太阳能电池模块的制作方法

专利名称：太阳能电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池模块，其包括平坦设置的太阳能电池结构，在所述太阳能 电池的后侧上设置后侧结构，并且在所述太阳能电池的前侧上设置透辐射的前窗板；所述 太阳能电池模块还包括灌填化合物，其中所述灌填化合物在后侧结构与前窗板之间包封太 阳能电池结构、适于固化并传递机械载荷，并且所述灌填化合物将前窗板的朝向后侧结构 的表面的整个面积连接至后侧结构并且完全地包封太阳能电池结构。
背景技术：
太阳能电池模块是用于直接从太阳光产生电流的光伏器件。成本高效地产生太阳 能电流的关键因素是太阳能电池模块的制造成本以及耐用性。太阳能电池模块大体上包括复合体，其中所述复合体由前窗板、嵌装材料包封的 互连的太阳能电池以及后侧结构组成。大多数各种不同的太阳能电池也设有用于装卸以 及随后保持的铝型材，其中所述铝型材沿周向被连接为框架并同时被连接为用于支承的支 柱。太阳能模块的各个元件实现以下功能大体上由玻璃制成的、大约3至4毫米厚的前窗板被用于保护免受机械与天气影 响，并且提供了模块的一部分机械稳定性。该前窗板必须是高度透明的、优选由具有在上光 谱范围内90至92%透光度的无色玻璃制成，从而将在从大约300纳米至1500纳米的光谱 范围内的吸收损耗保持尽可能地低并且因而将通常所使用的硅太阳能电池的效率保持尽 可能地高。嵌装材料、通常为此目的所设置的乙烯一醋酸乙烯膜或EVA膜被用于嵌装互连的 电池并且粘合整个模块复合体。这种类型的嵌装并不适于传递机械应力，其内容将在以下 更加详细地说明。大体上由聚氯乙烯(PVF)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PVF和铝组成的复合 膜在模块后侧上设置，以便保护太阳能电池和嵌装材料免受水分和氧气影响。在某些情况 中，玻璃窗板也像在前侧上那样在后侧上被使用。真空层压体现了用于嵌装的广泛使用的技术，这是因为气泡的形成在层压的过程 中通过真空被明显地防止。EVA在层压的过程中在大约150°C熔化、在互连的太阳能电池周 围流动、并且热学交连。所使用的封装或嵌装材料将具有抵抗水蒸汽和氧气的良好的屏蔽特性，特别地这 是因为由于水蒸汽或氧气而在金属触头上出现与腐蚀有关的损害，并且出现了 EVA材料的 退化。太阳能电池模块的前和后侧因而将具有高风化稳定性，并且例如通过抵抗水蒸汽和 氧气的屏障作用而保护嵌装的太阳能电池免于腐蚀。基本上，太阳能电池模块在例如屋顶上使用时必须具有高机械稳定性、尤其高弯 曲刚度以及弯曲强度，从而可以没有损害地抵消在操作中有可能出现的载荷、例如风和雪 载荷。已知的太阳能电池模块的机械稳定性可以例如通过该太阳能电池模块的后侧、前侧 和/或通过其它附加的支承件或稳定支承结构被确保，其中所述其它附加的支承件例如形式为铝框架、铝支柱，其中所述稳定支承结构防止模块在载荷下的挠曲(sagging)。另外，太阳能电池模块将实现非常长的运行时间，从而确保了盈利能力。对于太阳 能电池模块的寿命的目前通常的要求是至少25年，具有上升的倾向。在运行中，太阳能电 池模块经受例如由于风和雪载荷并由于周期性出现的温度差异所导致的高机械应力，其中 所述温度差异在全日光的情况中可以从80°C降低到冰点以下。 由专用的前玻璃、用于后侧的专用的复合膜、真空层压、铝框等造成的高材料和制 造成本、例如所需的机械加工、例如电线的焊接、插座的安装和接触、以及例如针对EVA的 层压和交连的相对长的加工时间导致了在总成本中的模块化构造的成本以双位数百分比 范围占相对高的比例。另外，传统的太阳能电池模块由于相对厚的前玻璃窗板而具有较高的重量，其中 所述相对厚的前玻璃窗板反过来需要稳定的以及节约成本的结构。另一个关键点是散热。在全日光的情况下，电池模块升温至80°C，这导致了太阳能 电池的效率的降低。各种不同的方案存在用于通过更多节约成本的器件和制造方法来降低太阳能电 池的制造成本。然而，这些方案并不是很有价值的。除了可能的其它出版物以外，专利公开 文献EP000000325369A2(缩写EP)以及Bayer AG的公开的申请文献DE10101770A1 (缩写 DE)对于本发明是重要的。在EP325369A2中公开了一种光伏模块，其中所述光伏模块是基于在一反应性弹 性体内嵌装“光伏面板”。光伏面板包括由透明材料制成的层、互连光伏电池的结构、以及并 不提供任何机械稳定性的后侧层的组合。在DE10101770A1中公开了一种太阳能电池模块，在所述太阳能电池模块中，太阳 能电池由聚氨酯材料、例如由单个或两种不同的聚氨酯材料被完全挤出包覆。透明的聚氨 酯像弹性体那样是软的，从而其弯曲刚度是可以忽略的。这造成了整个太阳能电池模块的 仅仅稍小的弯曲刚度。太阳能电池模块的另一描述的改型在于，在该太阳能电池模块中，太 阳能电池在用作为电池模块后侧的模制成型部件上被固定，然后，透明的聚氨酯被喷涂在 所述模制成型部件上。在该改型中，通过采用刚性模制成型部件作为电池模块后侧、例如利 用玻璃纤维加强的聚碳酸酯可以获得太阳能电池模块的较高的弯曲刚度。基本上，太阳能 电池模块期望具有高机械稳定性。大体上具有大约1.42平方米的高度稳定的电池模块是 这样一种电池模块，其在不使用其它附加支承、例如铝框架、铝支柱、防止电池模块在负载 情况下挠曲的稳定支承结构等的情况下、即仅仅自支承地经受住相关标准中规定的所有机 械载荷测试。为了实现针对具有较高机械稳定性的太阳能电池所限定的这些要求，太阳能电池 的后侧必须设置为伴随太阳能电池较差散热与较高重量的相对较厚，或者玻璃板必须设置 为相对厚。这两种情况导致了电池模块的大重量。此外，由DE10230392A1可知一种太阳能电池模块，其提供了由丙烯酸玻璃制成的 上与下板之间的太阳能电池结构，该太阳能电池结构由填充化合物包封，其中所述填充化 合物附加地将上板连接至下板。这种结构导致了针对大面积、坚固太阳能电池模块的高模 块重量，其中所述太阳能电池模块被设置用于大体具有至少一平方米面积大小的太阳能源 和/或用于在建筑物上进行屋顶安装。
以类似的方式，从DE19834016A1可知一种可比较的太阳能电池模块，其中所述太 阳能电池模块提供了一由铸造或挤出成型的PMMA材料制成的后侧结构以及一由有机玻璃 制成的盖板，在所述后侧结构与所述盖板之间引入太阳能电池结构并由透辐射的硅凝胶填 充。这些太阳能电池模块由于后侧结构的中空室结构而可以设置为刚性的并同时是轻质 的，但是后侧结构为此目的必须设置为非常厚，其中所述后侧结构连接成明显聚集热量并 且对于效率具有负面影响。在这些元件的情况中，如果后侧结构的中空室被有意地用于散 热，则仅仅散热才是可行的，然而，这通常无法在建筑物屋顶上设置的电池模块的情况中实 现。

发明内容
本发明的问题在于基于光伏元件开发具有较高机械稳定性、尤其具有较高弯曲刚 度和弯曲强度的太阳能电池模块，从而例如具有大约1.4平方米面积的这种结构的太阳能 电池模块没有诸如铝框架、铝支柱、稳定支承结构的防止太阳能模块在负载条件下挠曲的 其它附加支承件地、也就是说仅仅自支承地经受在相关标准中规定的所有机械载荷测试。 该太阳能电池模块尤其是成本高效的、相对于外部影响是坚固的、具有长寿命的、并且甚至 在高阳光温度的情况中确保了高效率。本发明所旨在的问题由权利要求1和2解决。在从属权利要求中提出了有利地重 新限定本发明思路的特征，并且所述特征可以从参照示意性实施例的进一步说明中得出。
根据该技术方案的太阳能电池模块具有平坦设置的太阳能电池结构，在所述太阳 能电池结构的后侧上设置后侧结构，并且在所述太阳能电池结构的前侧上设置透辐射的前 窗板，所述太阳能电池模块还具有灌填化合物，所述灌填化合物在后侧结构与前窗板之间 包封太阳能电池结构、适于固化并传递机械载荷，并且所述灌填化合物将所述前窗板的朝 向后侧结构的整个表面连接至所述后侧结构并完全地包封所述太阳能电池结构，其特征在 于，所述后侧结构设置为单独的模块，其形式为利用注射成型、注射压缩成型或压缩制成的 塑料载体，并且所述塑料载体提供了 一金属电端子结构，其在所述塑料载体内集成，以便电 连接至所述太阳能电池结构，从而所述端子结构的至少一个区段由所述塑料载体材料完全 包封，并且所述端子结构的至少另一个区段具有朝向所述太阳能电池结构的自由接触区 域。在根据该技术方案的可选实施例中，设置为单独的模块的后侧结构包括刚性陶瓷 或有机平坦元件，在其中也集成有用于电连接至太阳能电池结构的金属电端子结构，电端 子结构的至少一个区段由后侧结构的材料完全包封，并且电端子结构的至少另一个区段具 有朝向太阳能电池结构的自由接触区域。在太阳能电池模块的优选实施例改型中，至少一 个自由接触区域因而被用于产生与太阳能电池结构的电接触，并且另一自由接触区域被用 于实现太阳能电池模块与外耗电回路的电连接，太阳能电流可经由所述电连接取用。混合-混合意味着多种不同的材料有利地形成一材料复合体——后侧结构的结构 有助于提高的机械表面刚度，从而尤其一平方米尺寸或更大的大面积太阳能电池模块经受 比传统的太阳能电池模块更小程度的表面变形。在后侧结构内的电端子结构的引入和设置 是在后侧结构与盖板之间引入太阳能电池结构的电连接的情况下实现的，并且还用于可与 加强件相比的结构表面强化。例如，为此目的，电端子结构的由后侧结构的材料完全包封的至少一些区段设置为带形、栅格形或挤出成型的成型件，因而电端子结构本身具有提高的 弯曲强度。除了提供金属端子结构以外，还增加了后侧结构的表面刚度，附加的支承结构被 引入到后侧结构中，其中所述附加的支承结构不必包括诸如金属的导电材料，而是包括以 下材料中的一种或多种玻璃、陶瓷、塑料或纤维强化的复合材料。这种类型的附加的支承 结构像电端子结构那样由与后侧结构材料不同的材料制成，并且反过来有助于后侧结构的 混合结构。在特别优选的实施例中，太阳能电池模块因而包括轻的、机械稳定的塑料载体，其 利用注射成型、注射压缩成型或压缩被制造，在所述塑料载体的后侧上至少具有如上所述 的电端子结构，在所述塑料载体的前侧上具有例如由玻璃、玻璃_陶瓷或例如基于PMMA的 透明塑料制成的透明前窗板，互连的和接触的太阳能电池位于前窗板与塑料载体之间的中 间空间中；并且还具有粘合层，其中所述粘合层将塑料载体与前窗板粘合在一起，没有气 泡地充满塑料载体与前窗板之间的中间空间，并且所述粘合层还包封太阳能电池与接触系 统。如果将太阳能电池模块在机械上看作为一板，则弯曲刚度以板厚的三次方的关系 增加。太阳能电池模块的厚度由塑料载体的厚度、前窗板的厚度和前窗板与塑料载体之间 的粘合层的厚度叠加而成。混合结构的塑料载体主要提供了太阳能电池模块的机械稳定 性。前窗板由具有大弯曲刚度的材料组成。因而，例如，PMMA具有在相同厚度以及大致相 同密度情况下比透明聚氨酯高大约10倍的弯曲刚度。通过由粘合层在整个面积上的前窗 板与塑料载体的粘合，刚性前窗板也有助于太阳能电池的机械稳定性。这样做的结果是，至 少集成有电端子结构的塑料载体也可以在后侧上设置成比前侧(在聚氨酯的情况中)不再 有助于稳定性的情况明显更薄，这反过来导致了散热和重量方面的明显优点——聚氨酯和 PMMA的密度是大致相同的。前窗板和塑料载体的直接粘合的另一优点在于，通过粘合，前窗板与包含太阳能 电池的塑料载体之间的粘合层更靠近中性弯曲线或中性轴，这导致了粘合层以及因而还有 太阳能电池中的较低的机械应力，并由于较低的载荷级别而允许明显更长的使用寿命。有利地注意到，由于中性弯曲线内的较低的机械应力(不仅弹性粘合的接头、还 有具有小柔性的结构粘合的接头)，非弹性粘合剂也可以使用，这反过来导致了明显更高的 弯曲刚度和弯曲强度。特别地，除了电接触以外，具有位于后侧结构内的自由接触区域的电 端子结构被使用，以便太阳能电池结构相对于后侧结构的精确的空间布置并且在太阳能电 池模块的中性轴区域内的定位。由于通过注射成型、注射压缩成型或压缩对塑料载体成形，所以塑料载体的制造 针对这些技术以大体上较低的周期时间被完成，在几分钟至小于一分钟的范围内。针对塑 料载体的合适的材料例如是PBT、PET、PA、PMMA、PC、PP ；或者是生物聚合物，例如PLA或PLA 共聚物，其优选具有强化纤维、例如玻璃纤维或碳纤维或其它强化纤维或填料或用于提高 机械性能、尤其刚度和强度的上述材料的混合物。上述纤维的结合利用本领域技术中已知 的化合技术实现，这是在成形之前的单独的加工步骤中或者在与成形相同的加工步骤中在 线地利用注射成型化合技术实现的。载体的塑料附加地可以设有增加导热率的填料，例如金属纤维或粉末铜。此外，它可以设有用于减小未填充的聚合物的热膨胀的填料，例如白垩、玻璃片或硅酸盐。上述填料 的结合利用本领域技术中已知的化合技术实现，这是在成形之前的单独的加工步骤中或者 在与成形相同的加工步骤中在线地利用注射成型化合技术实现的。塑料载体有利地在成形加工中利用注射成型、注射压缩成型或压缩与电端子结 构、即从太阳能电池的电接触的触头至外终端的插座的电线有利地一体形成，例如这是通 过在注射过程之前将金属导体引入到塑料载体的容腔内或者通过3-D MID加工(MID=成 型互连装置)实现的。在塑料加工领域中已知电端子结构(例如注射成型的塑料部件内的 导线)的集成技术。在塑料载体的成形过程中模制成型插座，例如由与载体相同的塑料或者由另一种 塑料利用多部件注射成型方法实现。在塑料加工的领域中已知插座的成形以及从太阳能电 池至插座的缆线密封所需的成型与注射成型技术。在后侧结构的朝向前侧的侧部上施涂附加的层，例如用于使得入射光高效利用以 增加效率的IR反射塑料层或者屏障层。各层在模具内的成形之后或过程中利用塑料加工 中已知的技术被施涂至载体，例如模内涂覆或者喷射或浸没，利用了模具内的反应性聚合 物或者通过注射载体塑料之前的模具内的膜的分层和模内注射(in-mold labeling)。在优选实施例中，后侧结构还包含用于随后安装的紧固元件，其中所述紧固元件 作为镶嵌部件(嵌件)被引入到模腔内，并且在这种情况中在成形过程中在载体内非固定 地(non-positively)集成。紧固元件在挤出涂覆之前以本领域技术人员已知的方式在模 具内的相应的位置点被定位。嵌件所需的技术在塑料加工领域内是已知的。这些嵌件在正 确设置并嵌入后侧结构后可以提供附加的支承作用以及提高后侧结构的强度的作用。在后侧结构制造之后，太阳能电池躺在载体上，并且所述太阳能电池的端子与在 载体内集成的电端子结构的接触点、例如插座的电线相连。太阳能电池可以并未互连，或者 太阳能电池可以在施加在载体上之前、例如在条形基于晶片的电池的情况中已经部分地互 连，或者例如可以被完全地互连为互连的薄膜模块或者在基于晶片的电池情况中被互连为 一预制的膜，在该膜上连接有接触式太阳能电池，其中所述太阳能电池包含用于各个电池 互连的导线。在有利的实施例中，在电池所安置的位置点处，后侧结构包含边界或支承结构，其 中所述边界或支承结构针对每个电池设置为腹板形或肋形，从而允许各电池的固定。这可 以是电池在其中内置的凹部或者每个电池边缘上的小突出部。另外，后侧结构的表面在电 池安坐在后侧结构的点上被构造成，电池并不平坦地压靠着所述后侧结构，从而确保了在 粘合剂随后引入到窗板与后侧结构之间的中间空间中以便粘合时粘合剂完全地在各电池 周围流动。通过现有技术中已知的连接技术、例如焊接、引线焊接或其它常规技术实现太阳 能电池结构的电端子与后侧结构上的触头以及引线与用于外部终端的插座的连接。可选地，太阳能电池的电端子与后侧结构上的触头的电连接可以通过导电粘合剂 实现。在这种情况中，首先被施加至塑料载体上的触头并在与光伏元件的电端子接触之后 固化的粘合剂形成了焊接部。利用导电粘合剂，并不互连并在后侧上接触的基于晶片的太 阳能电池与后侧结构上的触头没有其它引线地直接接触，从而各个太阳能电池由于没有附 加的引线而彼此紧密地靠近，并且因而可以增加每单位面积的输出。
除了优选使用热塑性塑料或硬质塑料作为后侧结构的结构基材料以外，有机或陶 瓷材料也可以用作为后侧材料的基材料，在其中一体形成有电端子结构，以便太阳电池结 构彼此之间的电连接以及太阳能电池模块与用于电流收集的外部耗电回路的电连接。电端 子结构的至少一个区段在这种情况中也完全地由有机或陶瓷材料包封，并且端子结构的至 少另一个区段具有朝向太阳能电池结构的自由接触区域以及用于将电池模块连接至电流 收集的外部装置的自由接触区域或电线。除了电端子结构以外，由玻璃、陶瓷或塑料、优选纤维强化的塑料组成的支承结构 至少部分地在由有机或陶瓷材料制造的后侧结构内集成。由金属制成的支承结构也是可以 想到的，其中所述由金属制成的支承结构用作为电端子结构的一部分，以便太阳能电池结 构之间的电连接以及太阳能电池结构与模块的用于外部电流收集装置的电端子的电连接。取决于材料选择以及支承结构的设置，支承结构的至少一些区段设置为杆、条或 栅格网形式的单独的或共连的型材，这种彼此相互接触或不相互接触的结构在后侧结构的 材料基体内设置。前窗板位于太阳能电池模块的前侧上。前窗板的厚度是在几十分之一毫米至几毫 米之间的范围内。前窗板优选包括透明塑料、例如基于PMMA的透明塑料。在薄膜电池(其大体上已经在由玻璃、塑料、玻璃陶瓷或陶瓷制成的窗板上被沉 积)的情况中，例如，该窗板是模块的前窗板。在有利的实施例中，本领域技术人员已知的抗反射层或结构可以施加在窗板的朝 向入射光的表面上，以减少入射光的反射分量。在有利的实施例中，前窗板还可以设有增加光场的填料，该填料将入射光的波长 进行转化，并且在这种情况中增加光伏电池具有最大效率的波长范围内的量子产量。窗板与后侧结构之间的中间空间利用聚合物没有气泡地被充满，其中所述聚合物 一方面将前窗板连接至后侧结构，并且另一方面保护位于后侧结构与前窗板之间的中间空 间内的光敏电池以及接触和导电引线系统免受媒介影响。在基于晶片的电池的情况中，优 选的是高度透明的聚合物。中间空间的厚度是在几十分之一毫米至几毫米的范围内。由于变化温度以及所使用的材料的不同膨胀系数所造成的热应力对于根据本发 明的太阳能电池模块的长期稳定性而言是特别重要的。这些应力可以导致太阳能电池内 或者接触与导电引线系统上的缺陷、后侧结构与粘合层之间或者粘合层与前窗板之间的分 层、以及电池模块复合体的破坏。前窗板与后侧结构之间的区域内的与温度有关的机械应 力通过粘合层的弹性聚合物的使用被明显减小。几微米的超薄间隙可以没有气泡地由塑料包封体充满，其中所述塑料包封体可 以例如在几千微帕或更小的范围内在室温以低粘度被加工为例如反应性系统或分散体 (dispersion) 0塑料包封体的聚合物首先被施加在具有导电接触式太阳能电池的后侧结构上，并 且然后前窗板可以在其上平躺。例如，非加压铸造方法可以适于塑料包封体的聚合物在后 侧结构上的施涂。相应的技术在本技术领域中是已知的。然而，前窗板还可以首先在后侧结构上利用固定辅助装置例如工具被固定在其最 终的位置上，并且塑料包封体的聚合物然后可以被引入到前窗板与后侧结构之间的中间空 间中。高压以及低压方法都可以被用于此目的。相应的技术对于本领域技术人员是已知的。
透明聚氨酯系统适于用作为塑料包封体的聚合物，例如其由脂肪族聚异氰酸酯、 纯聚脲系统、铸造硅、纯环氧化物和塑料溶胶制成。


参照附图基于示意性实施例以下处于示意性目的对本发明的思路无限制地说明 本发明。在附图中图Ia至Ie示出了制造太阳能电池模块的系列图。
具体实施方式

图Ia至Ie示出了太阳能电池模块的成本有益的制造步骤。塑料载体1在图Ia中被示为后侧结构，其由塑料以注射成型或注射压缩成型方法 或以压缩方法制成。另外，在塑料载体1内设置用于太阳能电池结构的随后电接触的电端 子结构2。电端子结构2通过成型为导轨的方式而至少在其由塑料载体1的塑料完全包封 的部分内是广泛刚性的，从而塑料载体通过嵌装的电端子结构2具有提高的表面刚度。另 夕卜，塑料载体1在其后侧上具有肋形支柱1'，其中所述肋形支柱一方面用于进一步稳定并 且还用于太阳能电池模块的紧固。支柱1'不必由与制成塑料载体1的同一材料制成。利 用玻璃、陶瓷、金属、纤维加强的复合材料或类似的刚性材料，并且将它们至少部分一体地 引入到塑料载体中也是所建议的。电端子结构2具有位于塑料载体1的后侧上的中央插座2'，最终的太阳能电池模 块可以经由所述中央插座连接至外部控制与供应单元。插座2也至少部分地一体设置到塑 料载体1中。在根据图Ib的制造步骤中，一组(“串”)4的互连的太阳能电池3在塑料载体1 的前侧上被带到就位并在根据图Ic的方法步骤中利用电连接件5被连接至塑料载体1内 集成的电端子结构2。在塑料载体1的前侧上形成的容座结构(其由塑料制成)并未详细 示出，经由框架4相连的太阳能电池3装配到所述容座结构中，从而太阳能电池3可以在预 定的部位被使得与塑料载体1接触。在根据图Id的制造步骤中，透辐射的前窗板6(其优选由PMMA材料制成)被施加 至太阳能电池结构3、4，从而在前窗板6与塑料载体1之间形成一中间空间，在如图If所示 的制造步骤中，所述中间空间利用灌填化合物7被完全充满。该灌填化合物7像粘合层那 样被使用，利用该粘合层，前窗板6紧密地连接至塑料载体1，从而灌填化合物7适于相应地 传递机械载荷。灌填化合物7还完全气密性地包封内太阳能电池结构3+4，即，太阳能电池 结构的侧翼也通过灌填化合物7被包封。根据该技术方案设置太阳能电池模块因而具有以下优点通过由单独的载体和单独的前窗板构造太阳能电池模块，其中所述单独的载体和 单独的前窗板通过嵌装材料彼此相互平坦地粘合，这两者都对弯曲刚度产生贡献。另外，通 过电端子结构以及可选地附加的支承结构也对弯曲刚度产生贡献，其中所述电端子结构以 及附加的支承结构分别设置为后侧结构的至少部分一体的部件。可注射成型的热塑性塑料或硬质塑料可以用于塑料载体，并且其可设置成具有高 弯曲刚度以及弯曲强度。
前窗板由透辐射的材料、优选由基于PMMA的塑料制成，这被证明具有高长期UV稳 定性、低密度以及高弯曲刚度。在低张力铸造加工的情况中，前窗板与具有位于之间的太阳能电池结构的塑料载 体彼此相互粘合，从而高长期耐用性在相对于温度差异和机械应力的交替使用条件下被确 保。根据该技术方案的太阳能电池模块制造的制造时间可以通过前侧和塑料载体侧 的相应分开制造被缩短。附图标记列表
1塑料载体
1'’肋形立柱
2电端子结构
2'‘ 插座
3太阳能电池
4框架元件
5电子连接结构
6前窗板
7灌填化合物
权利要求
一种太阳能电池模块，其包括平坦设置的太阳能电池结构，在所述太阳能电池结构的后侧上设置后侧结构，并且在所述太阳能电池结构的前侧上设置透辐射的前窗板；所述太阳能电池模块还包括灌填化合物，所述灌填化合物在后侧结构与前窗板之间包封所述太阳能电池结构、适于固化并且传递机械载荷，并且所述灌填化合物将所述前窗板的朝向所述后侧结构的表面在其整个面积上连接至所述后侧结构，并且完全地包封所述太阳能电池结构，其特征在于，所述后侧结构设置为一单独的模块，其形式为利用注射成型、注射压缩成型或压缩制造的塑料载体，所述塑料载体包括一在所述塑料载体内集成的金属电端子结构，以便电连接至所述太阳能电池结构，以使得所述电端子结构的至少一部分由所述塑料载体材料完全地包封，并且所述电端子结构的至少另一部分具有朝向所述太阳能电池结构的自由接触区域。
2.一种太阳能电池模块，其包括平坦设置的太阳能电池结构，在所述太阳能电池结构 的后侧上设置后侧结构，并且在所述太阳能电池结构的前侧上设置透辐射的前窗板；所述 太阳能电池模块还包括灌填化合物，所述灌填化合物在后侧结构与前窗板之间包封所述太 阳能电池结构、适于固化并且传递机械载荷，并且所述灌填化合物将所述前窗板的朝向所 述后侧结构的表面在其整个面积上连接至所述后侧结构，并且完全地包封所述太阳能电池 结构，其特征在于，所述后侧结构设置为一单独的模块，其形式为刚性陶瓷的或有机的平坦 元件，在所述后侧结构中集成用于电连接至所述太阳能电池结构的金属电端子结构，从而所 述电端子结构的至少一部分由所述后侧结构的材料完全地包封，并且所述电端子结构的至 少另一部分具有朝向所述太阳能电池结构的自由接触区域。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述前窗板由玻璃、玻 璃_陶瓷或透明塑料、优选基于PMMA的塑料制成。
4.根据权利要求1至3任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池结构 沿在太阳能电池模块挠曲的情况中出现的中性弯曲平面的区域或靠近该区域位于所述前 窗板与所述后侧结构之间。
5.根据权利要求1、3、4任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述塑料载体由热 塑性塑料制成，并且优选包括PBT、PET、PA、PMMA、PC、PT、生物聚合物、尤其PLA、PLA共聚物； 或者所述塑料载体由硬质塑料、尤其由SMC制成，并且优选包括苯酚、聚酯或环氧树脂。
6.根据权利要求1、3至5任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述塑料载体具有 纤维加强的塑料。
7.根据权利要求1、3至6任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述塑料载体包含 填料，例如金属粉末、白垩、玻璃片、硅酸盐。
8.根据权利要求1至7任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，利用导电粘合剂、弓丨 线接合和/或利用焊接或钎焊接合，通过直接电接触在太阳能电池结构与后侧结构内设置 的电端子结构之间实现电连接。
9.根据权利要求1至8任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述后侧结构在朝向 所述太阳能电池结构的侧部上具有用于所述太阳能电池结构的容座和/或固定结构。
10.根据权利要求1至9任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述前窗板具有几 十分之一毫米与几毫米之间的窗板厚度。
11.根据权利要求1至10任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，在所述前窗板的背 离所述太阳能电池模块的表面上施涂抗反射层。
12.根据权利要求1至11任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述前窗板包含将 在所述前窗板上入射辐射的波长进行转换的材料，以使得在波长上被转换的辐射在所述太 阳能电池结构中与未转换的辐射相比实现更高的效率。
13.根据权利要求1至12任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池结 构是一具有透辐射的覆盖层的薄膜太阳能电池，并且所述太阳能电池结构的覆盖层被用作 为所述前窗板，其至少在靠近边缘的表面区域内由所述透辐射的灌填化合物包封并且产生 与所述后侧结构的传递载荷的连接。
14.根据权利要求1至13任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述电端子结构 在所述后侧结构的朝向所述太阳能电池结构的表面上提供诸如杆、腹板或肋的突出支承元 件，所述太阳能电池结构与所述突出支承元件具有局部电和/或支承接触。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述腹板形或肋形支承元 件的高度的大小设置成，所述太阳能电池结构在所述太阳能电池模块的中性轴所在的区域 内安坐。
16.根据权利要求1至15任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述电端子结构具 有多个区段，其中所述区段作为所述后侧结构内的集成部件设置为带形、栅格形和/或挤 出成型的型材，所述后侧结构的机械稳定性通过所述区段被提高。
17.根据权利要求1至16任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述后侧结构具有 由与所述后侧结构的材料不同的材料制成的支承结构，并且所述支承结构的至少一个区段 由所述后侧结构的材料包封。
18.根据权利要求17所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述支承结构由以下材料 中的一种或多种组成金属、玻璃、陶瓷、塑料或纤维加强的复合材料。
19.根据权利要求17或18所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述支承结构的至少 一些区段设置为形式为杆、条或栅格的单独的或共连的型材。
20.根据权利要求17至19任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，金属支承结构的 至少一个区段也用作为所述电端子结构的一区段，以便所述太阳能电池结构之间的电连接 和所述太阳能电池结构与用于电流收集的外部装置的电端子的电连接。
21.根据权利要求1至20任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，在所述塑料载体的 朝向所述太阳能电池结构的表面上施涂IR反射层。
22.根据权利要求1至21任一所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述灌填化合物是 透辐射的弹性聚合物、例如透明的聚氨酯、脂肪族聚异氰酸酯、纯聚脲系统、铸造硅、纯环氧 化物或塑料溶胶。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能电池模块，其包括平坦构造的太阳能电池结构，在所述太阳能电池结构的前侧上设置透辐射的前窗板；所述太阳能电池结构还包括灌填化合物，所述灌填化合物在后侧结构与前侧窗板之间包封所述太阳能电池结构、适于固化并且传递机械载荷，并且所述灌填化合物将所述前窗板的朝向所述后侧结构的表面在其整个面积上连接至所述后侧结构，并且完全地包封所述太阳能电池结构。本发明的特征在于，所述后侧结构设置为单独的模块，其形式为利用注射成型、注射压缩成型或压缩制造的塑料载体，或者其形式为刚性陶瓷的或有机的平坦元件。所述塑料载体或表面元件提供了用于电连接至太阳能电池结构的金属电连接结构，所述结构在所述后侧结构或表面元件中集成，从而所述电端子结构的至少一部分由所述塑料载体材料或所述陶瓷或有机材料完全地包封，并且所述电端子结构的至少另一部分具有朝向所述太阳能电池结构的自由接触区域。
文档编号H01L31/048GK101939846SQ200980104047
公开日2011年1月5日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者J·巴格丹, M·布施 申请人:弗劳恩霍弗应用技术研究院