WO2013023940A1 - Solarmodul - Google Patents

Solarmodul Download PDF

Info

Publication number
WO2013023940A1
WO2013023940A1 PCT/EP2012/065254 EP2012065254W WO2013023940A1 WO 2013023940 A1 WO2013023940 A1 WO 2013023940A1 EP 2012065254 W EP2012065254 W EP 2012065254W WO 2013023940 A1 WO2013023940 A1 WO 2013023940A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar module
glass
thin
curvature
front glass
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/065254
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Hedler
Rolf WILLIMZIK
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2013023940A1 publication Critical patent/WO2013023940A1/de

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
    • H01L31/0468—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising specific means for obtaining partial light transmission through the module, e.g. partially transparent thin film solar modules for windows
    • 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
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0488—Double glass encapsulation, e.g. photovoltaic cells arranged between front and rear glass sheets
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a solar module with a two- or three-dimensionally curved front surface.
  • Such solar modules which can be used for example in Glashub- or sliding roofs or in the body paneling of motor vehicles or in the production of building facades are known per se. Corresponding arrangements based on crystalline solar cells are described, for example, in WO 2008/029982 or US 2003/0005954 A1.
  • DE 4415 132 C2 describes a method of shaping (which in particular includes the production of curved shapes) of crystalline silicon solar cells.
  • Thin-film solar modules are regarded as second-generation photovoltaic elements and stand out from the market-dominant Si wafer-based ones
  • Thin-film solar modules manufactured on roll-to-roll processes on non-transparent flexible substrates such as metal foils are particularly suitable as photovoltaic generators for 2D-curved surfaces, but are difficult to apply because of the 3D curvature and lack of semitransparency restricted to their application.
  • a solar module with the features of claim 1 or the features of claim 3 is provided.
  • Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims.
  • a proposed solar module comprises a large-area flat thin-film solar cell having a flat back glass, and a curved front glass, which is connected to the thin-film solar cell at least at the edge of material.
  • the front glass is connected to the thin-film solar cell over the entire surface by means of a transparent potting compound which fills the gap between the front glass and the thin-film solar cell with locally varying thickness according to the curvature of the front glass.
  • a novel solar module comprises a prefabricated thin-film solar cell in planar configuration, a front glass having a first curvature and a front glass having a second curvature, which is materially bonded to the back glass at least at its edge.
  • the thin-film solar cell in the mounted state has the first curvature embossed by the back glass or the second curvature impressed by the front glass, this depending on whether the deposition of the solar cell structure on the original flat front glass (which is technologically preferred from the current point of view) or on the back glass.
  • the first curvature (that is, that of the rear glass) is smaller than the second curvature (that is, that of the front glass).
  • the front glass is connected to the thin-film solar cell over the entire surface by means of a highly transparent potting compound, which fills the space between the front glass and thin-film solar cell with a locally varying thickness according to the difference between the second and first curvature.
  • the first and second curvature are the same, the thickness of the potting compound or the adhesive over the entire gap thus substantially constant, and the curvature is the Module embossed by a pre-curved rear glass.
  • a potting compound with locally varying thickness is provided between the front glass and the thin-film solar cell
  • means are provided for compensating for the resulting and uniform transmissivity of the module.
  • the front glass or back glass has such a locally varying coloring, that the effect of the unevenly thick potting compound is compensated, or an additional transmission control film is provided with locally varying coloring, which has the same effect.
  • the solar module has a permanently elastic edge seal. This can at the same time produce the above-mentioned cohesive connection between the thin-film solar cell or the rear glass and the front glass.
  • a metal carrier frame is embedded in the edge region of the module. This can be used in particular for the installation of the module in a vehicle body structure or the facade structure of a building.
  • the solar module comprises a prefabricated arrangement of a plurality of monolithically interconnected thin-film solar cells. In particular, trench regions of the thin-film solar cells adjacent to one another in the monolithic interconnection are filled with an optically active material which effects a transmission in the visible range which is constant over the entire surface of the arrangement.
  • the proposed solar module in the visible light substantially over its entire surface a partial transparency (semitransparency) which is homogeneous for the unaided eye. This makes it suitable for applications in the field of
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the solar module according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the solar module according to the invention.
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment
  • FIGS. 5A and 5B show schematic cross-sectional representations of monolithically integrated solar cells which can be advantageously used in a solar module according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically how a solar module 1 according to the invention consists of a thin-film solar cell 3 produced in planar fashion on a flat rear glass 5 in the front end, and a convexly curved front glass 7 under the influence of double-sided solar cells. like pressure p is put together.
  • a sealing strip 9 is laid along the edge region for permanently elastic edge sealing, and the gap between the front surface of the solar cell 3 and the back of the front glass 7 is with a G demharzzusammenset - filled tion 11, which cures in the module manufacturing process (for example, under UV or temperature effect) and connects solar cell and front glass cohesively.
  • the back glass 5 is shown here separately, but basically belongs to the previously generated solar cell structure and was firmly connected in the front end with the back surface of the solar cell.
  • the back and front glass as well as the cast resin composition, as well as the thin-film solar cell itself, are each transparent to a predetermined extent in the visible light range, so that the solar module 1 has a total of semitransparency.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a solar module 21, wherein such parts, as they are also present in the solar module 1 according to Fig. 1, are designated with reference to Fig. 1 reference numerals and will not be explained again here.
  • the essential differences from the first embodiment are that a pre-curved glass 25 is used as back glass and the (originally planar, deposited on a primary planar front glass 27) thin-film solar cell 23 here in a curvature adapted to the surface curvature of the back glass 25 curvature under pressure p is connected to the return glass 25.
  • FIG. 3A shows, as a modification of the solar module shown in FIG. 1 and described above, another solar module 31, which differs from the structure according to FIG. 1 merely by the additional provision of an unevenly colored solar module Transmission compensation film on the free surface of the back glass 5 different.
  • the film 32 has gradually lower transparency in the edge region than in the middle region and thereby compensates for the increased transmission losses due to the greater thickness of the casting resin composition 11 in the center region when light passes through the solar module in its middle region. This ensures a largely uniform semitransparency over the entire surface of the module.
  • FIG. 3B shows another solar module 3, in which this transmission compensation for producing uniform semitransparency is effected in another way, by the use of a front glass 37 with a transmission which varies specifically to compensate for the uneven transmission in the cast resin layer 11.
  • a front glass 37 with a transmission which varies specifically to compensate for the uneven transmission in the cast resin layer 11.
  • the local variation of the transparency of the front glass can, for. B. can be achieved by screen printing.
  • Fig. 4 finally shows yet another solar module 41, whose basic structure also corresponds to that of the first embodiment, again with Fig. 1 matching parts are denoted by the same reference numerals as there.
  • the essential difference is that the structure of the edge-side sealing or sealing layer 49 is modified such that a metal frame 44 can be integrated into the edge region.
  • the metal support 44 will typically serve on the one hand as an assembly aid for joining a plurality of solar modules to a total structure, but at the same time as an additional edge protection.
  • very narrow designs are conceivable, which are hardly noticeable visually and thus allow a largely "seamless" assembly of solar modules to an optically largely homogeneous overall arrangement.
  • an electrically insulating adhesive layer in preparation for the encapsulation in preparation for the encapsulation (in the case of a semitransparent solution, the adhesive layer must also be semitransparent),
  • FIG. 5A shows a sketch of how monolithically integrated thin-film solar cells 3 can be formed on a substrate (carrier glass 5) with known laser structuring steps to form structure separation trenches PI, P2 or P3.
  • the layer structure comprises rear and front metallization or contact layers 6a, 6b on both sides of a photoelectrically active (absorbing) layer 4 and finally terminal regions 8a, 8b. Since the technology for the formation of such monolithically integrated thin-film solar cells is known per se, a more precise description is omitted. However, reference is made to a meaningful modification, as shown schematically in FIG. 5B. Accordingly, an integrated solar cell structure 3 'comprises, in addition to the functionally necessary components of the solar cell structure (as outlined in FIG.
  • a semitransparent cover layer 10 consisting of a liquid or paste-like material Initial state is generated such that it fills structuring trenches from a laser structuring - here the trench Pn - and thus prevents discontinuities in the desired semitransparency, which would otherwise occur in the trenches.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul (1;31;31';41) mit einer zwei- oder dreidimensional gekrümmten Frontfläche, umfassend eine großflächige ebene Dünnschicht-Solarzelle (3), die ein ebenes Rückglas (5) aufweist, und ein gekrümmtes Frontglas (7;37), welches mit der Dünnschicht-Solarzelle mindestens an deren Rand stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Beschreibung Titel
Solarmodul
Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer zwei- oder dreidimensional gekrümmten Frontfläche.
Derartige Solarmodule, die etwa bei Glashub- oder -Schiebedächern oder bei der Karosseriebeplankung von Kraftfahrzeugen oder bei der Herstellung von Gebäudefassaden eingesetzt werden können, sind an sich bekannt. Entsprechende Anordnungen auf Basis kristalliner Solarzellen sind etwa in WO 2008/029982 oder US 2003/0005954 AI beschrieben. Die DE 4415 132 C2 beschreibt ein Verfahren zur formgebenden Bearbeitung (die insbesondere die Herstellung gekrümmter Formen einschließt) von Solarzellen aus kristallinem Silizium.
Stand der Technik
Dünnschicht-Solarmodule gelten als Photovoltaik-Elemente der zweiten Genera- tion und heben sich gegenüber den marktdominierenden Si-Wafer-basierten
Solarmodulen der ersten Generation in ihren deutlich geringeren Herstellkosten, geringeren Energierückgewinnungszeiten sowie höheren relativen Energieerträgen ab. Aufgrund ihres auf m2-Größe homogenen dunklen bis schwarzen„Nadel- streifen"-Looks mit optionaler homogener Semitransparenz werden Dünnschicht- Solarmodule der Si-, CIGS- und CdTe-Technologie auf Glassubstraten künftig neben Anwendungen auf der Freifläche und auf Flachdächern weitere Märkte wie Fassaden und Automobile erobern.
Mit allen drei Dünnschicht-Photovoltaik-Technologien werden standardmäßig flache Solarmodule hergestellt, wobei z. T. thermisch-vorgespannte Gläser als Träger der aktiven Bauelemente zum Einsatz kommen, die eine langweilige Verwerfung von max. 1mm auf Im aufweisen. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Homogenität auf m2-Größe ist die Herstellung der Solarmodule auf SD- gekrümmten Flächen (mit einigen cm-Stichhöhen) mit diesen Technologien und ihren sehr komplexen Prozessschritten wie z.B. PECVD-, LPCVD-, oder PVD- Abscheidungen bisher nicht möglich. Eine mittelfristige Realisierung ist zumindest für den in der Si-Technologie notwendigen PECVD-Prozess ausgeschlossen. Die anschließenden Laminierprozesse zur Verkapselung der aktiven Schichten auf dem Glassubstrat sind ebenfalls auf flache Substrate ausgelegt und führen zu den Endprodukten eines Glas-Folie-Glas- bzw. Glas-Folie-Laminats, wobei standardmäßig EVA- oder PVB-Folien zum Einsatz kommen. Über„Rolle-zu-Rolle"-Prozesse hergestellte Dünnschicht-Solarmodule auf intransparenten flexiblen Substraten wie z. B. Metallfolien eignen sich besonders als Photovoltaik-Generatoren für 2D-gekrümmte Flächen, sind aber aufgrund der schwer applizierbaren 3D-Krümmung und fehlender Semitransparenz in ihrer Anwendung eingeschränkt.
Die großflächige Integration von Solarmodulen auf 2D- und 3D-gekrümmten Flächen wird daher bisher über Mosaik-Verkapselungen im Glas-Glas-Verbund mehrerer c-Si Solarzellen von einigen 100 cm2 Größe bzw. Dünnschicht-Solarmodulen mit reduzierter Größe (ca. 0.5m2) und sehr dünnen Gläsern realisiert. Aus der EP 0 343 628 Bl ist es immerhin bekannt geworden, eine transparente Solarzelle vom amorphen Silizium-Typ mit einer gekrümmten Glasscheibe für ein Schiebedach eines Kraftfahrzeuges zu laminieren.
Alle Mosaik-Verkapselungslösungen haben den gemeinsamen Nachteil photovol- taischnutzbare aktive Fläche über die inaktiven Zwischenräume zu verlieren. Die Mosaik-Verkapselungslösungen mit c-Si Zellen haben zudem folgende Nachteile:
- Ein homogenes„dunkles" Erscheinungsbild auf m2-Größe ist nur durch Ausfüllen der Zwischenräume möglich, es verbleibt jedoch ein Muster von Zellen mit Kontaktfingern und dunklen ausgefüllten Bereichen.
- Semitransparenz kann nur in den Zwischenräumen realisiert werden, wobei Verschaltungskontakte der Zellen sichtbar werden. Die Mosaik-Verkapselungslösungen mit Dünnschichtmodulen haben zudem folgende Nachteile:
- Ein homogenes„dunkles" Erscheinungsbild auf m2-Größe ist nur durch Ausfüllen der Zwischenräume möglich, es verbleibt jedoch ein Muster von Modulen und dunklen ausgefüllten Bereichen.
- Homogene Semitransparenz kann nicht realisiert werden, es verbleibt immer ein Muster von semitransparenten Modulen und semitransparenten Zwischenräumen.
Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung wird ein Solarmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder den Merkmalen des Anspruchs 3 bereitgestellt. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung umfasst ein vorgeschlagenes Solarmodul eine großflächige ebene Dünnschicht-Solarzelle, die ein ebenes Rückglas aufweist, und ein gekrümmtes Frontglas, welches mit der Dünnschicht-Solarzelle mindestens an deren Rand stoffschlüssig verbunden ist. In einer zweckmäßigen Ausführung des Solarmoduls gemäß dem ersten Aspekt ist das Frontglas mit der Dünnschicht-Solarzelle vollflächig mittels einer transparenten Vergussmasse verbunden, welche den Zwischenraum zwischen dem Frontglas und der Dünnschicht-Solarzelle mit gemäß der Krümmung des Frontglases lokal variierender Dicke ausfüllt. Gemäß einem relativ unabhängigen zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein neuartiges Solarmodul eine in ebener Konfiguration vorgefertigte Dünnschicht- Solarzelle, ein eine erste Krümmung aufweisendes Rückglas und ein eine zweite Krümmung aufweisendes Frontglas, welches mit dem Rückglas mindestens an dessen Rand stoffschlüssig verbunden ist. Hierbei weist die Dünnschicht-Solar- zelle im montierten Zustand die durch das Rückglas eingeprägte erste Krümmung oder die durch das Frontglas eingeprägte zweite Krümmung auf, wobei dies davon abhängt, ob die Abscheidung der Solarzellenstruktur auf dem ursprünglich ebenen Frontglas (was aus derzeitiger Sicht technologisch bevorzugt ist) oder auf dem Rückglas erfolgte.
In einer ersten Ausgestaltung dieses Solarmoduls ist die erste Krümmung (also diejenige des Rückglases) kleiner als die zweite Krümmung (also diejenige des Frontglases). In einer Ausgestaltung dieser Ausführung ist das Frontglas mit der Dünnschicht-Solarzelle vollflächig mittels einer hochtransparenten Vergussmasse verbunden, welche den Zwischenraum zwischen Frontglas und Dünnschicht- Solarzelle mit einer gemäß der Differenz zwischen zweiter und erster Krümmung lokal variierenden Dicke ausfüllt.
In einer weiteren Ausgestaltung der zweiten Variante, die aus diesseitiger Sicht unter Technologie- und Applikationsaspekten bevorzugt ist, sind die erste und zweite Krümmung gleich, die Dicke der Vergussmasse bzw. des Klebstoffs über den gesamten Zwischenraum also im Wesentlichen konstant, und die Krümmung wird dem Modul durch ein vor-gekrümmtes Rückglas eingeprägt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Varianten, bei denen zwischen dem Frontglas und der Dünnschicht-Solarzelle eine Vergussmasse mit lokal variierender Dicke vorgesehen ist, sind Mittel zum Ausgleich des sich hierdurch ergebenden und gleichmäßigen Transmissionsvermögens des Moduls vorgesehen. Speziell ist vorgesehen, dass das Frontglas oder Rückglas eine derart lokal variierende Ein- färbung aufweist, dass die Wirkung der ungleichmäßig dicken Vergussmasse kompensiert wird, oder eine zusätzliche Transmissions-Steuerfolie mit lokal variierender Einfärbung vorgesehen ist, die die gleiche Wirkung hat.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung hat das Solarmodul eine dauerelastische Kantenversiegelung. Diese kann zugleich die weiter oben erwähnte stoffschlüssige Verbindung zwischen der Dünnschicht-Solarzelle bzw. dem Rückglas und dem Frontglas herstellen. In anderen Ausführungen, in denen die feste mechanische Verbindung der Teile der Solarmoduls miteinander auf andere Weise - etwa durch eine Vergussmasse - hergestellt wird, wird aber eine Klebefunktion der dauerelastischen Kantenversiegelung nicht benötigt. In einer weiteren Ausführung ist in den Randbereich des Moduls ein Metallträgerrahmen eingebettet. Dieser kann insbesondere für den Einbau des Moduls in eine Fahrzeug-Karosseriestruktur oder die Fassadenstruktur eines Gebäudes genutzt werden. In einer weiteren Ausführung umfasst das Solarmodul eine vorgefertigte Anordnung aus mehreren monolithisch miteinander verschalteten Dünnschicht-Solarzellen. Speziell sind hierbei Grabenbereiche der in der monolithischen Verschal- tung aneinander angrenzenden Dünnschicht-Solarzellen mit einem optisch wirksamen Material ausgefüllt, welches eine über die Gesamtfläche der Anordnung konstante Transmission im sichtbaren Bereich bewirkt.
In einer aus praktischer Sicht besonders wichtigen Ausführung weist das vorgeschlagene Solarmodul im Bereich des sichtbaren Lichts im Wesentlichen über seine gesamte Fläche eine für das unbewaffnete Auge homogene Teildurchlässig- keit (Semitransparenz) auf. Diese macht es für Anwendungen im Bereich des
Baus von Fassaden, Dächern (einschließlich Vordächern) und Wintergärten sowie für Anwendungen im Fahrzeug- und Boots- oder Schiffbau besonders interessant.
Mit der Erfindung lassen sich, zumindest in den oben genannten Ausführungen oder Kombinationen derselben, vielfältige Vorteile erreichen, insbesondere folgende:
- Der bewährte Frontendprozess der Dünnschicht-Technologien muss nicht
angepasst werden.
- Es ist eine homogene Semitransparenz über bewährte Prozesse integrierbar.
- Es ist ein bewährter Verkapselungsprozess im Niedertemperaturbereich bis 200°C verwendbar.
- 2D-Stichhöhen über 5 und bis 10 cm oder sogar mehr pro Im Bogenlänge für 2mm Glasdicken sind möglich.
- Es kann im Niedertemperaturbereich eine zusätzliche Krümmung in der dritten Dimension von über 0,5 cm, bis zu 1 cm oder darüber, pro Im Bogenlänge erzeugt werden. - Eine mechanische Stabilität von über 1000 MPa/m2, bis 2400 MPa/m2, ist ohne Probleme erreichbar.
- Es ist eine einfache Integration in Automobile durch Einkleben (wie bei einer Frontscheibe) bzw. über einen Trägerrahmen möglich. Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Solarmoduls,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Solarmoduls,
Fig. 3A und 3B Abwandlungen der vorstehenden Ausführungsform,
Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 5A und 5B schematische Querschnittsdarstellungen von monolithisch inte- grierten Solarzellen, die in einem erfindungsgemäßen Solarmodul vorteilhaft einsetzbar sind.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt schematisch, wie ein erfindungsgemäßes Solarmodul 1 aus einer im Frontend auf einem ebenen Rückglas 5 planar hergestellten Dünnschicht-Solarzelle 3, und einem konvex gewölbten Frontglas 7 unter Einwirkung von beidseiti- gern Druck p zusammengefügt wird. Zwischen der Vorderfläche der Dünnschicht- Solarzelle 3 bzw. des Rückglases 5 und der Rückseite des Frontglases 7 ist entlang des Kantenbereiches zur dauerelastischen Kantenversiegelung ein Dichtstreifen 9 verlegt, und der Zwischenraum zwischen der Vorderfläche der Solarzelle 3 und der Rückseite des Frontglases 7 ist mit einer Gießharzzusammenset- zung 11 ausgefüllt, die im Modul-Herstellungsprozess (beispielsweise unter UV- oder Temperatureinwirkung) aushärtet und Solarzelle und Frontglas stoffschlüssig verbindet. Das Rückglas 5 ist hier zwar separat dargestellt, gehört aber im Grunde zum vorher erzeugten Solarzellenaufbau und wurde im Frontend mit der Rückfläche der Solarzelle fest verbunden. Rück- sowie Frontglas sowie die Gieß- harzzusammensetzung sind, wie auch die Dünnschicht-Solarzelle selbst, in einem vorbestimmten Maße im Bereich des sichtbaren Lichts jeweils transparent, so dass das Solarmodul 1 insgesamt Semitransparenz aufweist.
Fig. 2 zeigt als weitere Ausführungsform ein Solarmodul 21, wobei solche Teile, wie sie auch bei dem Solarmodul 1 nach Fig. 1 vorhanden sind, mit an Fig. 1 angelehnten Bezugsziffern bezeichnet sind und hier nicht nochmals näher erläutert werden. Die wesentlichen Unterschiede zur ersten Ausführungsform bestehen darin, dass als Rückglas ein vorgekrümmtes Glas 25 eingesetzt und die (ursprünglich planare, auf einem primär planaren Frontglas 27 abgeschiedene) Dünn- schicht-Solarzelle 23 hier in einem an die Oberflächen-Krümmung des Rückglases 25 angepassten Krümmungszustand unter Druck p mit dem Rückglas 25 verbunden ist.
Grundsätzlich kann dies ohne Vorsehen einer zusätzlichen Klebeschicht zwischen beiden geschehen, insbesondere dann, wenn der Kantenversiegelungsstreifen 29 klebefähig ist. Es kann zwischen der Dünnschicht-Solarzelle 23 und der Rückseite des Frontglases 27 aber auch eine (hier nicht gezeigte) Klebstoffschicht mit im Wesentlichen gleichmäßiger Dicke vorgesehen sein. Fig. 3A zeigt als Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten und weiter oben beschriebenen Solarmoduls ein weiteres Solarmodul 31, welches sich vom Aufbau nach Fig. 1 lediglich durch das zusätzliche Vorsehen einer ungleichmäßig eingefärbten Transmissions-Ausgleichfolie auf der freien Oberfläche des Rückglases 5 unterscheidet. Die Folie 32 weist im Randbereich graduell geringere Transparenz als im Mittenbereich auf und gleicht hierdurch die aufgrund der größeren Dicke der Gießharzzusammensetzung 11 im Mittenbereich erhöhten Transmissionsverluste beim Durchtritt von Licht durch das Solarmodul in dessen mittlerem Bereich aus. Dadurch wird eine weitgehend gleichmäßige Semitransparenz über die gesamte Fläche des Moduls gewährleistet.
Fig. 3B zeigt ein weiteres Solarmodul 3 , bei dem dieser Transmissionsausgleich zur Erzeugung gleichmäßiger Semitransparenz auf andere Weise bewirkt wird, und zwar durch den Einsatz eines Frontglases 37 mit einer speziell zum Ausgleich der ungleichmäßigen Transmission in der Gießharzschicht 11 variierenden Transmission. Im Übrigen sind der Aufbau und die Herstellung ebenso wie beim Solarmodul 1 nach Fig. 1. Die lokale Variation der Transparenz des Frontglases kann z. B. durch Siebdruck erreicht werden.
Fig. 4 schließlich zeigt noch ein weiteres Solarmodul 41, dessen Grundaufbau ebenfalls demjenigen der ersten Ausführungsform entspricht, wobei wiederum mit Fig. 1 übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der Aufbau der randseitigen Dicht- bzw. Versiegelungsschicht 49 derart modifiziert ist, dass ein Metallrahmen 44 in den Randbereich integriert werden kann. Der Metallträger 44 wird typischerweise einerseits als Montagehilfsmittel zur Zusammenfügung mehrerer Solarmodule zu einem Gesamtaufbau, zugleich aber auch als zusätzlicher Kantenschutz dienen. Andererseits sind auch sehr schmale Ausführungen denk- bar, die optisch kaum auffallen und somit eine weitgehend „nahtlose" Zusammenfügung von Solarmodulen zu einer optisch weitgehend homogenen Gesamtanordnung erlauben.
Die Herstellungsschritte von Solarmodulen der oben erläuterten Art im Frontend (Solarzellenprozess) bzw. Backend (Modulprozess) sind im Wesentlichen im
Folgenden: a) Frontend:
Großflächige Abscheidung der Front- und Rückkontaktschichen, sowie Absorbermaterialien auf einem Trägerglas von bis zu 3 mm Dicke und gewünschten Dimensionen gemäß Standardprozessen der Dünnschicht-Technologien, - monolithische Verschaltung der Solarzellen und optionale Integration der Semitransparenz per Lasertechnologie,
ggfs. Aufbringung einer elektrisch-isolierenden Haftschicht als Vorbereitung für die Verkapselung (im Falle einer Semitransparenz-Lösung muss die Haftschicht ebenfalls semitransparent sein),
- Kontaktierung der„Halbzeuge" z. B. polungsgetrennt an den Rändern,
Randentschichtung per Laser oder Sandstrahlen und
Qualitätskontrolle. b) Backend:
- Randversiegelung mit z.B. einem Butyl enthaltenden Gemisch,
- Auflage eines in der gewünschten 2D/3D-Form vorgekrümmten Rückglases (für Superstrat-Technologien) bzw. Frontglases (für Substrat-Technologien),
- Abdichten und Einspritzen einer gießharzartigen Komposition,
- Pressen des Verbunds in die gewünschte Form,
- Aushärten unter Bildung eines Stufenverbundglases und
- Qualitätskontrolle.
Fig. 5A zeigt skizzenartig, wie mit bekannten Laserstrukturierungsschritten unter Bildung von Strukturtrenngräben PI, P2 bzw. P3 monolithisch integrierte Dünnschicht-Solarzellen 3 auf einem Substrat (Trägerglas 5) gebildet werden können. Die Schichtstruktur umfasst rück- und vorderseitige Metallisierungs- bzw. Kontaktschichten 6a, 6b beidseits einer photoelektrisch aktiven (absorbierenden) Schicht 4 und schließlich Anschlussbereiche 8a, 8b. Da die Technologie zur Aus- bildung derart monolithisch integrierter Dünnschicht-Solarzellen an sich bekannt ist, wird von einer genaueren Beschreibung Abstand genommen. Hingewiesen wird jedoch auf eine sinnvolle Modifikation, wie sie in Fig. 5B schematisch gezeigt ist: Demnach umfasst ein integrierter Solarzellenaufbau 3' neben den funktionsnotwendigen Bestandteilen der Solarzellenstruktur (wie in Fig. 5A skizziert) eine semitransparente Deckschicht 10, die aus einem flüssigen oder pastösen Ausgangszustand derart erzeugt ist, dass sie Strukturierungsgrä- ben aus einer Laserstrukturierung - hier den Graben Pn - ausfüllt und somit Diskontinuitäten in der gewünschten Semitransparenz verhindert, die in den Gräben ansonsten auftreten würden.
Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung.

Claims

Ansprüche
1. Solarmodul (1;31;31';41) mit einer zwei- oder dreidimensional gekrümmten Frontfläche, umfassend eine großflächige ebene Dünnschicht-Solarzelle (3), die ein ebenes Rückglas (5) aufweist, und ein gekrümmtes Frontglas (7;37), welches mit der Dünnschicht-Solarzelle mindestens an deren Rand stoffschlüssig verbunden ist.
2. Solarmodul nach Anspruch 1,
wobei das Frontglas (7;37) mit der Dünnschicht-Solarzelle (3) vollflächig mittels einer transparenten Vergussmasse (11) verbunden ist, welche den
Zwischenraum zwischen dem Frontglas und der Dünnschicht-Solarzelle mit gemäß der Krümmung des Frontglases lokal variierender Dicke ausfüllt.
3. Solarmodul (21) mit einer zwei- oder dreidimensional gekrümmten Front- fläche, aufweisend eine in ebener Konfiguration auf einem primär ebenen
Frontglas oder Rückglas vorgefertigte Dünnschicht-Solarzelle, ein eine erste Krümmung aufweisendes Rückglas (25) und ein eine zweite Krümmung aufweisendes Frontglas (27), welches mit dem Rückglas mindestens an dessen Rand stoffschlüssig verbunden ist,
wobei die Dünnschicht-Solarzelle im montierten Zustand (23) die durch das
Rückglas eingeprägte erste Krümmung oder die durch das Frontglas eingeprägte zweite Krümmung aufweist.
4. Solarmodul nach Anspruch 3,
wobei die erste Krümmung kleiner als die zweite Krümmung ist.
5. Solarmodul nach Anspruch 4,
wobei das Frontglas mit dem Rückglas vollflächig mittels einer hochtransparenten Vergussmasse verbunden ist, welche den Zwischenraum zwischen Frontglas und Dünnschicht-Solarzelle mit einer gemäß der Differenz zwischen zweiter und erster Krümmung lokal variierenden Dicke ausfüllt.
6. Solarmodul (31;3 ) nach Anspruch 2 oder 5,
wobei das Frontglas (37) oder Rückglas eine derart lokal variierende Ein- färbung aufweist, dass die Transmission von Sonnenlicht über die gesamte Fläche des Solarmoduls, unabhängig von der lokalen Dicke der Vergussmasse (11), im Wesentlichen konstant ist oder eine zusätzliche Trans- missions-Steuerfolie (32) mit lokal variierender Einfärbung vorgesehen ist, die die gleiche Wirkung hat.
7. Solarmodul nach Anspruch 3,
wobei die erste Krümmung gleich der zweiten Krümmung ist.
8. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer
dauerelastischen Kantenversiegelung (11).
9. Solarmodul (41) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei in den Randbereich ein Metallträgerrahmen (44) eingebettet ist.
10. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches eine vorgefertigte Anordnung aus mehreren monolithisch miteinander verschalteten Dünnschicht-Solarzellen umfasst.
11. Solarmodul nach Anspruch 9,
wobei Grabenbereiche (Pl;P2;P3;Pn) der in der monolithischen Verschaltung aneinander angrenzenden Dünnschicht-Solarzellen mit einem optisch wirksamen Material (10) ausgefüllt sind, welches eine über die Gesamtfläche der Anordnung konstante Transmission im sichtbaren Bereich bewirkt.
12. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches im Bereich des sichtbaren Lichts im Wesentlichen über seine gesamte Fläche visuell als homogen wahrnehmbare Halbdurchlässigkeit aufweist.
13. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Krümmung des Frontglases (7;37), welche mindestens 5 cm Stichhöhe, insbesondere mindestens 10 cm Stichhöhe, pro 100 cm Bogenlänge über einer ersten Raumachse entspricht.
14. Solarmodul nach Anspruch 13, mit einer zusätzlichen Krümmung des Frontglases (7;37) über einer zur ersten Achse senkrechten zweiten Raumachse, welche mindestens 0,5 cm, insbesondere mindestens 1 cm Stichhöhe pro 100 cm Bogenlänge entspricht.
15. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer mechanischen Belastbarkeit von mindestens 1000 MPa/m2, insbesondere mindestens 2000 MPa/m2.
PCT/EP2012/065254 2011-08-17 2012-08-03 Solarmodul WO2013023940A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011081081.1 2011-08-17
DE102011081081A DE102011081081A1 (de) 2011-08-17 2011-08-17 Solarmodul

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013023940A1 true WO2013023940A1 (de) 2013-02-21

Family

ID=46754394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/065254 WO2013023940A1 (de) 2011-08-17 2012-08-03 Solarmodul

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011081081A1 (de)
WO (1) WO2013023940A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686321A (en) * 1985-07-02 1987-08-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device and method of manufacturing thereof
JPH01196181A (ja) * 1988-02-01 1989-08-07 Nippon Sheet Glass Co Ltd 曲面太陽電池モジュールの製造方法
JPH055344A (ja) * 1991-06-27 1993-01-14 Sanyo Electric Co Ltd 光発電装置
US5252139A (en) * 1991-02-21 1993-10-12 Solems S.A. Photovoltaic thin layers panel structure
EP0343628B1 (de) 1988-05-24 1993-12-08 Asahi Glass Company Ltd. Methode für die Herstellung eines Solarzellenglassubstrates
DE4415132C2 (de) 1994-04-29 1997-03-20 Siemens Ag Verfahren zur formgebenden Bearbeitung von dünnen Wafern und Solarzellen aus kristallinem Silizium
US20030005954A1 (en) 2001-07-04 2003-01-09 Makiko Emoto Solar cell module and method of manufacturing the same
WO2008029982A1 (en) 2006-09-08 2008-03-13 Hae Sung Solar Co., Ltd The method for manufacturing a solar cell module available for the sunroof of a vehicle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686321A (en) * 1985-07-02 1987-08-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device and method of manufacturing thereof
JPH01196181A (ja) * 1988-02-01 1989-08-07 Nippon Sheet Glass Co Ltd 曲面太陽電池モジュールの製造方法
EP0343628B1 (de) 1988-05-24 1993-12-08 Asahi Glass Company Ltd. Methode für die Herstellung eines Solarzellenglassubstrates
US5252139A (en) * 1991-02-21 1993-10-12 Solems S.A. Photovoltaic thin layers panel structure
JPH055344A (ja) * 1991-06-27 1993-01-14 Sanyo Electric Co Ltd 光発電装置
DE4415132C2 (de) 1994-04-29 1997-03-20 Siemens Ag Verfahren zur formgebenden Bearbeitung von dünnen Wafern und Solarzellen aus kristallinem Silizium
US20030005954A1 (en) 2001-07-04 2003-01-09 Makiko Emoto Solar cell module and method of manufacturing the same
WO2008029982A1 (en) 2006-09-08 2008-03-13 Hae Sung Solar Co., Ltd The method for manufacturing a solar cell module available for the sunroof of a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011081081A1 (de) 2013-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007037891B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines gekrümmten Glasdeckels oder eines gekrümmten Glasfestelements für ein Fahrzeugdach
EP2855146A1 (de) Dachscheibe mit einem integrierten photovoltaik-modul
EP2855180A1 (de) Dachscheibe mit einem integrierten photovoltaik-modul
DE102012209840A1 (de) Solar-Schiebedach für ein Fahrzeug
EP2761670B1 (de) Rahmenloses solarmodul mit montagelöchern und verfahren zur herstellung eines solchen solarmoduls
DE112015001025T5 (de) Solarmodul mit ausrichtendem Kapselungsmittel
WO2011095485A2 (de) Solarzellenstring und verfahren zu dessen herstellung
DE102004032810B4 (de) Photovoltaische Solarzelle mit einer Schicht mit Licht streuenden Eigenschaften und Solarmodul
EP3803984A1 (de) Photovoltaisch aktives laminat
WO2013067998A1 (de) Beidseitig kontaktierte halbleiterwafer-solarzelle mit oberflächenpassivierter rückseite
DE102008013522B4 (de) Solarmodul mit Glas-Substrat, Polymer-Versiegelungselement und im Substratrandbereich angeordneter Dichtungseinrichtung
WO2013023940A1 (de) Solarmodul
EP3039718A1 (de) Teiltransparente dünnschichtsolarmodule
DE102011101908A1 (de) Glasloses Solarzellen-Laminat und Verfahren zu seiner Herstellung (extrusion coating)
EP4226428A1 (de) Solarmodul mit naturmaterialkaschierung sowie verfahren zum fertigen desselben
EP2545592A2 (de) Photovoltaisches element mit optisch funktionaler konversionsschicht zur verbesserung der umwandlung des einfallenden lichts sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102017119900A1 (de) Sich bogenförmig krümmende transluzente Baugruppe, Verwendung und Herstellungsverfahren dafür
DE102016125637A1 (de) Photovoltaik-Modul und Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls
DE102019117827A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines solaraktiven Bauteils sowie solaraktives Bauteil
EP2590230A2 (de) Photovoltaik-Freiflächenanlage
WO2014075919A1 (de) Photovoltaik-modul mit rückverstärkungsblech
WO2013045147A1 (de) Semitransparentes solarmodul und verglasungselement
DE202009006941U1 (de) Solarzelle
DE202011003896U1 (de) Glasscheiben-Anordnung mit gebäudeintegriertem Fotovoltaik-Modul
DE102008027265B4 (de) Solarzellenmodul umfassend eine vorderseitige Glasscheibe sowie rückseitig über eine Klebeverbindung fixierte Profilelemente

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12751278

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12751278

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1