DE19752678A1 - Manufacturing photovoltaic module with solar cell(s) - Google Patents

Manufacturing photovoltaic module with solar cell(s)

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Abstract

The front side cover (3) is provided with an antireflection coating (7), at least on the side facing the solar cell (2), from which it is separated by a cavity (8) filled with a gaseous medium. The front and rear side cover (4) are spaced by an outer frame (5) and sealed in a weatherproof manner by a seal (6). The front side cover may be provided with an anti reflection coating on both sides, the coating consisting of porous silicon dioxide and the front side cover consisting of glass or plastics. (MF) POLYMERS ethylene vinyl acetate (EVA) or synthetic resin.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls umfassend mindestens eine Solarzelle, wobei zur Herstellung des Photovoltaik-Moduls die Solarzelle zwischen einer transparenten Vorderseitenabdeckung und einer Rückseitenabdeckung angebracht wird.The invention relates to a method for producing a photovoltaic module comprising at least one solar cell, the for producing the photovoltaic module Solar cell between a transparent front cover and one Back cover is attached.

Auch bezieht sich die Erfindung auf eine Photovoltaik-Modul umfassend mindestens eine Solarzelle, wobei die Solarzelle zwischen einer transparenten Vorderseitenabdeckung und einer Rückseitenabdeckung angebracht ist.The invention also relates to a photovoltaic module comprising at least one Solar cell, the solar cell between a transparent front cover and a back cover is attached.

Um die Solarzellen vor Beschädigung zu schützen, ist es nötig, sie in Photovoltaik-Module einzukapseln. Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik werden die Solarzellen typischer­ weise in Kunststoffen (meist Ethylen Vinyl Acetate (EVA) oder Kunstharz) eingebettet, die den Raum zwischen einer transparenten Vorderseitenabdeckung und einer Rückseitenabdeckung vollständig ausfüllen. Dadurch werden die Solarzellen dauerhaft vor äußeren Einflüssen geschützt. Ein Nachteil dieser Struktur ist, daß die einfallende Strahlungsenergie nicht nur die transparente Vorderseitenabdeckung sondern auch die Einbettmasse durchdringen muß. Diese absorbiert jedoch meist einen nicht unbeträchtlichen Teil der einfallenden Strahlung. Dies führt unmittelbar zu einer Verminderung der die Solarzelle erreichenden Strahlungsenergie und somit zur Verringerung der erzeugten elektrischen Leistung. Ein weiterer Nachteil dieser konventionellen Solarzellenmodule ist, daß Einbettmassen aufgrund ihrer üblichen Dicke von ungefähr 1 mm keine reflexionsmindernde Wirkung aufgrund destruktiver Lichtinterferenz zeigen, wie es bei einer sehr viel dünneren Schicht der Fall wäre. Aus diesem Grund haben die in konventionellen Photovoltaik-Modulen eingekapselten Solarzellen einen deutlich reduzierten Wirkungsgrad verglichen mit nicht eingekapselten Solarzellen, wenn die Antireflexschichten auf den Solarzellen jeweils optimal den Umgebungsbedingungen angepaßt sind. Eine Leistungssteigerung von konventionellen Photovoltaik-Modulen wird dadurch erzielt, daß die Vorderseitenabdeckung der Module mit einer Antireflexbeschichtung versehen wird.To protect the solar cells from damage, it is necessary to place them in photovoltaic modules encapsulate. According to the current state of the art, solar cells are becoming more typical embedded in plastics (mostly ethylene vinyl acetate (EVA) or synthetic resin), the the space between a transparent front cover and one Fill out the back cover completely. This will make the solar cells permanent protected from external influences. A disadvantage of this structure is that the incident Radiant energy not only the transparent front cover but also that Investment must penetrate. However, this usually absorbs a not inconsiderable one Part of the incident radiation. This immediately leads to a reduction in the Radiation energy reaching solar cell and thus to reduce the generated electrical power. Another disadvantage of these conventional solar cell modules is that Investments, due to their usual thickness of approximately 1 mm, do not reduce reflection Show effect due to destructive light interference like it does with a much thinner one Layer would be the case. For this reason, they are in conventional photovoltaic modules encapsulated solar cells have a significantly reduced efficiency compared to not encapsulated solar cells if the anti-reflective layers on the solar cells are optimal are adapted to the environmental conditions. A performance increase from conventional Photovoltaic modules is achieved in that the front cover of the modules with is provided with an anti-reflective coating.

Für Innenanwendungen sind Kleinmodule weit verbreitet, die typischerweise aus einer Kunststoffabdeckung, einem Luftspalt von einigen Millimetern Dicke und den Solarzellen bestehen. Diese Kleinmodule sind meist in elektrische Geräte eingebaut und nicht witterungsbeständig. Zudem wird sehr viel Strahlungsenergie an den zahlreichen Grenzflächen dieser Modulkonfiguration reflektiert. Small modules, which typically consist of one, are widely used for indoor applications Plastic cover, an air gap a few millimeters thick and the solar cells consist. These small modules are mostly built into electrical devices and not weatherproof. In addition, a great deal of radiation energy is generated from the numerous Boundaries of this module configuration are reflected.  

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die optischen Verluste (Reflexion und Absorption) von Photovoltaik-Modulen zu minimieren und somit deren Wirkungsgrad zu erhöhen. Dabei sollen die Solarzellen vor Beschädigung von außen geschützt werden.The invention is based on the problem of optical losses (reflection and absorption) to minimize photovoltaic modules and thus increase their efficiency. Here the solar cells should be protected from external damage.

Das Problem wird dabei verfahrensmäßig dadurch gelöst,
The problem is solved procedurally by

  • - daß die Vorderseitenabdeckung (3) mindestens auf der der Solarzelle zugewandten Seite mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen wird und- That the front cover ( 3 ) is provided at least on the side facing the solar cell with an anti-reflective coating ( 7 ) and
  • - daß die Vorderseitenabdeckung (3) von der Solarzelle (2) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8) getrennt angebracht wird.- That the front cover ( 3 ) of the solar cell ( 2 ) through a filled with a gaseous medium cavity ( 8 ) is attached separately.

Ferner wird das eingangs gestellte Problem durch ein Photovoltaik-Modul gelöst,
Furthermore, the problem posed at the outset is solved by a photovoltaic module,

  • - dessen Vorderseitenabdeckung (3) mindestens auf der der Solarzelle zugewandten Seite mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen ist und- The front cover ( 3 ) is provided at least on the side facing the solar cell with an anti-reflective coating ( 7 ) and
  • - dessen Vorderseitenabdeckung (3) von der Solarzelle (2) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8) getrennt angebracht ist.- The front cover ( 3 ) of the solar cell ( 2 ) is separately attached by a cavity filled with a gaseous medium ( 8 ).

Jeweilige Ausgestaltungen ergeben sich sowohl aus den Unteransprüchen als auch aus der gesamten Erläuterung der Erfindung.Respective configurations result both from the subclaims and from the entire explanation of the invention.

Durch die erfindungsgemäße Lehre ist es möglich, Photovoltaik-Module mit vernachlässigbaren optischen Verlusten herzustellen. Aufgrund des einfachen Herstellungsverfahrens eignen sich die vorgeschlagenen Module sehr gut zur wirtschaftlichen Massenfertigung. Verglichen mit konventionell hergestellten Photovoltaik-Modulen kann der Wirkungsgrad durch die erfindungsgemäß hergestellten Photovoltaik-Module um bis zu 8% gesteigert werden.The teaching according to the invention makes it possible to use photovoltaic modules to produce negligible optical losses. Because of the simple Manufacturing process, the proposed modules are very suitable for economic Mass production. Compared to conventionally manufactured photovoltaic modules, the Efficiency through the photovoltaic modules manufactured according to the invention by up to 8% be increased.

Ein weiteres wesentliches Merkmal des Erfindungsgedankens ist es - abweichend vom eingangs diskutierten Stand der Technik - praktisch keine Kunstoffeinbettmasse zu verwenden. Dies erhöht zum einen die Langzeit-UV-Stabilität der Module und zum anderen lassen sich die erfindungsgemäßen Module sehr einfach recyceln.Another essential feature of the inventive concept is - in deviation from State of the art discussed at the beginning - practically no plastic investment use. This increases the long-term UV stability of the modules on the one hand and on the other the modules according to the invention can be recycled very easily.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre führt u. a. zu den in den Zeichnungen und Ausführungsbeispielen beschriebenen vorzugsweisen Strukturen.The application of the teaching according to the invention leads u. a. to those in the drawings and Preferred structures described in exemplary embodiments.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch der nachfolgenden Beschreibung eines den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims based on these characteristics - for themselves and / or in combination -, but also the following description of one of the drawings preferred embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Photovoltaik-Modul mit einseitig lichtempfindlicher Solarzelle, Fig. Photovoltaic module 1 with one side of light-sensitive solar cell,

Fig. 2 Photovoltaik-Modul mit beidseitig lichtempfindlicher Solarzelle. Fig. 2 photovoltaic module with double-sided light-sensitive solar cell.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Photovoltaik-Moduls (1) wobei die Solarzelle (2) zwischen einer transparenten Vorderseitenabdeckung (3) und einer Rückseitenabdeckung (4) angebracht ist. Dabei ist die Vorderseitenabdeckung (3) mindestens auf der der Solarzelle zugewandten Seite mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen und die Vorderseitenabdeckung (3) von der Solarzelle (2) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8) getrennt. Fig. 1 shows a schematic representation of a section of a photovoltaic module ( 1 ), the solar cell ( 2 ) being attached between a transparent front cover ( 3 ) and a rear cover ( 4 ). The front cover ( 3 ) is provided with an anti-reflective coating ( 7 ) at least on the side facing the solar cell and the front cover ( 3 ) is separated from the solar cell ( 2 ) by a cavity ( 8 ) filled with a gaseous medium.

Die Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Photovoltaik-Moduls ist sehr einfach. Ein Beispiel für eine Prozeßfolge zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Photovoltaik-Moduls wird im folgenden detailliert beschrieben. Dabei besteht der Prozeß prinzipiell aus den folgenden Prozeßschritten:
The manufacture of the photovoltaic module shown in FIG. 1 is very simple. An example of a process sequence for producing a photovoltaic module according to the invention is described in detail below. The process basically consists of the following process steps:

  • 1. Reinigung der transparenten Vorderseitenabdeckung,1. cleaning the transparent front cover,
  • 2. Antireflexbeschichtung der Vorderseitenabdeckung auf beiden Seiten,2. anti-reflective coating of the front cover on both sides,
  • 3. Befestigung der verschalten Solarzellen auf der Rückseitenabdeckung,3. Attach the interconnected solar cells to the back cover,
  • 4. Positionierung von Vorderseitenabdeckung und Rahmen über der Rückseitenabdeckung,4. Positioning the front cover and frame over the back cover,
  • 5. Abdichten des Moduls unter Inertgasatmosphäre.5. Sealing the module under an inert gas atmosphere.

Zur Antireflexbeschichtung der Vorderseitenabdeckung eignen sich besonders Schichten aus porösem Siliziumdioxid, wobei der Brechungsindex der Schicht 1.23 bei einer Schichtdicke von 127 nm betragen sollte, wenn kristalline Siliziumsolarzellen eingekapselt werden. Hierzu ist das Tauchverfahren sehr gut geeignet, da in einem Arbeitsschritt beide Oberflächen gleichzeitig beschichtet werden.Layers are particularly suitable for the anti-reflective coating of the front cover porous silicon dioxide, the refractive index of layer 1.23 at a layer thickness should be of 127 nm when encapsulating crystalline silicon solar cells. For this the immersion process is very suitable because both surfaces are in one step be coated at the same time.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines beidseitig lichtempfindlichen Photovoltaik- Moduls zeigt die sinngemäße Anwendung des erfindungsgemäßen Gedankens auf die Modulrückseite, wodurch eine Wirkungsgradsteigerung gegenüber konventionell hergestellten beidseitig lichtempfindlichen Modulen von bis zu 16% erreicht werden kann.The exemplary embodiment shown in FIG. 2 of a photovoltaic module that is photosensitive on both sides shows the analogous application of the concept according to the invention to the rear of the module, whereby an increase in efficiency compared to conventionally produced modules that are photosensitive on both sides can be achieved by up to 16%.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaik-Moduls (1) umfassend mindestens eine Solarzelle (2), wobei zur Herstellung des Photovoltaik-Moduls
  • - die Solarzelle/n (2) zwischen einer transparenten Vorderseitenabdeckung (3) und einer Rückseitenabdeckung (4) angebracht werden,
    dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Vorderseitenabdeckung (3) mindestens auf der der Solarzelle zugewandten Seite mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen wird und
  • - daß die Vorderseitenabdeckung (3) von der Solarzelle (2) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8) getrennt angebracht wird.
1. A method for producing a photovoltaic module ( 1 ) comprising at least one solar cell ( 2 ), wherein for producing the photovoltaic module
  • - The solar cell (s) ( 2 ) between a transparent front cover ( 3 ) and a back cover ( 4 ) are attached,
    characterized by
  • - That the front cover ( 3 ) is provided at least on the side facing the solar cell with an anti-reflective coating ( 7 ) and
  • - That the front cover ( 3 ) of the solar cell ( 2 ) through a filled with a gaseous medium cavity ( 8 ) is attached separately.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorder- und Rückseitenabdeckung durch einen äußeren Rahmen (5) voneinander getrennt und durch eine Dichtung (6) witterungsbeständig abgedichtet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the front and back cover are separated from each other by an outer frame ( 5 ) and sealed weatherproof by a seal ( 6 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseitenabdeckung beidseitig mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the front cover is provided on both sides with an anti-reflective coating ( 7 ). 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Antireflexbeschichtung (7) der Vorderseitenabdeckung einlagig oder mehrlagig aufgebracht wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the anti-reflective coating ( 7 ) of the front cover is applied in one or more layers. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Antireflexbeschichtung (7) der Vorderseitenabdeckung aus porösem Siliziumdioxid hergestellt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the anti-reflective coating ( 7 ) of the front cover is made of porous silicon dioxide. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in den Herstellungsprozeß für Isolierverglasung integriert wird.6. The method according to claim 1, characterized,  that it will be integrated into the manufacturing process for double glazing. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseitenabdeckung (3) aus Glas oder Kunststoff hergestellt wird.7. The method according to claim 1, characterized in that the front cover ( 3 ) is made of glass or plastic. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) mit Luft, einem Inertgas, einem Edelgas oder einem Gasgemisch unter Überdruck, Normaldruck oder Unterdruck gefüllt wird.8. The method according to claim 1, characterized in that the cavity ( 8 ) with air, an inert gas, a noble gas or a gas mixture is filled under pressure, atmospheric pressure or vacuum. 9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Rückseitenabdeckung (4a) entsprechend wie die Vorderseitenabdeckung (3) transparent mit mindestens einer Antireflexschicht (7a) auf der der Solarzelle zugewandten Seite ausgebildet wird,
  • - daß die Rückseitenabdeckung (4a) von der Solarzelle (2a) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8a) getrennt angebracht wird.
9. The method according to claim 1,
characterized,
  • - That the back cover ( 4 a) corresponding to the front cover ( 3 ) is formed transparently with at least one anti-reflective layer ( 7 a) on the side facing the solar cell,
  • - That the back cover ( 4 a) of the solar cell ( 2 a) is separately attached by a cavity filled with a gaseous medium ( 8 a).
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine beidseitig lichtempfindliche Solarzelle (2a) eingekapselt wird.10. The method according to claim 1, characterized in that a double-sided photosensitive solar cell ( 2 a) is encapsulated. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (2) mit gut wärmeleitenden Klebemitteln (10) an der Vorder- und/oder Rückseitenabdeckung befestigt wird. 11. The method according to claim 1, characterized in that the solar cell ( 2 ) with good heat-conducting adhesives ( 10 ) is attached to the front and / or back cover. 12. Photovoltaik-Modul (1) umfassend mindestens eine Solarzelle (2), wobei
  • - die Solarzelle/n (2) zwischen einer transparenten Vorderseitenabdeckung (3) und einer Rückseitenabdeckung (4) angebracht sind,
    dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Vorderseitenabdeckung (3) mindestens auf der der Solarzelle zugewandten Seite mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen ist und
  • - daß die Vorderseitenabdeckung (3) von der Solarzelle (2) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8) getrennt angebracht ist.
12. Photovoltaic module ( 1 ) comprising at least one solar cell ( 2 ), wherein
  • - The solar cell (s) (2) between a transparent front cover ( 3 ) and a rear cover ( 4 ) are attached,
    characterized,
  • - That the front cover ( 3 ) is provided at least on the side facing the solar cell with an anti-reflective coating ( 7 ) and
  • - That the front cover ( 3 ) of the solar cell ( 2 ) through a filled with a gaseous medium cavity ( 8 ) is attached separately.
13. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Vorder- und Rückseitenabdeckung durch einen äußeren Rahmen (5) voneinander getrennt und durch eine Dichtung (6) witterungsbeständig abgedichtet sind.13. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the front and rear covers are separated from one another by an outer frame ( 5 ) and are weatherproof sealed by a seal ( 6 ). 14. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseitenabdeckung beidseitig mit einer Antireflexbeschichtung (7) versehen ist.14. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the front cover is provided on both sides with an anti-reflective coating ( 7 ). 15. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, die Antireflexbeschichtung (7) der Vorderseitenabdeckung einlagig oder mehrlagig aufgebracht ist.15. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the anti-reflective coating ( 7 ) of the front cover is applied in one or more layers. 16. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, die Antireflexbeschichtung (7) der Vorderseitenabdeckung aus porösem Siliziumdioxid besteht.16. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the anti-reflective coating ( 7 ) of the front cover consists of porous silicon dioxide. 17. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseitenabdeckung (3) aus Glas oder Kunststoff besteht.17. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the front cover ( 3 ) consists of glass or plastic. 18. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) Luft, ein Inertgas, ein Edelgas oder ein Gasgemisch unter Überdruck, Normaldruck oder Unterdruck enthält.18. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the cavity ( 8 ) contains air, an inert gas, a noble gas or a gas mixture under positive pressure, normal pressure or negative pressure. 19. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Rückseitenabdeckung (4a) entsprechend wie die Vorderseitenabdeckung (3) transparent mit mindestens einer Antireflexschicht (7a) auf der der Solarzelle zugewandten Seite ausgebildet ist,
  • - daß die Rückseitenabdeckung (4a) von der Solarzelle (2a) durch einen mit einem gasförmigen Medium gefüllten Hohlraum (8a) getrennt angebracht ist.
19. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in
  • - That the back cover ( 4 a) is designed like the front cover ( 3 ) transparent with at least one anti-reflective layer ( 7 a) on the side facing the solar cell,
  • - That the back cover ( 4 a) of the solar cell ( 2 a) is separately attached by a cavity filled with a gaseous medium ( 8 a).
20. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Solarzelle um eine beidseitig lichtempfindliche Solarzelle (2a) handelt.20. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the solar cell is a double-sided light-sensitive solar cell ( 2 a). 21. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (2) mit gut wärmeleitenden Klebemitteln (10) an der Vorder- und/oder Rückseitenabdeckung befestigt ist.21. Photovoltaic module according to claim 12, characterized in that the solar cell ( 2 ) is fastened to the front and / or back cover with highly thermally conductive adhesives ( 10 ).
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