非平坦光伏设备的制作方法
【专利摘要】一种制造光伏设备的制造方法，其特征在于包括以下步骤：将至少一个光伏电池单元(12)与挠性基板(20)组装在一起；随后，在至少一个光伏电池单元中实现切口(17)以便为其带来挠性并允许能够所述光伏设备变形。
【专利说明】非平坦光伏设备
[0001]本发明涉及一种光伏设备的制造方法以及按照这样一种方法制造的光伏设备。
[0002]附图1示出了根据现有技术的光伏模块I。该模块呈一个边长介于I至3米之间的大方板形，包括彼此相连的多个光伏电池单元2并且这些光伏电池单元的表面电导体3之间也例如通过焊接彼此相连，以便最终把全部光伏电池单元2生成的电流向设置于所述模块下方的接线盒5传导，该接线盒5用于将模块I与其它模块电连接。光伏电池单元2还在所述模块的上表面被保护玻璃窗6覆盖。最后，光伏电池单元2的下表面由层压聚合物4保护。
[0003]如上文所述的光伏模决I的使用非常广泛并且其形式也几乎标准化。然而，有一些特别的实施，如放置在建筑物屋顶用来发电来满足所述建筑物的部分需求，对于这些实施而言上文所描述的尺度和/或形状都不是最优的。为了改进屋顶光伏设备的集成性，已知制造包括与参照附图1所描述的相同结构但尺寸减小的光伏模块的光伏设备，其呈平坦瓦片形，以便能够放置在屋顶上作为采用相同建筑技术的现有瓦片的替代。然而这些现有的解决方案由于其制造的复杂性和高成本而并不能令人满意。此外，这些解决方案无法满足建筑美学要求，尤其是替代弯曲形状的瓦片，如普遍应用的罗马风格瓦片。更一般来说，标准的光伏设备无法在弯曲表面上实施，这限制了对其使用的发展。
[0004]因此，需要允许弥补上述缺陷的解决方案并且本发明的目的是特别提出了一种适于弯曲表面的光伏设备。
[0005]为此，本发明涉及一种光伏设备的制造方法，其特征在于包括以下几个步骤:
[0006]-将至少一个光伏电池单元与挠性基板组装在一起；随后，
[0007]-在所述至少一个光伏电池单元中实现切口以便为光伏电池单元带来挠性并允许使光伏设备变形。
[0008]所述光伏设备的制造方法可以包括下述几个预先步骤:
[0009]-在挠性基板上设置凹槽；
[0010]-在这些凹槽中形成电导体。
[0011]在凹槽中实现电导体可以是通过在电化学浴中进行金属沉积来进行的。
[0012]在至少一个光伏电池单元中实现切口可以是通过激光刻蚀实现的。
[0013]将至少一个光伏电池单元和挠性基板组装在一起可以是通过聚合、交联、焊接或胶合来实现的。
[0014]光伏设备的制造方法可以包括把所述光伏设备形成非平坦形状的补充步骤。
[0015]光伏设备的制造方法可以包括在光伏设备上添加树脂类型的透明保护层的补充步骤。
[0016]本发明还涉及一种光伏设备，其特征在于包括至少一个具有切口的光伏电池单元，所述光伏电池单元被组装到挠性基板以形成挠性和/或非平坦形状的组件。
[0017]挠性基板可以包括凹槽，凹槽包括未占据凹槽的全部高度的导体，并且凹槽还可包括与挠性基板的导体相接触的光伏电池单元的导体。
[0018]挠性基板可以包括膜形式的下层和聚合物类型的树脂层，以及凹槽可以在树脂层的整个或部分厚度上延伸。
[0019]凹槽可以与在至少一个光伏电池单元的表面上形成突起的导体重叠地设置，使得这些导体被全部容纳于挠性基板的凹槽中。
[0020]切口可以占据光伏电池的整个或部分厚度，和/或光伏电池加上挠性基板的厚度可以小于或等于250微米，或者小于或等于200微米，和/或光伏设备可以呈一种非平坦形状，该形状呈现为曲率半径小于或等于I米的至少一个弯曲形。
[0021]屋顶覆盖设备可以包括如前文所述的表面呈圆形和/或弯曲形和/或凸肚形瓦片的光伏设备组件。
[0022]本发明还涉及一种织物，其特征在于具有如前文所述的光伏设备。
[0023]本发明还涉及一种汽车，其特征在于其表面上具如前文所述的光伏设备。
[0024]本发明的这些目的、特征和优点将在以下结合附图非限定性地对特别实施方式的详细描述中进行说明，在附图中:
[0025]图1示出了根据现有技术的光伏模块的结构的分解透视图。
[0026]图2示意地示出了根据本发明的实施方式的光伏设备的制造方法的第一步骤。
[0027]图3示意地示出了根据本发明的实施方式的光伏设备制造方法的第二步骤。
[0028]图4示意地示出了根据本发明的实施方式的光伏设备制造方法的第三步骤。
[0029]图5示出了在根据本发明的实施方式的第三步骤结束时所述光伏设备的一个部分的放大图。
[0030]图6示意地示出了根据本发明的实施方式的光伏设备。
[0031]图2于是示出了根据本发明的实施方式的光伏设备制造方法的第一步骤。该方法首先包括根据现有技术的方法基于硅来制造光伏电池单元12或一组光伏电池单元12。导体13被设置在该(或这些)电池单元的表面上以便传导由光伏效应产生的电流。因此这些导体在该(或这些)电池单元的平坦表面上形成突起。
[0032]根据本发明的主要要素，该方法包括制造用于容纳一个或多个光伏电池单元12的挠性基板20的步骤。在该实施方式中，该挠性基板20包括聚合物形式的多层结构:在所示出的实施方式中，其包括在下部的膜21和在上部的树脂层22。该树脂层22具有在其厚度上的凹槽24，在这些凹槽24中设有金属导体23，例如通过金属带焊或通过金属油墨的喷墨沉积，或者借助掩模通过电化学浴以便专在所述凹槽内设置金属喷镀，或是通过其它任何的金属沉积方案。在该实施方式中，凹槽24因此自薄膜21的上表面延伸于树脂层22的整个厚度上。导体23仅占据凹槽24高度的一部分，使其上部自由用于容纳光伏电池单元的导体13。为此，凹槽24的几何形状与光伏电池单元12的导体13的几何形状对应。为了便利于这种对应，光伏电池单元的导体13笔直、平行且根据恒定的间距P设置。所述导体还可以呈更易于实现(合金自然聚结并且允许电池单元在基板上自动定心，这允许非常精确的定位)的球形。
[0033]图3示出了光伏电池12与挠性基板20的装配结果。其还示出了光伏电池12的导体13与凹槽24的导体23相接触，以形成占据凹槽的整个高度的单一导体。挠性基板20和至少一个光伏电池单元12随后被以任意手段固定，如通过允许其胶合的聚合、通过交联等，以便获得这两个部件的焊接或胶合。
[0034]随后，该制造方法包括实现切口 17的步骤，这些切口在光伏电池单元12的整个或部分厚度上延伸，如图4和5中所示，以便形成切口 17的网状，切口 17被提供来允许光伏设备随后的折叠以符合所期望的三维形状。为此，切口 17的网状通过在折纸中运用的技术而被预先计算，以便得到任何期望的三维形状。同样，切口 17在光伏电池单元12中的深度取决于最终弯曲形状所规定的曲率半径。切口通过任意方法实现，如激光刻蚀。作为变型，切口的整体或部分甚至可以延伸至挠性基板的部分厚度上。
[0035]需注意，挠性基板20在限制裂纹扩展的风险的同时确保在实现切口 17后的设备整体的良好保持，即使这些切口 17有很大的深度。此外，挠性基板20承担用于传导由光伏电池单元的不同部分产生的电流的电连续性的第二功能(即使是在进行切口后)，这是因为其能够在切开的区域之间导电并朝向其它电池单元导电。
[0036]通过以上描述的步骤得到的结果是具有一定挠性的光伏设备，挠性程度根据切口17的网络的选择可大可小，其可以允许获得挠性织物形式的光伏设备，包括例如以邻接方式固定在同一个挠性基板上的大量的光伏电池单元。该方法随后允许最终用户将该织物用于任何需要材料的挠性的应用中，例如在纺织业中，可以实施于例如衣服上。
[0037]该制造方法可以包括最终步骤，该最终步骤包括使如图4中所示的平坦形状的结果变形并成形，以便得到三维形状的最终产品(例如凸肚形瓦片)，其中然后通过在其整个或部分表面上增加例如透明保护树脂30来固定形状，以便得到如图6中所示例的最终产品。当然，该原理同样可以更普遍地用于覆盖光伏设备(例如汽车)的非平坦表面。该解决方案适于大曲率半径，例如小于或等于I米。
[0038]需注意，该实施方式与在其背面包括导体的光伏电池单元一起实施。作为变型，同样的方法可以与在其正面或正反两面包括导体的电池单元一起实施。另一方面，所提出的解决方案允许形成厚度很小的最终结构(如图4中所示)，其厚度小于250微米，甚至小于或等于200微米。该光伏电池单元或这些光伏电池单元具有介于50至250微米之间的厚度。挠性基板20有利地具有介于100至1000微米之间的厚度。
【权利要求】
1.一种制造光伏设备的制造方法，其特征在于包括以下步骤: -将至少一个光伏电池单元(12)与挠性基板(20)组装在一起；随后， -在所述至少一个光伏电池单元中实现切口(17)以便为光伏电池单元带来挠性并允许使所述光伏设备变形。
2.根据权利要求1所述的制造光伏设备的制造方法，其特征在于，包括以下的预先步骤: -在挠性基板(20)中实现凹槽(24)； -在这些凹槽(24)中形成电导体(23)。
3.根据权利要求2所述的制造光伏设备的制造方法，其特征在于，在凹槽(24)中实现电导体(23)是通过在电化学浴中进行金属沉积来进行的。
4.根据前述权利要求之一所述的制造光伏设备的制造方法，其特征在于，在至少一个光伏电池单元(12)中实现切口(17)是通过激光刻蚀实现的。
5.根据前述权利要求之一所述的制造光伏设备的制造方法，其特征在于，将至少一个光伏电池单元(12)和挠性基板(20)组装在一起是通过聚合、交接、焊接或胶合实现的。
6.根据前述权利要求之一所述的制造光伏设备的制造方法，其特征在于，包括把所述光伏设备成形为非平坦形状的补充步骤。
7.根据前述权利要求之一所述的制造光伏设备的制造方法，其特征在于，包括在光伏设备上增加透明树脂保护层的补充步骤。
8.一种光伏设备，其特征在于，包括至少一个具有切口(17)的光伏电池单元(12)，所述光伏电池单元(12)被组装到挠性基板(20)以形成挠性和/或非平坦形状的组件。
9.根据权利要求8所述的光伏设备，其特征在于，挠性基板(20)包括凹槽(24)，凹槽(24)包括未占据凹槽的全部高度的导体(23)，以及凹槽(24)还包括与挠性基板(20)的导体(23)相接触的光伏电池单元(12)的导体(13)。
10.根据权利要求8或9所述的光伏设备，其特征在于，挠性基板(20)确保对光伏设备整体的机械保持，并确保在光伏设备的一个或多个光伏电池单元的不同部分之间的电连续性，甚至是在具有切口(17)的情况下的电连续性。
11.根据权利要求9或10所述的光伏设备，其特征在于，挠性基板(20)包括膜(21)形式的下层和聚合物类型的树脂层(22)，以及凹槽(24)在树脂层(22)的整个或部分厚度上延伸。
12.根据权利利要求9至11之一所述的光伏设备，其特征在于，凹槽(24)与在至少一个光伏电池单元(12)的表面上形成突起的导体(13)重叠地设置，使得这些导体(13)被全部容纳于挠性基板(20)的凹槽(24)中。
13.根据权利要求8至12之一所述的光伏设备，其特征在于，切口(17)占据光伏电池单元(12)的整个或部分厚度，或者占据光伏电池单元(12)的整个厚度加上基板的部分厚度。
14.根据权利要求8至13之一所述的光伏设备，其特征在于，切口(17)在至少一个光伏电池单元(12)中的深度取决于光伏设备的弯曲形状的曲率半径。
15.根据权利要求8至14之一所述的光伏设备,其特征在于,光伏电池单兀(12)加上挠性基板(20)的厚度小于或等于250微米，或是小于或等于200微米，并且/或者光伏电池单元(12)的厚度介于50微米和250微米之间，并且/或者该光伏设备包括基于硅的至少一个光伏电池单元(12)，并且/或者该光伏设备具有曲率半径小于或等于I米的至少一个弯曲形的非平坦形状。
16.一种瓦片覆盖设备，其特征在于包括呈圆形和/或弯曲形和/或凸肚瓦片形状的根据权利要求8至15之一所述的光伏设备的组装。
17.—种织物，其 特征在于包括根据权利要求8至15之一所述的光伏设备。
18.—种机动车,其特征在于在其表面上包括根据权利要求8至15之一所述的光伏设备。
【文档编号】H02S20/00GK103918176SQ201280048992
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】E·皮拉特, A·万车兹 申请人:原子能及能源替代委员会