具有均匀色感的太阳能模块制造技术

一种具有用于光伏能量生成的太阳能电池(16)的太阳能模块(1)，包括：前覆盖物(10)，其具有面向外部环境的外表面(11)和面向太阳能电池(16)的内表面(12)；光活性区带(14)，其具有颜色坐标L*1、a*1、b*1的第一颜色F1；光非活性区带(15)，其具有与第一颜色F1不同并且具有颜色坐标L*2、a*2、b*2的至少一个第二颜色F2，其中，前覆盖物(10)在其外表面和/或内表面上具有：至少一个第一点状网格(19)，其至少覆盖所述光活性区带(14)，其中，第一点状网格(19)具有大量不透明有色点，所述不透明有色点具有不同于第一颜色F1并且具有颜色坐标L*3、a*3、b*3的第三颜色F3，其中，第一颜色F1和第三颜色F3的相加产生具有颜色坐标L*1'、a*1'、b*1'的相加颜色F1'；至少一个第二点状网格(20)，其覆盖至少一个光非活性区带(15)，其中第二点状网格(20)具有大量不透明有色点(21)，所述不透明有色点具有不同于第二颜色F2并且具有颜色坐标L*4、a*4、b*4的第四颜色F4，其中第二颜色F2和第四颜色F4的相加产生具有颜色坐标L*2'、a*2'、b*2'的相加颜色F2'；其中，第三颜色F3和第四颜色F4被选择为使得对于颜色偏差（A），满足条件ΔE

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有均匀色感的太阳能模块
本专利技术属于光伏发电
，并且涉及一种具有均匀色感的太阳能模块。本专利技术还涉及一种用于生产根据本专利技术的太阳能模块的方法及其用途。
技术介绍
在开放空间系统中，可以观察到太阳能模块的大量生长。然而，在建筑物集成设置中的应用目前仍在以小得多的规模推动着。鉴于对去集中化能源解决方案的加强的努力，对使用太阳能模块作为建筑围护结构的集成组件，例如作为立面元件、窗户或屋顶元件的实际需求正在发展着。太阳能模块的其它应用领域是噪声消除壁(道路、铁路)、室外的隐私屏障或温室的壁。这种新的应用对太阳能模块提出了全新的要求，特别是在美观、使用寿命和其它功能性方面，诸如密封和热绝缘。特别地，太阳能模块应该可以以各种形状、尺寸和颜色来获得，并且提供可能最均匀的色感。然而，这里存在与太阳能模块的实际功能性，即从太阳光产生电力相冲突的技术问题。在效率优化方面，理想的太阳能模块将是完全吸收入射电磁辐射以便将入射辐射能最佳地转换成电能的黑体。然而，入射辐射从每个实体上反射，并且所吸收的辐射被再发射，其中通过光谱选择的反射和可见光的再发射，在人眼中基本上产生了色感。太阳光谱在可见光谱范围内具有最高的能量强度，并且人眼具有最大的灵敏度。当太阳能模块被设计为有色的时，换言之，当在人眼中意图产生不同于理想黑体的色感时，在光活性半导体中吸收的光的强度以及因此太阳能模块的电输出或效率必然降低。另一方面，太阳能模块由于其设计而通常在面向入射光的一侧上不具有光学均匀的表面；换句话说，太阳能模块的表面没有产生均匀的色感。因此，在硅晶片模块的情况下，可以看到晶片、母线(通常是框架)以及晶片之间的区域。相反，薄膜太阳能模块在它们的色感上通常更均匀。然而，尤其在薄膜太阳能模块的边缘区中，存在与技术相关的细节，诸如金属母线、边缘去涂层和/或边缘密封，其可能偏离了光活性区的色感。此外，可以辨别出单片串联连接的太阳能电池的图案化线。在薄膜太阳能模块的情况下，光活性的电池区通常是黑色、无烟煤灰色，或提供有深蓝色和绿色的残余色调。在硅晶片模块的情况下，光活性电池区通常是蓝色的。为了解决这个问题，WO2007/071703A1提出了一种薄膜太阳能模块，其中在边缘区中提供前玻璃的不透明覆盖。该覆盖是通过施加的涂料、通过丝网印刷施加的油漆、或例如通过颜料对前玻璃的修改来实现的。也可以通过施加在前玻璃上的胶带进行覆盖。当然，边缘区中的各种结构也可令人满意地被不透明覆盖物所覆盖；然而，在整个太阳能模块上没有均匀的色感，因为一般而言，光活性区域的色感偏离了覆盖物的颜色，并且因此与边缘区存在明显的对比。此外，在现有技术中，已知各种用于赋予表面某种颜色的方法。因此，例如，WO2014/045142A1提出了一种布置，其中在前玻璃上实现反射某个光谱范围的入射光的干涉层。然而，这种层的生产在技术上是复杂的并且是昂贵的。从WO2011/036209A1中已知的是通过合适的干涉层对前电极进行彩色设计。这些方法的共同点是以下事实：它们表现出色感的某个方向依赖性。而且，光伏活性区和非活性区之间的对比度是清晰可辨的。此外，仅有限的颜色选择是可用的。
技术实现思路
相反，本专利技术的目的包括有利地提供现有技术中已知的太阳能模块，其在整个模块上具有均匀的色感，其中，特别地，在光活性区域和光非活性区域之间应当不存在明显的对比。均匀的色感应该可以以最小可能的效率损失和低的方向依赖性来实现。另外，太阳能模块应该可以使用常规方法以工业连续生产的方式经济且高效地来生产。根据本专利技术的建议，通过根据所附权利要求的太阳能模块及其制造方法来实现这些和其它目的。本专利技术的有利实施例由从属权利要求的特征来表示。根据本专利技术提出了一种太阳能模块，其具有串联电连接的太阳能电池以用于光伏能量生成。原则上，根据本专利技术的太阳能模块可以是任何类型的太阳能模块，特别是基于晶片的、基于硅的太阳能模块或具有单片集成的串联连接的太阳能电池的薄膜太阳能模块。优选地，根据本专利技术的太阳能模块是薄膜太阳能模块。有利地，太阳能模块是具有复合窗格结构的薄膜太阳能模块，该复合窗格结构具有通过热塑性中间层(例如PVB层)彼此固定结合的前覆盖物和背基板(例如玻璃板)。本专利技术涉及一种基板配置的薄膜太阳能模块，其中用于生产太阳能电池的层结构被施加在背基板的面向光入射侧的表面上。本专利技术同样涉及一种上层配置的薄膜太阳能电池模块，其中层结构被施加在背向光入射侧的前(透明)覆盖物的表面上。与通常的使用一致，术语"薄膜太阳能模块"是指具有例如几微米的低厚度的层结构的模块，其需要用于足够的机械稳定性的基板。基板例如可以由无机玻璃、塑料、金属或金属合金制成，并且可以根据相应的层厚度和特定的材料属性设计成刚性板或柔性膜。在其作为薄膜太阳能模块的设计中，以本身已知的方式，层结构包括背电极层、前电极层以及布置在背电极层和前电极层之间的光伏活性吸收层。前电极层是透光的，因为必须能够使光通过到达层结构。透光的前电极层通常包括掺杂金属氧化物(TCO=透明导电氧化物)，例如n导电，特别是铝掺杂的氧化锌(AZO)，或由其制成。光伏活性吸收层优选包括黄铜矿半导体或由黄铜矿半导体制成，有利地为来自铜铟/镓二硫化物/二硒化物(Cu(In，Ga)(S，Se)2)的三元Ⅰ-III-VI化合物半导体。在上式中，铟和镓各自可以单独存在或组合存在。对于硫和硒也是如此，它们各自可以单独或组合存在。特别适合作为吸收层材料的是CIS(二硒/二硫化铜铟或CIGS(二硒化铜铟镓、二硫化铜铟镓、二硫硒化铜铟镓)。吸收层通常具有第一导体类型(电荷载流子类型)的掺杂，并且前电极具有相反导体类型(电荷载流子类型)的掺杂。一般而言，吸收层是p导电的(p掺杂的)，即具有过量的缺陷电子(空穴)，并且前电极层是n导电的(n掺杂的)，使得过量存在自由电子。缓冲层通常布置在吸收层和前电极层之间，这对于基于Cu(In，Ga)(S，Se)2的吸收层是特别合适的，其中，一般而言，在p导电的Cu(In，Ga)(S，Se)2吸收层和n导电的前电极之间需要缓冲层。根据目前的理解，缓冲层使得吸收体和前电极之间能够电子适应。此外，它提供保护防止在随后的前电极的沉积处理步骤中由例如DC磁控管造成的溅射损伤。通过连续的n导电前电极层、缓冲层、和p导电吸收层，形成p-n异质结，换句话说，在相反导体类型的层之间形成结。光伏活性吸收层也可由例如碲化镉(CdTe)制成。在根据本专利技术的薄膜太阳能模块中，串联连接的太阳能电池通过图案化区带来形成。因此，至少背电极层被第一图案化线(P1-线)细分成彼此完全分离的部分，这些部分形成太阳能电池的背电极。此外，至少吸收层被第二图案化线(P2-线)细分成彼此完全分离的部分，这些部分形成太阳能电池的吸收体，并且至少前电极层被第三图案化线(P3-线)细分成彼此完全分离的部分，这些部分形成太阳能电池的前电极。相邻的太阳能电池通过第二图案化线中的导电材料以串联连接的方式彼此电连接，其中一个太阳能电池的前电极电连接到相邻太阳能电池的背电极，并且通常但不是强制地与其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有用于光伏能量生成的太阳能电池(16)的太阳能模块(1)，包括：/n-前覆盖物(10)，具有面向外部环境的外表面(11)和面向所述太阳能电池(16)的内表面(12)，/n-光活性区带(14)，具有颜色坐标为L*

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 EP 18158484.81.一种具有用于光伏能量生成的太阳能电池(16)的太阳能模块(1)，包括：
-前覆盖物(10)，具有面向外部环境的外表面(11)和面向所述太阳能电池(16)的内表面(12)，
-光活性区带(14)，具有颜色坐标为L*1、a*1、b*1的第一颜色F1，
-光非活性区带(15)，具有与所述第一颜色F1不同并且具有颜色坐标L*2、a*2、b*2的至少一个第二颜色F2，
其中，所述前覆盖物(10)在其外表面和/或内表面上具有：
-至少一个第一点状网格(19)，至少覆盖所述光活性区带(14)，其中，所述第一点状网格(19)具有大量不透明有色点，所述不透明有色点具有不同于所述第一颜色F1并且具有颜色坐标L*3、a*3、b*3的第三颜色F3，其中，所述第一颜色F1和所述第三颜色F3的相加产生具有颜色坐标的相加颜色，
-至少一个第二点状网格(20)，覆盖至少一个光非活性区带(15)，其中，所述第二点状网格(20)具有多个不透明有色点(21)，所述不透明有色点具有与所述第二颜色F2不同并且具有颜色坐标L*4、a*4、b*4的第四颜色F4，其中，所述第二颜色F2和所述第四颜色F4的相加产生具有颜色坐标的相加颜色，
其中，第三颜色F3和第四颜色F4被选择为使得对于颜色偏差



满足条件ΔE1，2≤5。


2.根据权利要求1所述的太阳能模块(1)，其中，所述第三颜色F3和所述第四颜色F4被选择为使得对于所述颜色偏差ΔE1，2，满足条件ΔE1，2≤2，特别地ΔE1，2≤1，特别地ΔE1，2≤0.5。


3.根据权利要求1或2中的一项所述的太阳能模块(1)，其中，所述至少一个第一点状网格(19)和/或所述至少一个第二点状网格(20)的不透明有色点(21)分别具有小于5mm、特别地小于3mm、特别地小于1mm的大小。


4.根据权利要求1至3中的一项所述的太阳能模块(1)，其中，所述至少一个第一点状网格(19)和/或所述至少一个第二点状网格(20)分别具有至少80dpi的分辨率，并且其中，所述第一点状网格(19)和/或所述第二点状网格(20)的不透明有色点(21)在每种情况下具有小于0.3mm、特别地小于0.2mm、特别地小于0.1mm的最大尺寸。


5.根据权利要求1至4中的一项所述的太阳能模块(1)，其中，所述至少一个第一点状网格(19)被实施为使得所述光活性区带(14)的覆盖程度小于50%，特别地小于25%，特别地小于10%。


6.根据权利要求1至5中的一项所述的太阳能模块(1)，其中，所述至少一个第二点状网格(20)被实施为使得所述至少一个光非活性区带(15)、特别是所有光非活性区带(15)的覆盖程度为至少95%、特别是至少97%、特别是至少99%。


7.根据权利要求1至6中的一项所述的太阳能模块(1)，其中，所述至少一个第二点状网格(20)被实施为使得所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·帕尔姆，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34