具有電絕緣的模塊載體的太陽能模塊以及用于制造所述太陽能模塊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有電絕緣的模塊載體的太陽能模塊W及用于制造所述太陽能模塊 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于直接地將太陽光轉(zhuǎn)換為電能的光伏層系統(tǒng)是充分地已知的。所述光伏層系統(tǒng) 通常被稱作"太陽能電池"，其中概念"薄層太陽能電池"設(shè)及具有僅幾微米的厚度的層系 統(tǒng)，所述層系統(tǒng)為了足夠的機(jī)械強(qiáng)度而需要(載體）襯底。已知的襯底包括無機(jī)玻璃、塑料 (聚合物）或者金屬、尤其金屬合金，并且可W根據(jù)各自的層厚度和特定的材料特性被設(shè)計 為剛性的板或者可彎曲的錐。
[0003] 鑒于工藝上的可操縱性和效率，具有由非晶娃、微晶娃或者多晶娃、蹄化儒 (CdTe)、神化嫁（GaAs)或者黃銅礦化合物、尤其通過公式化(In,Ga) (S，Se)2縮寫的銅-銅 /嫁二硫/二砸組成的半導(dǎo)體層的薄層太陽能電池被證明為是有利的。尤其銅-銅二砸 (化InSez或者CIS)由于其匹配于陽光的光譜的帶隙W特別高的吸收系數(shù)而突出。
[0004] 利用單獨的太陽能電池典型地僅能達(dá)到低于1伏特的電壓電平。為了得到技術(shù)上 可用的輸出電壓，因此大量太陽能電池在太陽能模塊中彼此串聯(lián)地布線。在此情況下，薄層 太陽能模塊提供特殊的優(yōu)點，太陽能電池可W已經(jīng)在制造層期間W集成的形式布線。在專 利文獻(xiàn)中，薄層太陽能模塊已經(jīng)多次被描述。僅僅示范性地參照DE4 324 318 Cl和EP 2 200 097 Alo
[0005] 在實踐中，太陽能模塊被安裝到建筑物的屋頂(頂上安裝）上，或者構(gòu)成屋頂外層 的一部分訂頁內(nèi)安裝)。還已知的是，將太陽能模塊用作屋面元件或者壁元件，尤其W自由裝 配的或者無支撐的(無載體的）玻璃構(gòu)造的形式。
[0006] 太陽能模塊的屋頂安裝通常屋頂平行地在錯定在屋頂或者屋頂下部構(gòu)造處的模 塊固定設(shè)備處實現(xiàn)。運樣的模塊固定設(shè)備通常包括由平行的支撐軌道、例如侶軌道構(gòu)成的 軌道系統(tǒng)，所述支撐軌道通過鋼制錯桿固定在瓦屋頂上或者通過螺釘固定在波形板屋頂或 者梯形板材屋頂上。
[0007] 常見的實踐的是，給太陽能模塊配備有由侶制成的模塊框架，所述模塊框架一方 面引起機(jī)械加強(qiáng)并且另一方面可W用于在模塊固定設(shè)備處安裝太陽能模塊。
[000引在較近的時間，無框架的太陽能模塊越來越多地被制造，所述太陽能模塊具有減 小的模塊重量，并且可WW降低的生產(chǎn)成本來生產(chǎn)。通常無框架的太陽能模塊在其背側(cè)上 配備有由鋼或者侶組成的模塊載體，所述模塊載體被粘接到模塊背側(cè)上。模塊載體如同模 塊框架那樣機(jī)械加強(qiáng)地起作用，并且可W用于將太陽能模塊固定在模塊固定設(shè)備處。在兩 種情況下，模塊載體經(jīng)常還被稱作加強(qiáng)支柱或者"后梁（Backrails)"。后梁在專利文獻(xiàn)中 例如在DE10 2009057937Al和US2009/0205703Al中被描述。
[0009] 已知的是，由于在太陽能模塊的鄰近的環(huán)境中的地電位與光伏層結(jié)構(gòu)之間的不同 的電位出現(xiàn)直到1500V的高的系統(tǒng)電壓。典型地模塊載體的接地造成太陽能模塊的環(huán)境處 于地電位。所述高的系統(tǒng)電壓導(dǎo)致模塊載體和光伏層結(jié)構(gòu)之間的高的電場強(qiáng)度。由此可能 發(fā)生電瞬變，而或者離子、諸如鋼離子從玻璃漂移進(jìn)入到光伏層結(jié)構(gòu)的薄層中，或者從所述 薄層中漂移出來。光伏電池的腐蝕或者脫層導(dǎo)致持久的（電位感應(yīng)的)功率退化或者導(dǎo)致太 陽能模塊的失效。
[0010] 光伏系統(tǒng)為了將電能饋入到公共的供應(yīng)電網(wǎng)中需要用于將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流 電壓的逆變器和太陽能模塊的電路。
[0011] 由DE10 2007 050 554Al已知具有用于在長時間使用中減小功率退化的電位升 高的光伏系統(tǒng)。太陽能模塊的電路的正極的電位在此在逆變器處相對地電位被推移，使得 不出現(xiàn)從太陽能模塊到地的不受控制的放電。
[0012] 此外，還已知用于光伏系統(tǒng)的逆變器，所述逆變器通過分離變壓器將太陽能模塊 在電流上（galvanisch)與至接地（Erdmasse)的電位分離，W便防止從光伏系統(tǒng)到接地的 不受控制的放電。然而在此必須使用昂貴地匹配于太陽能模塊的逆變器，所述逆變器具有 小的電效率。
[0013] DE10 2009 044 142Al公開薄層器件和例如具有導(dǎo)電保護(hù)設(shè)備的、玻璃上的太 陽能模塊。在此來自玻璃片材的離子通過電場引起的漂移和/或放電從功能性層結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn) 移到導(dǎo)電保護(hù)設(shè)備。導(dǎo)電保護(hù)設(shè)備作為附加的電構(gòu)件的引入使薄層器件的制造過程困難 化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的任務(wù)在于，W有利的方式改進(jìn)具有模塊載體(后梁）的太陽能模塊，所述 太陽能模塊與逆變器和附加的電構(gòu)件無關(guān)地被保護(hù)免受電位感應(yīng)的功率退化。
[0015] 所述的和其他的任務(wù)按照本發(fā)明的建議通過具有并列專利權(quán)利要求的特征的太 陽能模塊W及用于制造太陽能模塊的方法來解決。本發(fā)明的有利擴(kuò)展方案通過從屬權(quán)利要 求的特征說明。
[0016] 按照本發(fā)明示出太陽能模塊，所述太陽能模塊具有襯底和覆蓋層，用于形成太陽 能電池的層結(jié)構(gòu)位于所述襯底和覆蓋層之間。所述襯底和覆蓋層例如由無機(jī)玻璃、聚合物 或者金屬合金組成，并且例如被構(gòu)造為剛性板，所述板在所謂的復(fù)合片材結(jié)構(gòu)中彼此連接。
[0017] 太陽能模塊優(yōu)選地是具有優(yōu)選地W集成的形式串行布線的薄層太陽能電池的薄 層太陽能模塊。典型地，所述層結(jié)構(gòu)包括背電極層、前電極層W及吸收體。優(yōu)選地，所述吸 收體包括由黃銅礦化合物組成的半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層可W例如是由銅-銅/嫁-二硫 /二砸（化（In,Ga) (S，Se)2)族、例如銅銅二砸（化InSez或者CIS)或者同族化合物組成的 I -III-VI半導(dǎo)體。
[0018] 至少一個用于在位置固定地錯定的模塊固定設(shè)備、如軌道系統(tǒng)處加固和/或支撐 地安裝太陽能模塊的模塊載體通過粘接固定在背離層結(jié)構(gòu)的、背側(cè)的襯底面上。所述模塊 載體優(yōu)選地沿著在俯視圖中矩形的太陽能模塊的縱側(cè)延伸。
[0019] 在有利的擴(kuò)展方案中，按照本發(fā)明的太陽能模塊具有兩個或者四個模塊載體。由 此能夠在良好的負(fù)載分配(例如風(fēng)負(fù)載）和小的材料耗費的情況下獲得太陽能模塊的安全 的固定。
[0020] 通常由與例如玻璃的(載體）襯底不同的材料制成模塊載體，其中所述模塊載體典 型地由金屬材料、例如侶或者鋼組成。為了在襯底處固定，所述模塊載體具有至少一個粘接 面，所述粘接面通過由硬化的粘接劑組成的粘接層與背側(cè)的襯底面粘接。
[0021] 在此情況下重要的是，粘接層包含至少在硬化的狀態(tài)下高度電絕緣的粘接劑或者 由所述粘接劑組成。高度電絕緣的粘接劑的有利的效果可W在簡單的模型中通過W下方式 來理解，即通過高度電絕緣的粘接劑明顯地減少或者幾乎完全地避免外來原子從襯底到層 結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散。運即使在模塊載體和層結(jié)構(gòu)之間的高的電壓差情況下也適用。因此僅發(fā)生 太陽能模塊的非常小的電位感應(yīng)的功率退化或者不發(fā)生電位感應(yīng)的功率退化。 W22] 在按照本發(fā)明的太陽能模塊的有利的擴(kuò)展方案中，所述粘接劑具有 > 1500G0hm*cm、優(yōu)選地 > 4000G0hm*cmW及特別優(yōu)選地 5000G0hm*cm直至 15000G0hm*cm 的比電阻。在此，特別有利的是，所述粘接劑在整個使用范圍上、也即在層結(jié)構(gòu)和模塊載體 之間的直至1000 V的電壓差情況下、在直至95°C情況下和在直至85%相對濕氣情況下具有 所述比電阻。運樣的高度電絕緣的粘接劑特別有益地將模塊載體與襯底和光伏層結(jié)構(gòu)絕 緣，并且特別高效地防止電位感應(yīng)的功率退化。
[0023] 有利的按照本發(fā)明的粘接劑包含娃樹脂粘合劑、聚氨醋、（聚）丙締酸醋或者環(huán)氧 樹脂。特別有利的按照本發(fā)明的粘接