光伏板以及用于制造光伏板的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种具有至少一个太阳能电池的光伏板，所述至少一个太阳能电池至 少在面朝光线的一侧W及背离光线的相对侧覆盖有透明的复合材料。本发明还设及用于制 造所述光伏板的方法。
【背景技术】
[0002] 已经普遍知道用于从太阳福射获得电能的光伏板。为了将太阳能转换为电能，运 些板包括太阳能电池，尤其是分别特别改性的无机半导体或者半导体晶片，它们通常由适 当渗杂的娃制造并且被连接起来W形成组件。还已知的是应用有机半导体或者气相沉积的 薄半导体层，所述有机半导体或者气相沉积的薄半导体层包含蹄化儒、铜/铜/(联)砸化物 或者铜/铜/嫁/硫化物/砸化物或者非晶娃。所述组件通过适当的装置进行层压、合并在壳 体中、并且用玻璃板覆盖W保护组件免受诸如雨和雪等环境影响。W运种方式制造的光伏 板可W被安装在适于将太阳福射转换成电能的地方。然而，所述光伏板通常被设计成刚性 的、基本上不可弯曲的并且具有大的重量，其中所述重量主要由壳体W及光伏组件的封盖 决定。
[0003] 在现有技术中，针对运些缺点中的其中一些已经进行改进了的光伏板是已知的。
[0004] W02013/119113A1披露了一种光伏板，通过由包含纤维增强热塑性聚合物(特别是 聚甲基丙締酸甲醋）的透明复合材料制成的护套，防止所述光伏板的太阳能电池遭受例如 机械损坏等环境影响。为了制造，所述板与增强纤维组织一起被放置在模子上，并且在150 °C到250°C的溫度下W及1到500己的压力下将液态热塑性聚合物引入到模子中。与具有玻 璃封盖的板相比，运可W将板制造得更薄并且重量更低，W及具有高的机械强度。然而，需 要具有合适设计的模子，用于制造不均匀的和/或弯曲的板。
[0005] DT24 45 642A1设及一种太阳能电池发生器，其中太阳能电池 W及它们的连接元 件在所有侧上通过单一材料包围。W下材料被提到用作材料:聚醋树脂、丙締酸树脂、聚合 丙締酸聚醋和环氧树脂(具有或不具有玻璃纤维增强）、W及由聚碳酸醋基团构成的热塑性 树脂。为了制造，所述太阳能电池被放置在浸有合成树脂的玻璃纤维层上并且用浸有同样 合成树脂的第二玻璃纤维层覆盖，从而在所述合成树脂固化之后，所述太阳能电池由均匀 的护套包封。然而，该篇文献没有披露任何关于太阳能电池发生器的强度、厚度或者重量的 细节。
[0006] EPO 071 181A2披露了一种光伏太阳能柔性组件，其具有太阳能电池。运里，至少 所述太阳能电池由层状加强件从下面支撑和/或由加强薄玻璃层覆盖W保护它们，而太阳 能组件表面的其余部分没有被加强。所述太阳能组件包括柔性承载元件，诸如金属织物、纤 维增强的柔性复合材料，或者增强塑料薄片。所述太阳能电池由塑料薄片或者柔性复合材 料包围。太阳能组件的该复杂结构W及受限的柔性是不利的。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种光伏板，它避免了或者至少减少了现有技术中的缺点并 且具有低的重量和小的厚度。特别地，所述光伏板旨在具有尽可能柔性的设计，并且所述太 阳能电池旨在免受诸如机械破坏(例如由于冰富)等环境影响。而且，所述板旨在具有尽可 能高的效力，并且W简单且成本有效的方式被制造。
[0008] 根据本发明，所述目的由于W下光伏板而得W解决，所述光伏板具有至少一个太 阳能电池，所述至少一个太阳能电池至少在其面朝光线的一侧W及背离光线的相对侧覆盖 透明的复合材料，所述光伏板的特征在于:所述复合材料是基于含环氧基团丙締酸醋的玻 璃纤维增强塑料。所述至少一个太阳能电池因此在它的前侧和它的后侧大致完全地由复合 材料覆盖。优选地，所述至少一个太阳能电池完全地由复合材料包封。如果在本说明书的进 一步描述中提到太阳能电池，它指的是将入射到太阳能电池表面上的太阳光转换成电能的 光电主动元件。而且，面朝光线的一侧指的是当光伏板按照预期使用时，太阳能电池和/或 光伏板的面朝太阳福射的一侧。应当理解，光线也可W撞击背离光线的一侧(后侧），除非它 已经被覆盖成不透光的。而且，多个太阳能电池可W相连W形成组件，并且可W用复合材料 覆盖和/或包封在复合材料内。如果在本说明书中提到玻璃纤维，它一般指的是包括所需强 度的透明增强纤维W加强基于含环氧基团丙締酸醋的塑料。因此，在本说明书的范围内，定 名为玻璃纤维的增强纤维不是必须由玻璃制造。尤其是，所述玻璃纤维可W由透明塑料构 成，所述透明塑料与基于含环氧基团丙締酸醋的塑料具有大致相同的光学折射指数。复合 材料中的玻璃纤维造成板的机械增强，不过由于它们的透明度也提升了复合材料的高的透 光度。玻璃纤维W及基于含环氧基团丙締酸醋的塑料造成板的被复合材料包围的带电部件 的充分电气绝缘。所述复合材料将用它覆盖和/或用它完全包封的部件与环境隔离。特别 地，所述板被赋予高的强度W及相对于机械影响的高抵抗力。它的高冲击强度提供了对于 例如冰富或者其它机械影响的适当防护。因此分别不需要自身的外壳或者用玻璃板覆盖， 所述外壳是将组件合并在其中W便获得所需的强度W及用于免受环境影响。根据本发明的 板可W尤其制造成特别薄并且具有低的重量。由于复合材料的高透明度，所W额外地获得 了板的高效力。令人惊奇的是，复合材料的透明度基本上不受环氧基团的影响。板还是柔性 的具有特别的优势，从而它容易呈现它所位于其上的不同非均匀表面的形状。所述板可W 在它的前侧和/或后侧上包括另外的层，例如有机聚合物材料，用于进一步改进对环境影响 的防护。因此，ETFE(乙締-四氣乙締共聚物）薄片可W施加在面朝光线的前侧上，并且EPE 化VA -聚醋-EVA)薄膜层可W施加在背离光线的后侧上。而且，可W在所述太阳能电池的面 朝光线的一侧与布置在所述板的前侧的复合材料层之间，在单个材料(诸如EVA(乙締醋酸 乙締醋)层)之间添加附加的聚合物层。
[0009] 根据本发明的优选实施例，所述含环氧基团丙締酸醋是甲基丙締酸缩水甘油醋。
[0010] 如果所述玻璃纤维具有在3到15微米范围内、优选在6到12微米范围内、特别优选 是9微米的单丝直径，那么由玻璃纤维形成的增强层W及因此所述复合材料层可W被设计 得特别薄和柔初，并且具有低的重量。
[0011] 优选地，在所述至少一个太阳能电池的面朝光线一侧的所述玻璃纤维被设计成一 织物，所述织物的重量在50到300g/m2范围内，优选在100到200g/m 2范围内，特别优选在160 到165g/m2范围内。玻璃纤维作为织物的设计增加了复合材料W及因此板的承载能力。而 且，如此轻的织物也允许制造具有低重量的板。
[0012] 如果在所述至少一个太阳能电池的面朝光线的一侧所述织物包括经纱和缔纱，并 且纱线支数在30到120特克斯范围内，优选在45到100特克斯范围内，特别优选在60到70特 克斯范围内，那么运是特别优选的。特克斯指的是每1000米1克。运样的织物允许在所述至 少一个太阳能电池的面朝光线的一侧上复合材料的薄且轻的设计。
[0013] 根据本发明另一个优选实施例，在所述至少一个太阳能电池的背离光线一侧所述 玻璃纤维被设计成一织物，所述织物的重量在100到600g/m 2范围内、优选在200到500g/m2范 围内，特别优选是390g/m2。布置在所述至少一个太阳能电池的背离光线一侧的织物比布置 在所述至少一个太阳能电池的面朝光线一侧的织物可W尤其具有更重并因此更坚固的设 计。通过运种方式，所述板在后侧可W具有特别坚固的加强，而穿过板的前侧入射到太阳能 电池上的光线W尽可能少的损耗穿透较薄的织物层。
[0014] 优选地，在所述至少一个太阳能电池的背离光线一侧上，所述织物包括经纱和缔 纱，所述经纱由巧1巧个、优选巧1]7个、特别优选5个纱线相连，并且纱线支数在30至1]120特克 斯范围内，优选在45到100特克斯范围内，特别优选在60到70特克斯范围内，所述缔纱的纱 线支数在100到450特克斯范围内，优选在200到350特克斯范围内，特别优选在270到280特 克斯范围内。通过连接数个纱线W形成经纱，它的强度得W增加。经纱和缔纱的纱线支数额 外地允许在所述至少一个太阳能电池的背离光线一侧上复合材料的薄的设计。
[0015] 根据本发明，由于用于制造上述光伏板的W下方法，所述目的被进一步解决，该方 法包括W下步骤：
[0016] -在玻璃纤维的第一织物上施加粉末状的含环氧基团丙締酸醋；
[0017] -在所述粉末状的含环氧基团丙締酸醋上，或者在施加在所述粉末状的含环氧基 团丙締酸醋上的乙締醋酸乙締醋层上，放置至少一个太阳能电池和与所述太阳能电池相连 的电气支路W及连接多个太阳能电池的可能的连接线，
[0018] -在所述至少一个太阳能电池、所述支路和所述可能的连接线上放置玻璃纤维的 第二织物，
[0019] -在所述第二织物上施加粉末状的含环氧基团丙締酸醋，W及
[0020] -对整个结构进行层压。
[0021] 通过层压，所述粉末状的含环氧基团丙締酸醋烙融并且是透明的，并且该结构的 各个层彼此相连。根据该方法，在层压之后，所述至少一个太阳能电池或者多个太阳能电池 在面朝光线的一侧W及在背离光线的一侧分别覆盖透明复合材料和/或由所述复合材料包 封。而且，太阳能电池的支路W及连接多个太阳能电池的可能的连接线也至少部分地用透 明复合材料包封。运里，所述复合材料包括相应的玻璃纤维织物W及含环氧基团丙締酸醋。 该结构的制造是简单并且成本效益高的。所述粉末状的含环氧基团丙締酸醋优选利用粉末 撒布机施加在相应的织物上，并且可W被合适地计量。所述含环氧基团丙締酸醋可W部分 地穿透到所述织物的网眼开口中，并且因此可W在层压期间围绕织物的玻璃纤维更好地烙 融。应当指出，所述粉末可W具有非常小的粒度尺寸，并且术语"粉末"因此也可W包括"细 粉"。而且，在施加在第一织物上的粉末状含环氧基团丙締酸醋与所述太阳能电池和/或它 的支路W及可能的连接线之间，可W设置乙締醋酸乙締醋层，作为防止环境影响的附加保 护。
[0022] 优选地，甲基丙締酸缩水甘油醋被作为含环氧基团丙締酸醋施加。在层压之后，所 述甲基丙締酸缩水甘油醋是透明的，其中在光伏板的使用寿命期间它的透明度保持基本不 变并且不会变黄。而且，它与玻璃纤维织物一起赋予所述板高的强度，但仍然保持柔性。
[0023] 如果在150°C到200°C的溫度范围和高达500毫己的压力下W及在0到300毫己的真 空下进行层压，则是特别优选的。在处于上述真空下的结构层上施加高达500毫己的压力。 例如，所述压力可W施加在一板件上，所述板件作用在经受所述真空的层上。无需参考特定 的理论，假设通过在织物上施加粉末状的含环氧基团丙締酸醋，初始没有被粉末堵塞的通 风道保留在织物上，在应用真空时运有助于几乎完全避免叠层复合材料中的气塞。
[0024] 根据本发明的又一个有利实施例，所述第一和第二织