DE102008007640A1

DE102008007640A1 - Photovoltaik-Modul

Info

Publication number: DE102008007640A1
Application number: DE102008007640A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr. Woditsch; Dietmar Dr. Wewers; Boris Klebensberger; Raymund Dr. Sonnenschein; Martin Dipl.-Ing. Hirsch; Eckhard Just; Armin Dr. Müller; Alexander Dipl.-Ing. Ohnesorge
Original assignee: Deutsche Solar GmbH
Current assignee: SolarWorld Industries Sachsen GmbH
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-08-06

Abstract

Ein Photovoltaik-Modul (1) umfasst mindestens eine Solarzelle (4), eine zumindest bereichsweise strahlungsdurchlässige Oberflächen-Schicht (3) und eine auf der Oberfläche (3) angebrachte hydrophobe Beschichtung (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul mit einer hydrophoben Beschichtung.
Üblicherweise bestehen Photovoltaik-Module aus einem mehrschichtigen Verbundsystem, bei welchem eine Glasplatte den sonnenseitigen Abschluss bildet. Die Oberfläche der Glasplatte ist Witterungseinflüssen ausgesetzt. Insbesondere nimmt der Verschmutzungsgrad der Oberfläche der Glasplatte mit der Zeit zu. Dies führt zu einer Minderung des transmittierten Strahlungsanteils und somit zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades des Photovoltaik-Moduls.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Photovoltaik-Modul zu schaffen, welches beständiger gegenüber Witterungseinflüssen ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, ein Photovoltaik-Modul auf der Lichteinfalls-Seite mit einer hydrophoben Beschichtung zu versehen. Hierdurch wird die Benetzung der Lichteinfalls-Seite vermindert, Wasser perlt von der Oberfläche ab, und eine Ablagerung von im Niederschlag mitgeführten Schmutzpartikeln wird verringert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Photovoltaik-Modul.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 ein erfindungsgemäßes Photovoltaik-Modul beschrieben. Ein Photovoltaik-Modul 1 weist eine witterungsfeste Rückseiten-Schicht 2, eine strahlungs-durchlässige Oberflächen-Schicht 3 sowie eine zwischen der Oberflächen-Schicht 3 und der Rückseiten-Schicht 2 angeordnete Solarzellen-Schicht 4 auf. Außerdem können zusätzliche Zwischen-Schichten vorgesehen sein. Die Schichten 2, 3, 4 des Photovoltaik-Moduls 1 werden durch einen Rahmen 5 zusammengehalten. Als Rahmen 5 ist beispielsweise ein Aluminiumprofil-Rahmen vorgesehen. Der Rahmen 5 weist in der Figur nicht dargestellte Befestigungs- und Montage-Elemente auf.
Die Rückseiten-Schicht 2 umfasst eine witterungsfeste Kunststoffverbundfolie, beispielsweise aus Polyvinylfluorid.
Die Solarzellen-Schicht 4 umfasst mindestens eine Solarzelle. Die Solarzelle kann mono- oder polykristallin ausgebildet sein. Zwischen der Solarzellen-Schicht 4 und der Rückseiten-Schicht 2 kann insbesondere eine in der Figur nicht dargestellte Reflexions-Schicht, ein so genanntes Back Surface Field, zur Reflektierung negativer Ladungsträger, insbesondere Elektronen, und zum Abgreifen positiver Ladungsträger vorgesehen sein. Die Reflexions-Schicht ist beispielsweise aus Aluminium. Die Solarzellen-Schicht ist vorteilhafterweise in eine transparente Kunststoffschicht eingebettet, welche die Solarzellen schützt. Die Kunststoffschicht ist insbesondere aus Ethylenvinylacetat (EVA) oder Silikongummi.
Die Oberflächen-Schicht 3 weist einen hohen Transmissionsgrad von mindestens 90%, insbesondere mindestens 99%, insbesondere mindestens 99,9% im sichtbaren Spektralbereich auf. Die Oberflächen-Schicht 3 ist insbesondere aus Glas, vorteilhafterweise aus einem Einscheiben-Sicherheits-Glas. Es ist jedoch auch denkbar, die Oberflächen-Schicht 3 aus einem anderen Material auszubilden.
Auf der Oberflächen-Schicht 3 ist eine hydrophobe Beschichtung 6 angebracht. Hierdurch wird der Kontaktwinkel für Wasser zur Oberflächen-Schicht 3 vergrößert. Dies führt zu einer Verringerung der Benetzung der Oberflächen-Schicht 3 mit Wasser. Es bildet sich insbesondere kein geschlossener Flüssigkeitsfilm, sondern auftreffender Niederschlag perlt von der Beschichtung 6 auf der Oberflächen-Schicht 3 ab, wodurch ein Abrollen insbesondere großer Niederschlagstropfen begünstigt wird. Die Beschichtung 6 ist außerdem vorteilhafterweise oleophob. Hierdurch wird der Kontaktwinkel für organische Flüssigkeiten zur Oberflächen-Schicht 3 vergrößert. Die Beschichtung 6 weist eine chemische Bindung mit der Oberflächen-Schicht 3 auf. Sie hat eine geringe Dicke D von weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 20 nm.
Die Beschichtung 6 ist UV-beständig. Die Beschichtung 6 ist darüber hinaus sehr abriebs-resistent.
Im Ausgangszustand ist die Beschichtung zweikomponentig und weist eine Alkoxy-Silan-Komponente und eine Alkohol-Komponente auf. Bei der Alkoxy-Silan-Komponente handelt es sich insbesondere um eine Fluoroalkylsilan-Komponente.
Durch die chemische Bindung der Beschichtung 6 mit der Oberflächen-Schicht 3 wird eine besonders vorteilhafte Langzeitstabilität der Beschichtung 6 unter Freilandbedingungen erreicht. Die Beschichtung 6 weist funktionelle Gruppen auf, welche zu einer Reduktion der freien Energie der Oberflächen-Schicht 3 führen. Als Beschichtung 6 ist insbesondere SIVO^®Clear der Firma Degussa vorgesehen.
Versuche haben gezeigt, dass die erfindungsgemäße Beschichtung 6 zu einer Vergrößerung des Kontaktwinkels für Wasser auf der Oberflächen-Schicht 3 von etwa 10° auf über 80° führt. Ein weiterer Vorteil der Beschichtung 6 ist deren schmutzabweisende Eigenschaft. Die Oberflächen-Schicht 3 des Photovoltaik-Moduls 1 behält daher ihren hohen Transmissionsgrad für längere Zeit. Hierdurch wird die Abnahme des Wirkungsgrades des Photovoltaik-Moduls 1 verhindert.

Claims

Photovoltaik-Modul (1) mit a. mindestens einer Solarzelle (4), b. einer zumindest bereichsweise strahlungs-durchlässigen Oberflächen-Schicht (3) und c. einer auf der Oberflächen-Schicht (3) angebrachten hydrophoben Beschichtung (6).
Photovoltaik-Modul (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) zusätzlich oleophob ist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) eine chemische Bindung mit der Oberfläche (3) aufweist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Dicke D von weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 20 nm aufweist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) UV-beständig ist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) im Ausgangszustand zweikomponentig ist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Ausgangszustand eine Alkoxy-Silan-Komponente aufweist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Ausgangszustand eine Alkohol-Komponente aufweist.
Photovoltaik-Modul (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Ausgangszustand eine Fluoroalkylsilan-Komponente in Alkohol aufweist.