專利名稱：光伏模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏模塊，所述光伏模塊包括第一覆蓋層和第二覆蓋層、位于所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層之間的通過電池連接器連接的光伏電池的組件以及所述覆蓋層的圍繞所述光伏模塊延伸的邊緣密封件。由此，根據(jù)本發(fā)明的模塊可能使光伏電池的例如由不同的熱膨脹系數(shù)引起的機械應(yīng)力最小化。同樣，提供了一種用于制造本發(fā)明的光伏模塊的方法。
背景技術(shù)：
晶片型太陽能電池必須置于保護性覆蓋層之間。晶片型太陽能電池的安裝必須考慮到覆蓋層材料(具體而言，玻璃)和晶片材料(硅)之間不同的熱膨脹系數(shù)。最后，就材料和加工成本而言，太陽能模塊的制造工藝必須滿足經(jīng)濟需求。在現(xiàn)有技術(shù)中，該目的是由這樣的封裝材料實現(xiàn)的該封裝材料包圍電池的兩面并連接到由玻璃或后側(cè)箔/玻璃制成的覆蓋層。所述電池在封裝之前電性連接，因此產(chǎn)生電池串并最后產(chǎn)生電池方陣。該方法的缺點是增大材料耗用量、因?qū)訅翰襟E導致制造工藝延緩以及在利用薄晶片時增大了模塊中的電池破損的風險。WO 2004/095586的教導免除了封裝，主張利用覆蓋層之間的真空壓力和僅在邊沿處密封來固定電池。真空的持久性問題以及在玻璃、電池與電池連接器之間的接觸點的問題還不清楚。DE19752678A1描述了不具有封裝材料的實施方式，在該實施方式中，電池固定在覆蓋層上的點處。未描述兩個覆蓋層的最小間距。而且，因為電池和玻璃之間的不同的熱膨脹系數(shù)，固定點必須具有防止電池散熱的厚度。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的是消除從現(xiàn)有技術(shù)中了解到的缺點并提供這樣的光伏模土夬，其實現(xiàn)光伏電池的最小機械負載且由此降低了此目的所需的制造復雜性。通過具有權(quán)利要求1的特征的光伏模塊和具有權(quán)利要求16的特征的制造光伏模塊的方法實現(xiàn)該目的。其它從屬權(quán)利要求示出了有利的改進。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光伏模塊，所述光伏模塊具有第一覆蓋層和第二覆蓋層、 位于所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層之間的通過電池連接器連接的光伏電池的組件以及所述覆蓋層的圍繞所述光伏模塊延伸的邊緣密封件。由此所述光伏模塊具有至少一個局部接觸元件(LKE)，所述至少一個局部接觸元件形成所述兩個覆蓋層之間的間距。而且，至少一個光伏電池或至少一個電池連接器通過至少一個LKE —體連接到至少一個覆蓋層。根據(jù)本發(fā)明的模塊的另一特征是至少一個光伏電池具有至少一個LKE，所述至少一個LKE — 體連接和/或以滑動接觸的形式設(shè)置以相對于至少一個覆蓋層形成間距。根據(jù)本發(fā)明的解決方案描述了一種模塊構(gòu)造，其中與現(xiàn)有技術(shù)相比，消除了覆蓋層之間的體積填充封裝。相反，在邊緣被密封的充氣模塊的情況下，在多個點處使用材料 (所謂的局部接觸元件，LKE)對于固定、間距和可能的加固是有效的。本發(fā)明基于這樣的基本概念分別通過最多一個剛性連接固定所述電池，使得電池和覆蓋層之間的熱膨脹差異不導致臨界應(yīng)力。這可以通過例如光伏電池和覆蓋層之間的單一粘接點實現(xiàn)，電池表面的剩余部分可以沿切線方向自由移動。優(yōu)選地，至少一個LKE具有用于產(chǎn)生與覆蓋層、光伏電池和/或電池連接器滑動接觸的滑動支架以及用于一體連接到覆蓋層、光伏電池和/或電池連接器的固定支架。由此， 這些固定支架的一體連接優(yōu)選地基于物理和/或化學作用。例如，在此包括粘接、釬焊或除釬焊之外的其他焊接方式連接。對于具有滑動支架的局部接觸元件，如果所述LKE的橫截面向著所述滑動支架逐漸變細的話，則其是優(yōu)選的。這能夠使局部接觸元件有一定的可移動性。局部接觸元件優(yōu)選地由有機彈性體或無機彈性體、例如泡沫材料構(gòu)成，或者包括所述有機彈性體或無機彈性體、例如泡沫材料構(gòu)成，用于補償所述覆蓋層之間的間距變化。優(yōu)選地，所述局部接觸元件的厚度范圍是0. OOlmm到5mm、優(yōu)選地是0. Olmm到 0. 5mm且特別優(yōu)選地是0. Imm到0. 3mm。由此，所述局部接觸元件可以優(yōu)選地連接到兩個覆蓋層和一個光伏電池，或者在另一優(yōu)選實施方式中連接到兩個覆蓋層和一個電池連接器。所述光伏電池上的所述LKE的表面膨脹優(yōu)選地占所述光伏電池的表面比例為 (10%、優(yōu)選地< 5%且特別優(yōu)選地< 2%。而且，優(yōu)選的是，所述第一覆蓋層以及位于所述第一覆蓋層和所述光伏電池之間的局部接觸元件在300nm到1200nm的波長范圍中基本上是可透射的，因此太陽輻射可以照射到太陽能電池上，而不發(fā)生干涉。所述光伏電池之間的電池連接器優(yōu)選地電連接且機械連接到所述光伏電池。由此還可能的是，所述電池連接器表現(xiàn)為能夠補償光伏電池的橫向移動的應(yīng)力消除元件。在此包括具有至少一維彈簧作用的元件。由此，應(yīng)力消除元件優(yōu)選地可以是弧形、S形和/或成角度的。另一優(yōu)選實施方式提供了，與兩個覆蓋層接觸的局部接觸元件連接到一應(yīng)力消除元件，該應(yīng)力消除元件位于與至少兩個相鄰太陽能電池連接的至少兩個點上。連接到電池連接器的應(yīng)力消除元件降低了作用于光伏電池上的例如由不同的熱膨脹或模塊撓曲產(chǎn)生的力。優(yōu)選地，用于間隔覆蓋層的局部接觸元件的尺寸被定為，使得所述局布接觸元件防止所述覆蓋層與所述光伏電池在正常壓力載荷下直接接觸。另一優(yōu)選實施方式提供了至少一個局部接觸元件將電池連接器連接到覆蓋層，使得在十分靠近所述電池連接器上的所述接觸點處，不存在電池連接器和光伏電池之間的一體連接。因此，基本上，根據(jù)本發(fā)明的光伏模塊具有不同的局部接觸元件，所述不同的局部接觸元件在與其它部件的接觸類型方面不同。對于固定而言，局部接觸元件可以是兩端具有粘附性的元件或者僅是在電池和覆蓋層之間產(chǎn)生一體連接的粘接劑。粘接點位于小型、緊湊的表面開口中，由此，即使利用很薄的粘合層也可以補償電池和覆蓋層之間的熱膨脹系數(shù)的差異。配置成粘接元件的局部接觸元件的第二變型與電池連接器和覆蓋層的連接有關(guān)。其功能是間隔覆蓋層的局部接觸元件具有滑動位置和/或粘附位置。如果這樣的局部接觸元件位于光伏電池的區(qū)域中，則可以在位于與粘附位置相反的端上提供滑動位置。因此，保證了在覆蓋層略微變形/移位的情況下，光伏電池僅經(jīng)受垂直壓力，這樣不產(chǎn)生顯著的剪切力。如果用于間隔覆蓋層的局部接觸元件位于光伏電池之間的區(qū)域中，則滑動或粘接位置可以直接配置在兩個覆蓋層之間。通過粘接位置，可以另外地加固覆蓋層的連接，而在有僅滑動位置的情況下，連接保持松動。為了促進散熱，以相對于所述第一覆蓋層小間距地固定所述電池是優(yōu)選的。對模塊的效能而言，有利的是 相對于所述覆蓋層、具體而言相對于上覆蓋層以小間距地放置所述電池，因為熱可以更好地傳導到外面且電池溫度保持較低， 為所述上覆蓋層的兩個面提供降低反射的性質(zhì)(涂料、結(jié)構(gòu)化)， 涂覆所述電池，使得相對于氣體(即折射率1的介質(zhì))抗反射。根據(jù)本發(fā)明，同樣提供了一種用于制造前文所述的光伏模塊的方法，其中以液體或膏狀形式的局部接觸元件涂在至少一個覆蓋層和至少一個光伏電池上，且隨后用熱的方法或光化學方法凝固。由此，所述呈液體或膏狀形式的局部接觸元件優(yōu)選地被壓印、噴涂和 /或計量°


參照隨后的附圖更詳細地解釋根據(jù)本發(fā)明的主題，而不希望將所述主題局限于本文所示出的特定實施方式。圖1以剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的變型。圖2以俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的變型。圖3以俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一變型。圖4以示意圖示出了集成在單一系統(tǒng)中的局部接觸元件的各種變型。
具體實施例方式圖1以剖面圖示出了一優(yōu)選實施方式，該優(yōu)選實施方式具有電池1、覆蓋層加和 2b、具有粘附性的局部接觸元件3a以及具有滑動性的局部接觸元件3b?；瑒釉挥谡掣皆竺媲乙虼舜怪庇陔姵乇砻嬖诟采w層之間傳遞壓力載荷。通過滑動表面避免電池上的剪切力。具有粘附性的局部接觸元件3a可以配置成無載體粘附膜，具有滑動性的局部接觸元件北配置成發(fā)泡聚合物，該發(fā)泡聚合物的一側(cè)上布置有粘合層。圖2以俯視圖示出了一優(yōu)選實施方式，該優(yōu)選實施方式具有電池1、位于電池下面的覆蓋層2、相對于位于前面的覆蓋層而居中設(shè)置的具有粘附性的局部接觸元件3a以及具有滑動性的四個局部接觸元件北。圖3示出了這樣的一優(yōu)選實施方式在該實施方式中，電池連接器4在其與該電池的第一連接點5和粘附元件3之間設(shè)置有(在此為弧形的)應(yīng)力消除元件。電池連接器4 通過粘附元件3固定在覆蓋層2上。粘附元件3可以同時在兩個覆蓋層之間形成間距和/ 或可以將所述兩個覆蓋層牢固地彼此連接，使得實現(xiàn)加固連接。電池連接器和覆蓋層之間的具有粘附性的局部接觸元件還可位于電池的區(qū)域上。 此外，選擇性地，其可以與電池連接器和電池之間的連接點同位。圖4示出了局部接觸元件的排列的各種變型。在覆蓋層10和10’之間，首先示出了變型A中的局部接觸元件11，該局部接觸元件11的兩端具有粘附性且因此實現(xiàn)了一體連接到覆蓋層。變型B示出了一端具有滑動支架12且另一端具有一體連接的固定支架13的局部接觸元件。由此如果該局部接觸元件的橫截面朝著滑動支架12逐漸變細的話，則其是有利的。變型C示出了兩端具有固定支架13的局部接觸元件，其中集成有太陽能電池或電池連接器14。變型D不同于變型C之處在于局部接觸元件在一個表面上具有滑動支架12。 變型E不同于變型D之處在于局部接觸元件在此具有兩個滑動表面。在變型F中，太陽能電池或電池連接器14通過局部接觸元件11安裝在覆蓋層上，該局部接觸元件的兩端上具有固定支架。變型Gl和G2不同于變型F之處在于局部接觸元件在此具有朝著覆蓋層或者朝著太陽能電池或朝著電池連接器的滑動支架12。
權(quán)利要求
1.一種光伏模塊，所述光伏模塊包括第一覆蓋層和第二覆蓋層；位于所述第一覆蓋層和所述第二覆蓋層之間的通過電池連接器連接的光伏電池的組件；以及圍繞所述光伏模塊延伸的覆蓋層邊緣密封件，其特征在于，所述模塊具有至少一個局部接觸元件(LKE)，所述至少一個局部接觸元件形成所述兩個覆蓋層之間的間隔，至少一個光伏電池或至少一個電池連接器通過至少一個局部接觸元件一體連接到至少一個覆蓋層，并且，至少一個光伏電池具有一體連接和/或滑動接觸設(shè)置以相對于至少一個覆蓋層形成間距的至少一個局部接觸元件。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏模塊，其特征在于，所述至少一個局部接觸元件具有用于產(chǎn)生滑動接觸的滑動支架以及用于一體連接到覆蓋層、光伏電池和/或電池連接器的固定支架。
3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述固定支架的一體連接基于物理和/或化學作用，尤其是基于粘接、釬焊或其他焊接方式連接。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述局部接觸元件由有機彈性體或無機彈性體、優(yōu)選地由泡沫材料形成，或者包括所述有機彈性體或無機彈性體、優(yōu)選地包括泡沫材料，用于補償所述覆蓋層之間的間距變化。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述局部接觸元件的厚度的范圍是0. OOlmm到5mm、優(yōu)選地是0. Olmm到0. 5mm且特別優(yōu)選地是0. Imm到0. 3mm。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述至少一個局部接觸元件連接到兩個覆蓋層，和一個光伏電池或一個電池連接器。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述光伏電池上的所述局部接觸元件的表面膨脹占所述光伏電池的表面比例優(yōu)選地< 10%、優(yōu)選地< 5%且特別優(yōu)選地彡2%。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述第一覆蓋層以及位于所述第一覆蓋層和所述光伏電池之間的局部接觸元件在300nm到1200nm的波長范圍中基本上是可透射的。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述電池連接器電連接且機械連接到所述光伏電池。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述電池連接器是能夠補償所述光伏電池的橫向移動的應(yīng)力消除元件，尤其是具有至少一維彈簧作用的元件。
11.如權(quán)利要求10所述的光伏模塊，其特征在于，所述應(yīng)力消除元件是弧形的、S形的或成角度的，以提供至少一維彈簧作用。
12.如權(quán)利要求10或11所述的光伏模塊，其特征在于，與兩個覆蓋層接觸的至少一個局部接觸元件連接到應(yīng)力消除元件，所述應(yīng)力消除元件位于與至少兩個相鄰太陽能電池連接的至少兩個點上。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述至少一個局部接觸元件具有滑動支架，且具有向著所述滑動支架逐漸變細的橫截面。
14.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，所述局部接觸元件的尺寸使得所述覆蓋層的間距形成為使得所述局部接觸元件防止所述覆蓋層與所述光伏電池在正常壓力載荷下直接接觸。
15.如前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊，其特征在于，至少一個局部接觸元件將電池連接器連接到覆蓋層，使得在直接靠近所述電池連接器上的接觸點處，不存在電池連接器和光伏電池之間的一體連接。
16.一種用于制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光伏模塊的方法，其中以液體或膏狀形式的局部接觸元件涂在至少一個覆蓋層和至少一個光伏電池上，且隨后通過熱的方法或光化學方法固化。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述局部接觸元件被壓印、噴涂和/或計量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏模塊，所述光伏模塊包括第一覆蓋層(2a)和第二覆蓋層(2b)；通過電池連接器連接的光伏電池(1)的組件，所述組件位于兩個覆蓋層之間；以及所述覆蓋層的圍繞所述光伏模塊的邊緣密封件。根據(jù)本發(fā)明的模塊使光伏電池的機械應(yīng)力最小化，例如應(yīng)力是由不同的熱膨脹系數(shù)引起的。本發(fā)明還涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的光伏模塊的方法。
文檔編號H01L31/042GK102396077SQ201080016969
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者哈利·沃思 申請人:弗勞恩霍弗應(yīng)用技術(shù)研究院