CN102947923A - 制造装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于构成多层(3,4,5,6,7)模块、特别是太阳能模块(1)的制造装置(2)和方法,模块(1)具有至少一个透光性板状层(3,6)和至少一个太阳能或光主动元件。制造装置(2)构建层结构并具有用于上述层(3,4,6)的连接层(5,7)的施加装置(33)。此外,制造装置(2)还具有可控的屈曲装置(17),用于在施加层时弯曲和滚轧板状层(3,6)。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层太阳能模块的制造装置和制造方法,具有如独立权利要求的前序部分所述的特征。
背景技术
由专利文献DE 102007038240A1可知一种这样的制造装置和制造方法。太阳能电池被放在具有抽吸口的铸造台上并通过负压(Unterdruck)保持。在所放置的太阳能电池下面的区域中,在铸造台上设立抽吸口,以便利用负压将太阳能电池保持在铸造台上。然后将铸造台移动到位于吊车架上的铸造装置的下方,并从中将聚烯烃-塑料溶胶形式的可流动的连接材料施加于太阳能电池上。在此为太阳能电池阵列(Anordnung)涂上外层。这可以借助于所谓的帘式铸造或刮刀实现,从而使太阳能电池阵列在通过铸造装置下方时被宽平面地涂层。在接下来的步骤中利用机器人输送玻璃板。在此借助于高度可调的吸入式保持器使玻璃板弧形、无气泡地在先前形成并覆盖太阳能电池阵列的涂层上放置或展开。通过缓慢地、成弧形地放下玻璃板,将防止在聚烯烃塑料溶胶层和玻璃板之间形成气泡。因此而构成的三层模块元件接下来再由输送机继续运送到加热装置和翻转装置,在此,最后利用玻璃板并合装置(Glasplattendoubliervorrichtung)安装第二玻璃板形式的包括粘接材料的覆盖层,并将制成的模块固定在加热装置中并使粘接材料硬化。
专利文献EP 10302988A2同样提出了一种制造装置和一种制造方法,其使用用于板状的透光性涂层的屈曲装置制造具有嵌入的太阳能电池的多层太阳能模块。该屈曲装置在这种情况下是辊式层压机的构件。
专利文献US 20030005954A1致力于构成成拱形的多层太阳能模块,在此也使玻璃板成拱形。这通过在模具上加热平玻璃板实现,玻璃板由于其自身重量在模具中变形并拱起。这种拱起将得到保持并且不会再次消除。
发明内容
本发明的目的在于提出一种改进的用于多层模块、特别是太阳能模块及其基础构件的制造技术。
本发明通过独立权利要求中的特征实现了这一目的。本发明优选的实施方式由从属权利要求给出。
本发明的一个方面涉及一种用于具有透光性板状涂层和至少一个太阳能主动元件(solaraktiven Element)的多层太阳能模块或多层基础构件的制造技术,在此由制造装置构成层结构,该制造装置具有用于连接层的施加装置以及用于使板状层、特别是玻璃板弯曲的可控屈曲装置。该屈曲装置具有用于板状层的支座、特别是工作台,其具有位于边缘侧的夹持器和高度可调的按压元件,它们作用于板状层上。
这种制造技术具有各种优点。通过对板状层、特别是多层太阳能模块的载体实现特别是可良好控制以及可松弛的拱起,可以获得对特别是糊状或液态形式的松软的连接物料的更均匀、更安全地分配。通过相对压紧待连接的层和使拱起松弛,可以在先前施加的连接物料上获得滚轧和分配效应。通过挤压连接物料,还可以促进太阳能主动元件的全面嵌入和包封。
板状层、特别是透视性的玻璃板或塑料板通过按压元件的升降运动所获得的机械弯曲和拱起可以在此受到特别良好、安全地控制。在此,拱起可以在优选静止的支座的区域中以及在涂装位置和连接位置附近的区域中形成。这种拱起可以通过板状层的固有弹性和按压元件的下沉而松弛。该进程可以得到压紧元件(例如可转动的并沿着板状层运动的辊)的支持,在此还可以产生按压力以获得更好、更紧密的层连接。压紧元件的进给在此可以与按压元件的向后或下沉运动协调一致,这对于用于均匀分布优选为液态或糊状的连接材料以及排出空气残留的可控的滚轧进程是有利的。这样的屈曲装置相比于现有技术中的可移动的吸入式装置可以实现更好、更准确地控制,特别是与现有技术中的相互间隔开的吸入式保持器相比能够实现更均匀的滚轧进程。此外,还可以更好、更高和更均匀地生成压力。
所要求的制造技术还具有以下优点:可以在一个工作台中和一个支座上完整地制造整个太阳能模块。替代地还可以利用具有多个彼此相接的工作台的流水线执行各个步骤。
此外,优选为制成的太阳能元件、特别是串或完整的太阳能电池阵列配置已安装的连接导线并嵌入其他的模块层之间。为此,还可以优选使导向装置位于具有凹槽等的工作台的支座板上,从而特别是借助于在需要时可控的抽吸压力进行精确的定位和固定。
对于不同的板状层、特别是对于前面和后面的玻璃盘,可以使用相同的屈曲技术和滚轧技术。还可以类似的方式使用具有拱起的柔性背部薄膜等作为覆盖层。
此外,有利之处还在于:可以选择性地在一个或多个太阳能元件上或在板状层、特别是玻璃板上使用由液态或糊状或膜状的连接材料构成的连接层。此外,基于过程安全性的优势还在于,可以在静止的或台状的支座上进行各种不同的加工步骤。这首先有利于操控装置的定位准确性。此外,隶属于支座的涂覆装置和计量装置可以精确地并以较高的可重复性施加上述连接材料。
对各种层的输送可以借助于合适操控装置、特别是多轴操纵器来进行,优选借助于关节臂机器人进行。在此,操控装置在必要时也可以产生压力。
通过操控装置还可以简化并加快制造装置内部的操作进程。此外,还可以根据要求利用这种操控装置实现附加功能,特别是监督和检查太阳能主动元件及其连接以及可能通过钎焊等建立的电传导连接。
具有通过连接物料嵌入并连接的太阳能主动元件的透光性板状层、特别是所说的载体可以被看作是用于制造各种类型的太阳能模块的基础构件。为此使用的制造技术可以始终是相同的,因此根据模块化***的类型可以实现较大规模的生产和较高的经济效应。其他的制造工艺可以是与特定模块相关的,并根据太阳能主动元件的类型加以使用。
此外,对于其他的生产步骤有利地使用下述应用技术和施加装置:它们也借助于滚轧过程在基础构件上形成一个或多个其他的层。在此,例如可以将弯曲有弹性的覆盖层滚轧成薄膜的形式,在此,在辊拱肩或辊间隙中导入并同时分布流动性的粘接材料。
用于嵌入太阳能主动元件、特别是太阳能电池或混合阵列的连接物料具有以下优点:其可以取代EVA薄膜,并在透明载体和至少一个太阳能主动元件(例如光敏太阳能电池或混合阵列)的层之间形成安全、透光性的连接。在连接物料中可以嵌入一个或多个太阳能主动元件并被连接物料多侧围绕。这用于相对于周围环境的影响、特别是空气和湿气进入密封太阳能主动元件。这主要有利于太阳能模块的边缘区域,其与目前相比可以实现更好的填塞和密封。
连接物料在开始时是松软的并且可以转移和压缩,对此有利地是例如糊状或液态的一致性。但是也可以使用可压缩的薄膜。在嵌入一个或太阳能主动元件之后,连接物料本身可以固化,在此使其例如硬化,这可以通过多组分材料的成分反应、光硬化或其他的方式实现。通过固化可以使整个层复合体(Schichtenverbund)稳定,并产生或巩固连接效果、特别是连接物料的粘接或附着效果。
连接物料可以通过其松软一致性而容易、安全、无气泡地使用。特别可以避免太阳能主动元件和透明载体之间的气隙。即使并非必须,这也是非常有利的。连接物料特别可以在连接区域中形成全平面且非常薄的接触层。这对于避免使功率降低的反射或对入射光束的折射是有利的。
其他的层的类型和结构可能会有所不同。例如,覆盖层可以是所提到的柔性薄膜。替代地可以是稳固的板,例如玻璃板。
所要求的制造技术也可被用于其它类型的太阳能模块,其例如以热吸收层或基体作为太阳能主动元件或者补充到太阳能主动元件中。还可以对气相沉积或压在透明载体上的太阳能主动元件进行加工,并根据本发明的制造技术通过板状覆盖层的拱起和引入连接物料,使该太阳能主动元件与板状覆盖层相连接。
根据本发明的另一个方面提出一种制造用于多层模块、特别是太阳能模块的具有多个光或太阳能主动元件的层阵列(Schichtanordnung)的方法,该方法包括以下步骤:
-在所构成的具有抽吸口的基座上构成光主动元件阵列,在此将光主动元件摆放在基座上,
-在光主动元件阵列上施加液态或糊状的连接物料,以及
-利用光主动元件阵列和板状层形成有粘性的层复合体,其中,在此
-通过屈曲装置使板状层具有拱起和弯曲地放在光主动元件阵列上,
-通过抽吸口提供至少在位于放置在基座上的光主动元件之间的中间空间中起作用的抽吸压力,并
-使光主动元件无气泡地嵌入连接物料中,由此使光主动元件的至少一部分外表面被连接物料覆盖,其中,板状层的拱起在光主动元件阵列上通过施加于其上的连接物料而松弛,连接物料在抽吸压力的抽吸作用下至少进入中间空间中。
本发明的另一个方面涉及使用根据本发明的方法制造多层模块,特别是具有太阳能电池的太阳能模块。
利用根据本发明的方法,能够在不错误地包含气泡的情况下将光或太阳能主动元件嵌入连接物料或层物料中。一般情况下需要避免在连接物料中和/或在连接物料与光主动元件的外表面或连接物料与板状层的表面相互冲击的区域中包含气泡。通过抽吸口在位于放置在支座上的光主动元件之间的中间区域中所产生的抽吸作用一方面会导致位于那里的气体在加入连接物料时被吸出。但是在形成粘结的层阵列时,可能在连接物料中出现的气泡也(附加地)借助于中间空间中的抽吸作用被吸出。
光主动元件是指太阳能电池,也就是吸收光以产生电能的元件。在其他的设计方案中,也可以使用本方法将发光元件、特别是发光二级管嵌入层阵列中。
在形成粘结的层复合体时板状层的拱起或弯曲松弛意味着在初期局部或全部成拱形的板状层最后在过程结束时转化为平板的形状,从而使光主动元件阵列被平面地覆盖。在此,例如当板状层在开始时整体成拱形或弯曲并在形成层复合体时松弛,则这种松弛可以是一个单独的过程。但是也可以在拱起或弯曲松弛时,首先只在板的局部区域中形成弯曲/拱起,然后通过滚轧或卷绕使弯曲/拱起沿光主动元件阵列向前移动,由此使连接物料被一块块地加入,从而在最后实现光主动元件的嵌入。板状层的这种弯曲/拱起可以设计为,根据待建立的层复合体而具有不同的半径。也可以设计为,弯曲/拱起的初始半径在板状层的局部区域的松弛过程期间是不同的。总体而言可以实现对板状层的可控的松弛,因此板状层在最后基本上是平的。
液态或糊状的连接物料的施加可以在将具有拱起/弯曲的板状层设置在光主动元件阵列上之前或期间进行。优选利用计量装置加入连接物料,其中,连接物料通过喷嘴点胶机、也就是分配器给出,在此,相比于光主动元件阵列的扩展可以不考虑卸料宽度。通过这种方式可以使连接物料在放置板状层之前沿光主动元件阵列线状地分布。该涂覆线可以具有任意的线型。在现有技术中使用槽状喷嘴,其需要随同其槽宽一起尽可能全面地考虑到光主动元件阵列的宽度,与之相比,根据本发明的方法能够应用优化地分布所涂覆的连接物料,特别是在板状层松弛时将协助连接物料的立波的形成和保持。
在一种实施方式中已经证实有利的是:在放置板状层之前,在板状层的面向光主动元件阵列的表面上涂覆连接物料。这也可以通过所描述的计量装置实现。
也可以在将具有弯曲/拱起的板状层设置在光主动元件阵列上之后施加连接物料,但是,例如也可以除了已涂覆的连接物料之外施加更多的连接物料。
在一种实施方式中,由于层由弯曲有弹性的材料制成,因此将支持板状层的拱起/弯曲的形成以及松弛。
在形成粘结的层复合体时可以设计其他的步骤,例如使用加热装置进行处理,例如使连接物料硬化。
所使用的具有抽吸口的支座拥有一个抽吸口阵列,其分布在支座的工作面上,也就是放置光主动元件的区域中。工作面区域中的出口可以被设计为孔口。也可以使用具有朝向支座的工作面扩大的气体通道的支座,该气体通道特别是以例如被设计为槽沟的表面通道的形式实现。通过这种方式将会支持在过程步骤期间沿支座的工作面形成单独的压力分布。可以使多个位于支座区域中的抽吸口在支座的材料中通过通道彼此连接。由此可以形成具有通道结构的支座,这将能够在分开的支座局部区域中形成不同的压力关系。例如还可以在拱起/弯曲松弛的时间进程中例如调整抽吸效应,使得在板状层的当前的拱起/弯曲和/或临近的区域中抽吸口的抽吸压力大于已离开的支座区域中的抽吸口的抽吸压力。然后,如果板状层的弯曲/拱起区域或松弛区域沿光主动元件阵列、也就是沿支座向前移动,则该区域将随着升高的吸入压力移动,在此需要相应地控制抽吸口。用于根据应用单独和/或成组地控制抽吸口的控制技术在不同的实施方式中是公知的。
下面将对制造用于多层模块的具有多个光主动元件的层阵列的方法的优选实施方式做详细说明。
根据本发明一种优选的扩展方案,利用抽吸口在中间空间中产生抽吸压力,这些抽吸口在支座上设置于中间空间和/或位于所放置的光主动元件下方的区域中。将抽吸口设置在所放置的光主动元件下方的优势在于:例如当光主动元件被事先弄弯时,这些抽吸口可附加地用于在支座上形成光主动元件的平面支座。由此也可以实现所放置元件的位置固定。如果抽吸口阵列在所放置的光主动元件下面具有唯一的抽吸口,为此需要确保抽吸作用也延伸到位于所放置的光主动元件之间的中间区域中。为了做到这一点,例如使放置主动元件的支座的工作面具有一定的粗糙度,这将允许在中间空间或中间区域中形成抽吸作用。
在本发明一种适宜的实施方式中,连接物料由于抽吸压力而无气泡地至少进入光主动元件的周边边缘区域中,直至进入支座的表面与对应的光主动元件的表面彼此相对的区域中。通过这种方式例如将确保,位于光主动元件的面向支座一侧的光主动元件的棱边区域部分或完全地嵌入连接物料中。
在本发明一种优选的实施方式中,在形成粘结的层复合体之后向一个或多个抽吸口施加正压,以帮助粘结的复合体从支座上脱离。
根据本发明的一种深化方案,优选基于对应的抽吸压力/正压力单独和/或成组地控制抽吸口,以设置不同的局部压力关系。因此,可以根据压力关系,特别是对于不同的过程段单独设定支座的局部区域。
在本发明一种优选的实施方式中,当形成光主动元件阵列时,在支座上放置正面和/或背面接触的光主动元件,其中,在正面接触的光主动元件中,接触导线在放置太阳能电池时被设置在支座上的上表面凹部中。在太阳能电池中例如借助于所谓的联络线实现正面联系。
在本发明一种优选的实施方式中,在板状层的拱起或弯曲松弛时,在支座上的光主动元件阵列和板状层的面向光主动元件阵列的表面之间的拱肩中将形成沿光主动元件阵列延伸的连接物料的立波(stehende Welle)。连接物料的立波也可以被看作是沿光主动元件阵列延伸的一种***。其有利地协助避免空气被包含在连接物料中。在此已经证实有利的是:在将板状层放置在光主动元件阵列上之前,将在板状层上涂覆一定数量的连接物料。由此将特别有助于立波在松弛地放置板状层的开始阶段的早期形成。
在本发明一种优选的扩展方案中,在板状层的拱起或弯曲松弛时,借助于计量装置在支座上的光主动元件阵列和板状层的面向光主动元件阵列的表面之间的拱肩中加入连接物料,也可以有选择地针对事先加入的连接物料补充加入连接物料。特别是为了在拱起或弯曲松弛时形成和/或保持立波,可以采用在拱肩中滴入连接物料。
在本发明一种适宜的实施方式中,在形成粘结的层复合体时,借助于压紧装置压紧板状层。
在本发明一种优选的实施方式中,使用由透光材料制成的板作为板状层。透光材料可以是例如玻璃或塑料。还可以使用所描述的方法在粘结的层复合体中形成薄膜层。可以利用板状层构成前覆盖层或后覆盖层。但是也可设计用于形成层复合体的中间层,特别是当为了形成层而加入其它方法步骤的情况下。本发明所描述的方法在构成光主动元件阵列时也可以被多次执行,以便借助于板状层构成多个层。
在本发明的一种深化方案中,优选将具有局部的、未覆盖整个板状层的拱起或弯曲的板状层放置在光主动元件阵列上,在此,当板状层松弛时,局部的拱起或弯曲会有选择地以变化的拱起和/或弯曲半径在光主动元件阵列上行进。在一种实施方式中,也可以使初始拱起同时以相同或不同的形式向两侧松弛。在这种或其它的实施方式中,具有拱起或弯曲的板状层放置在光主动元件阵列上意味着:优选在板状层和光主动元件之间不是直接的接触联系,而是将板状层放在所施加的部分连接物料上。虽然在某些情况下就处理技术而言,也不排除优选在制造过程的中间步骤中在板状层和光主动元件阵列之间出现直接接触。但是,所制成的层复合体的规律性特征在于,在面向板状层的光主动元件的表面和对应于该光主动元件阵列的板状层的表面之间平面地设置连接物料。
在本发明一种优选的实施方式中,使用以硅为基础的连接物料作为液态或糊状的连接物料。
在本发明一种优选的实施方式中,板状层在形成拱起或弯曲并使之松弛时通过边缘侧的夹持器和高度可调的按压元件被弯曲。
在本发明一种优选的扩展方案中,在形成粘结的层复合体时,压紧元件沿板状层的进给和按压元件的走合运动(Einfahrbewegung)可以彼此相调谐地进行调整,以使拱起或弯曲可控地松弛。
在一种实施方式中,优选将所描述的方法使用在制造具有多个光主动元件的多层模块的过程中,特别是用于制造多层太阳能模块,光主动元件在此为太阳能电池。然后将该利用光主动元件制造层阵列的方法集成在用于构成多层模块的整体制造过程中。在这里补充使用的方法步骤在各种不同的实施方式中给出。在一种实施方式中,关于太阳能模块的制造过程包括构成前面和背面的覆盖层。可以采用前面所述的过程建立一个或两个覆盖层。在前面例如可以利用玻璃板或塑料板构成覆盖层。对于背面的覆盖层例如可以使用薄膜材料。
在从属权利要求中给出了本发明的其它优选的实施方式。
附图说明
在附图中示例性地简易示出了本发明。其中:
图1以透视图示出了用于太阳能模块的单元形的制造装置,
图2示出了太阳能模块的示意性俯视图,
图3和图4示出了太阳能模块在不同过程阶段中的纵向截面图,
图5到图8示出了制造装置在不同过程阶段中的侧视图,
图9以纵向截面图示出了太阳能模块的部分的替代结构,
图10示出了在按压毗邻的层和分布连接物料时拱起和滚轧效应的部分视图,
图11到图13示出了制造装置的变形,其具有用于太阳能模块的背面的层的施加装置,
图14示出了如图1所示的制造装置的支座和屈曲装置的放大透视图,
图15示出了关于另一种层结构的如图1所示的制造装置的侧视图,
图16和图17示出了涂覆装置和压紧元件的俯视图和侧视图,
图18示出了制造装置的支座的透视俯视图,
图19示出了在如图18所示的支座上的滚轧进程和用于建立具有光主动元件、特别是太阳能电池组的层阵列的装置的示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种与具有光主动元件的多层模块、特别是多层太阳能模块(1)相关的技术。本发明涉及一种多层太阳能模块(1),一种多层基础构件(1′)和一种制造装置(2)以及一种用于制造层或太阳能模块(1)的制造方法。
太阳能模块(1)可以具有不同的结构并具有不同的功能,以转换太阳能或其它的光能或辐射能。其特别是一种用于产生电流的光伏模块。替代地也可以是一种混合模块,其附加地吸收并使用在辐射转换时所产生的热量。最后,它也可以是一种用以产生热量的集热模块。太阳能模块(1)可以具有平的、板状的形状。替代地它也可以具有其它的造型,特别是弯曲的形状。
为了吸收和转化射入的太阳能或辐射能,太阳能模块(1)具有太阳能主动元件(4),其也可以是多数存在的并在太阳能模块(1)的内部形成层。太阳能主动元件(4)可以通过不同的方式构成。例如,其可以是如图3和图4所示的太阳能电池(8),其具有在一侧或两侧安装有电导线(15)、由硅等组成的结晶体形式的光反应部件(10)。在另一种实施方式中,太阳能主动元件(4)可以是混合阵列(9),其一方面在光入射侧具有上述包括导线(15)的光反应部件(10),另一方面在背面具有覆盖多个太阳能主动元件(4)的热部件(11)。该热部件例如可以是隔热层,其吸收并在必要时散发在光反应部件(10)中或其上产生的热量。这可以通过热传导、与循环流动介质的热交换或其它的方式进行。
太阳能模块(1)通常具有多个相互并排设置在层或平面上的太阳能主动元件(4)。例如,这些太阳能主动元件(4)可以依次且相对具有间隔或间隙(14)地设置在单单独的一行或所谓的一串(12)中。多个串(12)可以一起形成平面矩阵(13),其中还存在侧向间距或间隙(14)。在串(12)的内部,太阳能主动元件(4)通过其电导线(15)彼此串联连接,在此,这种连接通过相应的导线排、即所谓的窄带(16)构成,其以合适的方式,例如通过钎焊与导线(15)连接。图3、图4和图9分别以截断和放大的纵向截面图示出了对此不同的实施方式变形。串(12)及其导线(15)在端部相互之间电横向连接,并连接到可从外部接近的触点上。图2以示意图示出了太阳能模块(1)的形成。
太阳能模块(1)具有多个相互叠加且彼此连接的层(3,4,5,6,7)。例如在图4中示意性示出了这种层结构。在太阳能模块(1)的光入射侧上设置透明且透光性的载体作为第一层(3)。载体(3)可以具有板的形状和整个太阳能模块(1)的造型所确定的稳定的强度。为此,载体(3)可以具有适当的厚度。替代地,当有其它的层(6)分担时,该厚度和承载力可以是较低的。载体(3)例如可以由玻璃、合成材料特别是聚碳酸酯等或其他合适的透光材料构成。
由一个或多个太阳能主动元件构成的下一层(4)位于载体(3)上。在层(3,4)之间有连接物料(5)存在,连接物料(5)由透光性材料组成并在层(3,4)的平行表面之间形成薄膜。连接物料(5)用于在层(3,4)之间形成粘接或其它粘结的连接,并与上述的层(3,4)完全接触。连接物料(5)同样在太阳能模块(1)的层结构中形成一个层,其还至少部分地填满位于各个太阳能主动元件(4)之间的间隔或间隙(14)。连接物料(5)可以完全填满间隙(14)并直至到达太阳能主动元件(4)的后面上部。
太阳能主动元件(4)嵌入连接物料(5)中,并在光主动侧或背面上以及在***边缘上被连接物料致密连接地围绕。
连接物料(5)在开始时是松软的,并且能够嵌入太阳能主动元件(4)。随后可以通过各种不同的方式使连接物料(5)固化。例如可以通过硬化是连接物料(5)变成固体。硬化可以通过光或辐射入射或其它的方式热实现或冷实现。连接物料(5)在制造太阳能模块(1)时在初始状态下具有糊状或液态的一致性。这种可流动性的特征允许连接物料(5)移位并均匀的分布以及填充间隙(14),以嵌入一个或多个太阳能主动元件(4)。
连接物料(5)可以通过不同的方式进行设计。其可以由一种、两种、三种或更多的成分组成。当存在两种、三种或更多的成分时,这些成分可以在混合时彼此发生反应并导致连接物料(5)的硬化或其他形式的固化。在一种未示出的变化中,连接物料(5)也可以幅材或薄膜的形式存在并具有可压缩的一致性,这能够在材料挤压的情况下实现所说的嵌入。连接物料(5)具有粘合性能。其特别可以具有硅或含硅的化合物。硅的优点在于透光性和耐老化性。
具有连接物料(5)的载体(3)和一个或多个嵌入的光主动元件(4)可以看做是太阳能模块(1)的基础构件(1'),其在各种不同的模块类型中同样地存在。其他的层结构和可能由此获得的太阳能模块(1)的功能可能会有所不同。太阳能模块(1)特别可以具有背部外覆盖层(6),其可以是透明的或不透明的。该覆盖层(6)例如可以由弯曲有弹性的薄的幅材、特别是薄膜构成。替代地其可以具有板的形状并例如可以由透光性的玻璃板或塑料板构成。
在覆盖层(6)与基础构件(1')之间,特别是在覆盖层(6)与具有一个或多个光主动元件的层(4)的背面之间,可以设置连接层(7)。连接层(7)例如同样可以由流动性的物质组成并且例如可以是合成材料。替代地还可以在这里设置EVA薄膜或其它的粘接薄膜或连接薄膜。连接层(7)特别可以由与连接物料(5)相同的材料组成,并与连接物料(5)一起共同担负起对太阳能主动元件(4)的全方位的密封、特别是气密的包围和连接。
在所示出的实施方式中,太阳能模块(1)由五个彼此重叠的层(3,4,5,6,7)组成。层的数量可能会有所差异并且特别可能会更多。当然也可以更少,在此,例如过量存在的连接物料(5)被挤压通过间隙(14),并至少部分地覆盖太阳能主动层(4)的背面。因此可以取消连接层(7)。
图1、图5到图8以及图11至图13和图14至图18以各种不同的变形示出了用于前面所述太阳能模块(1)的制造装置(2)。制造装置(2)还可以用于太阳能模块(1)的其它实施方式中。
制造装置(2)具有用于形成太阳能模块(1)的多层结构的装置和用于涂覆以及均匀分布连接物料(5)的装置。这种分布可以受到在至少一个参与连接的层(3,4,6)上所形成的拱起(22)的机械的支持。拱起(22)是可逆转的或可松弛的,并具有指向连接区域的凸面的形状。如图10所示,例如层(3,4)与位于其间的连接物料(5)被挤压在一起,在此,层(3)的拱起(22)逐渐地消除或松弛,并相对于另一个参与连接的层(4)的位置和方向平行地对齐。另一个层(4)在所示出的实施方式中具有平坦的并以适当的方式稳定的形态。通过使拱起松弛还可以使另一个层(3)逐渐地进入平面形态(Planlage)。
例如,在层(3,6)上将拱起(22)设置在中心并且只存在一次。当然也可以存在多次拱起。当将层(3,4)压在一起时,首先在拱起(22)的拱顶区域中出现层接近,在此,连接物料(5)被压缩或垂直于弯曲轴受到挤压。在由拱起(22)在此形成的拱肩(23,45)中形成连接物料(5)的***(24),***(24)随着逐渐增加的松弛侧向朝着模块边缘前进。由于拱起松弛会发生物料挤压,并同时使连接物料(5)均匀地分布,连接物料(5)还由于其流动特性而填充并封闭可能的空白位置。此外,连接物料(5)还可以渗入间隙(14)中并将其至少部分地填满。由于拱起松弛还会出现滚轧过程,通过该滚轧进程,空气垫或其它的气垫受到挤压并从层(3,4)之间的连接区域中被排出。最后在毗邻的层(3,4)之间、特别是在载体(3)和一个或多个太阳能主动元件(4)之间,将出现薄膜状并封闭的连接物料(5)的层或涂层。未示出的静止的或随同运动的侧面边界可以避免连接物料(5)在拱起松弛时意外地从拱肩区域侧向流出。
这种利用可松弛的拱起(22)的滚轧和分布技术也可以使用在其他类型的太阳能模块(1)和其它的层中。在所示出的实施方式中,使板状层或载体(3)弯曲并拱起,在此,太阳能主动元件的层(4)处于平面形态。在另一种未示出的实施方式中,可以在层(4)和太阳能主动元件上设置拱起(22),在此,层(3)或透光性载体处于平面形态。在另一种变化方案中,两个层(3,4)可以具有彼此面对的凸形拱起(22),它们彼此协调一致地被松弛。另外在一种未示出的实施方式中,例如可以在透光性载体(3)上安装、特别是气相沉积一个或多个太阳能主动元件(4),为此在这里使用前面所述的制造和连接技术,以便使这些基本组件与背面的覆盖层通过施加在它们之间的连接物料(5)相连接。在此,例如可以使同样为板状的覆盖层(6)拱起,在平坦的载体(3)上压紧并滚轧。在另一种变化方案中,还可以使这两个载体层和覆盖层拱起并在滚轧和物料分布进程中松弛。此外,拱起(22)可以具有其他的形状和方向,其并非必须是中心对称的。
图1和图14示出了制造单元形式的制造装置(2)。在一种未示出的变形中,所示出的单元可以改成具有多个依次设置的工作台的连续运行设备。
制造装置(2)具有用于层(3,4,6)的可控的屈曲装置(17)。屈曲装置(17)可以通过任意适当的方式至少形成以上所述的拱起(22)。这特别可以通过弯曲板状层(3,6)来实现,在此,屈曲装置(17)被设计为弯曲装置。屈曲装置(17)使层(3,4,6)产生前面所述的可变的和可松弛的拱起(22)或弯曲。在图5至图7中详细示出了这种屈曲装置(17)及其功能。
制造装置(2)还具有用于连接物料(5,7)的涂覆装置(33)。此外还设置有压紧装置(25),用以将待连接的层(3,4,6)与位于其间的连接物料(5,7)压在一起。
涂覆装置(33)和压紧装置(25)可以通过各种不同的方式构成。在如图5至图8所示出的实施方式中,压紧装置(25)与操控装置(26)组合在一起,操控装置(26)除了用于供应和操纵目的之外,还用于层结构的形成。在另一种变形中,操控装置(26)可以由压紧元件(39)构成。
操控装置(26)例如可以具有操纵器(27),该操纵器包含一个或多个运动轴。优选操纵器(27)以合适的配置包含两个或多个旋转和/或平移运动轴并具有空间的工作区域。在所示出的实施方式中使用具有六个旋转轴的关节臂机器人,其可以静止地或在一个或多个附加轴上可移动地设置。工业机器人(27)包括具有至少一个运动轴、优选为两个或三个旋转运动轴的手(28)。在手(28)上固定或可松脱地设置承载装置(29),必要时也可以设置在反向联轴节的中间连接器的下方。承载装置(29)也可以根据要求改变。
在操控装置(26)的工作区域中可以实现对模块部件、特别是板状载体(3)和太阳能主动元件(4)的供应,它们受到装置(26)的操纵以形成层结构。制造装置(2)例如可以具有串存储装置(47),串(12)从外部的生产地点输送到串存储装置(47)上。操控装置(26)可以利用承载装置(29)承载串(12)并运送到矩阵存储装置(48)上,在矩阵存储装置(48)上由多个串(12)逐渐地构成矩阵(13)。
还可以通过其他的方式并利用其他的装置形成矩阵。操控装置(26)利用承载装置(29)承载矩阵(13),并将其放置在之前安放在屈曲装置(17)上的特别是板状载体(3)形式的层(3)上。对层(3)的供应同样可以利用操控装置(26)在之前或随后的过程步骤中实现。
承载装置(29)例如具有包括平整的功能面的支承板(30),其由针对连接物料(5)的惰性材料例如特氟纶等组成。在支承板(30)上设置有多个夹持元件(31),其被布置适于对各个层(3,4,6)及其部件的操作。
在图5至图8所示的实施例中,夹持元件(31)被构造为吸盘,每个吸盘都在前表面上具有抽吸口(32)。抽吸口(32)可以与太阳能主动元件(4)相同的数量和分布存在并设置于串(12)或矩阵(13)中,并优选在中心抓取这些元件(4)。每个元件(4)都可以存在一个或多个抽吸口(32)。吸盘(31)是可切换的,并且在必要时还可以控制它们的抽吸功率和保持力。间隙(14)被背部的支承板(30)覆盖,在此可以根据需要在板表面上设置加深的槽和/或其它开口,用于接收可能过载的连接物料(5)。
屈曲装置(17)具有用于层(3)的支座(18),支座(18)具有可调的并且在图5至图8的实施例中位于中央的按压元件(19)和位于边缘侧的夹持器(20)。例如可以将支座(18)设计为平坦的存放台。支座(18)还可以包括加热装置(21),为了清楚起见未单独示出。按压元件(19)例如被设计为垂直于支座表面的可伸缩柱塞(19'),其具有合适的驱动器以及具有圆形表面的柱塞头(19")。夹持器(20)例如设置在支座的彼此相对的边缘(18',18")上并被构造为具有进给驱动器的边缘侧夹具。夹持器(20)抓住与可伸缩的柱塞(19')相对的层边缘或载体边缘。通过例如位于中央的按压元件(19)使载体(3)获得所示出的拱起(22)。通过可控地驱动按压元件或柱塞(19,19')可以使拱起(22)松弛。驱动器例如可以是气缸、具有传动装置的电机等等。操控装置(26)起到压紧装置(25)的作用,并与支承板(30)一起将层(4)或一个或多个太阳能主动元件从上面压在成拱形的载体表面上以及之前施加在那里的连接物料(5)上。通过使拱起松弛并相应地跟踪承载装置(29)和层(4),就可以实现之前所述的滚轧和连接进程,在此,连接层(3,4,5)最后处于如图7所示的平面形态中,而按压元件(19)缩回。
在所示出的实施方式中,涂覆装置(33)将可流动的以及例如糊状的连接物料(5)、特别是硅物质涂在层或载体(3)上。这可以发生在平整的或拱起的载体(3)上。涂覆装置(33)具有一个或多个存放容器(36),用于连接物料(5)或用于其在可能混合形成时的各个组分。另外还存在有计量装置(34),其决定了连接物料(5)在层(3)上的流出量和分布。该计量装置(34)可以具有一个或多个用于涂覆物料的喷嘴(35)。这些喷嘴可以借助于合适的操控和移动装置在一个或多个、特别是两个运动轴上相对于层(3)运动。
物料涂覆可以沿幅材或履带(Raupen)进行,在此,拱起的松弛用于履带材料的挤压和分布。在一种变形的实施方式中,可以通过刮刀等实现物料涂覆,其中,连接物料(5)形成尽可能均匀的层(5)。在另一种未示出的变形中,涂覆装置(33)可以将可压缩的薄膜或其他类型的连续的物料幅材施加在层(3)上。
其他的层(6,7)在太阳能模块(1)的基础构件(1')上的应用可以通过任意合适的方式进行。例如,可以通过操控装置(26)放置连接薄膜(7),然后放置板状层(6)。
图11到图13示出了为此使用的涂覆装置(37),用于将板状或薄膜状的覆盖层(6)安放在基础构件(1')上和层(4)的背部。
在如图11所示的实施方式中安放有板状的且拱起或弯曲的覆盖层(6),其可以由玻璃、合成材料或其他合适的材料构成。首先借助于计量装置(41)将连接层(7)(例如糊状的粘接材料(42))施加在太阳能主动元件的层(4)的上面或背面。这可以提前在表面涂覆中通过履带等实现,或者也可以其他的方式实现。随后安放覆盖层(6),这可以例如借助于前面所述实施例中的操控装置(26)实现。窄带(16)可以提前贯穿覆盖层(6)。在放置覆盖层(6)时可以采用屈曲装置(17)的一种变形,用以使覆盖层(6)获得拱起(22)。屈曲装置(17)可以在支座(18)的边缘区域(18")上具有固定装置(46),其抓住覆盖层(6)的一个端部或一个边。固定装置(46)可以被设计等同于夹持器(20)。设置在底层结构(18)的边缘区域(18')上的按压元件(19)可以安放在覆盖层(6)的彼此相对的端部或边缘上,按压元件(19)由垂直或相对于支座表面横向可伸缩的柱塞(19')和柱塞头(19")等组成,层边缘平放在柱塞头(19")上。在这里,层边缘上升,拱起(22)从固定边(46)开始弯曲。固定装置(46)和按压元件(19)作用在彼此相对的层表面上,特别是作用在顶面和底面上。替代地可以通过其他的方式构成按压元件(19)并生成代替压力的拉力。
在此情况下,施加装置(37)或屈曲装置(17)还具有压紧元件(39),其作用于覆盖层(6)的背面,并且例如被设计为可转动驱动并在必要时可旋转驱动的辊。借助于运动装置(40),压紧元件(39)可以从固定的层边缘以及从边缘区域(18")离开,沿着支座(18)和覆盖层(6)向另一个边缘区域(18')运动并同时相对于层背面压紧。覆盖层(6)的松弛通过压紧元件(39)的进给以及与此协调一致的按压元件或柱塞(19,19')的走合运动实现。例如伴随压紧元件(39)运动的侧面挡板(44)形式的侧面边界(44)可以限制粘接材料挤压。
在所示实施方式的一种变形中,计量装置(41)可以伴随一起运动,并将位于覆盖层(6)和层(4)之间的拱肩(23,45)中的连接层(7)的材料引入滚轧区域中。
连接层(7)可以通过相应的方式如同前面所述的连接物料(5)一样构成和施加。在此可以是基于硅的粘接物料。其可以是透光性的,并可能是透明的,然而这并非是必不可少的。除了计量装置(34)之外,还可以有计量装置(41),或者由计量装置(34)构成计量装置(41)。
在如图12所示的变形中,同样在基础构件(1')上施加可弯曲的板状覆盖层(6),在此还使用屈曲装置(17)。屈曲装置(17)在图11所示的变形中被构造为柔性承载装置(29)并被保持在操控装置(26)、特别是多轴操纵器或上述类型的机器人的手(28)上。承载装置(29)在此具有支承板(30),在支承板(30)上设置有可调整的夹持元件(31),其抽吸侧或作用侧可以利用可伸缩的柱塞等改变相对于支承板(30)的间隔。因此,根据伸缩长度可以获得其他的夹持轮廓,其被用于形成所示出的拱起(22)。为了使拱起(22)和覆盖层(6)松弛,使夹持元件(31)可控地伸缩。在这里,一个层边缘也被固定装置(44)可能保持在支座上。侧面边界(44)可以被静止地设置或与松弛或夹持操作协调一致地共同运动。
在图11和图12中示出的屈曲装置(17)不仅适用于施加装置(37)和覆盖层(6)。如图14到图18所示,其还作为上述实施例的变形适用于层(3,4)。
在如图11和图12所示实施方式变形的另一种变化中,覆盖层(6)可以具有更高的弯曲弹性和可能更低的厚度,在此,将其构造为例如裁剪的薄膜等。
图13示出了利用糊状和设计为粘接材料的连接层(7)在基础构件(1')上和在层(4)的背面应用弯曲有弹性的、尤其是以薄膜形式存在的覆盖层(6)。覆盖层(6)例如由薄膜卷(38)提供,并借助于固定装置(46)固定在载体(3)或太阳能模块(1)的边缘上。窄带(16)可以贯穿通过覆盖层(6)。覆盖层(6)将通过在基础构件(1')上方借助于运动装置(40)运动的压紧元件(39)被输送并压紧。压紧元件(39)可以是刮刀或可回转的辊,它们将产生滚轧效应。在预涂装中或在辊拱肩(45)中,利用计量装置(41)引入可流动的粘接材料(42),其在这里形成***(43)并均匀地分布在层(4)上。侧面边界(44)可以例如以与压紧元件(39)随同运动的侧向挡板(44)的形式限制粘接材料挤压。辊(39)可以拥有可控转动驱动器,此外还可以包括抽吸装置,其象征性地表示为在辊护套上示意性示出的抽吸口。运动装置(40)还负责垂直压紧覆盖层(6)以及在使用滑车(Schlitten)或其他适合的运动装置的情况下沿纵向方向或进给方向运输辊。
在图13中示出的辊压技术和安装技术也可用于在如图1至图7所示的变形中形成柔性的基础构件(1')。在此,在太阳能主动元件的层(4)上利用连接物料(5)在前面安装弯曲有弹性、薄膜状的透光的或透明的载体层(3)。
通过连接层(5,7)实现其他的层(3,4,6)的相互固定连接。另外,可能在层压机或类似装置中出现热结块。可流动的物料(5,6)还可以在模块边缘上实现密封封闭并在这里根据需要进行修整。
加热装置(21)用于在涂装连接物料(5)之后使其固化以及使层复合体固化。加热装置(21)是可控的并且还可以在必要时改变其功率。加热装置(21)特别用于加热已涂覆的连接物料(5)和改善其流动性和物料分布。在此可以降低功率。为了连接物料(5)后续的固化以及特别是热硬化,可以提高加热功率。同样为了随后的连接层(7)的固化或硬化,还可以再次使用加热装置(21)。
随后,可以由操控装置(26)运走已制成的太阳能模块(1)。操控装置(26)还可以执行附加功能。一方面,操控装置(26)可以利用串(12)上的接入电压在适当的光学检查装置上接收和检查串(12)。在必要时也可用于建立电导线连接,其中例如有集成的钎焊装置,用以将窄带(16)焊接在背面的导线(15)上或使串(12)的导线(15)彼此横向地连接并钎焊。也可以使用焊接以代替钎焊或使用其他的连接技术。
图14至图18示出了相对于图5至图8所示的制造装置(2)和制造技术的一种变形。这种变形特别涉及到支座(18)和屈曲装置(17)以及层结构。
制造过程可以如同前面所述的实施例一样在各个工作台的内部借助于唯一的并优选为静止的支座(18)执行。屈曲装置(17)具有按压元件(19),其在本实施方式中设置在支座板(54)的边缘区域(18')上。在另一个特别是相对的边缘区域(18")上设置有夹持器(20)或固定装置(46)。这种布置与前面如图11所述的实施方式相符,在此还可以相应的方式设置与运动装置(40)相连的压紧元件(39)和施加装置或涂覆装置(33)以及计量装置(34,41)。
在如图14至图18所示出的变形中,将至少一个有太阳能主动元件(4)、优选为已经配备有连接电导线(15)或窄带(16)的太阳能电池串或太阳能电池矩阵安放在支座板(54)上。这可以通过前面所述的操控装置(26)和承载装置(29)实现。在此情况下,导线(15)或窄带(16)向下面对支座板(54)。支座板(54)具有用于太阳能主动元件(4)的导向件(57),其在此可以被准确地定位。导向件(57)例如可以由凹槽网络组成,该凹槽网络对应于导线(15)的定型并形状配合或大规模地容纳导线(15)。支座板(54)可以具有直至导向件(57)的平整的功能面(61),该功能面由相对于连接物料(5)惰性的且非粘性的材料组成,例如特氟龙等。
太阳能电池(8)可以平放在位于凹槽之间的平整的表面或支承区域(60)上。替代地可以将太阳能电池(8)放置在碗形的凹部中,这种碗形凹部可以是导向件(57)的组成部分。
此外,在支座(18)中设置抽吸装置(55),其在支座板(54)的表面(61)上具有多个抽吸口(56)。这些抽吸口设置在导向件(57)的范围内,特别在旁边设置在太阳能电池(8)的各自的支承区域(60)中。抽吸装置(55)吸住太阳能电池(8),并且还可以作用于位于太阳能电池(8)之间的自由区域(14)中。
支座板(54)可以至少在太阳能电池(8)的支承区域(60)中具有条纹化的板表面(61),其使得能够从位于太阳能电池(8)的边缘区域(14)下面的自由区域(14)中吸取空气。这种条纹可以通过板表面(61)的相应的表面粗糙度或其他的方式形成。在太阳能电池(8)和其支承区域(60)之间,特别是在板表面(61)中形成许多较小的气体通道(62),用于使气流(63)从太阳能电池边缘(64)流到吸取口(56)。同样可以在电池边缘(64)上吸取位于自由空间(14)中的连接物料(5,7),并可能被成块地吸到气体通道(62)中,在此,连接物料(5)可以如同图11至图13所示的实施例那样从后面包住电池边缘(64)。
抽吸装置(55)可以是可控的,并为此与工作台控制器、特别是机器人控制器相连接。在此,位于板表面(61)上的抽吸装置(55)可以关于抽吸功率和/或抽吸方向彼此分离控制。特别可以反转流动方向,以便能够容易地移下连接层(3,5,5)。
在本实施例中,相对于前面所述的举例,层形成的顺序(4,5,3)是相反的。首先,将太阳能主动的层(4)放置在支座(18)或支座板(54)上,然后在其上放置透明的连接层(5),然后放置可能需要的透光性的板状层或载体(3)。
制造装置(2)和电池的形成基本上与图1所示是相同的。在该实施方式中,涂覆装置(33)也具有用于计量装置(34,41)的输送装置(50)。为此可以设置导向件(51),用于使计量装置(41)相对于太阳能主动元件(4)进行单轴(einachsig)或多轴(mehrachsig)运动,该导向件例如被设计为可单轴运动的滑车或可二轴运动的十字滑车,这种滑车可以通过一个或多个驱动器(52)在滑轨上沿支座(18)并在必要时在滑车横梁上横向从边缘区域(18")向另一个边缘区域(18')引动。涂覆装置(33)将糊状或液态或者也可能是可压缩的薄膜状的连接物料(5)涂装在所放置的太阳能主动元件(4)上,这可以在平面涂覆中或以蜿蜒的履带的形式实现。
屈曲装置(17)具有可借助于运动装置(40)沿支座(18)运动的压紧元件(39),其具有作为压紧装置(25)和作为附加的用于覆盖层(6)的施加装置(37)的双重功能。
如图15所示,操控装置(26)与承载装置(29)以及可替换的并与各个层相适应的支承板(30)一起将板状层(3)、特别是透光性的玻璃板或塑料板输送到支座(18)并将其转交到屈曲装置(17)上。这可以通过回缩或伸长的按压元件(19)发生。板状层(3)至少与位于支座(18)的边缘区域(18")上的一个边缘相连地摆放在支座板(54)上或以前涂上的层(4,5)上,并通过可控的固定装置(46)或夹持器(20)固定。层(3)的另一个相对的边缘区域放在柱塞头(19")上。为了更好地区分各个装置部件,图15示出了处于已伸长状态中的柱塞头(19")。优选这种放置发生在回缩的柱塞头(19")上,柱塞头(19")在操控装置(26)和承载装置(29)松开后伸长,并以如图11所描述的方式使板状层(3)弯曲并形成拱起(22)。
然后,优选使被设计为可转动并可能被驱动的辊的压紧元件(39)以前面所述的方式沿着弯曲的板状层(3)向边缘区域(18')运动,并将板状层(3)压在连接层(5)上,在此,同时以与辊前进协调一致的运动使按压元件(19)下沉。
最后,由此形成的具有层(3,4,5)的基础构件(1')***控装置(26)翻转,并装上覆盖层(6)以及可能的其他连接层(7)。这可以如图11、图12或图13所示的方式重复发生。一个或多个连接层(5,7)可以前面所述的方式实现固化、特别是硬化。这特别可以借助于集成在支座(18)中的加热装置(21)实现。
然后可以将制成的多层太阳能模块(1)从操控装置(26)移走,在此之后重新开始该生产周期。为了缩短停顿和运输时间,操控装置(26)可以由多个机器人(27)组成。操控装置(26)也可以在需要时操纵多个支座(18),它们时间延迟地供应层(3,4,5,6,7)。
在上述如图14至图18所示实施方式的一种变形中,层结构可以被改变,并以所描述的方式在放置于支座板(54)上的太阳能主动元件(4)上涂装连接物料(7)和覆盖层(6)。
图16和图17详细示出了用于施加或涂覆装置(33)的运动装置(40)和输送装置(50)的构成。它们是可耦合的并且能够单独或共同运动。为了实现耦合和连接,可以设置必要时重复存在的可控耦合器(49)。在这样的耦合器中,对于沿支座(18)的行进运动使用一个单独的驱动器(52)就足够了,在此,驱动器(52)例如被设置在输送装置(50)上。在耦合状态下,压紧元件(39)将被随同携带,在此同时产生所定义的距离。如图1和图14所示,该单元可以在摆放板状层(3)和形成拱起(22)时被定位在支座板(54)的后面和外部。
图19示出了对上述用于为多层模块建立具有光主动元件、特别是太阳能电池(8)的层阵列的装置和方法的实施方式进行说明的示意图。
太阳能电池(8)设置在支座(18)上,通过支座(18)构成工作板或工作面。在支座中设置抽吸口(56),它们部分或全部地连接到未示出的气动控制***上。抽吸口(56)利用沿支座(18)的x方向和y方向延伸的装置制成。
图19示出了位于太阳能电池阵列上的板状层(6)松弛的过程。拱起(22)从左至右在太阳能电池(8)的阵列上移动,由此使弯曲的板状层(6)最后在太阳能电池(8)的阵列上松弛。在这个过程中,在拱肩(23)中有立波(65)以***(24)的形式在太阳能电池(8)的阵列上延伸。由于抽吸口(56)在板状层(6)松弛期间被施加负压,因此将以前面提到的方式支持液态或糊状的连接物料(7)进入位于太阳能电池(8)之间的中间空间(14)中。通过这种方式可以将空气从中间空间(14)中抽出,这在图19中通过箭头示意性示出。同时,被加载抽吸压力的抽吸口(56)将防止在嵌入太阳能电池(8)中的连接物料(7)中形成气泡。此外,在加入连接物料时可能形成的气穴也可以通过负压被再次消除。
如图19所示,连接物料(7)也会由于围绕太阳能电池(8)的棱边(64)的抽吸压力而被吸入位于支座(18)和太阳能电池(8)之间的区域(66)中。通过这种方式,太阳能电池(8)的边缘或棱边区域(64)同样被嵌入连接物料(7)中。
如果层复合体由太阳能电池(8)的阵列、连接物料(7)和板状层(6)构成,板状层被完全松弛并转化成平的形状,可以对抽吸口(56)施加正压,以协助制成的层复合体脱离支座(18)。
无论是在负压情况下,还是在正压情况下都可以单个或成组地向抽吸口(56)施加不同的压力,以便在支座(18)的工作面的区域中形成局部不同的压力关系。这样的局部分布也可以在生产过程中被改变一次或多次。为此需要相应地单独或成组地控制抽吸口(55)。
所示出和描述的实施方式可以通过各种方式变形。在一种变形中,屈曲装置(17)可以其它的方式构成并运行。拱起(22)也可以通过其它的方式以代替机械弯曲而形成,这特别依赖于成拱形的层(3,4,6)的类型和构成。特别是支承板(30)可以是多节肢的和可移动的并代表了屈曲装置(17)。弯在这里可以发生在间隙区域中以及发生在窄带或其它的元件组合(16)上。
在前面的说明、权利要求和附图中所公开的本发明的特征不仅可以单独地使用,而且可以为了以其不同的实施方式实现本发明而进行任意的组合。
附图标记列表
1太阳能模块
l'基础构件
2制造装置
3层,载体,玻璃板
4层,太阳能主动元件
5层,连接物料(Verbindungsmass),硅层
6层,覆盖层,玻璃板
7层,连接层
8太阳能电池
9混合阵列
10光反应部件
11热部件,热吸收层
12串,列
13矩阵
14间隔,间隙
15导线
16窄带
17屈曲装置,弯曲装置
18支座,工作台
18'边缘区域
18"边缘区域
19按压元件
19'柱塞(Stempel)
19"柱塞头(Stempelkopf)
20夹持器
21加热装置
22拱起
23拱肩(Zwickel)
24***
25压紧元件
26操控装置
27操纵器,机器人
28手
29承载装置
30支承板
31夹持元件,吸盘
32抽吸口
33涂覆装置
34计量装置
35喷嘴
36存放容器
37施加装置
38薄膜卷
39压紧元件,辊
40运动装置
41计量装置
42粘结材料
43***
44侧面边界,挡板
45辊拱肩
46固定装置,夹持器
47串存储装置
48矩阵存储装置
49耦合器,可控耦合器
50输送装置
51导向件,用于计量装置的滑车
52驱动器
53导向件,用于压紧元件的滑车
54支座板
55用于支座的抽吸装置
56支座板上的抽吸口
57用于太阳能元件的导向件,凹槽
58用于压紧元件的抽吸装置
59压紧元件上的抽吸口
60支承区域
61板表面
62空气通道
63气流
64太阳能电池的边缘
65立波(stehende Welle)
66支座与太阳能电池之间的区域
Claims (67)
1.一种用于多层(3,4,5,6,7)太阳能模块(1)或太阳能模块(1)的多层基础构件(1')的制造装置,该太阳能模块(1)具有透光性板状层(3,6)和至少一个太阳能主动元件(4),其中,该制造装置(2)构建层结构并具有用于连接层(5,7)的施加装置(33)以及用于使板状层(3,6)、特别是玻璃板(3,6)弯曲的可控屈曲装置(17),其特征在于,该屈曲装置(17)具有用于板状层(3,6)的支座(18)、特别是工作台,其具有位于边缘侧的夹持器(20,46)和高度可调的按压元件(19),它们作用在所述板状层(3,6)上。
2.如权利要求1所述的制造装置,其特征在于,所述屈曲装置(17)生成板状层(3,6)的可变的、特别是可松弛的拱起或弯曲。
3.如权利要求1或2所述的制造装置,其特征在于,边缘侧的夹持器(20,46)和高度可调的按压元件(19)作用于板状层(3,6)的彼此相对的顶面和底面上。
4.如权利要求1、2或3所述的制造装置,其特征在于,按压元件(19)具有垂直于支座表面的可伸缩的柱塞(19'),该柱塞(19')具有可控的驱动器和作用于板状层(3,6)的柱塞头(19")。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制造装置,其特征在于,按压元件(19)设置在所述支座(18)的中间区域中,并在所述支座(18)的不同的、特别是彼此相对的边缘区域(18',18")上设置多个夹持器(20,46)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的制造装置,其特征在于,按压元件(19)设置在所述支座(18)的边缘区域(18')上,夹持器(20,46)设置在所述支座(18)的另一个、特别是相对的边缘区域(18")上。
7.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,该制造装置(2)具有压紧装置(25),用于将要彼此连接的层(3,4)与位于其间的连接层(5,7)压在一起。
8.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,所述屈曲装置(17)具有压紧元件(39),其作用于板状层(3,6)的背面上。
9.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,压紧元件(39)沿所述板状层(3,6)的进给和所述屈曲装置(17)的按压元件(19)的走合运动彼此相调谐,以使层拱起(22)可控地松弛。
10.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,所述屈曲装置(17)的压紧元件(39)被设计成可转动地驱动并在必要时可旋转地驱动的辊。
11.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,为所述屈曲装置(17)的压紧元件(39)设置运动装置(40),用以使所述压紧元件(39)沿所述板状层(3,6)运动并同时相对于该板状层(3,6)的层背面压紧。
12.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,所述屈曲装置(17)的压紧元件(39)具有随同运动的侧面边界(44),特别是侧边挡板,用于限制糊状或液态连接物料(5,7)的侧向挤压。
13.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,施加装置(33)具有用于糊状或液态连接物料(5,7)的计量装置(44)。
14.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,施加装置(33)和压紧元件(39)可以相耦合。
15.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,用于糊状或液态连接物料(5,7)的计量装置(44)的取向指向位于板状层(3,6)和滚轧区域中的太阳能主动元件(4)之间的拱肩(23,45)。
16.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,施加装置(33)具有输送装置(50),用以使计量装置(44)沿支座(18)进行单轴或多轴运动。
17.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,输送装置(50)具有可移动的导向件(51)、特别是滑车或十字滑车,该导向件具有可控驱动器(52)。
18.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,压紧元件(39)的运动装置(40)具有可移动的导向件(51)、特别是滑车,该导向件具有自身的驱动器或用于与施加装置(33)的输送装置(50)相连接的可控耦合器(49)。
19.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,所述制造装置(2)具有用于所述太阳能模块(1)的层(3,4,5,6,7)的加热装置(21)。
20.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,加热装置(21)设置在支座(18)上。
21.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支座(18)具有用于太阳能元件(4)的可控的抽吸装置(55)。
22.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支座(18)上的抽吸装置(55)可以从抽吸转换为吹气。
23.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支座(18)具有支座板(54),其包括用于铺放的并配备有导线(15)的太阳能元件(4)的导向件(57)和抽吸装置(55)的多个抽吸口(56)。
24.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支座(18)上、特别是支座板(54)上的抽吸口(56)设置在太阳能元件(4)的太阳能电池(8)的支承区域(60)中。
25.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,对支座(18)上、特别是支座板(54)上的抽吸口(56)可以彼此独立地控制抽吸功率和/或抽吸方向。
26.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支座(18)的支座板(54)在太阳能电池(8)的支承区域(60)中具有条纹化、尤其是粗糙化的板表面(61),其中,在该板表面(61)中形成气体通道(62),用于使气流(63)在铺放的太阳能电池(8)的下面从太阳能电池边缘(64)流到吸取口(56)。
27.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支座(18)的支座板(54)具有非粘附在连接物料(5,7)上的板表面(61)。
28.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,所述制造装置(2)具有用于层(3,4,6)的操控装置(26),特别是用于一个或多个太阳能主动元件(4)和/或板状层(3,6)和/或基础构件(1')和/或太阳能模块(1)的操控装置(26)。
29.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,操控装置(26)被设计为压紧装置(25)。
30.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,操控装置(26)具有多轴、可移动的操纵器(27),该操纵器(27)具有用于层(3,4,6)和/或基础构件(1')和/或太阳能模块(1)的承载装置(29)。
31.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,承载装置(29)包括具有至少一个夹持元件(31)的支承板(30)。
32.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,夹持元件(31)构成为在所述板表面上具有抽吸口(32)的可控吸盘。
33.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,支承板(30)具有非粘附在所述连接物料(5)上的板表面。
34.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,该制造装置(2)在所述操控装置(26)的工作区域内设置用于太阳能主动元件(4)的存储装置,特别是串存储装置(47)或矩阵存储装置(48)。
35.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,该制造装置(2)具有用于太阳能主动元件(4)的另一面上的其他的层(6,7)的施加装置(37)。
36.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,施加装置(37)具有压紧元件(39),特别是可转动的辊,其带有运动装置(40),用于涂覆弯曲有弹性的覆盖层(6)。
37.如前面任一项权利要求所述的制造装置,其特征在于,压紧元件(39)具有用于弯曲有弹性的覆盖层(6)的抽吸装置(58)。
38.一种用于制造多层(3,4,5,6,7)太阳能模块(1)或太阳能模块(1)的多层(3,4,5)基础构件(1')的方法,该太阳能模块(1)具有透光性板状层(3,6)和至少一个太阳能主动元件(4),其中,利用制造装置(2)构成层结构并设置连接层(5,7),以及利用可控屈曲装置(17)使板状层(3,6)、特别是玻璃板(3,6)弯曲并成拱形(22),其特征在于,在支座(18)上、特别是在工作台上,在所述板状层(3,6)与其他层(4,5,7)接触并连接时,通过位于边缘侧的夹持器(20,46)和高度可调的按压元件(19)使所述板状层(3,6)弯曲。
39.如权利要求38所述的方法,其特征在于,当板状层(3,6)与其他层(4,5,7)接触并连接时,产生可变的、特别是可松弛的拱起或弯曲(22)。
40.如权利要求38或39所述的方法,其特征在于,将要彼此连接的层(3,4)和位于其间的连接层(5,7)压到一起。
41.如权利要求38、39或40所述的方法,其特征在于,在板状层(3,6)的拱起松弛时,压紧元件(39)作用于该板状层(3,6)的背面上。
42.如权利要求38到41中任一项所述的方法,其特征在于,使压紧元件(39)沿板状层(3,6)的进给和所述按压元件(19)的走合运动彼此相调谐,以使所述层拱起(22)可控地松弛。
43.如权利要求38到42中任一项所述的方法,其特征在于,所述太阳能主动元件(4)在所有面完全地且无气体和气泡地封装在连接物料(5,7)中。
44.如权利要求38到43中任一项所述的方法,其特征在于,在拱起松弛时,将所述连接物料(5,7)在滚轧过程中在挤压空气或其它的气垫的情况下均匀地分布在太阳能主动元件(4)上,其中,使太阳能电池(8)之间可能的空白位置和间隔(14)也被无气体和气泡地填满。
45.如权利要求38到44中任一项所述的方法,其特征在于,所述连接物料(5)被压入太阳能电池(8)之间的间隔(14)中并至少部分地覆盖所述太阳能主动层(4)的背面。
46.如权利要求38到45中任一项所述的方法,其特征在于,所述连接物料(5,7)在拱起松弛时在所述松弛的层(3,6)之前的辊拱肩或辊间隙(23)中形成构成侧边界的***(43)。
47.如权利要求38到46中任一项所述的方法,其特征在于,在支座(18)上放置至少一个太阳能主动元件(4),并利用抽吸压力和在产生从太阳能电池(8)的边缘(64)指向内部区域的气流(63)的情况下使其保持在支座侧面上,随后施加特别是具有糊状或液态一致性的连接物料(5),然后在其上施加具有松弛的拱起(22)的透光性板状层(3,6)。
48.如权利要求38到47中任一项所述的方法,其特征在于,施加已配有电导线(15)的太阳能主动元件(4),特别是连接的太阳能电池(8)的串(12)或矩阵(13)。
49.如权利要求38到48中任一项所述的方法,其特征在于,在将透光性板状层(3)与至少一个太阳能主动元件(4)连接之后,将所述基础构件(1')翻转,并在该太阳能主动元件(4)的背面施加具有松弛的拱起(22)的覆盖层(6)以及可能的其他连接层(7)。
50.如权利要求38到49中任一项所述的方法,其特征在于,使用以硅为基础的透光性连接物料(5,7)。
51.如权利要求38到51中任一项所述的方法,其特征在于,操控装置(26)、特别是多轴机器人输送至少一个层(3,4,6)并在必要时压紧。
52.如权利要求38到51中任一项所述的方法,其特征在于,所述多层太阳能模块(1)在单独的工作台上和单独的支座上制成。
53.一种用于制造多层模块、特别是太阳能模块的具有多个光主动元件的层阵列的方法,该方法包括以下步骤:
通过将所述光主动元件铺放在所述支座(18)上,在具有抽吸口(56)的支座(18)上构成光主动元件阵列,
在所述光主动元件的阵列上施加液态或糊状的连接物料,以及
形成与所述光主动元件阵列和板状层的粘结的层复合体,其中,在这里
借助屈曲装置(17)将所述板状层具有拱起或弯曲地放置在所述光主动元件阵列上,
通过所述抽吸口(56)提供至少在放置在所述支座(18)上的光主动元件之间的中间空间中起作用的抽吸压力,以及
将太阳能电池无气泡地嵌入所述连接物料中,使太阳能电池的至少一部分外表面被所述连接物料覆盖,其中,所述板状层的拱起在光主动元件阵列上通过施加于其上的连接物料而松弛,所述连接物料在抽吸压力的抽吸作用下至少进入所述中间空间中。
54.如权利要求53所述的方法,其特征在于,在所述中间空间中的抽吸压力借助于抽吸口产生,这些抽吸口在所述支座(18)上设置于所述中间空间的区域中和/或设置在所放置的光主动元件下方的区域中。
55.如权利要求53或54所述的方法,其特征在于,所述连接物料由于所述抽吸压力而无气泡地至少进入所述光主动元件的周边边缘区域中,直至进入使所述支座(18)的表面与对应的所述光主动元件的表面彼此相对置的区域中。
56.如权利要求53到55中任一项所述的方法,其特征在于,在形成粘结的层复合体之后向一个或多个所述抽吸口(56)施加正压,以帮助所述粘结的复合体从所述支座(18)上脱离。
57.如权利要求53到56中任一项所述的方法,其特征在于,基于对应的抽吸压力/正压力单独和/或成组地控制所述抽吸口(56),以设置不同的局部压力关系。
58.如权利要求53到57中任一项所述的方法,其特征在于,在形成所述光主动元件阵列时在所述支座(18)上铺放正面和/或背面接触的光主动元件,其中,在光主动元件正面接触的情况下,接触导线在放置太阳能电池时被设置在位于所述支座(18)上的上表面的凹部中。
59.如权利要求53到58中任一项所述的方法,其特征在于,在所述板状层的拱起或弯曲松弛时,在所述支座(18)上的光主动元件阵列和所述板状层的面向所述光主动元件阵列的表面之间的拱肩中形成沿所述光主动元件阵列延伸的连接物料的立波。
60.如权利要求53到59中任一项所述的方法,其特征在于,在所述板状层的拱起或弯曲松弛时,借助于计量装置在所述支座(18)上的光主动元件阵列和所述板状层的面向所述光主动元件阵列的表面之间的拱肩中加入连接物料,还可以选择地作为对先前加入的连接物料的补充加入连接物料。
61.如权利要求53到60中任一项所述的方法,其特征在于,在形成所述粘结的层复合体时,利用压紧装置(25)压紧所述板状层。
62.如权利要求53到61中任一项所述的方法,其特征在于,使用由透光材料制成的板作为板状层。
63.如权利要求53到62中任一项所述的方法,其特征在于,将具有局部的、未覆盖整个所述板状层的拱起或弯曲的板状层放置在所述光主动元件阵列上,其中,在所述板状层松弛时,所述局部的拱起或弯曲有选择地以变化的拱起半径和/或弯曲半径沿所述光主动元件阵列行进。
64.如权利要求53到63中任一项所述的方法,其特征在于,使用以硅为基础的连接物料作为液态或糊状的连接物料。
65.如权利要求53到64中任一项所述的方法,其特征在于,所述板状层在形成拱起或弯曲并使之松弛时通过边缘侧的夹持器(20,46)和高度可调的按压元件(19)被弯曲。
66.如权利要求53到65中任一项所述的方法,其特征在于,在形成所述粘结的层复合体时,压紧元件(39)沿所述板状层的进给和按压元件(19)的走合运动彼此相调谐,以使拱起或弯曲可控地松弛。
67.一种如权利要求53到66中任一项所述的方法在制造具有多个光主动元件的多层模块,特别是用于制造具有太阳能电池的太阳能模块中的应用。
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