DE10231401A1

DE10231401A1 - Photovoltaisches Modul

Info

Publication number: DE10231401A1
Application number: DE10231401A
Authority: DE
Inventors: Yukio Fukuda; Akimasa Umemoto; Noriaki Shibuya
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2003-03-13
Also published as: US20030010377A1; US6747203B2; JP2003031824A

Abstract

Es wird ein fotovoltaisches Modul mit Folgendem angegeben: einem lichtdurchlässigen Substrat; einer ersten abdichtenden Polymerschicht, die auf das Substrat aufgestapelt ist; einer Fotozelle, die auf die erste abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; einer zweiten abdichtenden Polymerschicht, die auf die Fotozelle aufgestapelt ist; und einem wetterfesten Film, der auf die zweite abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; wobei der wetterfeste Film über eine feuchtigkeitsdichte Schicht, die auf der zweiten abdichtenden Elektrodenschicht vorhanden ist, und eine gasdichte Schicht auf der feuchtigkeitsdichten Schicht verfügt, wobei die gasdichte Schicht aus Polyphenylensulfid besteht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein fotovoltaisches Modul. Genauer gesagt, betrifft sie ein fotovoltaisches Modul, das rauhen Umgebungsbedingungen, wie in Vulkangebieten, Gebieten heißer Quellen sowie in Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung, standhalten kann.

2. Beschreibung der einschlägigen Technik

Fotovoltaische Module, wie sie in einem privaten fotovoltaischen Energieerzeugungssystem und einem unabhängigen Spannungsquellensystem verwendet werden, müssen über Langzeitzuverlässigkeit verfügen.
Daher wird am häufigsten ein fotovoltaisches Modul mit supergerader Struktur aus einer abdichtenden Polymerschicht (Ethylen-Vinylacetat-Copolymer: EVA) auf der Seite der Lichtempfangsfläche, einer Fotozelle, einer abdichtenden Polymerschicht (EVA) auf der rückwärtigen Fläche und einem wetterfesten Film zum Abdichten der Rückseite, die in dieser Reihenfolge auf ein Licht empfangendes Glas aufgestapelt und durch einen Laminierprozess integriert sind, verwendet (siehe z. B. die Veröffentlichung Nr. Hei 10 (1998)-256580 zu einem ungeprüften japanischen Patent).
In Zusammenhang mit der weit verbreiteten Verwendung privater fotovoltaischer Module gelangen auch industrielle fotovoltaische Module für Gebäude, Warenhäuser, Sporthallen und öffentliche Gebäude mit großem Fassungsvermögen in weitverbreitete Verwendung.
Merkmale industrieller fotovoltaischer Module bestehen darin, dass sie eine große Leistung von 10 kW oder mehr im Vergleich zu den 3 kW eines privaten fotovoltaischen Moduls erzeugen und eine größere Fläche belegen. Ferner werden industrielle fotovoltaische Module in rauhen Außenumgebungen installiert, z. B. Gebieten, die unter Salzschäden leiden, wie an der Küste und auf dem Meer, Gebieten, die Schwefelgasen ausgesetzt sind, wie in Vulkangebieten und Gebieten mit heißen Quellen, und Orten, die Chlor- oder Schwefelgas ausgesetzt sind, wie bei Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung, weswegen sie gegen derartige Umgebungen beständig sein müssen.
Bei einem fotovoltaischen Modul, das in einem Gebiet mit Salzschäden installiert wird, werden Maßnahmen gegen elektrolytische Korrosion ergriffen.
Die Aufgabe des Ergreifens derartiger Maßnahmen besteht darin, elektrolytische Korrosion zu verhindern, wie sie durch Anhaften von in der Meeresbrise enthaltenem Salz in einem Zwischenraum zwischen einem das fotovoltaische Modul bildenden Rahmen (im Allgemeinen einem Aluminiumrahmen) und einer selbstschneidenden Schraube, die den Rahmen zusammenhält (im Allgemeinen aus rostfreiem Stahl), hervorgerufen wird.
Genauer gesagt, wird an der selbstschneidenden Schraube eine isolierende Unterlegscheibe aus Nichtmetall angebracht, und dann wird der Rahmen mit der selbstschneidenden Schraube zusammengeschraubt. Dann wird die freiliegende Oberfläche der Schraube mit einem Silikonpolymer abgedichtet, ein Abschnitt des Rahmens wird anodisiert, um Kontakt mit der Außenluft zu verhindern, und der Zwischenraum zwischen dem Rahmen und dem fotovoltaischen Modul wird mit einem Silikonpolymer aufgefüllt. Dann wird das fotovoltaische Modul mit einer Schraube, die mit einer isolierenden Unterlegscheibe aus einem Nichtmetall versehen ist, an einem Stahlträger befestigt. So wird elektrolytische Korrosion verhindert. Diese Technik hat sich im Markt weitgehend durchgesetzt.
Die oben genannten Maßnahmen gegen elektrolytische Korrosion sind alleine auf ein fotovoltaisches Modul gerichtet, das an der Küste oder auf See installiert ist, aber nicht auf ein solches, das in einem Gebiet installiert wird, das Schwefel- oder Chlorgas ausgesetzt ist, wie in vulkanischen Gebieten, Gebieten mit heißen Quellen sowie Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung.
Um ein fotovoltaisches Modul in vulkanischen Gebieten oder solchen mit heißen Quellen zu installieren, sollten Maßnahmen ergriffen werden, um den Zustand zu meistern, dass das Modul giftigen Gasen wie Schwefelwasserstoffgas (H₂S) und Chlorgas (Cl₂) ausgesetzt ist.
Ferner sollten bei Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung Maßnahmen dagegen ergriffen werden, dass die Module giftigen Gasen wie Schwefelwasserstoffgas (H₂S), Chlorgas (Cl₂), Methylmercaptan (CM₃SH), Methylsulfid ((CH₃)₂S) und Ammoniak (NH₃) ausgesetzt sind.
Bei normalen fotovoltaischen Modulen einschließlich des oben Genannten, das unter Berücksichtigung von Salzschäden hergestellt wird, wird im Allgemeinen als die Rückseite abdichtender, wetterfester Film ein PET-Film verwendet.
Jedoch erlaubt es ein lediglich aus PET bestehender wetterfester Film, dass Dampf hindurchdringen kann. Der durch den PET-Film hindurchgedrungene Dampf dringt auch durch eine die Rückseite abdichtende Polymerschicht (EVA-Schicht), was die Eigenschaften der Fotozelle beeinträchtigt.
Daher wird auch ein die Rückseite abdichtender wetterfester Film mit Dreischichtstruktur verwendet, bei der eine Metallschicht oder eine Schicht aus einem anorganischen Oxid zwischen PET-Filme eingebettet ist (siehe z. B. die Veröffentlichung Nr. 2001-257372 zu einem ungeprüften japanischen Patent).
Das heißt, dass die Metallschicht oder die Schicht aus einem anorganischen Oxid, die kein Durchdringen vom Dampf zulässt, als feuchtigkeitsdichte Schicht vorhanden ist und die PET- Filme so ausgebildet sind, dass sie diese feuchtigkeitsdichte Schicht einbetten. Diese Dreischichtstruktur verbessert die Dampfundurchlässigkeit des die Rückseite abdichtenden wetterfesten Films.
Jedoch enthält ein PET-Film in seiner Struktur eine Esterbindung. Daher tritt, wenn ein PET-Film einer komplexen Umgebung ausgesetzt wird, in der giftige Gase wie Schwefelwasserstoffgas, Chlorgas, Methylmercaptan, Methylsulfid und Ammoniak gemeinsam existieren oder diese Gase und Dampf gemischt sind, eine Hydrolysereaktion auf, was Carbonsäuregruppen in der Esterbindung vermehrt. Dies beeinträchtigt den PET-Film und verringert schließlich die mechanische Festigkeit desselben, wodurch er sich ablösen kann oder Risse ausbildet.
Wenn sich der PET-Film ablöst oder er Risse ausbildet, ist die Feuchtigkeitsdichtefunktion des die Rückseite abdichtenden wetterfesten Films selbstverständlich beträchtlich beeinträchtigt, was zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften des fotovoltaischen Moduls führt.
Daher sollten, um ein fotovoltaisches Modul in vulkanischen Gebieten, Gebieten mit heißen Quellen sowie Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung zu installieren, Maßnahmen dagegen ergriffen werden, dass die Module den oben genannten giftigen Gasen ausgesetzt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter den oben genannten Umständen wurde die vorliegende Erfindung geschaffen, um ein fotovoltaisches Modul bereitzustellen, das ohne jegliche Beeinträchtigung der Eigenschaften selbst dann verwendet werden kann, wenn es an einem Platz installiert wird, der giftigen Gasen ausgesetzt ist, wie Schwefelwasserstoffgas, Chlorgas, Methylmercaptan, Methylsulfid und Ammoniak.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform erlaubt das erfindungsgemäße fotovoltaische Modul seine Installation in rauhen Außenumgebungen, um die ein großer Bogen gemacht wurde, z. B. vulkanischen Gebieten, Gebieten mit heißen Quellen und Anlagen zur Wasserreinigung und Abfallbehandlung, um dadurch zur Verbreitung fotovoltaischer Module beizutragen und die industrielle Nachfrage für diese zu erhöhen.
Durch die Erfindung ist ein fotovoltaisches Modul mit Folgendem geschaffen: einem lichtdurchlässigen Substrat; einer ersten abdichtenden Polymerschicht, die auf das Substrat aufgestapelt ist; einer Fotozelle, die auf die erste abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; einer zweiten abdichtenden Polymerschicht, die auf die Fotozelle aufgestapelt ist; und einem wetterfesten Film, der auf die zweite abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; wobei der wetterfeste Film über eine feuchtigkeitsdichte Schicht, die auf der zweiten abdichtenden Elektrodenschicht vorhanden ist, und eine gasdichte Schicht auf der feuchtigkeitsdichten Schicht verfügt, wobei die gasdichte Schicht aus Polyphenylensulfid besteht.
Genauer gesagt, verfügt das erfindungsgemäße fotovoltaische Modul über, als äußerste Schicht des wetterfesten Films, eine Schicht aus Polyphenylensulfid (PPS) mit hervorragender Beständigkeit gegen Schwefelwasserstoff, Chlorgas, Methylmercaptan, Methylsulfid und Ammoniak, wie sie in vulkanischen Gebieten, Gebieten mit heißen Quellen sowie Anlagen zur Wasserreinigung und Abfallbehandlung erzeugt werden. Diese Struktur verhindert die Beeinträchtigung der unter der gasdichten Schicht hergestellten dampfdichten Schicht.
Im Ergebnis ist durch die Erfindung ein fotovoltaisches Modul geschaffen, das selbst dann ohne jegliche Beeinträchtigung der Eigenschaften verwendet werden kann, wenn es an einem Ort installiert wird, der den oben genannten giftigen Gasen oder diesen Gasen und Dampf ausgesetzt ist.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung leichter erkennbar. Jedoch ist zu beachten, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, lediglich zur Veranschaulichung angegeben sind, da dem Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung verschiedene Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Grundgedankens und des Schutzumfangs der Erfindung ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 1 der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 2 der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 3 der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 4 der Erfindung;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 5 der Erfindung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 6 der Erfindung; und
Fig. 7 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines fotovoltaischen Moduls gemäß einer Ausführungsform 7 der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das erfindungsgemäße fotovoltaische Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass es mit Folgendem versehen ist: einem lichtdurchlässigen Substrat; einer ersten abdichtenden Polymerschicht, die auf das Substrat aufgestapelt ist; einer Fotozelle, die auf die erste abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; einer zweiten abdichtenden Polymerschicht, die auf die Fotozelle aufgestapelt ist; und einem wetterfesten Film, der auf die zweite abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; wobei der wetterfeste Film über eine feuchtigkeitsdichte Schicht, die auf der zweiten abdichtenden Elektrodenschicht vorhanden ist, und eine gasdichte Schicht auf der feuchtigkeitsdichten Schicht verfügt, wobei die gasdichte Schicht aus Polyphenylensulfid besteht.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul besteht keine spezielle Beschränkung hinsichtlich des Materials und der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats, solange es über dieselbe Wetterfestigkeit wie der wetterfeste Film verfügt. Zum Beispiel kann ein Glassubstrat mit einer Dicke von ungefähr 2 bis 5 mm verwendet werden.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul besteht keine spezielle Beschränkung für das Material und die Dicke der ersten und der zweiten abdichtenden Polymerschicht, solange sie klebende Polymerschichten sind. Zum Beispiel können die erste und die zweite abdichtende Polymerschicht aus Ethylen- Vinylacetat-Copolymer (EVA) mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 mm bestehen.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul bedeutet eine Fotozelle eine Zelle, bei der Elektrodenschichten auf einer Lichtempfangsfläche und einer Rückseite einer fotoelektrischen Wandlerschicht vorhanden sind. Die Fotozelle kann aus einer Einzelzelle oder mehreren Zellen bestehen, die in Reihe geschaltet sind, um eine für die Anwendung erforderliche Spannung zu erzielen.
Für das Material der fotoelektrischen Wandlerschicht besteht keine spezielle Beschränkung, solange sie über fotoelektrische Wandlerfunktion verfügt. Zum Beispiel kann die fotoelektrische Wandlerschicht aus einem kristallinen Material wie kristallinem Silicium bestehen. Wenn die Zellen in Reihe geschaltet sind, kann die Verdrahtung ohne jede Beschränkung durch beliebige Verfahren erfolgen.
Gemäß der Erfindung bedeutet ein fotovoltaisches Modul eine Fotozelle, die dicht in einen Behälter oder ein Polymer eingeschlossen ist, um gegen Feuchtigkeit, Staub, Aufschlagen von Kieselsteinen, Winddruck und dergleichen geschützt zu sein, oder es handelt sich um eine durch einen Rahmen umgebene abgedichtete Fotozelle.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul besteht die feuchtigkeitsdichte Schicht vorzugsweise aus einem Metall oder einem anorganischen Oxid.
Dies, da eine Metallschicht oder eine Schicht aus einem anorganischen Oxid über hervorragende Dampfundurchlässigkeit verfügt.
Insbesondere ist es von Vorteil, als feuchtigkeitsdichte Schicht eine Schicht aus einem nichtleitenden anorganischen Oxid zu verwenden, da dies das Erfordernis beseitigt, einen Teil des wetterfesten Films zu isolieren, durch den ein Zuleitungsdraht aus der Fotozelle herausgeführt wird.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul besteht die als feuchtigkeitsdichte Schicht verwendbare Metallschicht vorzugsweise aus Aluminium oder galvanisiertem Stahl.
Wenn zum Herstellen der Metallschicht Aluminium verwendet wird, können die Herstellkosten auf dasselbe Niveau wie das der herkömmlichen feuchtigkeitsdichten Schicht eingeschränkt werden. Ferner kann, wenn zum Herstellen der Metallschicht galvanisierter Stahl verwendet wird, die Feuerfestigkeitsfunktion erzielt werden, wie sie gemäß dem Gebäudestandardgesetz für ein integrales fotovoltaisches Dachmodul erforderlich ist.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul besteht die als feuchtigkeitsdichte verwendbare Schicht aus einem anorganischen Oxid vorzugsweise aus Siliciumoxid (SiO₂-Δ), Titanoxid (TiO₂-Δ) oder Zirconiumoxid (ZrO₂-Δ).
Dies, da Siliciumoxid, Titanoxid oder Zirconiumoxid leicht durch ein Aufdampfungsverfahren an Stelle einer Metallschicht zur feuchtigkeitsdichten Schicht hergestellt werden können.
Jedes oben genannte Material enthält O₂-Δ. Dies bedeutet, dass der Sauerstoffmangel von darin enthaltenen Oxiden unstöchiometisch ist. Für den Sauerstoffmangel besteht keine spezielle Beschränkung, solange er sich im Bereich 0 < Δ ≤ 2 befindet.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul kann die feuchtigkeitsdichte Schicht ferner aus Polyethylentherephthalat (PET) Schichten auf beiden Flächen bestehen.
Bei dieser Struktur können herkömmliche Techniken ohne jede Änderung genutzt werden. Zum Beispiel kann die mit der zweiten abdichtenden Polymerschicht in Kontakt stehende PET- Schicht weiß eingefärbt werden, damit Sonnenstrahlen reflektiert und gestreut werden, um die Menge des auf die Fotozelle fallenden Lichts zu erhöhen. Alternativ kann dieselbe PET-Schicht schwarz eingefärbt werden, um das Design des fotovoltaischen Moduls zu verbessern.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul kann die feuchtigkeitsdichte Schicht ferner eine PPS-Schicht angrenzend an die zweite abdichtende Polymerschicht aufweisen.
Bei dieser Struktur ist die Art des im wetterfesten Film verwendeten organischen Films auf eine beschränkt, was einen Anstieg der Herstellkosten des wetterfesten Films hemmt.
Jedoch ist eine PPS-Schicht selbst halbtransparent oder braun gefärbt, und sie kann nicht eingefärbt werden. Daher ist es unmöglich, die oben genannten Techniken dazu zu verwenden, die Menge einfallenden Lichts durch weißes Einfärben zu erhöhen oder das Design des fotovoltaischen Moduls durch schwarzes Einfärben desselben zu verbessern.
Der wetterfeste Film des erfindungsgemäßen fotovoltaischen Moduls, die feuchtigkeitsdichte Schicht und die gasdichte Schicht können durch eine dazwischen eingebettete Schicht aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer aneinander haften.
Bei dieser Struktur kann der wetterfeste Film dadurch hergestellt werden, dass die gasdichte Schicht in geeigneter Weise an der feuchtigkeitsdichte Schicht zum Anhaften gebracht wird.
Das heißt, dass dann, wenn die Struktur der feuchtigkeitsdichten Schicht dieselbe wie die eines herkömmlichen wetterfesten Films ist, die gasdichte Schicht in geeigneter Weise mit dem herkömmlichen wetterfesten Film verbunden werden kann, um den wetterfesten Film mit Beständigkeit gegen giftiges Gas zu versehen.
Dies bedeutet, dass der herkömmliche wetterfeste Film in geeigneter Weise in einen wetterfesten Film mit Beständigkeit gegen giftiges Gas und mit Dampfundurchlässigkeit, entsprechend der Nachfrage im Markt, geändert werden kann.
Ferner erlaubt dies die Herstellung eines wetterfesten Films mit Beständigkeit gegen giftiges Gas und mit Dampfundurchlässigkeit, ohne dass eine spezielle Herstellvorrichtung bereitzustellen wäre. Daher kann ein Anstieg der Herstellkosten, um den herkömmlichen wetterfesten Film mit Beständigkeit gegen giftiges Gas zu versehen, verhindert werden.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein fotovoltaisches Modul mit Folgendem geschaffen:

Anspruch 8

Hinsichtlich des oben genannten fotovoltaischen Moduls besteht keine spezielle Beschränkung für das Material und die Dicke des lichtdurchlässigen Substrats, solange es über dieselbe Wetterfestigkeit wie der wetterfeste Film verfügt. Zum Beispiel kann ein Glassubstrat mit einer Dicke von ungefähr 2 bis 5 mm verwendet werden.
Für das Material und die Dicke der ersten Elektrodenschicht besteht keine spezielle Einschränkung, solange sie eine transparente, leitende Schicht ist. Zum Beispiel kann ein transparenter, leitender Film aus SnO₂ oder ZnO₂ mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 2 µm verwendet werden.
Für das Material der fotoelektrischen Wandlerschicht besteht keine spezielle Beschränkung, solange sie über fotoelektrische Wandlerfunktion verfügt. Zum Beispiel kann ein Dünnfilm aus amorphen Halbleitern vom p-Typ, i-Typ und n-Typ, die in dieser Reihenfolge aufeinandergestapelt sind, verwendet werden.
Die zweite Elektrodenschicht kann aus demselben transparenten, leitenden Film bestehen, der für die erste Elektrodenschicht verwendet wird. Jedoch ist, unter Berücksichtigung des fotoelektrischen Wandlungswirkungsgrads, die zweite Elektrodenschicht vorzugsweise ein dünner Metallfilm von ungefähr 0,1 bis 2 µm Dicke aus Silber, Aluminium, Kupfer oder einer Legierung hiervon, so dass von der Substratseite her eingetretenes Licht zur fotoelektrischen Wandlerschicht hin reflektiert werden kann.
Für das Material und die Dicke der abdichtenden Polymerschicht besteht keine spezielle Beschränkung, solange sie eine klebende Polymerschicht ist. Zum Beispiel kann EVA mit einer Dicke von ungefähr 0,1 bis 1 mm verwendet werden.
Der wetterfeste Film kann derselbe wie der oben genannte sein. Auch sind die Effekte desselben dieselben, wie sie oben beschrieben sind.
Beim erfindungsgemäßen fotovoltaischen Modul besteht für Techniken zum Herstellen der den wetterfesten Film enthaltenden Schichten keine spezielle Beschränkung, und es können bekannte Techniken verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Technik zum sequenziellen Auftragen der Schichtmaterialien oder eine Technik zum aufeinanderfolgenden Aufstapeln von Filmen aus den Materialschichten und zum anschließenden Integrieren derselben verwendet werden.
Im Fall des Verwendens der letzteren Technik kann die Integration der Filme durch eine bekannte Technik, ohne spezielle Beschränkung, ausgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Trockenlaminierverfahren verwendet werden.
Für die Dicken der den wetterfesten Film bildenden Schichten besteht keine spezielle Beschränkung, und sie können wahlfrei unter Bezugnahme auf diejenigen ermittelt werden, die bei den Ausführungsformen unten beschrieben sind. Zum Beispiel kann eine als gasdichte Schicht verwendete Schicht aus Polyphenylensulfid eine Dicke von ungefähr 10 µm oder mehr, bevorzugt von ungefähr 30 µm oder mehr, bevorzugter von ungefähr 40 µm oder mehr aufweisen.

Ausführungsformen

Nachfolgend wird die Erfindung mittels Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren detaillierter angegeben. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Komponenten, die den unten angegebenen Ausführungsformen gemeinsam sind, sind mit denselben Bezugszahlen versehen.

Ausführungsform 1

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 1 beschrieben. Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 1.
Wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, verfügt ein fotovoltaisches Modul 101 gemäß der Ausführungsform 1 über ein Glassubstrat 1, eine auf dieses aufgestapelte erste abdichtende Polymerschicht 2, auf diese aufgestapelte Fotozellen 3, eine auf diese aufgestapelte zweite abdichtende Polymerschicht 4 sowie einen auf diese aufgestapelten wetterfesten Film 5.
Der wetterfeste Film 5 verfügt über einen dünnen Aluminiumfilm 5b auf der zweiten abdichtenden Polymerschicht 4 als feuchtigkeitsdichte Schicht sowie einen PPS-Film 5d auf dem dünnen Aluminiumfilm 5b als gasdichte Schicht.
Genauer gesagt, ist, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, auf dem Glassubstrat 1 aus weißem, getempertem Glas von ungefähr 3,2 mm Dicke EVA von ungefähr 0,6 mm Dicke als erste abdichtende Polymerschicht 2 aufgestapelt, und die in Reihe geschalteten Fotozellen 3 sind auf der ersten abdichtenden Polymerschicht 2 montiert. Die Fotozellen 3 bestehen aus kristallinem Silicium.
Auf die Fotozellen 3 ist EVA von ungefähr 0,4 mm als zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt, und auf diese ist der wetterfeste Film 5 aufgestapelt.
Der wetterfeste Film 5 besteht aus einem PET-Film 5a von ungefähr 50 µm Dicke, einem dünnen Aluminiumfilm 5b von ungefähr 7 µm Dicke, einem PET-Film 5c von ungefähr 50 µm Dicke und einem PPS-Film 5d von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt und durch ein Trockenlaminierverfahren integriert werden.
Danach werden das Glassubstrat 1, die erste abdichtende Polymerschicht 2, die Fotozellen 3, die zweite abdichtende Polymerschicht 4 und der wetterfeste Film 5, die auf die oben beschriebene Weise aufeinander gestapelt wurden, durch eine bekannte Abdichtungstechnik integriert, z. B. durch ein Autoklavenverfahren oder ein Vakuumlaminierverfahren. Dabei läuft im EVA, das die erste und zweite abdichtende Polymerschicht 2 und 4 bildet, eine Vernetzungsreaktion ab. Die Integration ist abgeschlossen, wenn die Reaktion beendet ist.
Dann wird durch eine herkömmliche Technik ein Rahmen (nicht dargestellt) am fotovoltaischen Modul 101 angebracht.
Dabei werden Maßnahmen ergriffen, die mit denen übereinstimmen, die herkömmlicherweise gegen Salzschäden verwendet wurden. Das heißt, dass eine Unterlegscheibe aus einem Nichtmetall an einer selbstschneidenden Schraube angebracht wird, ein freiliegender Teil derselben durch ein Silikonpolymer abgedichtet wird, ein Teil des Rahmens anodisiert wird und der Zwischenraum zwischen dem fotovoltaischen Modul und dem Rahmen mit einem Silikonpolymer aufgefüllt wird.
Im abschließenden Schritt wird ein Zuleitungsdraht 6 durch den wetterfesten Film 5 aus den Fotozellen 3 herausgeführt. Da der dünne Aluminiumfilm 5b als feuchtigkeitsdichte Schicht innerhalb des wetterfesten Films 5 verwendet ist, wird ein Teil des wetterfesten Films 5, durch den der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird, unter Verwendung von Kapton-Ringen 7 isoliert, bevor der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird.
Der so herausgeführte Zuleitungsdraht 6 wird in einen Anschlusskasten 8 eingeführt und mit einem externen Ausgangskabel 9 verbunden.
Das so hergestellte fotovoltaische Modul 101 vom supergeraden Typ sorgt selbst dann nicht für elektrolytische Korrosion, wenn es in einem Gebiet mit Salzschäden installiert wird. Ferner schützt der PPS-Film 5d den PET-Film 5c gegen giftige Gase wie Schwefelwasserstoffgas, Chlorgas, Methylmercaptan, Methylsulfid und Ammoniak, so dass das fotovoltaische Modul 101 selbst ohne jegliche Beeinträchtigung seiner Eigenschaften verwendet werden kann, wenn es in Umgebungen platziert wird, die giftigen Gasen oder giftigen Gasen und Dampf ausgesetzt sind.
Daher kann das fotovoltaische Modul 101 an beliebigen Orten wie Gebieten mit Salzschäden, vulkanischen Gebieten, Gebieten mit heißen Quellen sowie Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung installiert werden.

Ausführungsform 2

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 2 der Erfindung beschrieben. Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 2.
Der Unterschied zwischen dem fotovoltaischen Modul der Ausführungsform 2 und demjenigen der Ausführungsform 1 (siehe die Fig. 1) besteht nur in der Struktur des wetterfesten Films, und die anderen Komponenten sind dieselben.
Wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, besteht ein wetterfester Film 10 eines fotovoltaischen Moduls 201 gemäß der Ausführungsform 2 aus einem PET-Film 10a von ungefähr 50 µm Dicke, einer abgeschiedenen Schicht 10b aus Siliciumoxid (SiO₂-Δ) von ungefähr 20 µm Dicke, einem PET-Film 10c von ungefähr 50 µm Dicke und einem PPS-Film 10d von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt sind und durch ein Trockenlaminierverfahren integriert sind.
Das heißt, dass im wetterfesten Film 10 der Ausführungsform 2 der im wetterfesten Film 5 der Ausführungsform 1 verwendete dünne Aluminiumfilm 5b durch die abgeschiedene Schicht 10b aus nichtleitendem Siliciumoxid ersetzt ist, was das Erfordernis einer Isolierbehandlung des Abschnitts, durch den der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird, beseitigt ist.

Ausführungsform 3

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 3 beschrieben. Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 3.
Der Unterschied zwischen dem fotovoltaischen Modul der Ausführungsform 3 und demjenigen der Ausführungsform 1 (siehe die Fig. 1) besteht nur in der Struktur des wetterfesten Films, und die anderen Komponenten sind dieselben.
Wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, besteht ein wetterfester Film 11 eines fotovoltaischen Moduls 301 gemäß der Ausführungsform 3 aus einem PET-Film 11a von ungefähr 50 µm Dicke, einem dünnen Aluminiumfilm 11b von ungefähr 7 µm Dicke, einem PET-Film 11c von ungefähr 50 µm Dicke, einer EVA- Schicht 11d von ungefähr 200 µm Dicke und einem PPS-Film 11e von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt sind.
Es existieren zwei Arten von Prozeduren zum Integrieren der den wetterfesten Film 11 bildenden Schichten.
Gemäß der ersten Prozedur werden der PET-Film 11a, der dünne Aluminiumfilm 11b und der PET-Film 11c, die einen herkömmlichen wetterfesten Film bilden, vorab durch Trockenlaminierung integriert.
Dann wird der PPS-Film 11e mittels der EVA-Schicht 11d am PET-Film 11c angebracht.
Gemäß der zweiten Prozedur werden der PET-Film 11a, der dünne Aluminiumfilm 11b, der PET-Film 11c, die EVA-Schicht 11d und der PPS-Film 11e in einem einzelnen Schritt aufgestapelt und durch Trockenlaminieren integriert.
Gemäß der ersten Prozedur wird der PPS-Film 11e nach Bedarf am herkömmlichen wetterfesten Film, d. h. einem Laminat aus dem PET-Film 11a, dem dünnen Aluminiumfilm 11b und dem PET- Film 11c, über die EVA-Schicht 11d, angebracht. So wird ein wetterfester Film erhalten, der gegen giftiges Gas beständig ist und für Dampf undurchlässig ist.
Das heißt, dass während des Herstellschritts für den wetterfesten Film der herkömmliche wetterfeste Film, der für Dampf undurchlässig ist, in geeigneter Weise in einen wetterfesten Film mit Beständigkeit gegen giftiges Gas und mit Dampfundurchlässigkeit abgeändert werden kann. Daher ist der Herstellschritt flexibel ausgebildet.
Da der leitende, dünne Aluminiumfilm 11b im wetterfesten Film 11 als feuchtigkeitsdichte Schicht verwendet ist, ist es erforderlich, einen Teil des wetterfesten Films 11 unter Verwendung von Kapton-Ringen zu isolieren, um den Zuleitungsdraht 6 durch diesen Teil herauszuführen.

Ausführungsform 4

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 4 beschrieben. Die Fig. 4 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 4.
Der Unterschied zwischen dem fotovoltaischen Modul der Ausführungsform 4 und demjenigen der Ausführungsform 1 (siehe die Fig. 1) besteht nur in der Struktur des wetterfesten Films, und die anderen Komponenten sind dieselben.
Wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, besteht ein wetterfester Film 12 eines fotovoltaischen Moduls 401 gemäß der Ausführungsform 4 aus einem PET-Film 12a von ungefähr 50 µm Dicke, einer abgeschiedenen Schicht 12b aus Siliciumoxid (SiO₂-Δ) von ungefähr 20 µm Dicke, einem PET-Film 12c von ungefähr 50 µm Dicke, einer EVA-Schicht 12d von ungefähr 200 µm Dicke und einem PPS-Film 12e von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt sind.
Das heißt, dass beim wetterfesten Film 12 der Ausführungsform 4 der im wetterfesten Film 12 der Ausführungsform 3 verwendete dünne Aluminiumfilm 11b durch die abgeschiedene Schicht 12b aus nichtleitendem Siliciumoxid ersetzt ist, wodurch das Erfordernis einer Isolierbehandlung für den Teil, durch den der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird, beseitigt ist.
Die Integration der den wetterfesten Film 12 bildenden Schichten kann durch eine der oben bei der Ausführungsform 3 beschriebenen Prozeduren ausgeführt werden.

Ausführungsform 5

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 5 beschrieben. Die Fig. 5 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 5.
Der Unterschied zwischen dem fotovoltaischen Modul der Ausführungsform 5 und demjenigen der Ausführungsform 1 (siehe die Fig. 1) besteht nur in der Struktur des wetterfesten Films, und die anderen Komponenten sind dieselben.
Wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, besteht ein wetterfester Film 13 eines fotovoltaischen Moduls 501 gemäß der Ausführungsform 5 aus einem PPS-Film 13a von ungefähr 15 µm Dicke, einem dünnen Aluminiumfilm 13b von ungefähr 7 µm Dicke sowie einem PPS-Film 13c von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt und durch ein Trockenlaminierverfahren integriert sind.
Da nur der PPS-Film ohne Verwendung des PET-Films verwendet ist, können die Kosten minimiert werden, die zum Herstellen eines wetterfesten Films aufgewandt werden müssen, der über Beständigkeit gegen giftiges Gas und über Dampfundurchlässigkeit verfügt.
Die Oberfläche des PPS-Films 13a wird vorzugsweise einer Koronaentladungsbehandlung unterzogen, um die Anhaftung am die zweite abdichtende Polymerschicht 4 bildenden EVA zu verbessern.
Der wasserdichte Film 13 verwendet den leitenden, dünnen Aluminiumfilm 13b als feuchtigkeitsdichte Schicht. Daher muss ein Teil des wetterfesten Films 13 unter Verwendung von Kapton-Ringen isoliert werden, um den Zuleitungsdraht 6 durch den Teil herauszuführen.

Ausführungsform 6

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 6 beschrieben. Die Fig. 6 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 6.
Der Unterschied zwischen dem fotovoltaischen Modul der Ausführungsform 6 und demjenigen der Ausführungsform 1 (siehe die Fig. 1) besteht nur in der Struktur des wetterfesten Films, und die anderen Komponenten sind dieselben.
Wie es in der Fig. 6 dargestellt ist, besteht ein wetterfester Film 14 eines fotovoltaischen Moduls 601 gemäß der Ausführungsform 6 aus einem PPS-Film 14a von ungefähr 50 µm Dicke, einer abgeschiedenen Schicht 14b aus Siliciumoxid (SiO₂-Δ) von ungefähr 20 µm Dicke sowie einem PPS-Film 14c von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die zweite abdichtende Polymerschicht 4 aufgestapelt und durch Trockenlaminieren integriert sind.
Das heißt, dass im wetterfesten Film 14 der Ausführungsform 6 der im wetterfesten Film 13 der Ausführungsform 5 verwendete dünne Aluminiumfilm 13b durch die abgeschiedene Schicht 14b aus nichtleitendem Siliciumoxid ersetzt ist, um dadurch das Erfordernis einer Isolierbehandlung für den Teil zu beseitigen, durch den der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird.

Ausführungsform 7

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 wird ein fotovoltaisches Modul gemäß der Ausführungsform 7 beschrieben. Die Fig. 7 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen des fotovoltaischen Moduls gemäß der Ausführungsform 7.
Wie es in der Fig. 7 dargestellt ist, verfügt ein fotovoltaisches Modul 701 gemäß der Ausführungsform 7 über ein Glassubstrat 15, eine auf dieses aufgestapelte lichtdurchlässige erste Elektrodenschicht 16, eine auf diese aufgestapelte fotoelektrische Wandlerschicht 17, eine auf diese aufgestapelte zweite Elektrodenschicht 18, eine auf diese aufgestapelte abdichtende Polymerschicht 19 sowie einen auf diese aufgestapelten wetterfesten Film 5. Der wetterfeste Film 5 verfügt über einen auf der abdichtenden Polymerschicht 19 als feuchtigkeitsdichte Schicht vorhandenen dünnen Aluminiumfilm 5b und einen auf diesem vorhandenen PPS- Film 5d als gasdichte Schicht.
Genauer gesagt, verwendet, wie es in der Fig. 7 dargestellt ist, das fotovoltaische Modul 701 weißes, getempertes Glas von ungefähr 4,0 mm Dicke als Glassubstrat 15.
Auf das Glassubstrat 15 werden die erste Elektrodenschicht 16, die fotoelektrische Wandlerschicht 17 und die zweite Elektrodenschicht 18 aufgestapelt und strukturiert. Dann werden die erste und die zweite Elektrodenschicht 16 und 18, die einander benachbart liegen, in Reihe geschaltet, um eine integrierte Dünnfilm-Fotozelle 20 zu bilden.
Die erste Elektrodenschicht 16 ist ein SnO₂ (oder ZnO₂ )-Dünnfilm mit einer Dicke von ungefähr 1 µm; die fotoelektrische Wandlerschicht 17 ist ein Laminat amorpher Siliciumschichten vom p-Typ, i-Typ und n-Typ, die in dieser Reihenfolge aufgestapelt sind; und die zweite Elektrodenschicht 18 ist ein Ag-Dünnfilm mit einer Dicke von ungefähr 0,2 bis 0,6 µm.
Dann wird EVA von ungefähr 0,4 mm Dicke als abdichtende Polymerschicht 19 auf die zweite Elektrodenschicht 18 aufgestapelt, und der wetterfeste Film 5 wird auf die abdichtende Polymerschicht 19 aufgestapelt.
Der wetterfeste Film 5 besteht aus einem PET-Film 5a von ungefähr 50 µm Dicke, einem dünnen Aluminiumfilm 5b von ungefähr 7 µm Dicke, einem PET-Film 5c von ungefähr 50 µm Dicke und einem PPS-Film 5d von ungefähr 50 µm Dicke, die in dieser Reihenfolge auf die abdichtende Polymerschicht 19 aufgestapelt werden und durch Trockenlaminieren integriert werden.
Dann werden durch eine bekannte Abdichtungstechnik wie ein Autoklavenverfahren oder ein Vakuumlaminierverfahren alle aufgestapelten Schichten integriert und es wird eine Vernetzungsreaktion für das die abdichtende Polymerschicht 19 bildende EVA abgeschlossen.
Dann wird durch eine herkömmliche Technik ein Rahmen (nicht dargestellt) am fotovoltaischen Modul 701 angebracht.
Dabei werden Maßnahmen ergriffen, die mit denen übereinstimmen, die herkömmlicherweise gegen Salzschäden verwendet wurden. Das heißt, dass eine Unterlegscheibe aus einem Nichtmetall an einer selbstschneidenden Schraube angebracht wird, ein freiliegender Teil derselben durch ein Silikonpolymer abgedichtet wird, ein Teil des Rahmens anodisiert wird und der Zwischenraum zwischen dem fotovoltaischen Modul und dem Rahmen mit einem Silikonpolymer aufgefüllt wird.
Im abschließenden Schritt wird ein Zuleitungsdraht 6 durch den wetterfesten Film 5 aus der integrierten Film-Fotozelle 20 herausgeführt. Da der dünne Aluminiumfilm 5b als feuchtigkeitsdichte Schicht innerhalb des wetterfesten Films 5 verwendet ist, wird ein Teil des wetterfesten Films 5, durch den der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird, unter Verwendung von Kapton-Ringen 7 isoliert, bevor der Zuleitungsdraht 6 herausgeführt wird.
Der so herausgeführte Zuleitungsdraht 6 wird in einen Anschlusskasten 8 eingeführt und mit einem externen Ausgangskabel 9 verbunden.
Das so hergestellte fotovoltaische Modul 701 vom supergeraden Typ sorgt selbst dann nicht für elektrolytische Korrosion, wenn es in einem Gebiet mit Salzschäden installiert wird. Ferner schützt der PPS-Film 5d den PET-Film 5c gegen giftige Gase wie Schwefelwasserstoffgas, Chlorgas, Methylmercaptan, Methylsulfid und Ammoniak, so dass das fotovoltaische Modul 701 selbst ohne jegliche Beeinträchtigung seiner Eigenschaften verwendet werden kann, wenn es in Umgebungen platziert wird, die giftigen Gasen oder giftigen Gasen und Dampf ausgesetzt sind.
Daher kann das fotovoltaische Modul 701 an beliebigen Orten wie Gebieten mit Salzschäden, vulkanischen Gebieten, Gebieten mit heißen Quellen sowie Anlagen zur Wasserreinigung und Abwasserbehandlung installiert werden.
Gemäß der Erfindung besteht der wetterfeste Film aus einer gasdichten Schicht oben und einer feuchtigkeitsdichten Schicht unter der gasdichten Schicht, wobei die gasdichte Schicht aus Polyphenylensulfid besteht. Daher ist durch die Erfindung ein fotovoltaisches Modul geschaffen, das selbst dann ohne jegliche Beeinträchtigung seiner Eigenschaften verwendet werden kann, wenn es an einem Platz installiert wird, der giftigen Gasen ausgesetzt ist, wie Schwefelwasserstoffgas, Chlorgas, Ethylmercaptan, Methylsulfid und Ammoniak.

Claims

1. Fotovoltaisches Modul mit:
einem lichtdurchlässigen Substrat;
einer ersten abdichtenden Polymerschicht, die auf das Substrat aufgestapelt ist;
einer Fotozelle, die auf die erste abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist; einer zweiten abdichtenden Polymerschicht, die auf die Fotozelle aufgestapelt ist; und
einem wetterfesten Film, der auf die zweite abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist;
wobei der wetterfeste Film über eine feuchtigkeitsdichte Schicht, die auf der zweiten abdichtenden Elektrodenschicht vorhanden ist, und eine gasdichte Schicht auf der feuchtigkeitsdichten Schicht verfügt, wobei die gasdichte Schicht aus Polyphenylensulfid besteht.

2. Fotovoltaisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die feuchtigkeitsdichte Schicht aus einem Metall oder einem anorganischen Oxid besteht.

3. Fotovoltaisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die feuchtigkeitsdichte Schicht ferner eine Schicht aus Polyphenylensulfid angrenzend an die zweite abdichtende Polymerschicht aufweist.

4. Fotovoltaisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die feuchtigkeitsdichte Schicht und die gasdichte Schicht durch eine dazwischen eingebettete Schicht aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer aneinander haften.

5. Fotovoltaisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die feuchtigkeitsdichte Schicht an ihren beiden Oberflächen ferner Schichten aus Polyethylenterephthalat aufweist.

6. Fotovoltaisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die feuchtigkeitsdichte Schicht aus Aluminium oder galvanisiertem Stahl besteht.

7. Fotovoltaisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die feuchtigkeitsdichte Schicht aus Siliciumoxid, Titanoxid oder Zirconiumoxid besteht.

8. Fotovoltaisches Modul mit:
einem lichtdurchlässigen Substrat;
einer lichtdurchlässigen ersten Elektrodenschicht, die auf das Substrat aufgestapelt ist; einer fotoelektrischen Wandlerschicht, die auf die erste Elektrodenschicht aufgestapelt ist; einer zweiten Elektrodenschicht, die auf die fotoelektrische Wandlerschicht aufgestapelt ist; einer abdichtenden Polymerschicht, die auf die zweite Elektrodenschicht aufgestapelt ist; und
einem wetterfesten Film, der auf die abdichtende Polymerschicht aufgestapelt ist;
wobei der wetterfeste Film über eine feuchtigkeitsdichte Schicht, die auf der abdichtenden Elektrodenschicht vorhanden ist, und eine gasdichte Schicht auf der feuchtigkeitsdichten Schicht verfügt, wobei die gasdichte Schicht aus Polyphenylensulfid besteht.