DE4218327A1 - Series-connected photovoltaic cells - are arranged on common glass panes - Google Patents

Abstract

Photovolaic cells have two glass panes which enclose a photovoltaic material combination and which have facing electrically conductive coatings connected at at least one pane edge to an exposed contact (5). The novelty is that the cells (8-15) are arranged in multiples on the same glass panes and are sepd. from one another by sealing strips. The pref. square cells (8-15) are arranged in two rows and the contacts (5) are pref. located at the outsides of the rows. One of the glass panes has edge regions (23) extending beyond the edge of the other pane. For provision of its contacts (5) and has edge regions (24) recessed w.r.t. the edge of the other pane for provision of the contacts (5) of the other pane. The coatings have a peripheral collector lead (5) which is connected to the contacts and which opt. acts as the contacts. ADVANTAGE - The arrangement of series-connected cells is simple to mfr.

Description

Die Erfindung betrifft photovoltaische Zellen mit zwei eine pho­ tovoltaische Materialkombination zwischen sich einschließenden Glasscheiben, die einander zugekehrte elektrisch leitende Be­ schichtungen aufweisen, die mindestens an einem Rand der Glas­ scheibe mit einem frei liegenden Kontakt, insbesondere in Form einer entlang des Randes verlaufenden Schiene, verbunden sind, insbesondere ferner mit in der genannten Beschichtung verlaufen­ den Leiterbahnen nach Patentanmeldung P 42 14 419.1.The invention relates to photovoltaic cells with two a pho tovoltaic material combination between enclosing Panes of glass, the electrically conductive Be facing each other have layers at least on one edge of the glass disc with an exposed contact, especially in shape a rail running along the edge, are connected, in particular also run in the coating mentioned the conductor tracks according to patent application P 42 14 419.1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Anord­ nung zur Reihenschaltung solcher Zellen zu schaffen.The invention has for its object a suitable arrangement to create the connection of such cells in series.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck in der Weise erfüllt, daß die Zellen in Mehrzahl auf denselben Glasscheiben eingerichtet und durch Dichtstreifen voneinander getrennt sind.According to the invention, this purpose is achieved in such a way that the cells are set up in plurality on the same glass panes and are separated from each other by sealing strips.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß die primär nicht notwendige Trennung der Zellen in dem nur wenige um Höhe aufwei­ senden Zwischenraum der Glasscheiben das Ergebnis wesentlich verbessert. The invention includes the knowledge that the primary is not necessary separation of the cells in which only a few by height Send space between the glass panes the result significantly improved.  

Bevorzugt weisen die Glasscheiben an den Dichtstreifen einander zugekehrte Rillen auf, und die Dichtmasse erstreckt sich im Querschnitt von der einen Rille in die andere.The glass panes preferably face one another on the sealing strips facing grooves and the sealant extends in the Cross section from one groove to the other.

Damit läßt sich die Dichtmasse auf geringer Breite genau plazie­ ren und dabei ein dichter Verbund mit den Glasscheiben erzielen. Zugleich kann damit die Herstellungsvereinfachung verbunden wer­ den, daß die elektrisch leitende Beschichtung und ggf. die Lei­ terbahnen zunächst durchgehend auf die gesamte Fläche der Glas­ scheibe aufgebracht werden können und dann an den Rillen unter­ brochen werden.This allows the sealing compound to be placed precisely over a narrow width and achieve a tight bond with the glass panes. At the same time, the manufacturing simplification can be linked to who that the electrically conductive coating and possibly the Lei first run continuously on the entire surface of the glass disc can be applied and then on the grooves below be broken.

In der Regel wird man die, vorzugsweise quadratischen, Zellen in zwei Reihen anordnen, wobei die Außenseiten der Reihen für die genannten Kontakte zur Verfügung stehen.As a rule, the cells, which are preferably square, in arrange two rows, the outer sides of the rows for the mentioned contacts are available.

Ihren besonderen Vorteil erreicht die Erfindung jedoch in der Weiterbildung, daß eine der beiden Glasscheiben an ihrem Rand an jeder Zelle teilweise über den Rand der anderen Glasscheibe vor­ steht und hier ihren Kontakt aufweist und teilweise von dem Rand zurückspringt und hier die andere Glasscheibe ihren Kontakt auf­ weist.However, the invention achieves its particular advantage in the Training that one of the two panes of glass at its edge each cell partially over the edge of the other sheet of glass stands and has its contact here and partly from the edge jumps back and here the other pane of glass makes contact points.

So entstehen auch an der genannten anderen Glasscheibe, die dabei einen normalen, rechteckigen Querschnitt haben kann, frei liegen­ de Kontaktflächen, und es kann sehr einfach jeweils der eine Kon­ takt einer Zelle mit dem anderen Kontakt der nächsten Zelle ver­ bunden werden, z. B. durch eine an beiden Kontakten angelötete Leiterbrücke oder eine als eine Klammer ausgebildete Brücke.This is how the other glass pane mentioned is created can have a normal, rectangular cross section, are exposed de contact surfaces, and it can very easily be one Kon clocks one cell with the other contact of the next cell be bound, e.g. B. by one soldered to both contacts Ladder bridge or a bridge designed as a bracket.

An den Ecken der Glasscheiben kann der vorstehende Teil auf einer Seite der Ecke und der zurückspringende Teil auf der anderen Sei­ te der Ecke angeordnet sein.At the corners of the glass panes, the protruding part can be placed on a Side of the corner and the recessed part on the other side te the corner.

Diese Ausbildung kommt insbesondere für eine aus vier Zellen be­ stehende Einheit in Betracht. This training comes in particular for one out of four cells unit in question.  

Schließlich wird als vorteilhafte Ausgestaltung der Zellen vorge­ schlagen, daß die Beschichtungen an ihrem Rand umlaufende, mit den Kontakten verbundene Sammelleiter aufweisen.Finally, as an advantageous embodiment of the cells suggest that the coatings all around at their edge, with have connected busbars to the contacts.

Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei Verzicht auf die Leiterbahnen.This measure is particularly advantageous if the Conductor tracks.

Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder.The drawings show exemplary embodiments of the invention.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Einheit aus acht photo­ voltaischen Zellen, Fig. 1 shows a plan view of a unit of eight photo voltaic cells,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine erste Glasscheibe einer zweiten Einheit aus acht photovoltaischen Zellen und Fig. 3 shows a first glass pane of a second unit consisting of eight photovoltaic cells and

Fig. 4 zeigt eine mit der Glasscheibe nach Fig. 3 zusammengehöri­ ge zweite Glasscheibe. Fig. 4 shows a ge with the glass pane according to Fig. 3 ge second glass pane.

Der Aufbau der Einheit läßt sich am besten aus Fig. 2 erkennen:The structure of the unit can best be seen from Fig. 2:

Zwei Glasscheiben 1 und 2 sind jeweils mit einer Beschichtung 3 aus Zinndioxid oder Indium-Zinn-Oxid versehen, die mit z. B. 0,2 bis 0,5 µm Dicke lichtdurchlässig ist. Unter der Beschichtung 3 sind Leiterbahnen 4 in Berührung mit der Beschichtung 3 in die Glasscheiben 1 und 2 eingearbeitet. Sie sind, wie auch die Be­ schichtung 3 selbst, mit einem jeweils am Rand einer Zelle rah­ menförmig umlaufenden Saminelleiter 5 verbunden.Two glass panes 1 and 2 are each provided with a coating 3 made of tin dioxide or indium tin oxide, which with z. B. 0.2 to 0.5 microns thickness is translucent. Under the coating 3 , conductor tracks 4 are worked into the glass panes 1 and 2 in contact with the coating 3 . They are, like the coating 3 itself, connected to a frame-like peripheral laminated conductor 5 each at the edge of a cell.

In dem z. B. etwa 20 bis 25 µm hohen Zwischenraum zwischen den Glasscheiben 1 und 2, genauer gesagt den Beschichtungen 3, ist eine photovoltaische Materialkombination angeordnet. Sie besteht in einer auf der einen Beschichtung nach dem Sol-Gel-Verfahren aufgebrachten kolloidalen Titandioxidschicht, die sich durch einen hohen Rauheitsfaktor auszeichnet und damit als Lichtfalle dient, ferner einer auf die rauhe Oberfläche der Titandioxid­ schicht aufgelegten monomolekularen Schicht eines geeigneten Übergangsmetall-Komplexes, die als Sensibilisator wirkt, derart, daß sie nach Anregung durch sichtbares Licht Elektronen in die Leitungsbande des Titandioxids injiziert, und schließlich aus einem den restlichen Zwischenraum ausfüllenden Elektrolyten, der eine Redoxsystem, z. B. Jod-Jodid, enthält. Die Elektronen gelan­ gen aus der Titandioxidschicht über die angrenzende stromleiten­ de Beschichtung 3, die Leiterbahnen 4 und den Sammelleiter 5 zu einem Kontakt und von diesem in einen äußeren Stromkreis, wo sie Arbeit verrichten, und zurück über einen weiteren Kontakt in den Sammelleiter 5, die Leiterbahnen 4 und die Beschichtung 3 der anderen Scheibe, und der Elektrolyt transportiert die Elek­ tronen weiter und auf die monomolekulare Schicht des Sensibili­ sators zurück.In the z. B. about 20 to 25 microns high space between the glass panes 1 and 2 , more precisely the coatings 3 , a photovoltaic material combination is arranged. It consists of a colloidal titanium dioxide layer applied to the one coating by the sol-gel method, which is characterized by a high roughness factor and thus serves as a light trap, and also a monomolecular layer of a suitable transition metal complex placed on the rough surface of the titanium dioxide layer, which acts as a sensitizer in such a way that, after excitation by visible light, it injects electrons into the conduction band of the titanium dioxide, and finally from an electrolyte which fills the remaining space and which contains a redox system, e.g. B. iodine-iodide. The electrons gelan gene from the titanium dioxide layer on the adjacent current-conducting coating 3 , the conductor tracks 4 and the busbar 5 to a contact and from this into an external circuit, where they do work, and back via another contact in the busbar 5 , the Conductor tracks 4 and the coating 3 of the other disk, and the electrolyte transports the electrons further and back to the monomolecular layer of the sensitizer.

Diese Art photovoltaischer Zellen ist grundsätzlich bekannt aus der Zeitschrift "Schweitzer Ingenieur und Architekt" Nr. 13, März 1991, Seiten 292 bis 295 sowie aus der US-A-4,927,721 und der WO-91/16719.This type of photovoltaic cell is basically known from the magazine "Schweitzer Ingenieur und Architekt" No. 13, March 1991, pages 292 to 295 and from US-A-4,927,721 and WO-91/16719.

Die Leiterbahnen 4 sind Inhalt der älteren Anmeldung P 42 14 419.1.The conductor tracks 4 are the content of the older application P 42 14 419.1.

Die mit 8 bis 15 bezeichneten Zellen sind im Zwischenraum der Glasscheiben 1 und 2 räumlich voneinander getrennt durch Dicht­ streifen 16, z. B. aus Silikonmasse. An den Außenrändern der Glas­ scheiben 1 und 2 läuft ein Dichtstreifen 17 um.The cells labeled with 8 to 15 are in the interspace of the glass sheets 1 and 2 spatially separated from each other by the sealing strip 16, for example. B. made of silicone mass. At the outer edges of the glass panes 1 and 2 , a sealing strip 17 runs around.

An den Dichtstreifen 16 sind Rillen 18 in die Glasscheiben 1 und 2 eingeformt, in die die Masse hineinreicht.Grooves 18 are formed on the sealing strips 16 in the glass panes 1 and 2 , into which the mass extends.

Fig. 3 und 4, in denen im wesentlichen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1 und 2, unterscheiden sich von Fig. 1 und 2 durch eine dichtere Verlegung der Leiter­ bahnen 4, aber ohne umlaufenden Sammelleiter 5 und statt dessen nur jeweils mit einer am Rand der Glasscheibe angeordneten Sam­ mel- und Kontaktschiene 19 bzw. 20, wobei die letztere nur die halbe Länge der ersteren hat und dafür noch mit einem nach innen abgewinkelten Ast 21 versehen ist (nur einmal gezeichnet) . Statt des Astes 21 könnten auch der vorspringende Abschnitt 23 und auf diesem die Sammel- und Kontaktschiene 20 auf Kosten des zurück­ springenden Abschnittes 24 verlängert sein, derart, daß die Sammel- und Kontaktschiene 20 den größten Teil des betreffen­ den Randes der Beschichtung 3 erfaßt und in dem dargestellten Falle mit den zusätzlichen Leiterbahnen 4 auch alle auf den betreffenden Rand zulaufenden Leiterbahnen 4. FIGS. 3 and 4, are provided in which substantially equal portions with the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2, 1 different from Fig. And 2 by a denser laying of the conductor tracks 4, but without circumferential busbar 5 and instead only with one arranged on the edge of the glass Sam mel and contact rail 19 and 20 , the latter only half the length of the former and is still provided with an inwardly angled branch 21 (only drawn once). Instead of the branch 21 , the projecting section 23 and on this the busbar and contact rail 20 could be extended at the expense of the springback section 24 , such that the busbar and contact rail 20 detects and covers most of the edge of the coating 3 in the illustrated case with the additional conductor tracks 4 , all conductor tracks 4 tapering to the relevant edge.

Wie Fig. 3 erkennen läßt, springen die beiden Längsränder der Glasscheibe 1 über die Längsränder der Glasscheibe 2 an jeder Zelle vor und zurück. Auf den vorspringenden Abschnitten 23 ist jeweils die Sammel- und Kontaktschiene 20 angeordnet. An den rückspringenden Abschnitten 24 liegt jeweils die Sammel- und Kontaktschiene 19 der anderen Glasscheibe 2 frei, im Falle der Fig. 1 der Sammelleiter 5.As can be seen in FIG. 3, the two longitudinal edges of the glass pane 1 jump back and forth over the longitudinal edges of the glass pane 2 on each cell. The busbar and contact rail 20 are respectively arranged on the projecting sections 23 . At the recessed sections 24 , the busbar and contact rail 19 of the other glass pane 2 are exposed, in the case of FIG. 1 the busbar 5 .

Durch Leitungsbrücken 25, die jeweils an der Sammel- und Kontakt­ schiene 19 bzw. dem Sammelleiter 5 der einen Zelle und der Sam­ mel- und Kontaktschiene 20 der nächsten Zelle angelötet sind (nur zwei gezeichnet in Fig. 1), sind die acht Zellen 8 bis 15 in Reihe geschaltet.Through line bridges 25 , which are soldered to the busbar and contact rail 19 or the busbar 5 of one cell and the busbar and busbar 20 of the next cell (only two drawn in FIG. 1), the eight cells 8th up to 15 connected in series.

Claims (6)

1. photovoltaische Zellen mit zwei eine photovoltaische Materi­ alkombination zwischen sich einschließenden Glasscheiben (1; 2), die einander zugekehrte elektrisch leitende Beschich­ tungen (3) aufweisen, die mindestens an einem Rand der Glas­ scheibe (1; 2) mit einem frei liegenden Kontakt (5; 19; 20), insbesondere in Form einer entlang des Randes verlaufenden Schiene (5; 19; 20), verbunden sind, insbesondere ferner mit in der genannten Beschichtung (3) verlaufenden Leiterbahnen (4) nach Patentanmeldung P 42 14 419.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (8-15) in Mehrzahl auf denselben Glasscheiben (1; 2) eingerichtet und durch Dichtstreifen (16) voneinander getrennt sind.1. photovoltaic cells with two a photovoltaic material combination between enclosing glass panes ( 1 ; 2 ), the mutually facing electrically conductive coatings ( 3 ) having at least one edge of the glass pane ( 1 ; 2 ) with an exposed contact ( 5 ; 19 ; 20 ), in particular in the form of a rail ( 5 ; 19 ; 20 ) running along the edge, in particular furthermore with conductor tracks ( 4 ) running in said coating ( 3 ) according to patent application P 42 14 419.1, are arranged and separated from each other by sealing strips (16); (2 1) in plurality on the same glass panes - characterized in that the cells (15 8). 2. Zellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben (1; 2) an den Dichtstreifen (16) einander zugekehrte Rillen (18) aufweisen und sich die Dichtmasse im Querschnitt von der einen Rille (18) in die andere erstreckt.2. Cells according to claim 1, characterized in that the glass panes ( 1 ; 2 ) on the sealing strips ( 16 ) have mutually facing grooves ( 18 ) and the sealing compound extends in cross section from one groove ( 18 ) into the other. 3. Zellen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die, vorzugsweise quadratischen, Zellen (8-15) in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die genannten Kontakte (5; 19; 20) an den Außenseiten der Reihen angeordnet sind.3. Cells according to claim 1 or 2, characterized in that the, preferably square, cells ( 8 - 15 ) are arranged in two rows, said contacts ( 5 ; 19 ; 20 ) being arranged on the outer sides of the rows. 4. Zellen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine (1) der beiden Glasscheiben (1; 2) an ihrem Rand an jeder Zelle (8-15) teilweise über den Rand der anderen Glas­ scheibe (2) vorsteht (23) und hier ihren Kontakt (20) aufweist und teilweise von dem Rand zurückweicht (24) und hier die andere Glasscheibe (2) ihren Kontakt (5; 19) aufweist. 4. Cells according to claim 3, characterized in that one ( 1 ) of the two glass panes ( 1 ; 2 ) at its edge on each cell ( 8 - 15 ) partially over the edge of the other glass pane ( 2 ) protrudes ( 23 ) and here has its contact ( 20 ) and partially withdraws from the edge ( 24 ) and here the other glass pane ( 2 ) has its contact ( 5 ; 19 ). 5. Zellen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ecken der Glasscheiben der vorstehende Teil auf einer Seite der Ecke und der zurückspringende Teil auf der anderen Seite der Ecke angeordnet ist.5. cells according to claim 4, characterized, that at the corners of the glass panes the protruding part one side of the corner and the recessed part on the the other side of the corner. 6. Zellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen (3) an ihrem Rand umlaufende, mit den Kontakten verbundene, ggf. zugleich als die Kontakte (5) dienende, Sammelleiter (5) aufweisen.6. Cells according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coatings ( 3 ) have at their edge circumferential, connected to the contacts, possibly also serving as the contacts ( 5 ), busbars ( 5 ).