DE102014112650A1

DE102014112650A1 - Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement und Solarmodul

Info

Publication number: DE102014112650A1
Application number: DE102014112650.5A
Authority: DE
Inventors: Maximilian SCHURADE; Markus Träger; Michael Mette
Original assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Current assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-03
Also published as: CN105390560A; US20160064584A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit einem laminatartigen Schichtaufbau aufweisend mindestens eine Polymerplatte oder Polymerfolie (2, 3, 4, 5a, 5b, 8) mit einer Laminatfläche. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der laminatartige Schichtaufbau mindestens eine Metallschutzschicht (1a, 1b) mit Schichtöffnungen (6) aufweist, wobei die Metallschutzschicht (1a, 1b) mindestens 70% der Laminatfläche mit einem Metallabdeckbereich abdeckt und aufgrund der Schichtöffnungen (6) im Metallabdeckbereich mindestens 15% und maximal 99,9% der unter der Metallschutzschicht (1a, 1b) liegenden Bereiche des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements überdeckt sind und/oder die Metallschutzschicht (1b) als diffusionsoffene Struktur aus Metallfäden ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement und ein Solarmodul, das dieses Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement aufweist.
Ein Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement sollte so witterungsbeständig sein, dass auch nach Jahrzehnten im Außeneinsatz eine genügende Isolation der Solarzellen des Solarmoduls gegenüber der Witterung vorhanden ist. Üblicherweise wird dies durch Laminate aus Polyvinylfluorid (PVF) (z. B. Tedlar^®, DuPont, USA, Wilmington) und Polyethylenterephthalat (PET) gewährleistet, wobei üblicherweise Polyethylenterephthalat als isolierende Mittellage zwischen zwei Tedlar^®-Lagen und ggf. weiteren Klebelagen angeordnet ist. Es können auch Schichten aus Polyolefinen, Polyamid oder anderen Polymeren zum Einsatz kommen. In der EP2482338A2 wird beispielsweise ein derartiger laminatartiger Aufbau eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements beschrieben. Dieser laminatartige Schichtaufbau weist mindestens eine Polymerplatte oder Polymerfolie mit einer Laminatfläche auf. Eine Polymerplatte ist im Sinne der Erfindung dicker und härter bzw. steifer als eine Polymerfolie. Polymerplatten und Polymerfolien können aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Als Polymerplatten bzw. -folien kommen beispielsweise Polyester-, Polyolefin-, fluorhaltige Polymerplatten bzw. -folien in Betracht. Beispiele für Materialien für eine Polymerplatte bzw. -folie sind Polyvinylfluorid, Polyethylenterephthalat und/oder Polyolefine. Jede Polymerplatte bzw. -folie kann jeweils UV-beständig, mechanisch beständig und/oder haftend sein. Wenn nötig, weist der laminatartige Schichtaufbau Polymerplatten bzw. -folien als Klebelagen auf. Die Polymerplatten bzw. -folien können als Schicht oder Lage ausgebildet sein, wobei eine Lage im Sinne der Erfindung eine dünne Schicht darstellt.
Oftmals kommt die mindestens eine Polymerplatte oder Polymerfolie in Kombination mit einem Einkapselungsmaterial zum Einsatz. Die Einkapselungsmaterialien befinden sich in direktem Kontakt zu den Solarzellen und sind beispielsweise aus Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), als Ionomere, Polyolefine oder Silikone ausgebildet. Es können aus der Sonneneinfallsrichtung betrachtet vor oder hinter den Solarzellen gleiche oder verschiedene Einkapselungsmaterialien zum Einsatz kommen.
Da Tedlar^® und auch andere Fluorpolymere vergleichsweise teuer und schwer recycelbar sind, wird in der EP2482338A2 eine spezielle Polyesterfolie als Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement vorgeschlagen. Diese weist zwar eine verbesserte Hydrolysebeständigkeit und gute Elektroisoliereigenschaften auf, ist jedoch nicht in der Lage, ein Solarmodul in Regionen mit vielen Staub- und Sandstürmen und erhöhter UV-Exposition ausreichend lang witterungsbeständig zu schützen. Daher eignet sich ein solches Solarmodul nur bedingt für den Einsatz beispielsweise in einer Wüstenregion.
Gerade in Wüstenregionen, in denen Solarmodule erhöhtem mechanischen Stress durch Sandstürme und erhöhter UV-Exposition ausgesetzt sind, ist der Verschleiß gegenwärtiger Solarmodule entsprechend hoch. Dies liegt daran, dass die eingesetzten Polymerfolien nur bedingt UV-beständig sind und angesichts der geforderten Standzeiten von bis zu zwanzig Jahren eine zu geringe mechanische Stabilität gegenüber auftretender Abrasion aufweisen. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Solarmodul-Rückseitenverkapselungsmaterial und ein Solarmodul bereitzustellen, die bei erhöhter UV-Exposition und mechanisch abrasiver Beanspruchung beispielsweise durch Sand hinreichend witterungsstabil sind.
Die Aufgabe wird durch ein Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Solarmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Erfindungsgemäß weist der laminatartige Schichtaufbau mindestens eine Metallschutzschicht mit Schichtöffnungen auf, wobei die Metallschutzschicht über mindestens 70% der Laminatfläche mit einem Metallabdeckbereich abdeckt. Aufgrund der Schichtöffnungen der Metallschutzschicht sind im Metallabdeckbereich mindestens 15% und maximal 99,9% der unter der Metallschutzschicht liegenden Bereiche des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements überdeckt. Alternativ oder kumulativ sind die Schichtöffnungen in der Metallschutzschicht derart angeordnet, dass die Metallschutzschicht eine diffusionsoffene Struktur aus Metallfäden ausbildet. Die Metallschutzschicht dient zum Schutz der darunter liegenden Polymer-Bauelemente des laminatartigen Schichtaufbaus des Rückseiten-Verkapselungselements vor mechanischer Abrasion insbesondere durch Sand und zum Schutz vor Degradation dieser polymeren Bauelement durch UV-Licht. Die Metallschutzschicht verhindert bzw. reduziert die Abrasion durch Sand signifikant und schützt die darunter liegende Polymerplatten bzw. -folien vor dieser mechanischen Beeinträchtigung und vor übermäßiger UV-Strahlung. Das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement bietet daher einem Solarmodul einen besseren Witterungsschutz in Regionen mit erhöhter UV-Exposition und Staub- oder Sandstürmen und eignet sich daher besonders für den Einsatz in einer Wüstenregion.
Weiterhin sind das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselemente und die damit gefertigten Solarmodule kostengünstig.
Zudem ist das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement aufgrund der Schichtöffnungen in der Metallschutzschicht diffusionsoffen, weil sie durch die Schichtöffnungen keine flächig durchgängige Metallschicht darstellt, die eine Diffusionsbarriere darstellen würde. Die Metallschutzschicht erlaubt daher einen Gasaustausch des laminatartigen Schichtaufbaus mit der Umgebung. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement in einem Solarmodul mit Ethylenvinylacetat als Verkapselungsmaterial angeordnet ist. Durch Hydrolyse des Ethylenvinylacetats kann Essigsäure entstehen. Wenn diese nicht aus dem Solarmodul entweichen kann, kann dies zu einer unerwünschten Degradation von Solarzellen und/oder elektrischen Verbindungsstrukturen führen.
Der laminatartige Schichtaufbau weist mindestens eine Metallschutzschicht auf, die sich über mindestens 70% der Laminatfläche erstreckt. Dazu kann die Metallschutzschicht auch segmentartig aufgebaut sein, so dass die Summe der Metallschutzschicht-Segmente 70% der Laminatfläche abdecken. Vorzugsweise bedeckt die Metallschutzschicht mindestens 80%, bevorzugter mindestens 90%, noch bevorzugter mindestens 99% der Laminatfläche. D.h., Randbereiche oder bei einem segmentartigen Aufbau Rand- und Zwischenbereiche der Laminatfläche des laminatartigen Schichtaufbaus können von der Metallschutzschicht unbedeckt sein.
Dort, wo die Metallschutzschicht polymere Bereiche des laminatartigen Schichtaufbaus überdeckt, nimmt diese einen Metallabdeckbereich der Laminatfläche ein. Der Metallabdeckbereich stellt einen Bereich dar, der aus der Summe der Metall-Polymer-Grenzflächen gebildet aus der Metallschutzschicht und der mindestens einen Polymerplatte oder Polymerfolie. Das heißt, in Bereichen der Schichtöffnungen der Metallschutzschicht sind aufgrund der Schichtöffnungen keine solchen Metall-Polymer-Grenzflächen vorhanden. Daher sind im Metallabdeckbereich mindestens 15% und maximal 99,9% der unter der Metallschutzschicht liegenden Bereiche des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements überdeckt, d.h. diese Flächen bilden horizontal orientierte Metall-Polymer-Grenzflächen aus, die mindestens 15% und maximal 99,9% des Metallabdeckbereichs einnehmen. Eine Abdeckung im Bereich von 15% bis 20% oder 20% bis 25% oder 25% bis 30% ist durch die Ausbildung der Metallschutzschicht in Form eines Gitternetzes realisierbar. Je nach Verhältnis der Gitterstegbreiten zu den Gitteröffnungsbreiten ist der Anteil der Abdeckung größer oder kleiner. Je nach Ausgestaltung der Schichtöffnungen sind diese eher mikroskopisch oder makroskopisch, d.h. mit dem bloßen Auge erkennbar, ausgebildet. Wenn die Metallschutzschicht als Metallfolie mit Schichtöffnungen in Form vieler mikroskopischer Perforationen ausgebildet ist, so beträgt der Metallabdeckbereich bis zu 99,9%. Dennoch bleibt die Metallschutzschicht aufgrund der Schichtöffnungen diffusionsoffen. Der Metallabdeckbereich kann jedoch aufgrund der Größe der mikroskopischen bis hin zu makroskopischen Schichtöffnungen auch 99%, 95% oder nur 90% betragen. Ebenso wäre eine Ausbildung der Metallschutzschicht als Streckmetallfolie denkbar. Dabei werden makroskopische Schichtöffnungen gebildet und der Metallabdeckbereich liegt je nach Größe der Schichtöffnungen im Bereich von mindestens 60% oder mindestens 80% der unter der Metallschutzschicht liegenden Polymer-Bereiche des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements.
In einer ersten Variante des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements weist der laminatartige Schichtaufbau eine Metallschutzschicht mit mikroskopischen oder makroskopischen Schichtöffnungen auf, die in Draufsicht auf die Metallschutzschicht sichtbar sind. Wie vorangehend beschrieben sind zwei Beispiele für diese Ausführung ein Gitternetz oder eine Streckmetallfolie oder eine Metallfolie mit mikroskopischer Perforation. Das heißt bei all diesen Ausführungen ist es möglich durch die Schichtöffnungen hindurch bis zu den darunter liegenden Polymer-Bereichen des laminatartigen Schichtaufbaus zu sehen. In dieser Variante ist die Metallschutzschicht als metallische Folie ausgebildet, die mit mikroskopischen oder makroskopischen Schichtöffnungen perforiert ist, z.B. aus Aluminium oder Edelstahl, beispielsweise mit 200 µm Folienstärke. Ebenso kann bei dieser ersten Variante die Metallschutzschicht als regelmäßiges Metalldrahtgitter ausgebildet sein. Weiterhin alternativ für die erste Variante kann die Metallschutzschicht eine Streckmetallfolie mit Schichtöffnungen in Form der Gitter-Streckmetallöffnungen sein.
In einer zweiten Variante des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements ist die Metallschutzschicht als diffusionsoffene Struktur aus Metallfäden ausgebildet. In dieser Variante ist die Metallschutzschicht als eine Mehrzahl üblicherweise unregelmäßig übereinander angeordneter Gitter und/oder Gewebe oder als Gelege in locker filzartiger Struktur aus Metallfäden ggfs. mit Glasfasern gemischt ausgebildet. Auch bei dieser zweiten Variante weist die Metallschutzschicht Schichtöffnungen auf. Diese erstrecken sich jedoch üblicherweise nicht senkrecht zur Fläche der Metallschutzschicht durch die gesamte Metallschutzschicht hindurch. Es handelt sich um eine Vielzahl kleiner Spalte und Öffnungen, die sich unregelmäßig verteilt in alle verschiedenen Richtungen der räumlichen Struktur in der Metallschutzschicht erstrecken. Anders als bei der ersten Variante kann man in der Aufsicht auf die Metallschutzschicht nicht durch die Metallschutzschicht hindurch bis zu den Polymer-Bereichen der laminatartigen Struktur blicken. Die Metallfäden können beispielsweise Aluminium- oder Edelstahlfäden mit Durchmessern im Bereich von 10 bis 500 µm sein.
Die mindestens eine Metallschutzschicht kann auch als Kombination aus der vorangehend beschriebenen ersten und zweiten Variante ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Metallschutzschicht eine Oberflächenstruktur mit einer Oberflächenstrukturfläche auf, wobei die Oberflächenstrukturfläche mindestens 10% größer ist als der Metallabdeckbereich der Laminatfläche. Bevorzugter ist die Oberflächenstrukturfläche mindestens doppelt so groß wie der Metallabdeckbereich der Laminatfläche. Beispielsweise kann die Metallschutzschicht Metallvorsprünge aufweisen, die sich aus der Metallschichtebene in die von dem laminatartigen Schichtaufbau abgewandte Richtung erstrecken. Bei einem Einbringen der Schichtöffnungen in die Metallschutzschicht können Abschnitte der Metallschutzschicht aus der Schichtebene herausgebogen werden, so dass die Schichtöffnungen entstehen und benachbart zu den Schichtöffnungen die Metallvorsprünge angeordnet sind. Alternativ kann die Metallschutzschicht aus Metallfäden derart ausgebildet sein, dass die Metallschutzschicht eine Oberflächenstruktur mit einer Oberflächenstrukturfläche aufweist, die deutlich größer ist als die Fläche des Metallabdeckbereichs der Laminatfläche. Wenn die Oberflächenstrukturfläche der Metallschutzschicht größer ist als der Metallabdeckbereich der Laminatfläche, wird ein positiver Effekt bezüglich der Solarmodultemperatur aufgrund einer besseren Wärmeleitung und Wärmeverteilung erzielt. Aufgrund der vergrößerten Oberfläche wird auf diese Weise die Wärmeableitung des Solarmoduls verbessert.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind auf der Metallschutzschicht eine oder mehrere Polymerfolien und/oder Polymerschichten und/oder eine Opferschicht aus einem nicht-polymeren und nicht-metallischen Material aufgebracht. D.h., die Metallschutzschicht ist sandwichartig zwischen Polymerfolien bzw. -schichten bzw.- platten oder zwischen der Opferschicht und der darunter angeordneten mindestens einen Polymerplatte oder Polymerfolie. Die oberen Polymerschichten oder die Opferschicht schützen die Metallschutzschicht beispielsweise während der Montage vor ungewollten Beschädigungen. Beim anschließenden Einsatz im Feld würde die mechanische Abrasion dann zunächst nach und nach die auf der Metallschutzschicht angeordneten Polymerschichten oder die Opferschicht abtragen. Sobald jedoch die Metallschutzschicht erreicht ist, verlangsamt sich die Abrasionsrate wegen der erhöhten Widerstandsfähigkeit der Metallschutzschicht.
Der laminatartige Schichtaufbau weist vorzugsweise keine Polyvinylfluoridplatte bzw. -folie auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Material der mindestens einen Polymerplatte oder Polymerfolie Polyethylenterephthalat und/oder ein Polyolefin. Dadurch ist ein mit dieser Ausführungsform des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement ausgestattetes Solarmodul besonders kostengünstig.
Ein laminatartiger Schichtaufbau weist bevorzugt drei Schichten auf, wobei eine Schicht aus Polyethylenterephthalat zwischen einer Haftungsschicht aus Polyethylen in Richtung des Einkapselungsmaterials und der Metallschutzschicht angeordnet sind. Vorteilhaft kann der laminatartige Schichtaufbau weitere Klebelagen und/oder Haftungslagen aufweisen. Eine besonders simple Variante des laminatartigen Schichtaufbaus weist als Polymerplatte oder Folie nur eine Polymerlage als Einkapselungsmaterial für Solarzellenstrings auf, die nach außen mit der Metallschutzschicht bedeckt ist.
Vorzugsweise ist das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement insbesondere im Falle einer perforierten Metallschutzschicht in Form einer Folie folgendermaßen aufgebaut: Metallschutzschicht/Klebelage/Kernlage z.B. aus Polyethylenterephtalat/Klebelage/Haftungslage für Solarzellenstrings aus Polyolefin wie z.B. Polyethylen. Im Falle einer diffusionsoffenen Struktur aus Metallfäden als Metallschutzschicht ist die Metallschutzschicht vorzugsweise auf einer Haftungslage angeordnet, die auf einer Klebelage angeordnet ist. Das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement ist dann vorzugsweise folgendermaßen aufgebaut: Metallschutzschicht/Klebelage/Kernlagen z.B. aus Polyethylenterephtalat/Klebelage/Haftungslage für Solarzellen-Strings aus Polyolefin z.B. Polyethylen. Alternativ kann in den beiden vorstehend beschrieben Schichtaufbauten anstelle des Polyolefins auch Polyvinylfluorid angeordnet sein. Die Polyolefin-Variante ist kostengünstiger als die Polyvinylfluorid-Variante, diese ist jedoch wiederum UV-beständiger. An Stelle der Klebelagen können auch andere Verbindungsmittel und Verfahren zum Einsatz kommen wie z.B. Ultraschall-Schweißen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Solarmodul mit einem Frontseitenverkapselungselement aufweisend eine Vorderseite und eine Rückseite, Solarzellenstrings, die auf der Rückseite des Frontseitenverkapselungselements miteinander verschaltet angeordnet sind und einem Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen. Ein derartiges Solarmodul ist langzeitwitterungsbeständig und kostengünstig. Insbesondere weist es eine hohe Beständigkeit gegen Abrasion durch Sand und gegen Degradation durch UV-Strahlung auf.
Das Frontseitenverkapselungselement weist beispielsweise eine Glasplatte und/oder eine Polymerplatte oder Folie auf. Vorzugsweise ist das Frontseitenverkapselungselement als Glasplatte ausgebildet. Die Solarzellenstrings sind auf der Glasplatten-Rückseite miteinander verschaltet angeordnet. Das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement weist den vorstehend beschriebenen laminatartigen Schichtaufbau mit mindestens einer Polymerplatte oder Polymerfolie und der Metallschutzschicht mit Schichtöffnungen auf.
Bevorzugt weist die mindestens eine Polymerplatte oder Polymerfolie Einkapselungsmaterial für die Solarzellenstrings des Solarmoduls auf, so dass die Metallschutzschicht auf der von dem Einkapselungsmaterial abgewandten Seite des Schichtaufbaus liegt. Die Metallschutzschicht kann die Außenseite des Solarmoduls darstellen. Alternativ sind auf der Metallschutzschicht weitere Polymerfolien und/oder -schichten oder eine Opferschicht aus nicht-polymerem und nicht-metallischem Material aufgebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Solarmodul eine metallische Rahmenkonstruktion auf und die Metallschutzschicht und die metallische Rahmenkonstruktion können elektrisch miteinander kontaktiert werden. Dies insbesondere dann notwendig, wenn dies im jeweiligen Einsatzgebiet rechtlich vorgeschrieben ist. Die Metallschutzschicht kann beispielsweise während der Rahmung des Solarmoduls elektrisch mit der metallischen Rahmenkonstruktion verbunden werden, beispielsweise in einer vorgesehenen Rahmennut oder mit dem Rahmen verschraubt werden. Die Metallschutzschicht kann jedoch auch nach der Rahmung des Solarmoduls, also im Rahmen einer Nachrüstung eines bereits fertigen Moduls nachträglich aufgebracht werden. Dann ist es möglich, die Erdung der mindestens einen Metallschutzschicht durch dafür vorgesehene elektrische Leitelemente in Form eines leitfähigen Bandes zu realisieren.
Alternativ ist ebenso denkbar, dass die mindestens eine Metallschutzschicht elektrisch vom Rahmen isoliert ist. Dann lässt sich die mindestens eine Metallschutzschicht bei einer entsprechenden Verschaltung dazu verwenden, ein definiertes elektrisches Gegenfeld aufzubauen. Dies kann zur Überwachung und/oder zum elektrischen Schutz des Solarmoduls beitragen oder auch Spannungsspitzen in Gewittersituationen vorbeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Metallschutzschicht des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in Polymerschichten einlaminiert oder eingeklebt. In diesem Fall sind auf der Metallschutzschicht weitere Polymerfolien und/oder Polymerschichten aufgebracht, welche zum Schutz der Metallschutzschicht dienen können. Die Metallschutzschicht ist in diesem Fall sandwichartig zwischen Polymerfolien angeordnet.
Es ist weiterhin denkbar, die mindestens eine Metallschutzschicht thermisch mit einer Anschlussdose des Solarmoduls zu koppeln. Auf diese Weise kann die in den üblicherweise in den Anschlussdosen vorgesehenen Halbleiterdioden entstehende Wärme besser abgeleitet und verteilt werden. Ebenso ist es denkbar, in das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement elektrisch leitende Elemente zu integrieren, die zum Kontaktieren und Verschalten der Solarzellen des Solarmoduls dienen.
Alternativ bevorzugt bildet die Metallschutzschicht die äußerste Schicht des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements. Dadurch ist das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement bzw. das Solarmodul im Vergleich zu der vorstehenden Ausführungsform, in der die Metallschutzschicht einlaminiert ist, kostengünstiger.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Hierbei zeigt schematisch:
1 eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmoduls mit einem Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer zweiten Ausführungsform;
3 eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer dritten Ausführungsform;
4 eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer vierten Ausführungsform;
5 eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer fünften Ausführungsform; und
6 eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer sechsten Ausführungsform.
1 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmoduls mit einem Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer ersten Ausführungsform. Das Solarmodul weist ein Frontseitenverkapselungselement 11 auf, dessen Vorderseite eine lichteinfallende Seite des Solarmoduls darstellt und auf dessen Rückseite ein Einkapselungsmaterial 9 angeordnet ist. Das Solarmodul weist weiterhin Solarzellenstrings 10 auf, die auf der Rückseite des Frontseitenverkapselungselements 11 miteinander verschaltet angeordnet sind und in dem Einkapselungsmaterial 9 eingebettet sind, so dass sowohl die dem Frontseitenverkapselungselement 11 zugewandte Seite des Solarzellenstrings 10 und die dem Frontseitenverkapselungselement 11 abgewandte Seite des Solarzellenstrings 10 von dem Einkapselungsmaterial 9 umgeben ist. Weiterhin weist das Solarmodul ein Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement auf, das auf der dem Frontseitenverkapselungselement 11 abgewandten Seite des Solarzellenstrings 10 bzw. des Einkapselungsmaterials 9 angeordnet ist, das ebenfalls Teil des Rückseitenverkapselungselements sein kann. Das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement weist eine Metallschutzschicht 1a, eine Klebelage 2, eine Polyethylenterephthalat-Schicht 3, eine Klebelage 4 und eine Polyvinylfluoridlage 5a auf. Die Metallschutzschicht 1a weist eine Vielzahl von Schichtöffnungen 6 auf und ist beispielsweise als perforierte Aluminiumfolie gebildet. Die Metallschutzschicht 1a erstreckt sich über mindestens 90% der hier nicht vollständig dargestellten Laminatfläche und nimmt dadurch einen Metallabdeckbereich auf der Laminatfläche ein. Aufgrund der Schichtöffnungen 6 überdeckt die Metallschutzschicht 1a je nach Ausführungsform im Metallabdeckbereich mindestens 15% und maximal 99,9% der unter der Metallschutzschicht 1a liegenden Polymer-Bereiche des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements, insbesondere der Klebelage 2. Die Klebelagen 2 und 4 können identische oder verschiedene Materialien aufweisen. Das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement ist in einem Solarmodul (nicht vollständig gezeigt) derart angeordnet, dass die Polyvinylfluoridlage 5a auf einem Verkapselungsmaterial wie beispielsweise Ethylenvinylacetat (nicht gezeigt) für einen Solarzellenstring (nicht gezeigt) d.h. zur lichteinfallenden Seite des Solarmoduls hin orientiert angeordnet ist. Die Metallschutzschicht 1a bildet die Außenseite der Rückseite des hier nicht vollständig gezeigten Solarmoduls.
In den nachfolgenden 2 bis 6 sind jeweils schematisch und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansichten weiterer Ausführungsformen weiterer Solarmodul-Rückseitenverkapselungselemente gezeigt. Die jeweilige Rückseitenverkapselungselement ist mittels Polyvinylfluoridlagen 5a bzw. Polyolefinlagen 5b wie in 1 gezeigt und beschrieben in einem Solarmodul mit einem Frontseitenverkapselungselement, Einkapselungsmaterial und Solarzellenstring angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist in den 2 bis 6 jedoch jeweils nur das Rückseitenverkapselungselement des Solarmoduls gezeigt.
2 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer zweiten Ausführungsform. Das in 2 gezeigte Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement entspricht dem in 1 gezeigten Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit dem Unterschied, dass es anstelle der Polyvinylfluoridlage 5a eine kostengünstigere Polyolefinlage 5b aus Polyethylen aufweist.
3 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer dritten Ausführungsform. Das in 3 gezeigte Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement entspricht dem in 2 gezeigten Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit dem Unterschied, dass die Metallschutzschicht 1a einlaminiert ist. Auf der Metallschutzschicht 1a ist eine Polymerfolie 7 angeordnet, so dass die Polymerfolie 7 die Außenseite des Rückseitenverkapselungsmoduls bzw. des nicht vollständig gezeigten Solarmoduls bildet. Alternativ kann die äußerste Schicht auch als Opferschicht aus einem nicht-polymeren und nicht-metallischen Material ausgebildet sein.
4 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer vierten Ausführungsform. Das in 4 gezeigte Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement entspricht dem in 1 gezeigten Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit dem Unterschied, dass es anstelle der Metallschutzschicht 1a aus einer perforierten Aluminiumfolie eine Metallschicht 1b aus einer Vielzahl unregelmäßig oder regelmäßig angeordneten Metallfäden aufweist und dass zwischen der Klebelage 2 und der Metallschutzschicht 1b eine Polyolefinlage 8 als Haftungslage angeordnet ist. Die Metallschutzschicht 1b bildet ebenso wie bei den vorangehenden Ausführungsformen eine diffusionsoffene Metallschutzschicht in Form einer Struktur aus Metallfäden, die räumlich betrachtet eine Vielzahl kleiner Schichtöffnungen aufweist, die hier nicht im Einzelnen dargestellt sind.
5 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer fünften Ausführungsform. Das in 5 gezeigte Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement entspricht dem in 4 gezeigten Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit dem Unterschied, dass es anstelle der Polyvinylfluoridlage 5a eine Polyolefinlage 5b aus Polyethylen aufweist.
6 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Teil-Querschnittsansicht eines Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements in einer sechsten Ausführungsform. Das in 6 gezeigte Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement entspricht dem in 5 gezeigten Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit dem Unterschied, dass auf der Metallschutzschicht 1b eine Polymerfolie 7 angeordnet ist, so dass die Polymerfolie 7 die Außenseite des Rückseitenverkapselungsmoduls bzw. des nicht vollständig dargestellten Solarmoduls bildet.
Bezugszeichenliste

1a: Metallschutzschicht
1b: Metallschutzschicht
2: Klebelage
3: Polyethylenterephthalat-Schicht
4: Klebelage
5a: Polyvinylfluoridlage
5b: Polyolefinlage
6: Schichtöffnung
7: Polymerfolie
8: Polyolefinlage
9: Einkapselungsmaterial
10: Solarzellenstring
11: Frontseitenelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2482338 A2 [0002, 0004]

Claims

Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement mit einem laminatartigen Schichtaufbau aufweisend mindestens eine Polymerplatte oder Polymerfolie (2, 3, 4, 5a, 5b, 8) mit einer Laminatfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der laminatartige Schichtaufbau mindestens eine Metallschutzschicht (1a, 1b) mit Schichtöffnungen (6) aufweist, wobei die Metallschutzschicht (1a, 1b) mindestens 70% der Laminatfläche mit einem Metallabdeckbereich abdeckt und aufgrund der Schichtöffnungen (6) – im Metallabdeckbereich mindestens 15% und maximal 99,9% der unter der Metallschutzschicht (1a, 1b) liegenden Bereiche des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements überdeckt sind und/oder – die Metallschutzschicht (1b) als diffusionsoffene Struktur aus Metallfäden ausgebildet ist.
Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschutzschicht (1a, 1b) eine Oberflächenstruktur mit einer Oberflächenstrukturfläche aufweist, wobei die Oberflächenstrukturfläche mindestens 10% größer ist als der Metallabdeckbereich der Laminatfläche.
Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Metallschutzschicht (1a, 1b) eine oder mehrere Polymerfolien und/oder Polymerschichten und/oder eine Opferschicht aus einem nicht-polymeren und nicht-metallischem Material aufgebracht sind.
Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material der Mehrzahl von Polymerplatten und/oder Polymerfolien (3, 5b) Polyethylenterephthalat und/oder ein Polyolefin ist.
Solarmodul mit einem Frontseitenverkapselungselement (11) aufweisend eine Vorderseite und eine Rückseite, Solarzellenstrings (10), die auf der Rückseite des Frontseitenverkapselungselements (11) miteinander verschaltet angeordnet sind und einem Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Solarmodul gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul-Rückseitenverkapselungselement ein Einkapselungsmaterial (9) für die Solarzellenstrings aufweist.
Solarmodul gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul eine metallische Rahmenkonstruktion aufweist und die Metallschutzschicht (1a, 1b) und die metallische Rahmenkonstruktion elektrisch miteinander kontaktiert sind.
Solarmodul gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschutzschicht (1a, 1b) des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements einlaminiert oder eingeklebt ist.
Solarmodul gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschutzschicht (1a, 1b) die äußerste Schicht des Solarmodul-Rückseitenverkapselungselements bildet.