带有安装孔的无框太阳能模块制造技术

本发明专利技术涉及一种带有载体衬底和与其连接的覆盖层的无框太阳能模块，在所述载体衬底和覆盖层之间有层结构，通过该层结构构造多个用于光伏能量产生的串联连接的太阳能电池单元，其中载体衬底和/或覆盖层配备有用于将太阳能模块安装在模块保持装置处或用于与至少一个另外的太阳能模块连接的安装孔。所述安装孔在光伏活性区域内分别被构造在无涂层区中。本发明专利技术还涉及带有这种太阳能模块的安装装置，其中设置有穿过安装孔的固定元件。此外，本发明专利技术延伸至用于制造这种太阳能模块的方法，其中在载体衬底中和/或在覆盖层中构造安装孔。在此情况下，在包含安装孔的或者被设置用于构造安装孔的无涂层区中将层结构去除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有安装孔的无框太阳能模块
用于直接将太阳光转换成电能的光伏层系统是充分地已知的。一般，这些光伏层系统被称为“太阳能电池单元”，其中概念“薄层太阳能电池单元”涉及带有仅仅几个微米的小厚度的层系统，这些层系统需要用于足够机械强度的载体衬底。已知的载体衬底包括无机玻璃、塑料（聚合物）或者金属、尤其是金属合金，并且可以根据各自的层厚和特定的材料特性被构成为刚性板或柔韧膜。
技术介绍
在工艺可操纵性和效率方面，带有由非晶、微晶或多晶硅、碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）或黄铜矿化合物、尤其是铜铟/镓二硫化物/二硒化物（缩写为式子Cu(In,Ga)(S,Se)2）制成的半导体层的薄层太阳能电池单元被证实是有利的。尤其是铜铟二硒化物（CuInSe2或者CIS）由于其适配于太阳光光谱的带隙通过特别高的吸收效率而出众。利用各个太阳能电池单元典型地仅仅可以实现小于1伏特的电压电平。为了维持技术上可用的输出电压，将大量太阳能电池单元相互串联连接成太阳能模块。在此情况下，薄层太阳能模块提供了特别的优点：太阳能电池单元已经在层制造期间就可以以集成的形式被连接。在专利文献中，已经多次描述了薄层太阳能模块。仅仅示例性地参照出版物DE4324318C1和EP2200097A1。在所谓的衬底配置中，为了制造太阳能电池单元将不同的层直接施加到载体衬底上，该载体衬底利用前侧透明覆盖层粘接（“层压”）到防风雨的复合体上。实际上，将太阳能模块安装到建筑物的顶盖上（“顶上安装”）或者构成顶盖表层的一部分（“顶内安装”）。此外，常见的是，将太阳能模块用作屋面或墙壁元件，尤其是以独立式（freiaufgestellt）或自承重（无载体的）玻璃构造的形式。在顶上安装的情况下，太阳能模块顶盖平行地安装在锚定在顶盖中的模块保持装置处，其中太阳能模块例如通过模块夹固定在模块保持装置处。太阳能模块为此目的拥有通常由铝制成的模块框架，在其处可以固定太阳能模块。模块保持装置通常包括有铝轨制成的安装托架，其例如通过钢锚固定在瓦顶盖上或者旋拧到波纹板或梯形板顶盖上。因为在顶上安装的情况下完整地保持顶盖表层，因此太阳能模块与顶内安装不同不必承担顶盖功能。在顶内安装的情况下也使用模块保持装置，其固定在顶下构造处。为了保证密封性，在太阳能模块之间的接缝必须被密封。在独立式情况下，设置有支架，在其处固定太阳能模块。在自承重构造情况下，太阳能模块在模块框架处被相互连接。近期越来越多地使用无框的太阳能模块，其能够实现减少的模块重量和较小的制造成本。为了安装，太阳能模块在其背侧上配备有由钢或铝制成的加强柱，其典型地粘接到载体衬底上。通过加强柱，可以将无框的太阳能模块固定到模块保持装置处。该安装方式是相对耗费的并且由于该粘接而是易受磨损影响的。此外，该安装方式不允许用于自承重构造的美学上吸引人的解决方案。
技术实现思路
与此相对地，本专利技术的任务在于，有利地改进无框太阳能模块的传统的安装，其中安装应当被简化并且安装成本应当被减少。尤其是，无框太阳能模块也应当可以以自承重的构造来使用。该任务和其他任务根据本专利技术的建议通过具有并列权利要求的特征的太阳能模块、安装装置以及用于制造无框太阳能模块的方法来解决。本专利技术的有利的扩展方案通过从属权利要求的特征来说明。根据本专利技术，示出了带有载体衬底和与其连接的覆盖层的无框太阳能模块。在载体衬底和覆盖层之间有层结构，通过该层结构构成多个用于光伏能量产生的串联连接的太阳能电池单元。载体衬底和覆盖层例如由无机玻璃、聚合物或金属合金制成并且根据层厚和材料特性优选被构成为刚性板。太阳能模块优选为带有以集成方式串联连接的薄层太阳能电池单元的薄层太阳能模块。层结构包括背电极、前电极和半导体层。半导体层优选由黄铜矿化合物制成，其中黄铜矿化合物例如可以是来自铜铟/镓二硫化物/二硒化物（Cu(InGa)(SSe)2）、例如铜铟二硒化物（CuInSe2或CIS）或者有关化合物的组的I-III-VI半导体。在此情况下，重要的是，载体衬底和/或覆盖层分别配备有多个安装孔用于将太阳能模块安装在模块保持装置处或者用于与至少一个另外的太阳能模块连接。本专利技术的太阳能模块由此以特别有利的方式能够实现太阳能模块在模块保持装置处的技术上很少耗费的、可多样化地变化的安装、以及太阳能模块在自承重构造中的美学上吸引人的连接。尤其是，太阳能模块在此可以以小的伸展接缝无另外的支承元件地并排地安装。在此情况下，安装孔分别被构造在太阳能模块的光伏活性区域内的无涂层区中。通过该措施，能够实现用于可靠并且安全安装太阳能模块的安装孔的有针对性的定位，其与装框架的太阳能模块的传统固定方法不同地不被限制到模块框架上。此外不需要必须设置太阳能模块的相对宽的、无涂层的边缘区域来构造安装孔，从而可以有效地利用载体衬底的对于制造太阳能电池单元可供使用的面。在本专利技术太阳能模块中，光伏活性区域被配备有无涂层区，在其中布置安装孔。典型地，光伏活性区域被构造为矩形的。无涂层区被构造为光伏活性区域的凹槽或凹处。就此而言，通过无涂层区来减少太阳能模块的光伏活性区域。太阳能模块具有第一太阳能电池单元和（与第一太阳能电池单元不同的）第二太阳能电池单元，其中第二太阳能电池单元分别具有与第一太阳能电池单元形状不同的形状。第一太阳能电池单元不受无涂层区影响，其中第一太阳能电池单元分别由其中不存在无涂层区的层结构区段来制造。典型地，太阳能模块拥有彼此相同（例如在模块层面中具有彼此相同的形状、尤其是矩形形状）的第一太阳能电池单元。此外，太阳能模块拥有第二太阳能电池单元，其形状由于无涂层区而相对于第一太阳能电池单元的形状被改变。第二太阳能电池单元分别由其中存在至少一个无涂层区的层结构区段制造。因此，每个第二太阳能电池单元具有不同于第一太阳能电池单元的形状。第二太阳能电池单元可以具有彼此相同的形状。无涂层区例如分别是去涂层的区、也即其中用于成型太阳能电池单元的层结构被去除了的区。但是也可以设想的是，在无涂层区中不施加层结构，这例如可以通过在施加层结构时的掩蔽来实现。在此情况下，特别有利的是，虽然在太阳能模块的光伏活性区域内设置无涂层区，然而太阳能模块的相互串联连接的太阳能电池单元仍然具有彼此相同的或者同样的太阳能电池单元面。在该情况下，每个太阳能电池单元具有太阳能电池单元面，其对应于太阳能模块的每个另外的太阳能电池单元的太阳能电池单元面。第一太阳能电池单元由于典型彼此相同的形状而总归具有同样的太阳能电池单元面。第二太阳能电池单元可以具有彼此相同的形状，从而其太阳能电池单元面也可以彼此相同。无论如何，第二太阳能电池单元分别具有与第一太阳能电池单元的形状不同的形状，其中在该扩展方案中，太阳能模块的所有太阳能电池单元（第一和第二太阳能电池单元）都具有彼此相同的太阳能电池单元面。因此，每个第二太阳能电池单元具有与第一太阳能电池单元的太阳能电池单元面对应的太阳能电池单元面。为此目的，矩形的第二太阳能电池单元例如分别具有比矩形的第一太阳能电池单元大的宽度（短的尺寸），其中第二太阳能电池单元的长度（较长的尺寸）基于无涂层区而相应地比第一太阳能电池单元的长度短。通过该措施可以实现：太阳能电池单元在其特性曲线的至少几乎相同的工作点中被运行，使得由无涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
无框太阳能模块（2），尤其是薄层太阳能模块，其具有载体衬底（7）和与其连接的覆盖层（8），在所述载体衬底和覆盖层之间有层结构（9），通过所述层结构构成多个用于光伏能量产生的串联连接的太阳能电池单元（6），其中载体衬底（7）和/或覆盖层（8）配备有用于将太阳能模块安装在模块保持装置（3）处或用于与至少一个另外的太阳能模块连接的安装孔（12），其中所述安装孔在光伏活性区域（13）内分别被构造在无涂层区（14）中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 EP 11183427.11.无框太阳能模块（2），其具有载体衬底（7）和与其连接的覆盖层（8），在所述载体衬底和覆盖层之间有层结构（9），通过所述层结构构成多个用于光伏能量产生的串联连接的太阳能电池单元（6，6'），其中载体衬底（7）和/或覆盖层（8）配备有用于将太阳能模块安装在模块保持装置（3）处或用于与至少一个另外的太阳能模块连接的安装孔（12），其中所述安装孔在光伏活性区域（13）内分别被构造在无涂层区（14）中，其中所述太阳能电池单元（6，6'）包括矩形的第一太阳能电池单元（6）和邻近无涂层区（14）的矩形的第二太阳能电池单元（6'），其中第二太阳能电池单元（6'）的长度短于第一太阳能电池单元（6）的长度，并且第二太阳能电池单元（6'）的宽度大于第一太阳能电池单元（6）的宽度，并且其中第一和第二太阳能电池单元（6，6'）具有相同的太阳能电池单元面积。2.根据权利要求1所述的无框太阳能模块（2），其中，在每个安装孔（12）处，在载体衬底（7）和覆盖层（8）之间布置有围绕该安装孔（12）相对层结构（9）密封的密封材料（16）。3.根据权利要求1所述的无框太阳能模块（2），其中载体衬底（7）拥有相对于覆盖层（8）突出的边缘区段（24），或者覆盖层（8）拥有相对于载体衬底（7）突出的边缘区段（24），其中安装孔（12）构造在该边缘区段（24）中。4.具有至少一个根据权利要求1、2和3之一所述的无框太阳能模块（2）的安装装置（1），其中太阳能模块通过穿过安装孔（12）的固定元件被安装在模...

【专利技术属性】
技术研发人员：T哈普，JB飞利浦，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：
国别省市：