具有模塊載體的無框架太陽能模塊及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有襯底和覆蓋層的無框架太陽能模塊，在所述襯底和覆蓋層之間存在用于形成太陽能電池單元的層結(jié)構(gòu)。在背離層結(jié)構(gòu)的襯底面上固定至少一個用于加固和/或承載地安裝太陽能模塊的模塊載體，該模塊載體具有至少一個粘接面，該粘接面通過由硬化的粘合劑制成的粘接層與襯底面粘接，其中粘接層包含一個或多個間隔物，所述間隔物分別被構(gòu)造為在粘接層的粘合劑未硬化的情況下保持粘接面與襯底面處于可預(yù)給定的最小距離。間隔物具有彼此不同的尺寸，以保持模塊載體的粘接面與襯底面之間的距離。還展示了一種用于制造無框架太陽能模塊的方法，其中將由可硬化的粘合劑制成的粘接層施加在模塊載體的至少一個粘接面上和/或襯底面上，其中一個或多個間隔物通過壓力沖擊氣動地被吹入粘接層中。
【專利說明】具有模塊載體的無框架太陽能模塊及其制造方法
【背景技術(shù)】
[0001]用于將太陽光直接轉(zhuǎn)換為電能的光伏層系統(tǒng)充分公知。一般地所述光伏層系統(tǒng)稱為“太陽能電池單元”，其中術(shù)語“薄層太陽能電池單元”涉及具有僅幾微米的厚度的層系統(tǒng)，這些層系統(tǒng)需要(載體)襯底用于足夠的機(jī)械強(qiáng)度。公知的襯底包括無機(jī)玻璃、塑料(聚合物)或金屬，尤其是金屬合金，并且可以依據(jù)相應(yīng)的層厚和特有的材料特性被構(gòu)成為剛性板或可彎曲的薄膜。
[0002]就工藝可操作性和效率來說，具有由非晶態(tài)、微晶態(tài)或多晶硅、碲化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)或黃銅礦化合物、尤其是銅-銦/鎵-二硫/ 二硒化物(通過公式Cu(In，Ga)(S，Se)2縮寫)構(gòu)成的半導(dǎo)體層的薄層太陽能電池單元已被證明是有利的。尤其是銅-銦-二硒化物(CuInSe2或CIS)由于其與太陽光的光譜適配的帶隙而以特別高的吸收系數(shù)著稱。
[0003]利用各個太陽能電池單元典型地只能達(dá)到小于I伏特的電壓電平。因此為了獲得技術(shù)上可用的輸出電壓，將大量太陽能電池單元在太陽能模塊中相互串聯(lián)連接。在此情況下薄層太陽能模塊提供以下特殊優(yōu)點(diǎn):太陽能電池單元在層制造期間已經(jīng)能以集成形式連接。在專利文獻(xiàn)中已經(jīng)多次描述了薄層太陽能模塊。僅示例性地參見出版物DE 4324318Cl 和 EP 2200097A1。
[0004]在實(shí)踐中將太陽能模塊安裝到建筑物的屋頂上(頂上安裝)或者形成頂表層的一部分(頂內(nèi)安裝)。公知的還有將太陽能模塊用作房屋正面元件或壁元件，尤其是以獨(dú)立式的或無支撐的(無載體的)玻璃構(gòu)造的形式。
[0005]太陽能模塊的屋頂安裝一般與屋頂平行地在錨定于屋頂處或頂下構(gòu)造處的模塊保持裝置處進(jìn)行。這樣的模塊保持裝置通常包括由平行的承載軌道(例如鋁軌道)組成的軌道系統(tǒng)，所述承載軌道通過鋼制錨桿固定在磚屋頂上或者通過螺釘固定在波紋板屋頂或梯形板材屋頂上。
[0006]為太陽能模塊配備由鋁制成的模塊框架是常見的實(shí)踐，所述模塊框架一方面引起機(jī)械強(qiáng)化，而另一方面可以用于將太陽能模塊安裝在模塊保持裝置處。
[0007]近來越來越多地制造無框架的太陽能模塊，這些太陽能模塊具有減小的模塊重量并且能以降低的制造成本制成。一般無框架的太陽能模塊在其背側(cè)上配備有由剛或鋁制成的強(qiáng)化支柱，所述強(qiáng)化支柱被粘接到模塊背側(cè)上。與模塊框架一樣，強(qiáng)化支柱機(jī)械強(qiáng)化地起作用并且可以用于將太陽能模塊固定在模塊保持裝置處。在專業(yè)領(lǐng)域中通常將這樣的強(qiáng)化支柱稱為“后梁(Backrail )”。在專利文獻(xiàn)中例如在出版物DE 102009057937A1和US2009/0205703A1中描述了后梁。德國實(shí)用新型DE 202010003295 Ul展示了一種粘貼在太陽能模塊處的模塊載體，其中在粘合物質(zhì)中引入隔離物。這種隔離物也由德國專利申請DE10 2009 057937 Al 公知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]與此相應(yīng)地，本發(fā)明的任務(wù)在于有利地改進(jìn)對具有強(qiáng)化支柱(后梁)的無框架太陽能模塊的制造，其中所述太陽能模塊應(yīng)當(dāng)具有在強(qiáng)化支柱的固定方面特別高的質(zhì)量。此外，該制造應(yīng)當(dāng)被簡化并且安裝成本應(yīng)當(dāng)被減小。這些以及其它任務(wù)根據(jù)本發(fā)明的建議通過具有并列權(quán)利要求的特征的一種太陽能模塊以及一種用于制造無框架太陽能模塊的方法來解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型通過從屬權(quán)利要求的特征加以說明。
[0009]根據(jù)本發(fā)明展示了一種無框架太陽能模塊，其具有襯底和覆蓋層，在所述襯底和覆蓋層之間有用于形成太陽能電池單元的層結(jié)構(gòu)。襯底和覆蓋層例如由無機(jī)玻璃、聚合物或金屬合金組成并且例如構(gòu)成為以所謂的復(fù)合片材結(jié)構(gòu)相互連接的剛性板。
[0010]無框架太陽能模塊優(yōu)選是具有優(yōu)選以集成形式串聯(lián)連接的薄層太陽能電池單元的薄層太陽能模塊。典型地，所述層結(jié)構(gòu)包括背電極層、前電極層以及吸收體。優(yōu)選地，吸收體包括由黃銅礦化合物組成的半導(dǎo)體層，其例如是來自銅-銦/鎵-二硫/ 二硒化物(Cu (In, Ga) (S，Se) 2)族(例如銅-銦-二硒化物(CuInSe2或CIS))的1-1I1-VI半導(dǎo)體或同族的化合物。
[0011]在背離層結(jié)構(gòu)的、背側(cè)的襯底面上固定至少一個用于通過粘接將太陽能模塊加固和/或承載地安裝在位置固定地錨定的模塊保持裝置(例如軌道系統(tǒng))處的模塊載體。模塊載體優(yōu)選是沿著在俯視圖中矩形的太陽能模塊的縱向側(cè)延伸的強(qiáng)化支柱。一般，由不同于例如玻璃(載體)襯底的材料來制造模塊載體，其中該模塊載體典型地由金屬材料(例如鋁或鋼)組成。為了固定在襯底處，模塊載體具有至少一個粘接面，該粘接面通過由硬化的粘合劑組成的粘接層與背側(cè)的襯底面粘接。
[0012]在此情況下重要的是，粘接層包含一個或多個間隔物，所述間隔物分別被構(gòu)造為當(dāng)模塊載體朝著背側(cè)襯底面進(jìn)給以通過粘接層將模塊載體與背側(cè)襯底面連接時，使模塊載體的粘接面在粘合劑(還)未硬化的情況下與該背側(cè)襯底面保持可預(yù)給定的最小距離。
[0013]由此本發(fā)明的太陽能模塊使得可以以特別有利的方式在技術(shù)上少耗費(fèi)地、可多方面改變地并且成本低廉地將至少一個模塊載體固定在背側(cè)襯底面處，其中可以可靠和安全地維持模塊載體的粘接面與背側(cè)襯底面之間的可通過間隔物預(yù)給定的最小距離。
[0014]在實(shí)踐中太陽能模塊通常遭受強(qiáng)烈的溫度波動，這些溫度波動可能例如從-30°C達(dá)+60°C。由于模塊載體和襯底的通常不同的材料，這些溫度波動隨著這些材料的不同熱膨脹而出現(xiàn)。這尤其是在模塊載體由諸如鋁或鋼的金屬組成并且襯底由玻璃組成時適用。因此，當(dāng)模塊載體如此靠近背側(cè)襯底面地布置，使得由于熱膨脹在模塊載體與襯底面之間出現(xiàn)觸碰接觸或至少出現(xiàn)力傳遞時，可能在粘接中出現(xiàn)強(qiáng)烈的機(jī)械應(yīng)力。
[0015]已經(jīng)表明:模塊載體在襯底處通過硬化的粘合劑的粘接在工業(yè)批量制造中始終與涉及模塊載體與背側(cè)襯底面之間的距離的一定可變性關(guān)聯(lián)。對此的原因是在連接模塊載體與襯底時(還)未硬化的粘合劑的可塑性變形性。到目前為止，在太陽能模塊的工業(yè)批量制造中難以可靠和安全地維持模塊載體與襯底之間的最小距離。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，通過至少一個粘接層中的間隔物可以始終保證:至少一個模塊載體的至少一個粘接面與背側(cè)襯底面之間的可預(yù)給定的最小距離即使在粘合劑還未硬化的情況下也得以維持。為此目的，間隔物具有比未硬化的粘合劑的硬度更大的硬度。在粘合劑硬化的情況下，模塊載體與襯底之間的距離也通過該粘合劑來固定。如果使模塊載體與背側(cè)襯底面之間的可通過間隔物預(yù)給定的最小距離與模塊載體和襯底的材料的由溫度引起的體積波動相適配，則可以確保:粘接在襯底處的模塊載體與背側(cè)襯底面按照以下方式相間隔，即在粘合劑硬化的情況下所述材料的由溫度引起的體積波動可以通過粘接層來吸收。由此可以有效地抵抗所述粘接的、通過溫度引發(fā)的體積波動而引起的提高的磨損。
[0017]在本發(fā)明的無框架太陽能模塊的一種構(gòu)型中，在粘接層中的至少一個間隔物由以下材料制造，該材料的硬度小于(載體)襯底的材料的硬度。通過該措施可以有利地實(shí)現(xiàn):通過間隔物避免襯底的局部提高的負(fù)荷(“點(diǎn)負(fù)荷”)，例如當(dāng)為了固定模塊載體而將模塊載體壓向襯底時。
[0018]間隔物為此目的優(yōu)選由可彈性變形的材料，例如塑料組成，這使得可以簡單和成本低廉地制造間隔物，其中可以可靠和安全地避免由于點(diǎn)負(fù)荷而對襯底造成的損傷。
[0019]優(yōu)選地，可彈性變形的間隔物具有這樣的硬度，其雖然大于未硬化的粘合劑的硬度，但是為了在粘合劑未硬化的情況下維持模塊保持器與襯底之間的可預(yù)給定最小距離而最大與硬化的粘合劑的硬度對應(yīng)，從而在粘合劑硬化的情況下不出現(xiàn)點(diǎn)負(fù)荷。這對于太陽能模塊的實(shí)際應(yīng)用可能是重要的，尤其是當(dāng)例如通過雪壓力負(fù)載或風(fēng)壓力負(fù)載而在模塊載體處出現(xiàn)高負(fù)荷時是重要的。例如，可彈性變形的間隔物為此目的在玻璃襯底的情況下由以下材料組成，該材料具有在60至90肖爾(Shore)范圍、尤其是在80至90肖爾范圍內(nèi)的肖氏硬度。
[0020]間隔物原則上可以具有任何適合于希望的功能的形狀，其中根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)型這些間隔物分別以球形來構(gòu)造，這尤其是帶來方法技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并且通過球直徑能夠?qū)崿F(xiàn)最小距離的簡單和精確調(diào)整。
[0021 ] 間隔物可以在模塊載體和背側(cè)襯底面之間的距離方向上具有彼此相同的尺寸，例如具有相同的球直徑。根據(jù)本發(fā)明，間隔物在模塊載體和背側(cè)襯底面之間的距離的方向上具有彼此不同的一個(或多個)尺寸，以調(diào)整模塊載體與背側(cè)襯底面之間的最小距離，例如具有不同的球直徑，由此可以將模塊載體與襯底之間的局部最小距離有針對性地與模塊載體和/或襯底的特殊需求(例如模塊載體的幾何形狀)相適配。如果例如模塊載體的幾何形狀不同，則可以通過該措施一與間隔物的相同尺寸的情況不同一顯著減小由于強(qiáng)烈壓縮的間隔物引起的點(diǎn)負(fù)荷的危險。實(shí)際上，可彈性變形的間隔物(例如橡膠球)一般只能壓縮至一定的最大行程。如果達(dá)到該“最大行程”，則這些間隔物作為相對硬的物體起作用，從而不能排除點(diǎn)負(fù)荷。
[0022]在以矩形形狀構(gòu)造的本發(fā)明太陽能模塊的另一有利構(gòu)型中，至少一個模塊載體例如以長形的強(qiáng)化支柱的形式沿著(模塊)縱向側(cè)延伸，并且至少一個粘接層以同樣沿著(模塊)縱向側(cè)延伸的粘接履帶的形式構(gòu)造。由于太陽能模塊在工業(yè)批量制造的生產(chǎn)線中典型地沿著縱向側(cè)移動，因此通過這些措施可以有利地避免間隔物(在模塊橫向上)的側(cè)向移位。由此可以可靠和安全地避免間隔物由于太陽能模塊的移動而從粘接履帶中移出。
[0023]優(yōu)選地，太陽能模塊包括兩個在縱向上延伸的模塊載體，例如長形的強(qiáng)化支柱，這些強(qiáng)化支柱被布置在與襯底垂直的縱向中心平面的兩側(cè)，其中模塊載體分別通過至少一個在縱向上延伸的粘接履帶而與背側(cè)襯底面粘接，并且其中每個粘接履帶包含至少兩個間隔物，這些間隔物位于與襯底垂直并且與所述縱向中心平面垂直布置的橫向中心平面的兩側(cè)。該措施使得可以成本低廉、可靠和安全地使模塊載體與襯底相間隔。
[0024]本發(fā)明此外涉及一種用于制造無框架太陽能模塊、尤其是薄層太陽能模塊的方法，該方法包括以下步驟: -提供襯底和覆蓋層，在所述襯底和覆蓋層之間存在用于形成太陽能電池單元的層結(jié)
構(gòu)，
-提供至少一個用于加固和/或承載地安裝太陽能模塊的模塊載體，
-將由可硬化的粘合劑組成的粘接層施加在模塊載體的至少一個粘接面上和/或背離層結(jié)構(gòu)的襯底面上，
-將一個或多個間隔物引入到還未硬化的粘合劑中，其中間隔物分別被構(gòu)造為在粘接層的粘合劑未硬化的情況下使粘接面與襯底面保持可預(yù)給定的最小距離，
-通過至少一個粘接層將模塊載體與襯底面連接，
-對(使)粘接層的粘合劑進(jìn)行硬化，以將模塊載體粘接地固定在襯底處。
[0025]間隔物可以具有彼此不同的尺寸，以保持模塊載體的粘接面與襯底面之間的距離。
[0026]通過本發(fā)明的方法可以技術(shù)簡單和成本低廉地制造太陽能模塊，其中確保模塊載體與背側(cè)襯底面以可通過間隔物預(yù)給定的最小距離布置。
[0027]在方法技術(shù)方面，可能有利的是，將間隔物引入到至少一個、已經(jīng)施加在模塊載體的粘接面和/或背側(cè)襯底面上的粘接層中。該措施使得可以從常規(guī)噴嘴中簡單地噴灑或噴射粘合劑，其中該噴嘴不必與間隔物的尺寸適配。根據(jù)本發(fā)明，通過以下方式將間隔物引入到粘接層中，即間隔物通過壓力沖擊氣動地被吹入，這在技術(shù)上可以以特別簡單和成本低廉的方式實(shí)現(xiàn)。此外間隔物可以在粘接層內(nèi)有針對性地被定位在可預(yù)給定的地點(diǎn)處。此外可以將不同尺寸的間隔物簡單地引入到粘接層中。
[0028]在用于制造無框架矩形太陽能模塊的本發(fā)明方法的另一有利構(gòu)型中，至少一個模塊載體沿著(模塊)縱向側(cè)延伸，并且至少一個粘接層以沿著縱向側(cè)延伸的粘接履帶的形式來構(gòu)造，從而在太陽能模塊的常見移動方向情況下避免了間隔物的側(cè)向移位。
[0029]優(yōu)選地，兩個在縱向上延伸的模塊載體在背側(cè)襯底面上被固定在與襯底垂直的縱向中心平面兩側(cè)，其中這些模塊載體分別通過至少一個在縱向上延伸的粘接履帶而與背側(cè)襯底面粘接，其中在粘接履帶中引入至少兩個間隔物，這些間隔物位于與襯底垂直且與縱向中心平面垂直布置的橫向中心平面兩側(cè)。
[0030]本發(fā)明的方法尤其可以用于制造如上所述構(gòu)造的本發(fā)明太陽能模塊。
[0031]此外本發(fā)明涉及至少一個由可硬化的粘合劑制成的粘接層用于將模塊載體固定在無框架太陽能模塊、尤其是薄層太陽能模塊的背側(cè)襯底面處的應(yīng)用，其中該粘接層包含一個或多個間隔物，這些間隔物分別被構(gòu)造為在將模塊載體壓向背側(cè)襯底面時，在粘合劑未硬化時將模塊載體與背側(cè)襯底面以可預(yù)給定的最小距離相間隔。在此情況下，間隔物具有彼此不同的尺寸以保持模塊載體的粘接面與襯底面之間的距離。
[0032]太陽能模塊和所要求保護(hù)的用于制造太陽能模塊的方法的上述構(gòu)型可以單獨(dú)或以任意組合實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]現(xiàn)在借助實(shí)施例更詳細(xì)闡述本發(fā)明，其中參照附圖。其中:
圖1借助示意性的(子)截面圖示出強(qiáng)化支柱與太陽能模塊的背側(cè)襯底面的粘接；
圖2示出用于圖解將球吹入粘接履帶中以固定圖1的強(qiáng)化支柱的示意截面圖； 圖3A-3B示出圖1的太陽能模塊的強(qiáng)化支柱的示意透視圖；
圖4示出圖1的太陽能模塊的背側(cè)的示意俯視圖；
圖5示出圖1的薄層太陽能模塊的示意截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]首先觀察圖4和5。圖4示出總的用附圖標(biāo)記I表示的無框架薄層太陽能模塊I的模塊背側(cè)(“側(cè)IV”)的示意視圖。如常見的，太陽能模塊I以在俯視圖中為矩形平面體的形式構(gòu)造，該平面體具有兩個平行的縱向側(cè)5和與縱向側(cè)垂直的橫向側(cè)6。圖5示出薄層太陽能模塊I的截面圖。
[0035]如在圖5中可看出的，薄層太陽能模塊I具有與所謂的襯底配置對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，即該薄層太陽能模塊I具有電絕緣的(載體)襯底2連同施加在該(載體)襯底上的、由薄層組成的層結(jié)構(gòu)23，所述層結(jié)構(gòu)布置在襯底2的光入射側(cè)或前側(cè)的襯底面24 (“側(cè)III”)上。襯底2在此例如由具有相對小的光穿透性的玻璃組成，其中同樣可以采用具有足夠強(qiáng)度以及相對于所執(zhí)行的工藝步驟惰性的特性的其它絕緣材料。
[0036]具體地，層結(jié)構(gòu)23包括布置在前側(cè)的襯底面24上的背電極層25，所述背電極層例如由光不可穿透的金屬如鑰(Mo)組成并且例如可以通過蒸鍍被施加到襯底2上。背電極層25例如具有大約I μ m的層厚。在背電極層25上沉積半導(dǎo)體層26，該半導(dǎo)體層包含其帶隙優(yōu)選能夠吸收盡可能大部分太陽光的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體層26例如由ρ導(dǎo)電的黃銅礦半導(dǎo)體組成，例如由Cu (In，Ga) (S，Se) 2族的化合物組成，尤其是摻雜鈉(Na)的銅-銦-二硒化物(CInSe2X半導(dǎo)體層26例如具有在1_5 μ m的范圍中并且例如為大約2 μ m的層厚。在半導(dǎo)體層26上沉積緩沖層27，該緩沖層在此例如由單覆層硫化鎘(CdS)和單覆層本征氧化鋅(1-ZnO)組成，這在圖中未更詳細(xì)示出。緩沖層27例如具有比半導(dǎo)體層26小的層厚。在緩沖層27上例如通過蒸鍍施加前電極層28。前電極層28對于可見光譜范圍中的輻射來說是透明的(“窗口層”)，以保證入射的太陽光的僅小的衰減。一般可以被稱為TCO層(TCO=透明導(dǎo)電電極(Transparent Conductive Electrode))的透明的前電極層28基于摻雜的金屬氧化物，例如η導(dǎo)電的、摻雜鋁(Al)的氧化鋅(ΖηΟ)。通過前電極層28與緩沖層27和半導(dǎo)體層26 —起構(gòu)成異質(zhì)結(jié)(也就是相反導(dǎo)電類型的層序列)。前電極層28的層厚例如是大約300nm。
[0037]為了保護(hù)免遭環(huán)境影響，在前電極層28上施加例如由聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)組成的塑料層29，該塑料層與例如由具有少量鐵含量的極白玻璃組成的、對于太陽光透明的覆蓋板30粘接。
[0038]為了提高總模塊電壓，薄層太陽能模塊I的模塊面被劃分為大量單個太陽能電池單元31，這些太陽能電池單元以串聯(lián)電路相互連接。為此目的在采用合適的結(jié)構(gòu)化工藝、例如激光寫或機(jī)械加工(例如起?；蚩虅?的情況下對層結(jié)構(gòu)23進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。這樣的結(jié)構(gòu)化對每個太陽能電池單元31來說典型地包括3個結(jié)構(gòu)化步驟，用縮寫詞P1、P2、P3來縮寫所述結(jié)構(gòu)化步驟。在第一結(jié)構(gòu)化步驟Pl中，通過產(chǎn)生第一溝槽32來中斷背電極層25，這在施加半導(dǎo)體層26之前進(jìn)行，從而第一溝槽32通過該層的半導(dǎo)體材料來加以填充。在第二結(jié)構(gòu)化步驟P2中，半導(dǎo)體層26和緩沖層27通過產(chǎn)生第二溝槽33而被中斷，這在施加前電極層28之前進(jìn)行，從而第二溝槽33通過該層的導(dǎo)電材料來加以填充。在第三結(jié)構(gòu)化步驟P3中，前電極層28、緩沖層27和半導(dǎo)體層26通過產(chǎn)生第三溝槽34而被中斷，這在施加塑料層29之前進(jìn)行，從而第三溝槽34通過該層的絕緣材料來加以填充。替換地可以設(shè)想，第三溝槽34向下直達(dá)襯底2。通過所述結(jié)構(gòu)化步驟P1、P2、P3，構(gòu)成相互串聯(lián)連接的太陽能電池單元31。
[0039]如在圖4中可看出的，在模塊背側(cè)上或在襯底2的背離用于形成太陽能電池單元的層結(jié)構(gòu)的背側(cè)襯底面3上固定兩個長形的強(qiáng)化支柱4 (在說明書導(dǎo)言中稱為“模塊載體”)。強(qiáng)化支柱4分別沿著太陽能模塊I的縱向側(cè)5延伸并且布置在太陽能模塊I的縱向中心平面7兩側(cè)靠近模塊縱向邊緣9，并且分別在模塊橫向邊緣10之前不遠(yuǎn)處結(jié)束。
[0040]通過兩個長形強(qiáng)化支柱4，可以實(shí)現(xiàn)太陽能模塊I的機(jī)械強(qiáng)化。
[0041]另一方面，強(qiáng)化支柱4用于通過固定在位置固定的、例如錨定在屋頂或頂下構(gòu)造處的模塊保持裝置來安裝太陽能模塊1，所述模塊保持裝置典型地包括多個例如由鋁組成的承載軌道。這兩個強(qiáng)化支柱4由例如鋁或鋼的金屬材料組成。雖然在圖4中示出兩個強(qiáng)化支柱4，但是不言而喻的是，太陽能模塊I同樣可以具有更大或更小數(shù)量的強(qiáng)化支柱4。
[0042]在圖3A和3B中更詳細(xì)示出了單個強(qiáng)化支柱4，其中圖3A示出強(qiáng)化支柱4的待與背側(cè)襯底面3連接的前側(cè)11的透視俯視圖，并且圖3B示出強(qiáng)化支柱4的端側(cè)13和背側(cè)12的透視視圖。
[0043]相應(yīng)地，強(qiáng)化支柱4被構(gòu)造為型材構(gòu)件(Profilteil)并且例如通過金屬成型方法由金屬板來制造。強(qiáng)化支柱4可以至少想像地被分解為兩個在輪廓上為V形的片段14，16。由此強(qiáng)化支柱4包括具有兩個被放置為相互成銳角的支腳15，15’的第一 V形片段14，所述支腳通過背側(cè)的板條17相互連接。兩個支腳15，15’分別與沿著縱向側(cè)5延伸的、前側(cè)的板條18連接，所述板條18在側(cè)面被相應(yīng)的支腳15，15’弄彎。兩個前側(cè)板條18提供用于將強(qiáng)化支柱4固定在襯底2處的粘接面19。兩個前側(cè)板條18之一與另一支腳15’ ’連接，該另一支腳15’’被放置為與相鄰的支腳15’成銳角，由此與相鄰的支腳15’ 一起構(gòu)成與第一 V形片段14相反定向的第二 V形片段16。在該支腳15’’處有另一背側(cè)板條17。通過強(qiáng)化支柱4的在輪廓上有角的結(jié)構(gòu)，可以非常有效地加固太陽能模塊I。
[0044]如在圖3A和3B中圖解的，在強(qiáng)化支柱4的兩個粘接面19上分別施加粘接履帶20，該粘接履帶用于將強(qiáng)化支柱4與背側(cè)襯底面3粘接。粘接履帶20基本上在粘接面19的整個長度上延伸。粘接履帶20由可硬化的或在粘接狀態(tài)下硬化的粘合劑組成，該粘合劑例如在氧氣的存在下硬化，例如雙成分粘接劑。典型地，粘合劑在未硬化的狀態(tài)下是軟的或可塑性變形的，并且通過硬化轉(zhuǎn)變到硬的、必要時在一定程度上可彈性變形的狀態(tài)，在該狀態(tài)下強(qiáng)化支柱4與襯底2固定連接。
[0045]現(xiàn)在參照圖1，在圖1中借助沿著太陽能模塊I的縱向側(cè)5的示意(子)截面圖圖解強(qiáng)化支柱4與太陽能模塊I的背側(cè)襯底面3的粘接。該截面穿過粘接履帶20來安放。
[0046]相應(yīng)地，在粘接履帶20中有兩個間隔物21，它們在此例如以球形來構(gòu)造。在強(qiáng)化支柱4被壓向襯底2上以粘接該強(qiáng)化支柱時，通過間隔物21的例如相同的直徑，可以預(yù)先給定在強(qiáng)化支柱4的兩個粘接面19與背側(cè)襯底面3之間的相同的最小距離。如在圖1中在右側(cè)的間隔物21處所示，間隔物21也可以具有不同的球直徑，所述球直徑與襯底2和/或強(qiáng)化支柱4的局部幾何情況適配。例如，右側(cè)的間隔物21 (在圖1中以虛線示出)可以具有比左側(cè)的間隔物21更大的球直徑，以通過這種方式實(shí)現(xiàn)襯底2與強(qiáng)化支柱4之間的更大距離。這例如可以通過強(qiáng)化支柱4的相對于背側(cè)襯底面3反向移位的粘接面19 (在圖1中以虛線示出)引起。帶有點(diǎn)負(fù)荷的危險的具有相同球直徑的間隔物21的不同強(qiáng)度的壓縮可以有利地通過具有不同球直徑的間隔物21加以避免。
[0047]間隔物21在此例如由可彈性變形的塑料組成，例如具有85肖氏硬度的EPDM (三元乙丙橡膠)或具有80肖氏硬度的POM (聚甲醛)。由此間隔物21比未硬化的粘合劑更硬，以便能滿足間隔物功能，但是不是“太硬”，從而可以避免在玻璃襯底2處通過局部點(diǎn)負(fù)荷而導(dǎo)致的損傷。一般來說，間隔物21的硬度小于襯底2的硬度。此外，間隔物21的硬度最大對應(yīng)于硬化的粘合劑的硬度，以避免(例如通過雪壓力負(fù)載或風(fēng)壓力負(fù)載)在實(shí)踐中在強(qiáng)烈力作用的情況下通過間隔物21引起的點(diǎn)負(fù)荷。
[0048]如在圖3A中所示，間隔物21在每個粘接履帶20中都位于在圖4中所示的橫向中心平面8兩側(cè)靠近模塊橫向邊緣10。通過每強(qiáng)化支柱4四個間隔物21，強(qiáng)化支柱4與襯底2之間的最小距離可以被可靠和安全地維持。術(shù)語“最小距離”說明強(qiáng)化支柱4與襯底2之間的距離完全可以更大，但是至少對應(yīng)于通過間隔物21預(yù)給定的距離。
[0049]在圖2中圖解將間隔物21引入到相應(yīng)的粘接履帶20中。在此情況下，首先將粘接履帶20施加在強(qiáng)化支柱4的兩個粘接面19的每一個上。這在此例如通過由粘合劑噴嘴(未示出)借助壓力施加擠壓還未硬化的粘合劑來實(shí)現(xiàn)。接著將球形的間隔物21通過間隔物噴嘴22被氣動地、也就是通過鼓風(fēng)吹入還未硬化的粘接履帶20中。這具有優(yōu)點(diǎn):粘合劑噴嘴不必與間隔物21的尺寸適配。間隔物噴嘴20例如可以從中心庫(未示出)被饋送間隔物21，從而能夠?qū)崿F(xiàn)間隔物噴嘴20的簡單裝料以及中心庫的填充。間隔物噴嘴22可以在制造中例如布直在粘合劑嗔嘴芳邊。粘接履帶20和間隔物嗔嘴20可以相對彼此運(yùn)動，從而間隔物21可以有針對性地被定位在粘接履帶20內(nèi)。不言而喻，間隔物21可以不通過氣動壓力施加而同樣以其它方式被置于運(yùn)動中。
[0050]接著通過這種方式預(yù)處理的強(qiáng)化支柱4用還未硬化的粘合劑被壓向背側(cè)襯底面3并且一直被按壓到粘合劑硬化為止。在此情況下，通過間隔物21維持強(qiáng)化支柱4與襯底2之間的通過所述間隔物的直徑預(yù)給定的最小距離。由于太陽能模塊I在工業(yè)批量制造中沿著縱向側(cè)5移動，因此間隔物21在運(yùn)輸太陽能模塊I時不從粘接履帶20移出。由此兩個強(qiáng)化支柱4都能夠以至襯底面3的最小距離被粘接到襯底2上。
[0051]如從前面的描述得到的，本發(fā)明提供一種無框架太陽能模塊，該太陽能模塊使得可以將用于承載地固定的模塊載體簡單地、可靠地和成本低廉地粘接到模塊保持裝置處。模塊載體能夠以至背側(cè)襯底面的可預(yù)給定的最小距離被粘接，為此目的將間隔物或距離保持器引入到還未硬化的粘合劑中。
[0052]本發(fā)明的其它特征由以下描述得到:
一種具有襯底和覆蓋層的無框架太陽能模塊，在所述襯底和覆蓋層之間存在用于形成太陽能電池單元的層結(jié)構(gòu)，其中在背離層結(jié)構(gòu)的襯底面上固定至少一個用于加固和/或承載地安裝太陽能模塊的模塊載體，該模塊載體具有至少一個粘接面，該粘接面通過由硬化的粘合劑制成的粘接層與襯底面粘接，其中粘接層包含一個或多個間隔物，所述間隔物分別被構(gòu)造為在粘接層的粘合劑未硬化的情況下保持粘接面與襯底面處于可預(yù)給定的最小距離。
[0053]在一種構(gòu)型中，間隔物具有小于襯底硬度的硬度。在一種構(gòu)型中，間隔物由可彈性變形的材料組成。在一種構(gòu)型中，間隔物具有的硬度比粘接層的未硬化的粘合劑的硬度大并且最大對應(yīng)于粘接層的硬化的粘合劑的硬度。在一種具有玻璃襯底的構(gòu)型中，間隔物的可彈性變形的材料具有在60至90肖爾、尤其是80至90肖爾的范圍內(nèi)的肖氏硬度。在一種構(gòu)型中，間隔物分別以球形來構(gòu)造。在一種構(gòu)型中，間隔物具有彼此不同的尺寸，以保持模塊載體的粘接面與襯底面之間的距離。在一種具有矩形形狀的構(gòu)型中，至少一個模塊載體沿著縱向側(cè)延伸，并且至少一個粘接層以沿著縱向側(cè)延伸的粘接履帶的形式來構(gòu)造。在一種構(gòu)型中，兩個沿著縱向側(cè)延伸的模塊載體在襯底面上被固定在與襯底垂直的縱向中心平面兩側(cè)，其中模塊載體分別通過至少一個沿著縱向側(cè)延伸的粘接履帶而與襯底面粘接，其中粘接履帶包含至少兩個間隔物，所述間隔物位于垂直于襯底且垂直于縱向中心平面布置的橫向中心平面兩側(cè)。
[0054]一種用于制造無框架太陽能模塊的方法，具有以下步驟:提供襯底和覆蓋層，在所述襯底和所述覆蓋層之間存在用于形成太陽能電池單元的層結(jié)構(gòu)；提供至少一個用于加固和/或承載地安裝太陽能模塊的模塊載體；將由硬化的粘合劑制成的粘接層施加在模塊載體的至少一個粘接面和/或背離層結(jié)構(gòu)的襯底面上；將一個或多個間隔物引入到還未硬化的粘合劑中，其中間隔物分別被構(gòu)造為在粘接層的粘合劑未硬化的情況下保持粘接面與襯底面處于可預(yù)給定的最小距離；通過至少一個粘接層將模塊載體與襯底面連接；硬化粘接層的粘合劑，用于將模塊載體粘接地固定在襯底處。
[0055]在一種構(gòu)型中，間隔物被引入到施加在模塊載體的至少一個粘接面上和/或襯底面上的粘接層中。在一種構(gòu)型中，間隔物通過壓力沖擊被氣動地吹入粘接層中。在一種構(gòu)型中，至少一個模塊載體沿著縱向側(cè)延伸，并且至少一個粘接層以沿著縱向側(cè)延伸的粘接履帶的形式被構(gòu)造。在一種構(gòu)型中，兩個沿著縱向側(cè)延伸的模塊載體在襯底面上被固定在與襯底垂直的縱向中心平面兩側(cè)，其中模塊載體分別通過至少一個沿著縱向側(cè)延伸的粘接履帶而與襯底面粘接，其中在粘接履帶中引入至少兩個間隔物，所述間隔物位于垂直于襯底且垂直于縱向中心平面布置的橫向中心平面兩側(cè)。
[0056]至少一個由可硬化的粘合劑制成的粘接層用于將模塊載體固定在無框架太陽能模塊的襯底面處的應(yīng)用，其中該粘接層包含一個或多個間隔物，所述間隔物分別被構(gòu)造為在粘合劑未硬化的情況下保持模塊載體與襯底面處于可預(yù)給定的最小距離。
[0057]附圖標(biāo)記列表 I薄層太陽能模塊 2襯底
3背側(cè)襯底面 4強(qiáng)化支柱 5縱向側(cè) 6橫向側(cè) 7縱向中心平面 8橫向中心平面 9模塊縱向邊緣 10模塊橫向邊緣 11前側(cè)12背側(cè)13端側(cè)
14第一 V形片段15,15’，15’’ 支腳16第二 V形片段17背側(cè)板條18前側(cè)板條19粘接面20粘接履帶21間隔物22間隔物噴嘴23層結(jié)構(gòu)24前側(cè)襯底面25背電極層26半導(dǎo)體層27緩沖層28前電極層29塑料層30覆蓋板31太陽能電池單元32第一溝槽33第二溝槽34第三溝槽。
【權(quán)利要求】
1.無框架太陽能模塊(1)，具有襯底(2)和覆蓋層(30)，在所述襯底和所述覆蓋層之間存在用于形成太陽能電池單元(31)的層結(jié)構(gòu)(23)，其中在背離層結(jié)構(gòu)(23)的襯底面(3)上固定至少一個用于加固和/或承載地安裝太陽能模塊(I)的模塊載體(4)，該模塊載體具有至少一個粘接面(19 )，該粘接面通過由硬化的粘合劑制成的粘接層(20 )與襯底面(3 )粘接，其中粘接層(19)包含一個或多個間隔物(21)，所述間隔物分別被構(gòu)造為在粘接層(20)的粘合劑未硬化的情況下保持粘接面(19)與襯底面(3)處于可預(yù)給定的最小距離，其中間隔物(21)具有彼此不同的尺寸，以保持模塊載體(4)的粘接面(19)與襯底面(3)之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無框架太陽能模塊(1)，其中間隔物(21)具有小于襯底(2)的硬度的硬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無框架太陽能模塊(1)，其中間隔物(21)由可彈性變形的材料組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無框架太陽能模塊(1)，其中間隔物(21)具有的硬度比粘接層(20)的未硬化的粘合劑的硬度大并且最大對應(yīng)于粘接層(20)的硬化的粘合劑的硬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無框架太陽能模塊(1)，其具有玻璃襯底(2)，其中間隔物(21)的可彈性變形的材料具有在60至90肖爾、尤其是80至90肖爾的范圍內(nèi)的肖氏硬度。
6.根據(jù)權(quán)利要 求1至5之一所述的無框架太陽能模塊(1)，其中間隔物(21)分別以球形來構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的無框架太陽能模塊(1)，其具有矩形形狀，其中至少一個模塊載體(4)沿著縱向側(cè)(5)延伸，并且至少一個粘接層(20)以沿著縱向側(cè)(5)延伸的粘接履帶(20)的形式來構(gòu)造。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無框架太陽能模塊(1)，其中兩個沿著縱向側(cè)(5)延伸的模塊載體(4)在襯底面(3)上被固定在與襯底(2)垂直的縱向中心平面(7)兩側(cè)，其中模塊載體(4)分別通過至少一個沿著縱向側(cè)(5)延伸的粘接履帶(20)而與襯底面(3)粘接,其中粘接履帶(20)包含至少兩個間隔物(21)，所述間隔物位于垂直于襯底(2)且垂直于縱向中心平面(7)布置的橫向中心平面(8)兩側(cè)。
9.用于制造無框架太陽能模塊(I)的方法，具有以下步驟: -提供襯底(2 )和覆蓋層(30 )，在所述襯底和所述覆蓋層之間存在用于形成太陽能電池單元(31)的層結(jié)構(gòu)(23)； -提供至少一個用于加固和/或承載地安裝太陽能模塊(I)的模塊載體(4)； -將由硬化的粘合劑制成的粘接層(20)施加在模塊載體(4)的至少一個粘接面(19)和/或背離層結(jié)構(gòu)(23)的襯底面(3)上； -將一個或多個間隔物(21)引入到還未硬化的粘合劑中，其中間隔物(21)分別被構(gòu)造為在粘接層(20)的粘合劑未硬化的情況下保持粘接面(19)與襯底面(3)處于可預(yù)給定的最小距離，其中間隔物(21)通過壓力沖擊氣動地被吹入粘接層(20)中； -通過至少一個粘接層(20 )將模塊載體(4 )與襯底面(3 )連接； -硬化粘接層(20 )的粘合劑，用于將模塊載體(4 )粘接地固定在襯底(2 )處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中間隔物(21)被引入到施加在模塊載體(4)的至少一個粘接面(20 )上和/或襯底面(3 )上的粘接層(20 )中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9至10之一所述的方法，其用于制造矩形形狀的太陽能模塊，其中至少一個模塊載體(4)沿著縱向側(cè)(5)延伸，并且至少一個粘接層(20)以沿著縱向側(cè)(5)延伸的粘接履帶的形式來構(gòu)造。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中兩個沿著縱向側(cè)(5)延伸的模塊載體(4)在襯底面(3)上被固定在與襯底(2)垂直的縱向中心平面(7)兩側(cè)，其中模塊載體(4)分別通過至少一個沿著縱向側(cè)(5 )延伸的粘接履帶(20 )而與襯底面(3 )粘接，其中在粘接履帶(20 )中引入至少兩個間隔物(21)，所述間隔物位于垂直于襯底(2)且垂直于縱向中心平面(7)布置的橫向中心平面(8)兩側(cè)。
13.至少一個由可硬化的粘合劑制成的粘接層(20)用于將模塊載體(4)固定在無框架太陽能模塊(I)的襯底面(3)處的應(yīng)用，其中該粘接層(20)包含一個或多個間隔物(21)，所述間隔物分別被構(gòu)造為在粘合劑未硬化的情況下保持模塊載體(4)與襯底面(3)處于可預(yù)給定的最小距離，其中間隔物(21)具有彼此不同的尺寸，以保持模塊載體(4)的粘接面(19)與襯底面(3)之間的距離。
【文檔編號】H01L31/042GK103946990SQ201280059032
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】R.加斯, D.克萊耶 申請人:法國圣戈班玻璃廠