longitudinal section through the module and thus a cross section through each solar cell near one upper end 26 and FIG. 8 near the opposite other lower end 27 of each module.
  • the last solar cell 8 has an electrical insulation layer 30.
  • 7 and 8 encompasses this insulating layer 30 in question standing solar cells, in the case of FIG. 7 the solar cells 7 and 8 and in the case of FIG. 8 the solar cells 6 and 7 shown in the right half approximately L-shaped, ie the insulating layer covers part of the underside, namely the rear electrode 13, each solar cell and the respective left end of the named solar cells in the figures, which is formed by the free sections of the top electrode 12, absorber layer 14 and back electrode 13.
  • the insulating layers preferably consist of inorganic dielectric materials such as titanium oxide or silicon oxide; however, organic electrical insulating lacquers can also be used.
  • a hot melt layer 33 is provided.
  • the hot melt layer can preferably also take on the function of the insulating layer at the same time in the sense of a double function.
  • the hot-melt layer 33 fills the entire space between the respective discharge band 24 or 25 and the solar cells.
  • the hot melt layer 33 is preferably a heat-activatable plastic.
  • the heat-activatable plastic is advantageously ethylene vinyl acetate (EVA) and thus the same plastic that is also used for embedding the module.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • a second embodiment of the photovoltaic module 1 is shown schematically in a bottom view in FIGS. 9 and 10.
  • the first solar cells 6 protrude from one end 26 of their group 2 to 5 and the last solar cells 8 from the opposite, other end 27 of their group 2 to 5.
  • Each discharge band 24, 25 extends transversely to the solar cells 6, 7, 8 of each group 2 to 5 with mutual connection in the overhang area 24, 25 (FIG. 10) with those protruding at one end 26 or protruding at the other end 27
  • Groups 2 to 5 are embedded on all sides in a heat-activatable plastic 36, as is indicated by way of example in FIGS. 7, 8, 13 and 14.
  • this activatable plastic 36 is transparent and consists, for example, of EVA.
  • EVA liquefies from 80 to 100 ° C and preferably forms crosslinks at about 150 ° C.
  • a transparent heat-activatable plastic is, for example, the product ETIMEX ELVAX from BP Chemicals PlasTec. Other heat-activatable plastics can also be used. It is clear that such
  • the lower layer forming the rear side 11 of each module can also consist of such a heat-activatable plastic 36. However, it is also possible to form the latter layer, for example using a non-transparent plastic.
  • a cover film can be applied to the heat-activated plastic, which is transparent on the front of the modules.
  • a transparent film is, for example, the Tefzel product from Dupont.
  • Non-transparent films or composite films, e.g. the products ICOSOLAR from ISOVOLTA are used.
  • the exact structure of the photovoltaic module 1 according to the invention results from the following description of a method according to the invention for producing such a module. This process is explained in more detail below.
  • a ribbon-shaped solar cell 6 with an overhead rear electrode 13 is placed on a front side film 37 transversely to its longitudinal direction.
  • the front-side film is shown in FIG. 1 merely as an example as a rectangular area.
  • the front-side film 37 is preferably pulled off a roll, not shown, on which the film is wound.
  • the band-shaped solar cell 6 is then applied transversely to the feed direction, which is indicated by the arrow A in FIG. 1 by way of example.
  • the front-side film 37 is heated before the individual solar cells are applied.
  • the solar cells are then inclined to the horizontal (see also FIGS. 7 and 8) with mutual overlap (see also FIGS. 7 and 8) pressed into the front-side film 37, the rear electrode 13 of the one being shown in FIGS. 7 and 8 Solar cell 6 or 7 contacts the top electrode 12 of the other, adjacent solar cell 7 or 8.
  • the next solar cell 7 is placed overlapping on the solar cell 6 shown in FIG. 1 so that the area visible in FIG. 1 is partially covered.
  • this reduction in cross-section is very clearly shown in the illustration according to FIG. 2 in comparison to that of FIG. 1. It is clear that, as shown in FIGS. 7 and 8, adjacent solar cells overlap only slightly. There are now more connected to the solar cell 7 shown in FIG. 2
  • group 2 includes a first solar cell 6, eight Solar cells 7 and a last solar cell 8. Accordingly, the solar cells 6 to 8 of this group 2 are connected in series with one another.
  • FIGS. 1 to 6 and 9 to 13 show a schematic bottom view of a photovoltaic module 1 that is partially being manufactured.
  • the photovoltaic module 1 thus has four different groups 2 to 5, i.e. four strings 20 to 23 of series-connected solar modules.
  • any number of groups of series-connected solar cells can be placed on the front film pulled from a roll, the individual modules usually being formed at the end of the production process by cutting a band-shaped module. If a rectangular front-side film 37 is shown in the figures, this can also be a so-called
  • the solar module 1 has an insulating layer 30 on each group 2 to 5 and near the other end 27 only on the groups 3 to 5 the insulating layer 30.
  • the hot melt layer 33 is applied, in particular sprayed on.
  • This hot melt layer 33 is shown in FIGS. 7 and 8 and omitted in FIG. 6 for the sake of a better overview and illustration.
  • a lead tape is applied to the hot melt layers 33 and the contact areas 31 of the back electrodes 13 of the first solar cell 6 of each group 2 to 5 or the contact areas 32 of the back electrodes 13 of the last solar cell 8 of each group 2 to 5
  • the device 15 according to the invention for connecting the plurality of groups 2 to 5 in parallel thus has according to the first, shown in FIGS. 1 to 8 and 11 to 14 Embodiment of the invention on a discharge tape 24, 25, which is either directly connected to the solar cells in the contact areas 31, 32 or indirectly lies on the solar cells via the hot-melt layer 33 and the insulating layer 30.
  • a second embodiment of a photovoltaic module 1 is shown schematically in a bottom view in FIGS. 9 and 10.
  • the first solar cells 6 of each group 2 to 5 or the last solar cells 8 of each group 2 to 5 are applied to the front side film 37 in such a way that the respective first solar cells 6 over one end 26 of their group 2 to 5 and each last solar cells 8 protrude from the opposite, other end 27 of their group 2 to 5, the protruding sections 41, 42 of the first and the respectively last solar cells 6, 8 according to FIG. 10 being connected to each other with a lead tape 24, 25 , 10, the discharge band 24 is spaced from one end 26 of the solar cells 7 and 8 and the opposite discharge band 25 from the opposite, other end 27 of the solar cells 6 and 7.
  • the discharge band 24 is spaced from one end 26 of the solar cells 7 and 8 and the opposite discharge band 25 from the opposite, other end 27 of the solar cells 6 and 7.
  • Discharge belt 24 this distance in FIG. 10 is very small at one end 26 and in the case of the discharge belt 25 at the other end 27 is significantly larger. It is clear that the distance between the discharge belts and the solar cells that are not in contact can also be formed uniformly and is usually only a small dimension, for example 0.5 to 1 mm.
  • the insulation layer 30 and the hot melt layer 33, if present, as in the case of the first embodiment of the invention, and the discharge strips 24, 25 are applied transversely to the longitudinal direction of the solar cells 6, 7, 8 or, if the front-side film 37 is not covered by one shown roll is pulled off, along the feed direction (see arrow A in Fig. 1) of the front side film 37th
  • the method according to the invention can also be a continuous process, it also being possible for the strip-shaped solar cells 6, 7, 8 to be pulled off a roll and applied to the front-side film 37.
  • a further film 43 is then applied to the rear side of the modules formed in accordance with FIGS. 6 and 10.
  • the module is then, if necessary, subjected to a lamination process and either wound up on a roll or, if necessary, cut into the desired modules.
  • each module has electrical connections 44 (cf. FIG. 11), which according to FIG. 12 are covered by a so-called module junction box 45.
  • the photovoltaic module 1 thus produced is usually subjected to a frame 46, which is shown schematically in FIG. 13 (bottom view) with respect to the rear 11 of the module 1 and in FIG. 14 (top view) with respect to the front 10 of the module.
  • Fig. 14 shows that the
  • Leads 24, 25 rest on the solar cells from the rear of the module. Short sections of the discharge belts 24, 25 are visible in FIG. 14 in the intermediate distances 40 of the individual groups or strands.
  • the method according to the invention is accordingly carried out by the following steps:
  • the solar modules are preferably applied to the front-side film 37 or the rear-side film 43 is applied to the module by so-called lamination of the ribbon-shaped solar cells or the rear-side film.

Abstract

The invention relates to a pholtovoltaic module comprising several groups (2-5) of serially mounted solar cells (6, 7, 8) respectively provided with a covering electrode, a rear electrode and an absorber layer between the electrodes; also comprising a device (15) for parallel connection of several groups (2 -5). The invention also relates to a method for producing one such module. According to the invention, the device (15) for parallel connection of several groups (2 - 5) is embodied and arranged in such a way that the electrically conducting rear electrodes (13) of the first solar cell (6) of each group (2 -5) and the electrically conducting rear electrodes (13) of the last solar cell (8) of each group (2 - 5) are electrically connected to each other. According to the inventive method, the several groups (2-5) are disposed on a film (37) which forms the front surface of the module (1), whereupon parallel connection of the several groups and application of the rear side of the film forming the module (1) occur, in addition to optional lamination of the film module.

Description

Photovoltaikmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Photovoltaikmodul nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Photovoltaikmodule, auch Solarmodule genannt, dienen dazu, die von einzelnen Solarzellen des Moduls erzeugte elektrische Energie so zu verschalten, daß mit Hilfe des Moduls bzw. mit mehreren solcher Module die für den gewünschten Anwendungszweck geforderte Leistung bereitgestellt wird.
Aus der JP-A-2-244 772 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine bandförmige Solarzelle auf einen zylindrischen Körper, auf den ein Kleber aufgebracht ist, derart aufgewickelt wird, daß sich benachbarte Solarzellen überlappen. Diese Überlappung erfolgt derart, daß die Rückelektrode der einen Solarzelle die Deckelektrode der benachbarten anderen Solarzelle kontaktiert. Die einzelnen Solarzellen sind schräg zur Horizontalen in den Kleber eingedrückt. Zwischen dem
Kleber und dem zylindrischen Körper befindet sich außerdem ein Isolierfϊlm. Zum Herstellen eines Moduls werden der auf den Zylinder gewickelte Körper sowie der Isolierfilm durchge- schnitten und vom Zylinder abgenommen, so daß ein rechteckiger, dünner Folienmodul mit serienverschalteten Solarzellen erhalten wird.
Aus der US-A-5 273 608 ist ein Verfahren zum Einbetten photovoltaischer Geräte bekannt.
In der US-A-5232 519 ist ein Photovoltaikmodul beschrieben, bei dem sich auf den Oberseiten der Deckelektroden jeder strangförmigen Gruppe von Solarzellen ein Ableitstreifen, auch Ableitgrid genannt, zum Abgreifen der erzeugten Spannung befindet. Um zu vermeiden, daß die Ableitstreifen die Deckelektrode und damit auch die darunter befindliche Absorberschicht abschatten, wird in dieser Schrift das Vorsehen einer V-förmigen Vertief ng in der den gesamten Modul überdeckenden Abdeckschicht oberhalb jedes Ableitbandes vorgeschlagen. Dadurch sollen die einfallenden Sonnenstrahlen so umgelenkt werden, daß diese möglichst nicht auf das jeweilige Ableitband auftreffen.
Ein Verfahren zum Herstellen von Bandsolarzellen auf der Basis von einseitig mit CIS-
(Kupfer/lndium/Diselenid) und seinen Homologen beschichten Kupferbändern und eine dafür geeignete apparative Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-C2-196 34 580 bekannt. Dünnschichtsolarzellen auf der Basis der Ib/ffla/VIa- Verbindungshalbleiter sowie Verfahren zum Herstellen derartiger Dünnschichtsolarzellen sind in den deutschen Patentanmeldungen 19921 514 sowie 19921 515 beschrieben.
Ein Photovoltaikmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US-A- 5457057 bekannt. Bei diesem Modul ist eine Anzahl einzelner Platten elektrisch derart miteinander verbunden, daß eine für den jeweiligen Anwendungsfall gewünschte Spannung und der erforderliche Strom bereitgestellt wird. Die Platten sind miteinander serienverschaltet, um die erzeugte Spannung zu erhöhen. Es ist ferner in dieser Schrift allgemein erwähnt, daß in einigen Fällen Gruppen serienverschalteter Platten parallel miteinander verbunden werden können, um die geforderten Leistungsanforderungen bei vorgegebener Spannung zu erfüllen. Auch in diesem Fall befinden sich sogenannte Ableitdrähte in bzw. auf der obersten Deckschicht jeder Platte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Photovoltaikmodul der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welcher wirtschaftlicher und insbesondere flexibler auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogen herstellbar ist. Der Erfindung liegt femer die Aufgabe zugrunde, ein Verfah- ren zum Herstellen eines solchen Photovoltaikmoduls anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Photovoltaikmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und verfahrensseitig durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zum Parallelverschalten der mehreren Gruppen serienver- schalteter Solarzellen derart ausgebildet und angeordnet, daß einerseits die elektrisch leitenden Rückelektroden der ersten Solarzelle jeder Gruppe und andererseits die elektrisch leitenden Rückelektroden der letzten Solarzelle jeder Gruppe elektrisch miteinander verbunden sind. Dadurch ist das Auftreten einer Schattenfläche auf den Deckelektroden bzw. den Absorberschichten der Solarzellen auf besonders einfache Weise verhindert, da die elektrische Verbindung der einzelnen Gruppen von der Rückseite der Solarzellen her erfolgt. Durch die Verhinderung einer Abschattung, welche schnell zu einem Verlust von etwa 10 % der gesamten Solarfläche führen kann, ist die Wirtschaftlichkeit des Moduls pro m2 Solarfläche erhöht. Günstig ist femer, daß die Module in Form, Leistung und Größe frei wählbar sind, so daß die Leistung des erfindungsgemäßen Photo voltaikmoduls flexibel an den jeweiligen Anwendungsfall, d.h. an die Wünsche des Verbrauchers, anpaßbar ist. Letztlich bietet der erfindungsgemäße Modul daher pro Einheit der erzielten Leistung bzw. pro Einheit der Fläche des Moduls geringere Kosten und zusätzlich pro Einheit der abgegebenen Leistung ein geringeres Gewicht.
Vorteilhafterweise bildet jede Gruppe einen Strang mehrerer, parallel zueinander angeordneter, bandförmiger Solarzellen. Dadurch ist es möglich, den erfindungsgemäßen Modul als sogenannten Folienmodul herzustellen, wodurch die Flexibilität weiter erhöht ist. Ein derartiger Modul hat ein geringes Gewicht und ist relativ robust, so daß von einer 15- bis 20-jährigen
Standzeit dieser Module und entsprechend geringen Strompreisen je kWh auszugehen ist.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind einander benachbarte Solarzellen sich gegenseitig überlappend derart angeordnet, daß die Rückelektrode der einen Solarzelle die Deckelektrode der benachbarten anderen Solarzelle kontaktiert, wobei die Solarzellen vorzugsweise im wesentlichen eben ausgebildet und jeweils zur Horizontalen geneigt angeordnet sind. Dadurch ist auf einfache Weise eine Serienverschaltung der bandförmigen Solarzellen möglich, ohne daß zusätzliche Hilfs- oder Ausrüstungsmittel erforderlich sind. Durch die geneigte Anordnung jeder Solarzelle bleibt diese trotz der gegenseitigen überlappenden Kontaktierung benachbarter Solarzellen im wesentlichen eben ausgebildet, so daß das Auftreten von Knicken oder Verwerfungen weitgehend ausgeschlossen ist. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Rückelektroden der jeweils ersten Solarzelle jeder Gruppe und die Rückelektroden der jeweils letzten Solarzelle jeder Gruppe jeweils mittels eines Ableitbandes miteinander verbunden, wobei vorzugsweise jedes Ableitband senkrecht zu den überlappend serienverschalteten Solarzellen jeder Gruppe angeordnet ist. Da- durch ergeben sich verfahrenstechnische Vorteile, da die Ableitbänder parallel zur Vorschubrichtung einer Vorderseitenfolie des Moduls und dadurch mit apparativ weitgehend geringem Aufwand aufgebracht werden können. Die Parallelverschaltung der einzelnen Gruppen von Solarzellen befindet sich damit auf der Rückseite jedes Solarzellenstranges und bietet somit die bereits zuvor erwähnten technologischen Vorteile (Vermeidung von Abschattungen). Eine derar- tige Verschaltung ist einfach aufgebaut und mit geringem apparativen Aufwand durchführbar.
Gemäß einer bevorzugten ersten Ausfuhrungsform der Erfindung erstreckt sich jedes Ableitband quer über die Rückelektroden jeder Gruppe, wobei das eine Ableitband nahe dem einen Ende der Rückelektroden und das andere Ableitband nahe dem gegenüberliegenden, anderen Ende der Rückelektroden angeordnet ist und sich vorzugsweise jeweils zwischen dem einen
Ableitband und den Rückelektroden jeder Gruppe ausgenommen der Rückelektrode der jeweils ersten Solarzelle sowie zwischen dem anderen Ableitband und den Rückelektroden jeder Gruppe ausgenommen der Rückelektrode der jeweils letzten Solarzelle eine elektrische Isolierschicht befindet. Mit einer derartigen Anordnung der Ableitbänder wird ein Flächenverlust vollständig verhindert. Die Ableitbänder befinden sich innerhalb der Fläche der mehreren
Gruppen von Solarzellen. Durch die elektrische Isolierschicht ist sichergestellt, daß das eine Ableitband ausschließlich mit der Rückelektrode der jeweils ersten Solarzelle und das andere Ableitband ausschließlich mit der Rückelektrode der jeweils letzten Solarzelle in Kontakt steht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen den Ableitbändem und den Rückelektroden der Solarzellen ausgenommen im Kontaktbereich der Ableitbänder mit den jeweils ersten bzw. letzten Solarzellen eine Heißschmelzschicht vorgesehen. Diese dient auf der einen Seite dazu, den Raum zwischen dem jeweiligen Ableitband und den Solarzellen auszufüllen; sie dient aber auch dazu, das jeweilige Ableitband zu fixieren, damit dieses sicher an seinem Platz gehalten ist. Dadurch entsteht ein äußerst kompakter Modul, in dem das Auftreten von Hohlräumen und dadurch bedingte Schäden an dem Modul wirksam verhindert sind.
Gemäß einer bevorzugten zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung stehen die jeweils ersten Solarzellen über das eine Ende ihrer Gruppe und die jeweils letzten Solarzellen über das gegen- überliegende, andere Ende ihrer Gruppe vor, wobei sich jedes Ableitband quer zu den Solarzellen jeder Gruppe unter gegenseitiger Verbindung im Überlappungsbereich mit den am einen Ende vorstehenden bzw. mit den am anderen Ende vorstehenden Rückelektroden erstreckt und außerhalb des durch die Solarzellen ausgenommen die jeweils ersten Solarzellen gebildeten, einen Endes bzw. außerhalb des durch die Solarzellen ausgenommen die jeweils letzten Solarzellen gebildeten, anderen Endes jeder Gruppe angeordnet ist. Damit befinden sich die Ableitbänder gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung außerhalb des Hauptteils der Fläche jeder Gruppe. Diese Anordnung erspart das Aufbringen einer Isolierschicht auf die Solarzellen, wie sie im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung erforderlich ist. Andererseits ist damit eine geringfügige Erhöhung der Modulfläche bei im wesentlichen konstant gebliebener Leistung verbunden. Damit bietet diese Ausführungsform insbesondere dann Vorteile, wenn eine genügend große Fläche zum Aufstellen der Photovoltaikmodule zur Verfügung steht. 0
Vorteilhafterweise sind die mehreren Gruppen allseits in einen wärmeaktivierbaren Kunststoff eingebettet. Dadurch ist der Modul vor negativen Umwelteinflüssen weitgehend geschützt. Er ist trotzdem biegsam, und daher auch an gekrümmten bzw. gebogenen Flächen einsetzbar.
5 Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12 bietet den
Vorteil, daß die einzelnen Gruppen auf einfache Weise auf die Rückseite einer Vorderseitenfolie des Moduls aufgebracht werden können. Durch die sich anschließende Parallelverschaltung der mehreren Gruppen ist sichergestellt, daß die Verschaltung der Solarzellen zu einem oder mehreren Modulen in die Modulmontage verlagert wird und dadurch im Gegensatz zu anderen
?o Dünnschichtverfahren eine einfachere Technologie mit weniger verfahrenstechnischen Einzelschritten zum Einsatz kommen kann. Die Modulgröße kann unabhängig von der Größe der Solarzellen frei gestaltet werden. Ein sogenanntes Abscaling der technischen Anlagen und Spezialausrüstungen zur Herstellung der Solarzellen kann damit entfallen. Aufgrund der niedrigen Anzahl der technologischen Einzelschritte kann das Herstellungsverfahren relativ einfach
»5 durchgeführt werden, was schließlich zu einer deutlichen Reduktion der solaren Stromgestehungskosten führt. Außerdem kann erfindungsgemäß auf das Aufbringen sogenannter Ab- leitgrids verzichtet werden.
Vorteilhafterweise wird die Vorderseitenfolie von einer Rolle abgezogen und werden bandför- o mige Solarzellen mit obenliegenden Rückelektroden quer zur Vorschubrichtung der Vorderseitenfolie auf diese aufgebracht, wobei vorzugsweise die Vorderseitenfolie vor dem Aufbringen der Solarzellen erwärmt wird und die Solarzellen unter gegenseitiger Überlappung, wobei die Rückelektrode der einen Solarzelle die Deckelektrode der anderen, benachbarten Solarzelle kontaktiert, zur Horizontalen geneigt in die Vorderseitenfolie eingedrückt werden. Damit kann 5 das erfindungsgemäße Verfahren in einem sogenannten Rolle-zu-Rolle-Prozeß durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, lediglich eine Rolle, d.h. die Rolle für die Vorderseitenfolie, vorzusehen und die Folie am Ende des Verfahrens in einzelne Module der gewünschten Spezi- fikation zu zerschneiden. Auch die bandförmigen Solarzellen können von einer Rolle abgezogen werden. Aufgrund der gegenseitigen Kontaktierung benachbarter Solarzellen können diese auf einfache Weise durch eine Überlagerung der Bewegung der Vorderseitenfolie mit derjenigen beim Aufbringen der Solarzelle auf die Folie aufgebracht werden. Aufgrund der Vorschub- geschwindigkeit der Vorderseitenfolie sind die Solarzellen jeweils lediglich ein kurzes Stück in
Vorschubrichtung der Folie mitzuführen. Dies bietet Vorteile bei der apparativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird auf die Rückelektroden jeder Gruppe einerseits nahe dem einen Ende ausgenommen auf die Rückelektrode der jeweils ersten Solarzelle und andererseits nahe dem gegenüberliegenden, anderen Ende ausgenommen auf die Rückelektrode der jeweils letzten Solarzelle eine streifenförmige elektrische Isolierschicht aufgebracht, wobei vorzugsweise auf die Rückelektroden jeder Gruppe vornehmlich im Bereich der Isolierschicht ausgenommen in den Kontaktbereichen, über die die Rückelektroden der ersten Solarzelle jeder Gruppe bzw. die Rückelektroden der letzten Solarzelle jeder Gruppe jeweils miteinander elektrisch verbunden werden sollen, eine Heißschmelzschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgesprüht, wird. Mit Hilfe des Aufbringens der streifenförmigen elektrischen Isolierschicht ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, das noch aufzubringende Ableitband gegenüber den anderen Rückelektroden der jeweiligen Gruppe zu isolieren. Damit wird die elektrische Spannung lediglich an den Stellen abgegriffen, welche für eine zweckmäßige
Parallelverschaltung der einzelnen Gruppen vorteilhaft ist. Da die Isolierschichten und die Heißschmelzschichten im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, können einerseits die Isolierschichten und andererseits die Heißschmelzschichten im wesentlichen gleichzeitig auf die Solarzellen aufgebracht werden. Dies führt zu einer apparativ kompakten Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und beschleunigt das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Moduls. Die genannte Heißschmelzschicht dient im Sinne einer Doppelwirkung einerseits zur Vermeidung von Hohlräumen im Modul und andererseits zu einem Fixieren des jeweiligen Ableitbandes.
Vorteilhafterweise wird auf die Heißschmelzschichten und die Kontaktbereiche der Rückelektroden der ersten Solarzelle jeder Gruppe bzw. die Kontaktbereiche der Rückelektroden der letzten Solarzelle jeder Gruppe ein Ableitband aufgebracht. Damit kann das Ableitband quer über die Solarzellen laufen, was das Aufbringen des Ableitbandes vereinfacht. Trotzdem kontaktiert das Ableitband nur bestimmte Rückelektroden, soweit dies für die gewünschte Parallelverschaltung technisch erforderlich und sinnvoll ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ersten Solarzellen jeder Gruppe bzw. die letzten Solarzellen jeder Gruppe derart auf die Vorderseitenfolie aufgebracht, daß die jeweils ersten Solarzellen über das eine Ende ihrer Gruppe und die jeweils letzten Solarzellen über das gegenüberliegende, andere Ende ihrer Gruppe vorstehen, wobei die überstehenden Abschnitte der jeweils ersten bzw. der jeweils letzten Solarzellen mit je einem Ableitband miteinander verbunden werden. Wie zuvor bei der Erläuterung des erfindungsgemäßen Moduls angegeben, ist in diesem Fall das Aufbringen einer Isolierschicht auf die Rückelektroden jeder Gruppe entbehrlich.
Vorteilhafterweise erfolgt das Aufbringen der Isolierschicht, der Heißschmelzschicht, sofern diese vorhanden sind, und der Ableitbänder quer zur Längsrichtung der Solarzellen bzw. parallel zur Vorschubrichtung der Vorderseitenfolie, was die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter vereinfachen kann, da die Möglichkeit besteht, auf einen Bewegungsmechanismus für die Einrichtung zum Aufbringen der Isolierschicht bzw. der Heiß- schmelzschicht vollständig zu verzichten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Verfahren ein kontinuierlich ablaufender Prozess, wodurch die Herstellung von Photovoltaikmodulen nicht unwesentlich beschleunigt werden kann.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Unteransicht einer ersten Ausführungsform eines Photovoltaikmo- duls während dessen Herstellung;
Fig. 2 eine schematische Unteransicht des Photovoltaikmoduls gemäß Fig. 1 mit zwei serien- verschalteten Solarzellen;
Fig. 3 eine schematische Unteransicht des Moduls gemäß Fig. 1 mit einer Gruppe serienver- schalteter Solarzellen;
Fig. 4 eine schematische Unteransicht des Moduls gemäß Fig. 3 mit vier Gruppen jeweils serienverschalteter Solarzellen;
Fig. 5 eine schematische Unteransicht des Moduls gemäß Fig. 4 mit teilweise auf die Solarzellen aufgebrachten Isolierschichten; Fig. 6 eine schematische Unteransicht des Moduls gemäß Fig. 5 mit auf die Isolierschichten und Rückelektroden aufgebrachten Ableitbändern;
Fig. 7 einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch einen Photovoltaikmodul nahe dessen einem Ende gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch den Photovoltaikmodul nahe dessen gegenüberliegendem, anderem Ende gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Unteransicht eines Photovoltaikmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung während dessen Herstellung;
Fig. 10 eine schematische Unteransicht des Moduls gemäß Fig. 9 mit auf einen Teil der
Rückelektroden aufgebrachten Ableitbändern;
Fig. 11 eine schematische Unteransicht des Photovoltaikmoduls gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 12 eine schematische Unteransicht des Photovoltaikmoduls gemäß Fig. 11 mit Modulanschlußdose;
Fig. 13 eine schematische Unteransicht des Photovoltaikmoduls gemäß Fig. 12 mit Modulrah- mung; und
Fig. 14 eine schematische Draufsicht auf den Photovoltaikmodul gemäß Fig. 13.
Ein schematischer Längsschnitt nahe einem oberen Ende eines Photovoltaikmoduls 1 gemäß ei- ner ersten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 und ein schematischer Längsschnitt nahe einem unteren Ende des Photovoltaikmoduls 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt.
Jeder Photovoltaikmodul 1 hat mehrere Gruppen 2, 3, 4, 5 serienverschalteter Solarzellen 6, 7, 8, wobei in den Fig. 7 und 8 der Einfachheit halber lediglich zwei Gruppen je drei serienverschalteter Solarzellen gezeigt sind. Es ist zu beachten, daß in den Fig. 7 und 8 die Vorderseite 10 jedes Photovoltaikmoduls 1 unten und die Rückseite 11 jedes Photovoltaikmoduls 1 oben angeordnet ist.
Jede Solarzelle 6, 7, 8 weist eine Deckelektrode 12, eine Rückelektrode 13 und zwischen den Elektroden 12, 13 eine Absorberschicht 14 auf, wobei diese drei Elemente in Fig. 7 mit Bezugszeichen der besseren Übersicht halber lediglich hinsichtlich der zur Gruppe 2 gehörenden Solarzelle 8 gezeigt sind. Der Aufbau der anderen Solarzellen 6 und 7 entspricht in den Fig. 7 und 8 demjenigen der Solarzelle 8 gemäß Fig. 7.
Der Aufbau der Solarzellen 6, 7, 8 ist in den Fig. 7 und 8 lediglich rein schematisch dargestellt.
Die Solarzellen können derart aufgebaut sein, wie dies beispielhaft in den Dokumenten DE-C2- 196 34 580, DE 199 21 514 sowie DE 199 21 515 angegeben ist, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird.
Danach sind die Solarzellen sogenannte Dünnschichtsolarzellen mit einer Gesamtdicke von etwa 30 μm bis etwa 100 μm und einer Breite von etwa 1 cm. Die Absorberschicht 14 ist vorzugsweise eine sogenannte CIS-Absorberschicht aus Kupfer-Indium-Diselenid (CuInSe2) oder Kupfer-Indium-Disulfid (CuInS2). Es können auch andere Absorberschichten beispielsweise aus Kupfer-Gallium-Diselenid (CuGaSe2), Kupfer-Gallium-Disulfid (CuGaS2) und Gemische dieser Elemente (Cu(In,Ga)(Se,S)2) zur Anwendung kommen. Diese Verbindungshalbleiter der
Gruppen Ib/HIa/NIa des Periodensystems besitzen einen für Solaranwendungen geeigneten Bandabstand und können daher theoretisch bis zu 30 % des Sonnenlichts in elektrische Energie umwandeln. Sie haben einen hohen Absorptionskoeffizienten, so daß schon eine sehr dünne Halbleiterschicht von etwa 1 μm genügt, um mindestens 90 % des Sonnenlichts zu absorbieren. Jede Solarzelle ist in der Lage, die lichterzeugten Ladungsträgerpaare zu trennen, so daß die Ladungsträger an der transparenten, hochleitfähigen Deckelektrode, auch Deckschicht genannt, oder, wie erfmdungsgemäß beschrieben, an der Rückelektrode abgeführt werden können. Verfahren zum Herstellen derartiger bandförmiger Solarzellen sind in den drei letztgenannten Dokumenten im einzelnen angegeben.
Erfindungsgemäß weist der Photovoltaikmodul 1 eine Einrichtung 15 zum Parallelverschalten der mehreren Gruppen 2 bis 5 auf, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, daß einerseits die elektrisch leitenden Rückelektroden 13 der ersten Solarzelle 6 jeder Gruppe 2 bis 5 (siehe Fig. 7) und andererseits die elektrisch leitenden Rückelektroden 13 der letzten Solarzelle 8 jeder Gruppe 2 bis 5 (siehe Fig. 8) elektrisch miteinander verbunden sind. Jede Gruppe 2 bis 5 bildet einen Strang 20 bis 23 mehrerer, parallel zueinander angeordneter, bandförmiger Solarzellen 6, 7 und 8. Es wird darauf hingewiesen, daß gemäß der Darstellung der Fig. 7 und 8 lediglich drei serienverschaltete Solarzellen gezeigt sind. Gemäß den Fig. 3 bis 6 kann ein Strang beispielhaft auch aus zehn serienverschalteten Solarzellen, gemäß den Fig. 9 und 10 auch aus neun serienverschalteten Solarzellen bestehen, wobei die Anzahl der serienverschalteten Solarzellen von der gewünschten, zu erzielenden Spannung, d.h. vom praktischen Anwendungsfall her, weitgehend vorgegeben ist und in weiten Grenzen variieren kann.
Gemäß den Fig. 7 und 8 sind einander benachbarte Solarzellen 6, 7 bzw. 7, 8 sich gegenseitig überlappend derart angeordnet, daß die Rückelektrode 13 der einen Solarzelle 6 bzw. 7 die
Deckelektrode 12 der anderen Solarzelle 7 bzw. 8 kontaktiert. Aus den Fig. 7 und 8 ist femer zu ersehen, daß die Solarzellen 6, 7, 8 im wesentlichen eben ausgebildet und jeweils zur Horizontalen geneigt angeordnet sind.
Erfindungsgemäß sind nun die Rückelektroden 13 der jeweils ersten Solarzelle 6 jeder Gruppe
2 bis 5 und die Rückelektroden 13 der jeweils letzten Solarzelle 8 jeder Gruppe 2 bis 5 jeweils mittels eines Ableitbandes 24, 25 miteinander elektrisch verbunden, wobei, wie später noch genauer beschrieben wird, jedes Ableitband 24, 25 senkrecht zu den überlappend serienverschalteten Solarzellen 6, 7, 8 jeder Gruppe 2 bis 5 angeordnet ist.
Gemäß dem Photovoltaikmodul der ersten Ausführungsform der Erfindung, welcher in den Fig. 1 bis 6, 7, 8 sowie 11 bis 14 gezeigt ist, erstreckt sich jedes Ableitband 24, 25 quer über die Rückelektroden 13 der Gruppen 2 bis 5, wobei das eine Ableitband 24 nahe dem einen Ende 26 (in Fig. 6 ist dies das obere Ende) der Rückelektroden 13 und das andere Ableitband 25 nahe dem gegenüberliegenden, anderen Ende 27 (in Fig. 6 ist dies das untere Ende) der Rückelektroden 13 angeordnet ist. Es ist klar, daß die Ableitbänder 24, 25 nicht unbedingt nahe den beiden Enden des Moduls anzuordnen sind. Sie können an jeder anderen Stelle auf der Rückseite des Moduls, beispielsweise auch direkt nebeneinander, angeordnet sein. Wie zuvor angedeutet, zeigt Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Modul und damit einen Querschnitt durch jede Solar- zelle nahe dem einen, oberen Ende 26 und Fig. 8 nahe dem gegenüberliegenden, anderen, unteren Ende 27 jedes Moduls.
Aus den Fig. 7 und 8 ist ferner ersichtlich, daß sich jeweils zwischen dem einen Ableitband 24 und den Rückelektroden 13 jeder Gruppe ausgenommen der Rückelektrode 13 der jeweils ersten Solarzelle 6 sowie zwischen dem anderen Ableitband 25 und den Rückelektroden 13 jeder Gruppe ausgenommen der Rückelektrode 13 der jeweils letzten Solarzelle 8 eine elektrische Isolierschicht 30 befindet. Gemäß den Fig. 7 und 8 umgreift diese Isolierschicht 30 die in Rede stehenden Solarzellen, im Falle der Fig. 7 die Solarzellen 7 und 8 und im Falle der Fig. 8 die in der rechten Hälfte gezeigten Solarzellen 6 und 7 etwa L-förmig, d.h. die Isolierschicht überdeckt einen Teil der Unterseite, nämlich der Rückelektrode 13, jeder Solarzelle sowie das jeweilige in den Figuren linke Ende der genannten Solarzellen, welches durch die freien Abschnitte von Deckelektrode 12, Absorberschicht 14 und Rückelektrode 13 gebildet ist. Die Isolierschichten bestehen vorzugsweise aus anorganischen dielektrischen Materialien wie Titanoxid oder Siliziumoxid; es können aber auch organische Elektroisolierlacke zum Einsatz kommen.
Wie femer in den Fig. 7 und 8 dargestellt, ist zwischen den Ableitbändern 24, 25 und den Rück- elektroden der Solarzellen 6, 7, 8 ausgenommen im Kontaktbereich 31 im Falle der Darstellung der Fig. 7 und ausgenommen im Kontaktbereich 32 im Falle der Darstellung gemäß Fig. 8 der Ableitbänder mit den jeweils ersten bzw. letzten Solarzellen 6, 8 eine Heißschmelzschicht 33 vorgesehen. Die Heißschmelzschicht kann vorzugsweise gleichzeitig im Sinne einer Doppelfunktion die Funktion der Isolierschicht mit übernehmen. Gemäß den Fig. 7 und 8 füllt also die Heißschmelzschicht 33 den gesamten Zwischenraum zwischen dem jeweiligen Ableitband 24 bzw. 25 und den Solarzellen aus. Die Heißschmelzschicht 33 ist vorzugsweise ein wärme- aktivierbarer Kunststoff. Vorteilhafterweise ist der wärmeaktivierbare Kunststoff Ethylenvinyl- acetat (EVA) und damit derselbe Kunststoff, der auch für die Einbettung des Moduls verwendet wird. Es können auch andere Kunststoffe, insbesondere sogenannte Schmelzkleber wie bei- spielsweise macromelt 6208, zu beziehen von der Firma Henkel KG a.A. Düsseldorf, verwendet werden.
Eine zweite Ausführungsform des Photovoltaikmoduls 1 ist schematisch in einer Unteransicht in den Fig. 9 und 10 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform stehen die jeweils ersten Solarzellen 6 über das eine Ende 26 ihrer Gruppe 2 bis 5 und die jeweils letzten Solarzellen 8 über das gegenüberliegende, andere Ende 27 ihrer Gruppe 2 bis 5 vor. Jedes Ableitband 24, 25 erstreckt sich quer zu den Solarzellen 6, 7, 8 jeder Gruppe 2 bis 5 unter gegenseitiger Verbindung im Überstandsbereich 24, 25 (Fig. 10) mit den am einen Ende 26 vorstehenden bzw. mit den am anderen Ende 27 vorstehenden
Rückelektroden 13 jeder Gruppe und außerhalb des durch die Solarzellen 6 bis 8 ausgenommen die jeweils ersten Solarzellen 6 gebildeten einen Endes 26 bzw. außerhalb des durch die Solarzellen 6 bis 8 ausgenommen die jeweils letzten Solarzellen 8 gebildeten, anderen Endes 27 jeder Gruppe, wie dies schematisch in Fig. 10 angedeutet ist.
Die Gruppen 2 bis 5 sind allseits in einen wärmeaktivierbaren Kunststoff 36 eingebettet, wie dies beispielhaft in den Fig. 7, 8, 13 und 14 angedeutet ist. Im Falle der Deckschicht des Moduls auf der Vorderseite 10 ist dieser aktivierbare Kunststoff 36 transparent und besteht beispielsweise aus EVA. Ein solcher Kunststoff verflüssigt sich ab 80 bis 100°C und bildet vorzugsweise bei etwa 150°C Vernetzungen. Ein solcher transparenter wärmeaktivierbarer Kunststoff ist beispielsweise das Produkt ETIMEX ELVAX der Firma BP Chemicals PlasTec. Es können auch andere wärmeaktivierbare Kunststoffe eingesetzt werden. Es ist klar, daß ein solcher
Kunststoff beim Aufschmelzen bzw. Vernetzen klebrig wird. Auch die die Rückseite 11 jedes Moduls bildende Unterschicht kann aus einem solchen wärmeaktivierbaren Kunststoff 36 bestehen. Es ist aber auch möglich, letztere Schicht beispielsweise durch einen nicht transparenten Kunststoff auszubilden. Auf den wärmeaktivierbaren Kunststoff kann zur Verhinderung von Verwitterung eine Deckfolie aufgebracht werden, welche auf der Frontseite der Module transparent ist. Eine solche transparente Folie ist beispielsweise das Produkt Tefzel der Firma Dupont. Auf der Rückseite können auch nichttransparente Folien oder Verbundfolien, wie z.B. die Produkte ICOSOLAR der Firma ISOVOLTA, verwendet werden.
Zusätzlich ergibt sich der genaue Aufbau des erfindungsgemäßen Photovoltaikmoduls 1 aus der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines solchen Moduls. Dieses Verfahren wird nachfolgend näher erläutert.
Gemäß Fig. 1 wird eine bandförmige Solarzelle 6 mit obenliegender Rückelektrode 13 auf eine Vorderseitenfolie 37 quer deren Längsrichtung aufgelegt. Die Vorderseitenfolie ist in Fig. 1 lediglich beispielhaft als rechteckige Fläche dargestellt. Vorzugsweise wird die Vorderseitenfolie 37 von einer nicht näher gezeigten Rolle, auf die die Folie aufgewickelt ist, abgezogen. Die bandförmige Solarzelle 6 wird dann quer zur Vorschubrichtung, welche in Fig. 1 beispielhaft mit dem Pfeil A gekennzeichnet ist, aufgebracht.
Dazu wird die Vorderseitenfolie 37 vor dem Aufbringen der einzelnen Solarzellen erwärmt. Die Solarzellen werden dann unter gegenseitiger Überlappung (siehe Fig. 2 bis 4) zur Horizontalen geneigt (siehe auch Fig. 7 und 8) in die Vorderseitenfolie 37 eingedrückt, wobei, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, die Rückelektrode 13 der einen Solarzelle 6 bzw. 7 die Deckelektrode 12 der anderen, benachbarten Solarzelle 7 bzw. 8 kontaktiert. Demnach wird auf die in Fig. 1 dargestellte Solarzelle 6 die nächste Solarzelle 7 überlappend so aufgelegt, daß die in Fig. 1 sichtbare Fläche teilweise abgedeckt ist. Der besseren Übersicht halber ist diese Querschnittsverringerung in der Darstellung gemäß Fig. 2 im Vergleich zu derjenigen der Fig. 1 überaus deutlich ausgebildet. Es ist klar, daß, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, sich benachbarte Solarzellen nur geringfügig überlappen. An die in Fig. 2 dargestellte Solarzelle 7 schließen sich nun weitere
Solarzellen an, bis schließlich die letzte Solarzelle 8 dieser ersten Gruppe, welche das Bezugszeichen 2 erhält, aufgebracht wird. Demnach gehören zur Gruppe 2 eine erste Solarzelle 6, acht Solarzellen 7 sowie eine letzte Solarzelle 8. Demnach sind die Solarzellen 6 bis 8 dieser Gruppe 2 miteinander serienverschaltet.
Wie bereits in der Kurzbeschreibung zu den Zeichnungen erwähnt, zeigen die Fig. 1 bis 6 sowie 9 bis 13 eine schematische Unteransicht eines teilweise in der Herstellung begriffenen Photovoltaikmoduls 1.
Anschließend werden in analoger Weise unter Belassung jeweils eines Zwischenabstandes 40 weitere Gruppen 3, 4, 5 auf die Vorderseitenfolie 37 aufgebracht. Gemäß Fig. 4 hat der Photo- voltaikmodul 1 somit vier verschiedene Gruppen 2 bis 5, d.h. vier Stränge 20 bis 23 jeweils se- rienverschalteter Solarmodule. Wie zuvor erwähnt, kann auf die von einer Rolle abgezogene Vorderseitenfolie eine beliebige Anzahl von Gruppen serienverschalteter Solarzellen aufgelegt werden, wobei am Ende des Herstellungsverfahrens die einzelnen Module üblicherweise durch Zuschneiden eines bandförmigen Moduls gebildet werden. Wenn also in den Figuren eine rechteckige Vorderseitenfolie 37 gezeigt ist, kann es sich dabei auch um eine sogenannte
Endlos- Vorderseitenfolie handeln.
Anschließend wird auf die Rückelektroden 13 jeder Gruppe 2 bis 5 einerseits nahe dem einen Ende 26 ausgenommen auf die Rückelektrode 13 der jeweils ersten Solarzelle 6 und anderer- seits nahe dem gegenüberliegenden, anderen Ende 27 ausgenommen auf die Rückelektrode 13 der jeweils letzten Solarzelle 8 die streifenförmige, elektrische Isolierschicht 30 gemäß Fig. 5 aufgebracht. Nahe dem oberen Ende 26 weist der Solarmodul 1 auf jeder Gruppe 2 bis 5 eine Isolierschicht 30 und nahe dem anderen Ende 27 lediglich auf den Gruppen 3 bis 5 die Isolierschicht 30 auf.
Sodann wird auf die Rückelektroden 13 jeder Gruppe 2 bis 5 vornehmlich im Bereich der Isolierschicht 30 ausgenommen in den Kontaktbereichen 31, 32, über die die Rückelektroden 13 der ersten Solarzelle 6 jeder Gruppe 2 bis 5 bzw. die Rückelektroden 13 der letzten Solarzelle 8 jeder Gruppe 2 bis 5 jeweils miteinander verbunden werden sollen, die Heißschmelzschicht 33 aufgebracht, insbesondere aufgesprüht. Diese Heißschmelzschicht 33 ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt und in Fig. 6 der besseren Übersicht und Darstellung halber weggelassen.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird auf die Heißschmelzschichten 33 und die Kontaktbereiche 31 der Rückelektroden 13 der ersten Solarzelle 6 jeder Gruppe 2 bis 5 bzw. die Kontakt- bereiche 32 der Rückelektroden 13 der letzten Solarzelle 8 jeder Gruppe 2 bis 5 ein Ableitband
24, 25 aufgebracht. Die erfindungsgemäße Einrichtung 15 zum Parallelverschalten der mehreren Gruppen 2 bis 5 weist also gemäß der ersten, in den Fig. 1 bis 8 sowie 11 bis 14 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ein Ableitband 24, 25 auf, das entweder in den Kontaktbereichen 31, 32 direkt mit den Solarzellen verbunden ist oder über die Heißschmelzschicht 33 und die Isolierschicht 30 mittelbar auf den Solarzellen aufliegt.
Eine zweite Ausführungsform eines Photovoltaikmoduls 1 ist in den Fig. 9 und 10 schematisch in einer Unteransicht gezeigt.
Dazu werden die ersten Solarzellen 6 jeder Gruppe 2 bis 5 bzw. die letzten Solarzellen 8 jeder Gruppe 2 bis 5 derart auf die Vorderseitenfolie 37 aufgebracht, daß die jeweils ersten Solarzel- len 6 über das eine Ende 26 ihrer Gruppe 2 bis 5 und die jeweils letzten Solarzellen 8 über das gegenüberliegende, andere Ende 27 ihrer Gruppe 2 bis 5 vorstehen, wobei die überstehenden Abschnitte 41, 42 der jeweils ersten bzw. der jeweils letzten Solarzellen 6, 8 gemäß Fig. 10 mit je einem Ableitband 24, 25 miteinander verbunden werden. Gemäß Fig. 10 ist das Ableitband 24 vom einen Ende 26 der Solarzellen 7 und 8 und das gegenüberliegende Ableitband 25 vom gegenüberliegenden, anderen Ende 27 der Solarzellen 6 und 7 beabstandet. Im Falle des
Ableitbandes 24 ist dieser Abstand in Fig. 10 am einen Ende 26 sehr gering und im Falle des Ableitbandes 25 am anderen Ende 27 deutlich größer ausgebildet. Es ist klar, daß der Abstand zwischen den Ableitbändern und den jeweils nicht kontaktieren Solarzellen auch einheitlich ausgebildet sein kann und üblicherweise nur ein geringes Maß, beispielsweise 0,5 bis 1 mm, beträgt.
Das Aufbringen der Isolierschicht 30 und der Heißschmelzschicht 33, sofern diese vorhanden sind wie im Fall der ersten Ausführungsform der Erfindung, sowie der Ableitbänder 24, 25 erfolgt quer zur Längsrichtung der Solarzellen 6, 7, 8 bzw., sofern die Vorderseitenfolie 37 von einer nicht gezeigten Rolle abgezogen wird, längs zur Vorschubrichtung (vgl. Pfeil A in Fig. 1) der Vorderseitenfolie 37.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ein kontinuierlich ablaufender Prozess sein, wobei auch die bandförmigen Solarzellen 6, 7, 8 von einer Rolle abgezogen und auf die Vorderseiten- folie 37 aufgebracht werden können.
Auf die derart ausgebildete Rückseite der Module gemäß den Fig. 6 und 10 wird dann eine weitere Folie 43, die sogenannte Rückseitenfolie, aufgebracht, welche in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Sodann wird der Modul, falls erforderlich, einem Laminierprozess unterworfen und entweder auf eine Rolle aufgewickelt oder, sofern erforderlich, in die gewünschten Module zugeschnitten. Es ist klar, daß jeder Modul elektrische Anschlüsse 44 (vgl. Fig. 11) aufweist, welche gemäß Fig. 12 mittels einer sogenannten Modulanschlußdose 45 abgedeckt sind. Üblicherweise wird der so hergestellte Photovoltaikmodul 1 noch einer Rahmung 46 unterzogen, welche in Bezug auf die Rückseite 11 des Moduls 1 in Fig. 13 (Unteransicht) und in Bezug auf die Vorderseite 10 des Moduls schematisch in Fig. 14 (Draufsicht) gezeigt ist. Fig. 14 läßt erkennen, daß die
Ableitbänder 24, 25 von der Rückseite des Moduls her auf den Solarzellen aufliegen. Kurze Abschnitte der Ableitbänder 24, 25 sind in Fig. 14 in den Zwischenabständen 40 der einzelnen Gruppen bzw. Stränge sichtbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird demnach durch die folgenden Schritte durchgeführt:
Aufbringen mehrerer Gruppen 2 bis 5 jeweils serienverschalteter Solarzellen 6, 7, 8 auf eine die Vorderseite 10 des Moduls 1 bildende Folie 37,
Parallelverschalten der mehreren Gruppen 2 bis 5 durch gegenseitiges Verbinden einerseits der Rückelektroden 13 der ersten Solarzelle 6 jeder Gruppe 2 bis 5 und andererseits der Rückelektroden 13 der letzten Solarzelle 8 jeder Gruppe 2 bis 5,
Aufbringen einer die Rückseite 11 des Moduls 1 bildenden Folie 43 und, sofern erforderlich, Laminieren des Folienmoduls.
Das Aufbringen der Solarmodule auf die Vorderseitenfolie 37 bzw. das Aufbringen der Rück- seitenfolie 43 auf den Modul erfolgt vorzugsweise durch ein sogenanntes Kaschieren der bandförmigen Solarzellen bzw. der Rückseitenfolie.
Erfindungsgemäß kann das Vorsehen spezieller elektrischer Abführungen, auch Ableitgrids genannt, vollständig entfallen.
Damit ist es möglich, einen leistungsfähigen Photovoltaikmodul mittels eines vereinfacht durchführbaren Verfahrens herzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Photovoltaikmodul mit mehreren Gruppen (2, 3, 4, 5) jeweils serienverschalteter Solarzellen (6, 7, 8), welche
Solarzellen (6, 7, 8) jeweils eine Deckelektrode (12), eine Rückelektrode (13) und zwischen den Elektroden (12, 13) eine Absorberschicht (14) aufweisen, und mit einer Einrichtung (15) zum Parallelverschalten der mehreren Gruppen (2 bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15) zum Parallelverschalten der mehreren Gruppen (2 bis 5) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß einerseits die elektrisch leitenden Rückelektroden (13) der ersten Solarzelle (6) jeder Gruppe (2 bis 5) und andererseits die elektrisch leitenden Rückelektroden (13) der letzten Solarzelle (8) jeder Gruppe (2 bis 5) elektrisch miteinander verbunden sind.
2. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe (2 bis 5) einen Strang (20, 21, 22, 23) mehrerer, parallel zueinander angeordneter, bandförmiger Solarzellen (6, 7, 8) bildet.
3. Photovoltaikmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einander benachbarte Solarzellen (6, 7, 8) sich gegenseitig überlappend derart angeordnet sind, daß die Rückelektrode (13) der einen Solarzelle (6, 7) die Deckelektrode (12) der anderen Solarzelle (7, 8) kontaktiert.
4. Photovoltaikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen (6, 7, 8) im wesentlichen eben ausgebildet und jeweils zur Horizontalen geneigt angeordnet sind.
5. Photovoltaikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückelektroden (13) der jeweils ersten Solarzelle (6) jeder Gruppe (2 bis 5) und die Rückelektroden (13) der jeweils letzten Solarzelle (8) jeder Gruppe (2 bis 5) jeweils mittels eines Ableitbandes (24, 25) miteinander verbunden sind.
6. Photovoltaikmodul zumindest nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ableitband (24, 25) senkrecht zu den überlappend serienverschalteten Solarzellen (6, 7, 8) jeder Gruppe (2 bis 5) angeordnet ist.
7. Photovoltaikmodul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich jedes Ableitband (24, 25) quer über die Rückelektroden (13) jeder Gruppe (2 bis 5) erstreckt, wobei das eine Ableitband (24) nahe dem einen Ende (26) der Rückelektroden (13) und das andere Ableitband (25) nahe dem gegenüberliegenden, anderen Ende (27) der Rückelektroden (13) angeordnet ist.
8. Photovoltaikmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils zwischen dem einen Ableitband (24) und den Rückelektroden (13) jeder Gruppe (2 bis 5) ausgenommen der Rückelektrode (13) der jeweils ersten Solarzelle (6) sowie zwischen dem anderen Ableitband (25) und den Rückelektroden (13) jeder Gruppe (2 bis 5) ausgenommen der Rückelektrode (13) der jeweils letzten Solarzelle (8) eine elektrische Isolierschicht (30) befindet.
9. Photovoltaikmodul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ableitbändern (24, 25) und den Rückelektroden (13) der Solarzellen (6, 7, 8) ausgenom- men im Kontaktbereich (31, 32) der Ableitbänder (24, 25) mit den jeweils ersten bzw. letzten Solarzellen (6 bzw. 8) eine Heißschmelzschicht (33) vorgesehen ist.
10. Photovoltaikmodul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ersten Solarzellen (6) über das eine Ende (26) ihrer Gruppe (2 bis 5) und die jeweils letzte Solarzellen (8) über das gegenüberliegende, andere Ende (27) ihrer Gruppe (2 bis 5) vorstehen und daß sich jedes Ableitband (24, 25) quer zu den Solarzellen (6, 7, 8) jeder Grup-
5 pe (2 bis 5) unter gegenseitiger Verbindung im Überstandsbereich (34, 35) mit den am einen Ende (26) vorstehenden bzw. mit den am anderen Ende (27) vorstehenden Rückelektroden (13) erstreckt und außerhalb des durch die Solarzellen ausgenommen die jeweils ersten Solarzellen (6) gebildeten, eines Endes (26) bzw. außerhalb des durch die Solarzellen (6, 7) ausgenommen die jeweils letzten Solarzellen (8) gebildeten, anderen Endes (27) o jeder Gruppe (2 bis 5) angeordnet ist.
11. Photovoltaikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Gruppen (2 bis 5) allseits in einen wärmeaktivierbaren Kunststoff (36) eingebettet sind. : 5
12. Verfahren zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Aufbringen mehrerer Gruppen (2 bis 5) jeweils serienverschalteter Solarzellen (6, 7, 8) 0 auf eine die Vorderseite (10) des Moduls (1) bildende Folie (37);
- Parallelverschalten der mehreren Gruppen (2 bis 5) durch gegenseitiges Verbinden einerseits der Rückelektroden (13) der ersten Solarzelle (6) jeder Gruppe (2 bis 5) und andererseits der Rückelektroden (13) der letzten Solarzelle (8) jeder Gruppe (2 bis 5);
- Aufbringen einer die Rückseite (11) des Moduls (1) bildenden Folie (43). 5
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseitenfolie (37) von einer Rolle abgezogen wird und bandförmige Solarzellen (6, 7, 8) mit obenliegenden Rückelektroden (13) quer zur Vorschubrichtung der Vorderseitenfolie (37) auf diese aufgebracht werden. 0
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseitenfolie (37) vor dem Aufbringen der Solarzellen (6, 7, 8) erwärmt wird und die Solarzellen unter gegenseitiger Überlappung, wobei die Rückelektrode (13) der einen Solarzelle (6, 7) die Dek- kelektrode (12) der anderen, benachbarten Solarzelle (7, 8) kontaktiert, zur Horizontalen 5 geneigt in die Vorderseitenfolie (37) eingedrückt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Rückelektroden (13) jeder Gruppe (2 bis 5) einerseits nahe dem einen Ende (26) ausgenommen auf die Rückelektrode (13) der jeweils ersten Solarzelle (6) und andererseits nahe dem gegenüberliegenden, anderen Ende (27) ausgenommen auf die Rückelektrode (13) der
5 jeweils letzten Solarzelle (8) eine streifenförmige, elektrische Isolierschicht (30) aufgebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Rückelektroden (13) jeder Gruppe (2 bis 5) vornehmlich im Bereich der Isolierschicht (30) ausgenommen in den
10 Kontaktbereichen (31, 32), über die die Rückelektroden (13) der ersten Solarzelle (6) jeder
Gruppe (2 bis 5) bzw. die Rückelektroden (13) der letzten Solarzelle (8) jeder Gruppe (2 bis 5) jeweils miteinander elektrisch verbunden werden sollen, eine Heißschmelzschicht I I (33) aufgebracht wird.
15 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Heißschmelzschich- ten (33) und die Kontaktbereiche (31) der Rückelektroden (13) der ersten Solarzelle (6) jeder Gruppe (2 bis 5) bzw. die Kontaktbereiche (32) der Rückelektroden (13) der letzten Solarzelle (8) jeder Gruppe (2 bis 5) ein Ableitband (24, 25) aufgebracht wird.
20 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ersten Solarzellen (6) jeder Gruppe (2 bis 5) bzw. die letzten Solarzellen (8) jeder Gruppe (2 bis 5) derart auf die Vorderseitenfolie (37) aufgebracht werden, daß die jeweils ersten Solarzellen (6) über das eine Ende (26) ihrer Gruppe (2 bis 5) und die jeweils letzten Solarzellen (8) über das gegenüberliegende, andere Ende (27) ihrer Gruppe (2 bis 5) vorstehen
25 und daß die überstehenden Abschnitte (41, 42) der jeweils ersten bzw. der jeweils letzten
Solarzellen (6 bzw. 8) mit je einem Ableitband (24, 25) miteinander verbunden werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Isolierschicht (30) und der Heißschmelzschicht (33), sofern diese vorhanden
30 sind, sowie der Ableitbänder (24, 25) quer zur Längsrichtung der Solarzellen (6, 7, 8) bzw. parallel zur Vorschubrichtung (Pfeil A) der Vorderseitenfolie (37) erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeichnet durch einen kontinuierlich ablaufenden Prozess.
EP01940339A 2000-04-28 2001-04-17 Photovoltaikmodul und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn EP1307925A2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10020784 2000-04-28
DE10020784A DE10020784A1 (de) 2000-04-28 2000-04-28 Photovoltaikmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/EP2001/004349 WO2001084638A2 (de) 2000-04-28 2001-04-17 Photovoltaikmodul und verfahren zu dessen herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1307925A2 true EP1307925A2 (de) 2003-05-07

Family

ID=7640178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01940339A Withdrawn EP1307925A2 (de) 2000-04-28 2001-04-17 Photovoltaikmodul und verfahren zu dessen herstellung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1307925A2 (de)
AU (1) AU2001273948A1 (de)
DE (1) DE10020784A1 (de)
WO (1) WO2001084638A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992955A2 (de) 2003-12-17 2008-11-19 STMicroelectronics (Research & Development) Limited TAP-Multiplexer
US10128393B2 (en) 2010-07-21 2018-11-13 First Solar, Inc. Connection assembly protection

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10261876B4 (de) * 2002-12-20 2004-12-09 Solarc Innovative Solarprodukte Gmbh Herstellungsverfahren für Solarmodule mittels Leitkleber-Bonding und Solarmodule mit Leitkleberbrücken
EP2159846A1 (de) 2008-08-29 2010-03-03 ODERSUN Aktiengesellschaft Dünnfilmsolarzelle und photovoltaische Stranganordnung
DE102010015740B4 (de) 2010-04-21 2013-04-11 Mühlbauer Ag Vorrichtung zur Herstellung eines Solarmoduls mit flexiblen Dünnschicht-Solarzellen
DE102012024754A1 (de) * 2012-12-18 2014-06-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Dünnschichtsolarzellenanordnung sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102016222130A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Einkapselungsfolie für ein Photovoltaikmodul in Schindelbauweise
US11289617B2 (en) * 2016-12-08 2022-03-29 Gang SHI Method of interconnecting shingled PV cells

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4162174A (en) * 1978-03-10 1979-07-24 Massachusetts Institute Of Technology Solar cell array
US4353161A (en) * 1981-06-18 1982-10-12 Atlantic Richfield Company Process for fabricating solar to electrical energy conversion units
US4443652A (en) * 1982-11-09 1984-04-17 Energy Conversion Devices, Inc. Electrically interconnected large area photovoltaic cells and method of producing said cells
DE3708548A1 (de) * 1987-03-17 1988-09-29 Telefunken Electronic Gmbh Solarzellenmodul mit parallel und seriell angeordneten solarzellen
JP2510281B2 (ja) * 1989-03-17 1996-06-26 株式会社富士電機総合研究所 薄膜太陽電池の製造方法
US5863354A (en) * 1993-09-28 1999-01-26 Fuji Electric Co., Ltd. Flexible photoelectric conversion module
JP3099604B2 (ja) * 1993-09-28 2000-10-16 富士電機株式会社 可撓性光電変換モジュール、その接続方法およびその製造装置
DE4340402C2 (de) * 1993-11-26 1996-01-11 Siemens Solar Gmbh Verfahren zur Kontaktierung von Dünnschichtsolarmodulen
US5457057A (en) * 1994-06-28 1995-10-10 United Solar Systems Corporation Photovoltaic module fabrication process
JPH11186577A (ja) * 1997-12-19 1999-07-09 Dainippon Printing Co Ltd 薄膜太陽電池とその形成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0184638A2 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992955A2 (de) 2003-12-17 2008-11-19 STMicroelectronics (Research & Development) Limited TAP-Multiplexer
US10128393B2 (en) 2010-07-21 2018-11-13 First Solar, Inc. Connection assembly protection

Also Published As

Publication number Publication date
DE10020784A1 (de) 2001-11-08
WO2001084638A2 (de) 2001-11-08
WO2001084638A3 (de) 2003-01-09
AU2001273948A1 (en) 2001-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10239845C1 (de) Elektrode für fotovoltaische Zellen, fotovoltaische Zelle und fotovoltaischer Modul
EP2291866B1 (de) Verfahren zur herstellung von monokornmembran-basierten solarzellen
DE602005001449T2 (de) Elektrische energieerzeugungsmodule mit zweidimensionalem profil und herstellungsverfahren dafür
DE102011001061B4 (de) Solarzellenverbinder-Elektrode, Solarzellenmodul und Verfahren zum elektrischen Verbinden mehrerer Solarzellen
EP2758993B1 (de) Dünnschichtsolarmodul mit serienverschaltung und verfahren zur serienverschaltung von dünnschichtsolarzellen
DE102009026149A1 (de) Verbundsystem für Photovoltaik-Module
EP2629339B1 (de) Foliensystem zur Kontaktierung von Photovoltaik-Zellen
DE112016001478T5 (de) Solarbatteriezelle und verfahren zur herstellung der solarbatteriezelle
EP2577738B1 (de) Dünnschichtsolarmodul und herstellungsverfahren hierfür
WO2007128342A1 (de) Solarzellenmodul sowie verfahren zur herstellung von solarzellenmodulen
EP1307925A2 (de) Photovoltaikmodul und verfahren zu dessen herstellung
DE112009002356T5 (de) Dünnschicht-Solarzellenreihe
DE3317309C2 (de)
DE4201571C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer für Licht teildurchlässigen Solarzelle und eines entsprechenden Solarmoduls
DE112019004856T5 (de) Solarzelle mit umlaufendem finger
DE102021127793A1 (de) Stromabführungssystem für eine Beschattungseinrichtung und Beschattungseinrichtung hierfür
DE112022002992T5 (de) Heteroübergangszelle und Verfahren zu ihrer Bearbeitung und Zellenmodul
DE202010013136U1 (de) Dünnschicht-Photovoltaikmodul
WO2012022312A2 (de) Solarzellenmodul und herstellungsverfahren hierfür
DE202013003610U1 (de) Solarzellenmodul
EP3358628B1 (de) Verfahren zur herstellung eines photovoltaikbauteils und photovoltaikbauteil
DE102010015970A1 (de) Photovoltaikzelle, Photovoltaikzellenmodul, Anordnung zum Aufbringen einer vorgegebenen Information auf eine Photovoltaikzelle, Verfahren zum Ermitteln einer Information von einer Photovoltaikzelle, Anordnung zum Ermitteln einer Information von einer Photovoltaikzelle
DE4336582A1 (de) Solarzellenanordnung aus Solarzelleneinzelelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102022124476A1 (de) Solarzellenmodul und Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls
DE102013219526B4 (de) Solarzellenverbund mit Verbindungselement und Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenverbunds

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20021127

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: LT LV SI

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20031031