具有集成光伏模块的顶部片材制造技术

本发明专利技术涉及具有集成光伏模块的顶部片材，至少包括-衬底（1）和外部片材（2），所述衬底和外部片材经由热塑性层（3）按面地相互连接，和至少一个光伏系统（4），其被衬入到热塑性层（3）中，所述光伏系统包含至少两个条状构造的太阳能电池（6），所述太阳能电池经由至少一个导电连接元件（5）串联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成光伏模块的顶部片材
本专利技术涉及具有集成光伏模块的顶部片材、其制造方法以及其应用。
技术介绍
已知光伏模块可以被集成到运输工具的顶部片材中。这样的顶部片材例如由DE3713854A1、DE4006756A1和DE4105389C1已知。具有集成光伏模块、尤其是具有大面积地布置在顶部片材中的基于结晶硅的光伏模块的常规顶部片材是不透明的并且仅能具有小的曲率。这可能敏感地限制运输工具制造商的造型自由度。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供具有集成光伏模块的改善的顶部片材。在此应该能够给顶部片材的面的大部分配备光伏模块并且给顶部片材配备强的曲率。此外，该顶部片材应该在集成光伏模块的区域中具有可选择的部分透明度。本专利技术的任务根据本专利技术通过按照独立权利要求1的具有集成光伏模块的顶部片材解决。优选的实施从从属权利要求中得知。具有集成光伏模块的本专利技术顶部片材至少包括以下特征：-衬底和外部片材，所述衬底和外部片材经由热塑性层按面地相互连接，和-至少一个光伏系统，其被衬入到热塑性层中，所述光伏系统包含至少两个条状构造的太阳能电池，所述太阳能电池经由至少一个导电连接元件串联。本专利技术顶部片材被设置用于在顶部的范围中将例如运输工具的内部空间与外部环境隔开。外部片材在此根据本专利技术朝向外部环境。衬底朝向内部空间。太阳辐射经由外部片材进入到顶部片材中并且射到热塑性层内的光伏系统上。衬底和覆盖片材的彼此背离的表面优选地构成顶部片材的外面。这意味着，在衬底和外部片材的彼此背离的表面上不布置其他元件，例如其他片材。但是衬底和外部片材的彼此背离的表面可以具有涂层。本专利技术的优点在于根据本专利技术将光伏系统划分成相互串联的太阳能电池。在适当地确定各个太阳能电池的尺寸情况下，光伏系统总计具有高的柔性，即使各个太阳能电池仅能小地弯曲。由此顶部片材可以以强的曲率实现。此外，可以通过太阳能电池的尺寸确定以及太阳能电池的面积占用来调整在光伏系统的区域中顶部片材的希望的部分透明度。根据本专利技术，太阳能电池条状地构造。在此，将条理解为其长度明显大于其宽度的形状，优选矩形形状。根据本专利技术，条的长度大于五倍宽度，优选地大于十倍宽度。太阳能电池优选地具有5cm至30cm、特别优选地10cm至20cm的长度。太阳能电池优选地具有1mm至10mm、特别优选地2mm至5mm的宽度。这在光伏系统的柔性、光伏系统的功率和本专利技术顶部片材的美学印象方面是特别有利的。条状太阳能电池例如可以从常规的、商业上可获得的太阳能电池切割。通过具有根据本专利技术的小的宽度的条状构造可以实现具有曲率的顶部片材，而在此不被局限于特定的、也即特别薄的太阳能电池的使用。条状太阳能电池优选地彼此并行地布置，使得太阳能电池的长边彼此朝向。于是太阳能电池有利地节省空间地布置并且可以简单地经由导电连接元件串联。光伏系统也可以具有两个或多个并排布置的太阳能电池组，其中各一个组的太阳能电池彼此并行地布置。因此有利地实现具有光伏系统的顶部片材的大面积占用。本专利技术光伏系统或彼此并行布置的太阳能电池的组优选地包含10至100个、特别优选地20至50个太阳能电池。这在具有光伏系统的顶部片材的大面积占用和光伏系统的功率方面是特别有利的。在彼此并行布置的相邻太阳能电池之间的间距优选地为1mm至10mm、特别优选地为2mm至5mm。通过间距可以调整在光伏系统的区域中光通过顶部片材的透射。在光伏系统的区域中，太阳能电池优选地以20%至90%、特别优选地50%至80%的面积占用布置在顶部片材中。这在光伏系统的功率方面是特别有利的。通过面积占用，可以调整在光伏系统的区域中光通过顶部片材的透射。光伏系统的区域在此通过相互串联的太阳能电池的组的位于外面的侧边来确定并且包含太阳能电池以及太阳能电池之间的中间空间。光伏系统的区域因此是顶部片材的最小区域，光伏系统的太阳能电池完全布置在该最小区域中。光伏系统优选地完全地或部分地布置在本专利技术顶部片材的透光区域中。光伏系统可以有利地大面积地布置在那里并且引起由制造商可选择的光透射度。透光区域在此是顶部片材扣除具有5cm宽度的环绕的边缘区域的面积。光伏系统不布置在顶部片材的边缘区域中或者不仅仅布置在顶部片材的边缘区域中。在一种特别优选的构型中，光伏系统完全布置在顶部片材的透光区域中，因此具有与顶部片材的侧边为至少5cm的间距。每个太阳能电池优选地包括在前电极和后电极之间的光伏活性吸收层。前电极布置在吸收层的朝向外部片材的表面上。后电极布置在吸收层的朝向衬底的表面上。前电极和/或后电极可以例如被构造为薄的导电的或半导体层，具有优选300nm至2μm的厚度。层在此可以例如包含钼、钛、钨、镍、钛、铬、钽、掺杂铝的氧化锌和/或铟-锡氧化物。但是前电极和/或后电极也可以例如被构造为例如包含铝、铜、银和/或金的薄导线的网。光伏活性吸收层在本专利技术的一种有利构型中包含结晶硅，例如单晶硅或多晶硅。光伏活性吸收层优选地具有10μm至500μm、特别优选20μm至200μm的层厚。这样的所谓厚层太阳能电池原则上仅能小地弯曲。根据本专利技术将光伏系统划分成相互串联的太阳能电池在此是特别有利的，因为赋予光伏系统可弯曲性，该可弯曲性允许实现具有强曲率的顶部片材。但是光伏系统原则上也可以是薄层系统。将其理解为具有仅几微米厚度的层系统。光伏活性吸收层在此例如可以包含非晶或微晶硅、碲化镉（CdTe）、硒化镉（CdSe）、砷化镓（GaAs）、半导体有机聚合物或低聚物或黄铜矿半导体，诸如铜-铟-硫/硒（CIS）族化合物、例如铜-铟-二硒化物（CuInSe2），或铜-铟-镓-硫/硒（CIGS）族化合物、例如Cu(InGa)(SSe)2。光伏活性吸收层在此优选地可以具有500nm至5μm、特别优选地1μm至3μm的层厚。光伏系统当然可以包括其他单层，所述单层对于技术人员是已知的，例如用于在吸收层和电极层或扩散阻挡层之间匹配电子特性的缓冲层。光伏系统的太阳能电池根据本专利技术经由导电连接元件相互串联。在此，每个太阳能电池的后电极与在第一方向上相邻的太阳能电池的前电极导电连接。太阳能电池的前电极与在另一方向上相邻的太阳能电池的后电极导电连接。在两个相邻的太阳能电池之间的连接借助于至少一个连接元件进行。导电连接元件优选地被构造为带或条，所述带或条包含至少一种金属或金属合金。优选地，导电连接元件至少包含铝、铜、镀锡的铜、金、银、锡或它们的合金或混合物。导电连接元件优选地具有0.03mm至0.8mm的厚度。导电连接元件优选地具有0.5mm至20mm、特别优选2mm至8mm的宽度。在此，用宽度表示连接元件的以下尺度，沿着所述尺度，连接元件与电极接触。连接元件的长度取决于相邻太阳能模块的间距。因此，实现相邻太阳能电池的特别有利的和有效的电接触。在连接元件和电极之间的稳定的连接例如可以通过焊接、焊合、接合、夹持或借助于导电粘接剂的粘接或者通过适当地放入热塑性中间层中来实现。优选地，用于电接触光伏系统的本身已知的汇流导体、所谓的汇流排被衬入到热塑性层中。串联电路的两个位于末端的太阳能电池优选地直接或分别经由至少一个导电连接元件与各一个汇流导体电连接。汇流导体优选地被构造为带或条。汇流导体优选地包含至少一种金属或金属合金。原则上，可以被处理成薄膜的每种导电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有集成光伏模块的顶部片材，至少包括：‑衬底（1）和外部片材（2），所述衬底和外部片材经由热塑性层（3）按面地相互连接，和‑至少一个光伏系统（4），其被衬入到热塑性层（3）中，所述光伏系统包含至少两个条状构造的太阳能电池（6），所述太阳能电池经由至少一个导电连接元件（5）串联，其中顶部片材是弯曲的并且其中太阳能电池（6）具有1mm至10mm的宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.05 EP 12170877.01.具有集成光伏模块的顶部片材，至少包括：-衬底（1）和外部片材（2），所述衬底和外部片材经由热塑性层（3）按面地相互连接，和-至少一个光伏系统（4），其被衬入到热塑性层（3）中，所述光伏系统包含至少两个条状构造的太阳能电池（6），所述太阳能电池经由至少一个导电连接元件（5）串联，其中导电连接元件（5）至少包含铜、铝、金、银、锡或它们的合金并且具有0.03mm至0.8mm的厚度和0.5mm至20mm的宽度，其中顶部片材是弯曲的并且至少在一个区域中具有小于或等于800mm的曲率半径，其中条状构造的太阳能电池（6）具有5cm至30cm的长度和1mm至10mm的宽度，并且彼此并行布置，其中在彼此并行布置的相邻太阳能电池之间的间距是1mm至10mm，其中每个太阳能电池（6）包括在前电极（9）和后电极（10）之间的光伏活性吸收层（8）并且其中光伏活性吸收层（8）至少包含单晶或多晶硅，其中光伏活性吸收层（8）具有10μm至500μm的层厚。2.根据权利要求1所述的顶部片材，其中太阳能电池（6）具有10cm至20cm的长度和2mm至5mm的宽度。3.根据权利要求2所述的顶部片材，其中所述太阳能电池（6）彼此并行地布置。4.根据权利要求1或2所述的顶部片材，其中光伏系统（4）包含10至100个串联的太阳能电池（6）。5.根据权利要求1或2所述的顶部片材，其中光伏系统（4）包含20至50个串联的太阳能电池（6）。6.根据权利要求1或2所述的顶部片材，其中在光伏系统（4）的区域中，太阳能电池（6）以20%至90%的面积占用布置。7.根据权利要求1或2所述的顶部片材，所述顶部片材包含至少两个光伏系统（4），所述光伏系统借助于至少两个汇流导体（7）并联。8.根据权利要求1或2所述的顶部片材，其中衬底（1）包含玻璃。9.根据权利要求8所述的顶部片材，其中，所述玻璃是平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃或钠钙玻璃。10.根据权利要求8所述的顶部片材，其中所述衬底具有0.7mm至25mm的厚度。11.根据权利要求8所述的顶部片材，其中所述衬底具有0.8mm至5mm的厚度。12.根据权利要求1或2所述的顶部片材，其中衬底（1）被构造为柔性薄膜。13.根据权利要求12所述的顶部片材，其中所述柔性薄膜包含至少一种热塑性聚合物。14.根据权利要求13所述的顶部片材，其中所述至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC吉隆，H施托费尔，U范德莫伊伦，A诺西奇卡，P雷米，MO普拉斯特，D诺伊曼，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：法国;FR