[go: up one dir, main page]

EP2522039A2 - Solar cell module - Google Patents

Solar cell module

Info

Publication number
EP2522039A2
EP2522039A2 EP10803231A EP10803231A EP2522039A2 EP 2522039 A2 EP2522039 A2 EP 2522039A2 EP 10803231 A EP10803231 A EP 10803231A EP 10803231 A EP10803231 A EP 10803231A EP 2522039 A2 EP2522039 A2 EP 2522039A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
solar cell
scattering element
cell module
photovoltaically
passive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10803231A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen H. WERNER
Liv PRÖNNEKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steinbeis-Transferzentrum Angewandte Photovoltaik und Duennschichttechnik
Original Assignee
Steinbeis-Transferzentrum Angewandte Photovoltaik und Duennschichttechnik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steinbeis-Transferzentrum Angewandte Photovoltaik und Duennschichttechnik filed Critical Steinbeis-Transferzentrum Angewandte Photovoltaik und Duennschichttechnik
Publication of EP2522039A2 publication Critical patent/EP2522039A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/45—Wavelength conversion means, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/488—Reflecting light-concentrating means, e.g. parabolic mirrors or concentrators using total internal reflection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a solar cell module and a method for producing a solar cell module.
  • CONFIRMATION COPY Solar cells located interspaces with a Lambert 's spotlight in a project.
  • the structures of the contact bands reflect incident photons strongly dependent on the angle. As a rule, they are optimized for vertical incidence of light. Under real conditions, the direct vertical incidence of light in systems that are not moved to the light source, but only very rarely. Sunage's Lambert's spreader does not have this drawback because the spread is the same for every angle of incidence. However, the project is limited to the spaces between the solar cells and does not treat corresponding cell connectors and contact fingers on the respective solar cells.
  • the invention relates to a solar cell module which has a base area with photovoltaically active areas and photovoltaically passive areas, in which at least one diffuser element with or without electromagnetic displacement is arranged over at least one photovoltaically passive area of the base area or one cell level of the solar cell module.
  • a scattering element with electromagnetic displacement is to be understood as a scattering element which, in addition to its property of scattering incident light beams, is also capable of absorbing incident light beams and of emitting them again with a changed wavelength, ie to effect an electromagnetic displacement of the incident light beams.
  • the terms light rays, sun rays, photons, electromagnetic waves are used synonymously in the context of the present description. It is conceivable that a further scattering element is arranged above the at least one photovoltaically passive region in addition to the at least one scattering element.
  • a scattering element without electromagnetic displacement can be arranged above the at least one photovoltaically passive area of the base area in addition to at least one scattering element with electromagnetic displacement, wherein the at least one scattering element with electromagnetic displacement is generally arranged above the scattering element without electromagnetic displacement.
  • the at least one scattering element with electromagnetic displacement is usually designed as a fluorescent dye.
  • the at least one scattering element without electromagnetic displacement can be designed as Lambert shear shear.
  • At least one Lambertian shear may be arranged as a scattering element without electromagnetic displacement, above which a fluorescent dye is arranged as a scattering element with electromagnetic displacement.
  • the footprint of a solar cell module which includes the photovoltaic passive and active areas along with respective components of said areas, is embedded in a transparent material.
  • the one or more scattering elements are arranged between a surface of the transparent material, with which the solar cell module is limited from the environment, and the at least one photovoltaically passive region of the base surface.
  • the scattering element with as well as a scattering element without electromagnetic displacement is, for example, the scattering element with electromagnetic displacement between the surface of the transparent material and the at least one scattering element without electromagnetic displacement.
  • the at least one scattering element without electromagnetic displacement is then correspondingly between the scattering element with electromagnetic displacement and the at least one photovoltaically passive region of the base surface.
  • the at least one scattering element without electromagnetic displacement for example a Lambert 1 shear spreader, is applied to at least one photovoltaically passive area of the base area with a fluorescent dye applied thereto as the at least one scattering element with electromagnetic displacement.
  • the at least one photovoltaically passive region may comprise at least one at least optically and / or electrically passive region.
  • photovoltaically active areas are those areas in which there is a direct conversion of energy from electromagnetic radiation in the optical range and thus from light into electrical energy.
  • the photovoltaic passive regions typically include components that prevent or prevent photovoltaic conversion of energy.
  • the photovoltaically passive regions of a solar cell module usually include all components of a solar cell module, including electronic components that are not formed as solar cells or photovoltaic cells.
  • the photovoltaically passive regions also include components which are optically and / or electrically passive, which is effected, for example, by a corresponding structural design of the solar cell module.
  • the photovoltaically passive regions may also include solar cells, which, for example, at the edge of a solar cell module due to shadowing at least partially optically passive and thus photovoltaic are passive.
  • solar cells which, for example, at the edge of a solar cell module due to shadowing at least partially optically passive and thus photovoltaic are passive.
  • Each of these components thus defines respectively a photovoltaic passive area.
  • a component of a photovoltaically passive region or a component defining the photovoltaically passive region can be, for example, a contact finger element arranged on a corresponding solar cell, a cell connection element, a gap located between respective solar cells, a boundary region located at the edge of a respective solar cell module, or at least optically passive and therefore photovoltaic passive, only electricity laxative solar cell.
  • a photovoltaically passive solar cell can be shaded, for example, by a frame of the solar cell module.
  • solar cells that are not interconnected can be referred to as photovoltaic passive areas.
  • the fluorescent dye acting as a scattering element with electromagnetic displacement is to. designed to shift a spectrum of incident electromagnetic radiation. This may mean that the fluorescent dye is designed to absorb photons and to emit photons having, for example, a higher wavelength and thus to bring about a spectral shift of the electromagnetic radiation toward waves of a higher wavelength. Depending on the wavelength at which the solar cells can obtain the highest yield of electrical energy, the wavelength of the Radiation can be increased or decreased by the designed as a fluorescent dye scattering element with electromagnetic displacement.
  • At least one photovoltaically passive region-defining component of the base area of the solar cell module and the at least one scattering element arranged above the component are suitably embedded in at least one optically transparent material.
  • the at least one scattering element with electromagnetic displacement can alternatively or additionally also be arranged on an upper or lower side of a transparent material.
  • the solar cell module comprises a first transparent material consisting of plastic in which the at least one component of the base surface is embedded and comprises a second transparent material consisting of glass, which is arranged or applied on the first transparent material.
  • the at least one scattering element can be arranged in the region of at least one of the transparent materials, for example above, inside or below the first and / or second transparent material, for example at the boundary between the two transparent materials.
  • the first transparent material may be formed, for example, as EVA or ethylene vinyl acetate film.
  • the second transparent material may also be referred to as module glass.
  • the invention can also be used for flexible solar cell modules, which are welded, for example. In plastic.
  • electromagnetic waves impinging on at least one photovoltaically passive region of the solar module can be detected by a scattered light source.
  • element without electromagnetic displacement eg a Lambert 'see spreader
  • reflected and arranged by the above the scattering element without electromagnetic displacement typically applied to the scattering element without electromagnetic displacement at least one scattering element with electromagnetic shift, typically the fluorescent dye, spectrally.
  • electromagnetic shift typically the fluorescent dye
  • the present invention comprises a method for producing a solar cell module.
  • a base area with photovoltaically active areas and photovoltaically passive areas is provided for the solar cell module.
  • at least one scattering element with or without electromagnetic displacement is arranged above the at least one photovoltaically passive area of the base area, it being possible for the scattering element with electromagnetic displacement to be a fluorescent dye.
  • At least one further scattering element is arranged above the at least one photovoltaically passive area of the base area. It is conceivable to arrange a fluorescent dye as a further scattering element with electromagnetic displacement over a scattering element without electromagnetic displacement.
  • the at least one scattering element is applied without electromagnetic displacement on the at least one photovoltaically passive region.
  • On the at least one scattering element without electromagnetic displacement is then, for example, applied the at least one scattering element with electromagnetic displacement.
  • components of the base can be embedded within or at an interface of at least one optically transparent material.
  • the spectrum of incident radiation can be shifted to a more favorable for the solar cell spectrum.
  • fluorescent dyes as scattering elements with electromagnetic displacement on the scattering element without electromagnetic displacement
  • the spectrum of incident radiation can be shifted to a more favorable for the solar cell spectrum.
  • an infrared or blue fluorescent dye it is also possible to change the appearance or design of the solar cell module so that the surface of the solar cell module looks more uniform than is the case in the previously used silver-colored contact bands and contact fingers, the are arranged as photovoltaic passive components next to, on and / or between solar cells.
  • the invention is u. a. provided on all at least optically inactive module areas or areas of the base of the solar cell module as the at least one scattering element with electromagnetic displacement to apply at least one fluorescent dye. Furthermore, it is conceivable to arrange or apply a scattering element without electromagnetic displacement between the base surface and the at least one scattering element with electromagnetic displacement.
  • the photovoltaically passive components of the base area of the solar cell module include contact finger elements and contact bands arranged on respective solar cells as well as solar cell gaps. It may be advantageous to provide at least one scattering element with or without electromagnetic displacement or a combination of a scattering element with and a scattering element without electromagnetic displacement on all photovoltaically passive components.
  • the at least one scattering element with electromagnetic displacement pushes the incident light into a spectrum that is more favorable for the solar cells of the solar cell module.
  • the light is randomly radiated in all directions.
  • the fluorescent dye without electromagnetic displacement can also be applied or arranged between the solar cells, but in a possible variant not in or on the level of the solar cells, but on the underside of the module glass.
  • the upwardly scattered rays are directed to the solar cells by total reflection, but also downwardly irradiated rays can be used by the solar cells.
  • activation of the at least optically inactive regions can take place not only between the solar cells in a solar cell module but also on the solar cells.
  • an addition to the scattering spectral shift of the incident light may be provided, which emits the photons to where the solar cell has a higher quantum efficiency.
  • an increase in efficiency of solar cell modules with crystalline and amorphous solar cells by scattering and spectrum-shifting fluorescent dyes and thus by scattering elements with electromagnetic displacement on photovoltaically passive and thus at least optically and / or electrically inactive areas of the base can be achieved.
  • the photovoltaic activation of at least optically and / or electrically inactive areas or areas in thin-film modules can be achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first known from the prior art embodiment of a solar cell in a composite solar cell module in plan view.
  • FIG. 2 shows, in a schematic representation, a plan view of a second embodiment of a solar cell module known from the prior art.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of examples of components of solar cell modules in a schematic side view.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of further examples of components of solar cell modules in a schematic side view.
  • FIG. 5 shows a diagram of a quantum yield of various solar cell modules.
  • Figure 1 shows a schematic representation in plan view of a section of a known from the prior art crystalline silicon solar cell module 2 with a base surface on which a number of solar cells 4 is arranged, in which case a solar cell 4 is shown.
  • the base area comprises so-called cell connecting elements 6, which are shown here in dots, and contact finger elements 8, which are arranged on the respective solar cells 4.
  • the base area comprises a free-lying module surface 10 surrounding the solar cells 4 in each case, which u. a. is provided as a boundary to an adjacent solar cell or to a frame of the solar cell module 2.
  • the latter components ie the cell connecting elements 6, the contact finger elements 8 and the free-standing motor Dulivity 10, which is shown hatched here, are in contrast to the solar cell 4, which are photovoltaic active, photovoltaic passive. Accordingly, the cell connection elements 6, the contact finger elements 8 and the remaining free module surface 10 in the composite of the solar cell module 2, among other things, at least optically inactive.
  • the cell connecting elements 6 of the solar cells 4 in the solar cell module 2 are made of metal. Sunbeams falling on these cell connection elements 6 formed as contacts are reflected and leave the solar cell module 2 without being able to hit the solar cells 4. To generate photovoltaic power, these photons are lost. Likewise, photons that strike the contact finger elements 8 are lost. Photovoltaically unused areas are also located between the solar cells 4 and in the region of the frame of the solar cell module 2, since incident photons are lost in order to generate electricity because they can not strike solar cells 4.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a solar cell module 20 in the form of a thin-film module in a schematic representation in plan view with photovoltaically active regions which comprise interconnected solar cells 22.
  • the photovoltaically passive regions of this solar cell module 20 here include cell connecting elements 24, via which a series connection of the solar cells 22 is provided, as well as hatched outer solar cells 26, which are only intended to dissipate electricity, but are at least optically and thus photovoltaic passive.
  • With thin-film modules losses due to shading are also present, whereby surface losses of about 5-10% of the total area result from the series connection. Theoretically, these losses can be reduced to 2%.
  • one to two of the outer solar cells 26 are not interconnected and thus electrically or photovoltaic not active because with the outer solar cells 26 of the collected electricity is dissipated.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an arrangement with several examples for the formation of cell connection elements 40, 42, 44, 300, which are formed as components of a solar cell module 46 and form part of a base area of the solar cell module 46 in addition to solar cells 48. It is provided that the cell connection elements 40, 42, 44, 300 and the solar cells 48 are embedded in an ethylene-vinyl acetate film as the first transparent material 50. On this film, a module glass is applied as a second transparent material 52.
  • a first known from the prior art cell connection element 40 black
  • a conventional reflective for example.
  • Metallic surface for example.
  • a scattering element formed, for example, as a Lambertian scatterer is applied on the surface without electromagnetic displacement.
  • a scattering element designed as a Lambertian scatterer for example, is also applied on the surface without electromagnetic displacement.
  • a scattering element with electromagnetic displacement for example, a fluorescent dye 54 is applied to the scattering element without electromagnetic displacement.
  • cell connection element 300 hatchched only one scattering element with electromagnetic displacement, for example a fluorescent dye 302 is applied, i. H. In addition to the scattering element with electromagnetic displacement no additional, additional scattering element is provided.
  • FIG. 3 shows that a first cell connecting element 40, which is designed as a front contact, is perpendicularly falling beam 56 emerges as a vertically reflected beam 58 from the corresponding solar cell module 46.
  • a beam 60 incident on a second cell connector 42 provided with a non-electromagnetic displacement diffuser is scattered in the half space located above. In a Lambert spreader, this happens equally distributed in all directions. Radiation 62, which meet with an angle greater than or equal to the total reflection angle of the surface 64 of the module glass, reach the solar cell 48. Radiation 66 within a loss cone 68 of the total reflection are transmitted. A beam 304 incident on the cell connector 300 is reflected as a spectrally displaced beam 308.
  • the fluorescent dye 54, 302 as a scattering element with electromagnetic displacement emits absorbed photons with, for example, a higher wavelength, which better matches the spectral behavior of the solar cell module 46. This may mean that the wavelength is shifted to a range at which the solar cell module 46 has a better efficiency. Radiation which is not absorbed by the fluorescent dye as the electromagnetic displacement scattering element is scattered according to the scattering characteristic of the fluorescent dye itself or the scattering element underlying it (rays 72, 306). If there is no material specifically designated as a scattering element under the fluorescent dye, as in the case of the cell connection element 300, unabsorbed photons are scattered by this material according to its reflection behavior.
  • the additionally applied fluorescent dye 54, 302 thus pushes incident light or incident rays 70, 304 as reflected rays 74, 308 into a region of the spectrum in which the solar cells 48 have a higher energy output. achieve booty.
  • the scattering element applied to the third cell connection element 44 scatters the unabsorbed rays 72 into the half space above. Vertical rays incident on the cell connecting element 300 and not absorbed by the fluorescent dye 302 emerge from the solar cell module 46 as vertically reflected rays 306.
  • the fluorescent dye 54, 302 as an electromagnetic displacement scattering element emits absorbed photons having, for example, a higher wavelength at which the solar cells 48 have better efficiency. Radiation which is not absorbed by the fluorescent dye 54, 302, in the case of the cell connection member 44, scatters the scattering member placed thereunder or, in the case of the cell connection member 300, the material constituting the cell connection member 300 according to its reflection behavior.
  • FIG. 4 Another example of a solar cell module 80 is shown in Figure 4 in a schematic side view.
  • This comprises in a base solar cells 82, which are spaced by gaps 84 as photovoltaic passive regions from each other.
  • scattering elements 86 are applied without electromagnetic displacement and thus arranged.
  • the solar cell module 80 comprises as the first transparent material 88 a film of ethylene vinyl acetate in which the solar cells 82 are embedded.
  • On the foil is a module glass as another transparent material 90.
  • a fluorescent dye 92 Above the two first intermediate spaces 84 and the scattering elements 86 without electromagnetic displacement, a fluorescent dye 92 is embedded under the module glass at a transition to the film within the film.
  • the principle of scattering provided in the context of the invention can be applied not only to cell connection elements, but also to respective contact finger elements and regions between the solar cells 82 in the solar cell module 80. There, a spectral shift of the wavelength does not take place at the level of the solar cells 82 but through Of a falling into the solar cell module 80 beam 94 not only the upwardly scattered beams 96 are directed by total reflection on the solar cell 82, but also beams 98 and photons, respectively, arranged on the bottom or the top of the module glass which traverse the fluorescent dye 92 and thus the scattering element with electromagnetic displacement are used by the solar cells 82. Unused remain rays 100, which fall into the loss cone 102. At the surface 106 totally reflected rays 104, the scattering element with electromagnetic displacement, d. H. the fluorescent dye 92 is not absorbed, may be scattered by the scattered element 86 deposited on the cell level to strike a solar cell 82.
  • the quantum yield due to the spectral shift is higher than is possible only by providing the respective scattering elements 86.
  • the fluorescent dye 92 on or in the module glass and the Lambert 'spreader 86 is arranged as a scattering element without electromagnetic displacement on the cell level as a scattering element with electromagnetic displacement.
  • Rays 400 entering the solar cell module 80 end up as scattered beams 402 on a solar cell 82 when scattered by the electromagnetic displacement scattering element or fluorescent dye 92 at the correct angle, respectively.
  • Rays 404 that are not absorbed by the fluorescent dye 92 scatter the cell-level scattering element 86 according to its reflectivity.
  • a quantum yield QE in percent is plotted against the wavelength ⁇ of electromagnetic radiation in nm.
  • a first curve 110 shows the quantum yield for a conventional front contact and thus a photovoltaic passive region on a silicon solar cell of a solar cell module.
  • a second curve 112 stands for the quantum efficiency for the case in which a scattering element without electromagnetic displacement in white color is applied on the front contact.
  • a third curve 114 which comprises increased values for the quantum efficiency compared with the second curve 112, results in the case where the front contact on the scattering element without electromagnetic displacement of white color additionally has a fluorescent dye is applied as a scattering element with electromagnetic displacement in the ultraviolet range.
  • the fourth curve 116 shows in comparison the quantum efficiency for a photovoltaically active surface of the solar cell. All measurements were made so that the irradiated areas were embedded in glass.
  • JSC 13.3 mA / cm 2
  • JSC 14 , 3 mA / cm 2
  • third curve 114 This results in a calculated increase in efficiency to 14.84% and 14.86%, respectively.
  • the diagram from FIG. 5 also shows, based on a quantum yield measurement, that the number of photons which generate a current is increased in the blue wavelength range, if on a scattering element without electromagnetic displacement on contact bands of a monocrystalline silicon solar cell is additionally applied as scattering element with electromagnetic displacement a corresponding fluorescent dye.
  • the non-electromagnetic white-color scattering element alone directs enough photons onto the solar cell surface to generate significant additional current.
  • the incident light is further shifted in the range of blue light.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a solar cell module (46) which comprises a base having photovoltaically active zones and photovoltaically inactive zones, at least one diffractive element (42, 44, 300, 302) being arranged above at least one photovoltaically inactive zone of the base.

Description

Solarzellenmodul  solar cell module

Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul und ein Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenmoduls. The invention relates to a solar cell module and a method for producing a solar cell module.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Bei herkömmlichen Solarzellen bestehen vorgesehene Frontkontakte aus Metall. Sonnenstrahlen, die auf diese Frontkontakte fallen, werden reflektiert und verlassen das jeweilige System, ohne auf einzelne Solarzellen treffen zu können. Zur Erzeugung von photovoltaischem Strom sind diese entsprechenden Photonen also verloren. Ebenso gehen Photonen verloren, die auf sogenannte Kontaktfinger treffen. Des Weiteren sind Photonen verloren, die auf Flächen treffen, die weder optisch noch elektrisch aktiv sind, das sind Zwischenräume zwischen Solarzellen oder zum Modulrand hin. Bei sogenannten Dünnschichtmodulen sind zudem Verluste durch Abschattung gegeben. Bei Solarzellen entstehen durch die Serienverschaltung Flächenverluste von etwa 5-10 % der Gesamtfläche. Theoretisch lassen sich diese Verluste auf 2 % reduzieren. Zum anderen sind in Dünnschichtmodulen ein bis zwei der äußeren Solarzellen nicht verschaltet und damit elektrisch nicht aktiv. In conventional solar cells provided front contacts are made of metal. Sunbeams that fall on these front contacts are reflected and leave the respective system without being able to hit individual solar cells. To generate photovoltaic power, these corresponding photons are lost. Likewise, photons are lost, which hit so-called contact fingers. Furthermore, photons are lost that hit surfaces that are neither optically nor electrically active, these are spaces between solar cells or towards the edge of the module. In so-called thin-film modules losses are also due to shading. For solar cells, the series connection results in surface losses of about 5-10% of the total area. Theoretically, these losses can be reduced to 2%. On the other hand, one to two of the outer solar cells are not interconnected in thin-film modules and are therefore not electrically active.

An einer optischen Verbesserung von Kontaktbändern wird bereits geforscht. Hierzu wird auf die Druckschrift US 2007/0125415 AI verwiesen, bei der eine keilförmige Strukturierung der Kontaktbänder vorgeschlagen wird. Diese Strukturierung wird bereits in der Industrie umgesetzt. Weiterhin setzt die Firma Sunage eine Beschichtung von sich zwischen den An optical improvement of contact bands is already being researched. Reference is made to the document US 2007/0125415 AI, in which a wedge-shaped structuring of the contact strips is proposed. This structuring is already being implemented in industry. Furthermore, the company Sunage sets a coating of itself between the

BESTÄTIGUNGSKOPIE Solarzellen befindlichen Zwischenräumen mit einem Lambert' sehen Strahler in einem Projekt um. CONFIRMATION COPY Solar cells located interspaces with a Lambert 's spotlight in a project.

Üblicherweise reflektieren die Strukturierungen der Kontaktbänder einfallende Photonen stark winkelabhängig. In der Regel sind sie auf senkrechten Lichteinfall optimiert. Unter realen Bedingungen kommt der direkte senkrechte Lichteinfall bei Systemen, die der Lichtquelle nicht nachbewegt werden, allerdings nur sehr selten vor. Der von Sunage aufgebrachte Lambert ' sehe Streuer besitzt diesen Nachteil nicht, da die Streuung für jeden Lichteinfallswinkel gleich ist. Das Projekt beschränkt sich jedoch auf die Zwischenräume zwischen den Solarzellen und behandelt nicht entsprechende Zellverbinder und Kontaktfinger auf den jeweiligen Solarzellen. Usually, the structures of the contact bands reflect incident photons strongly dependent on the angle. As a rule, they are optimized for vertical incidence of light. Under real conditions, the direct vertical incidence of light in systems that are not moved to the light source, but only very rarely. Sunage's Lambert's spreader does not have this drawback because the spread is the same for every angle of incidence. However, the project is limited to the spaces between the solar cells and does not treat corresponding cell connectors and contact fingers on the respective solar cells.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul, das eine Grundfläche mit photovoltaisch aktiven Bereichen und photovoltaisch passiven Bereichen aufweist, bei dem über mindestens einem photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche bzw. einer Zellebene des Solarzellenmoduls mindestens ein Streuelement mit oder ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet ist. The invention relates to a solar cell module which has a base area with photovoltaically active areas and photovoltaically passive areas, in which at least one diffuser element with or without electromagnetic displacement is arranged over at least one photovoltaically passive area of the base area or one cell level of the solar cell module.

Unter einem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung ist dabei ein Streuelement zu verstehen, das neben seiner Eigenschaft einfallende Lichtstrahlen zu streuen auch in der Lage ist, einfallende Lichtstrahlen zu absorbieren und mit geänderter Wellenlänge wieder zu emittieren, d. h. eine elektromagnetische Verschiebung der einfallenden Lichtstrahlen zu bewirken. Die Begriffe Lichtstrahlen, Sonnenstrahlen, Photonen, elektromagnetische Wellen werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung synonym verwendet. Es ist denkbar, dass über dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich ergänzend zu dem mindestens einen Streuelement ein weiteres Streuelement angeordnet ist. A scattering element with electromagnetic displacement is to be understood as a scattering element which, in addition to its property of scattering incident light beams, is also capable of absorbing incident light beams and of emitting them again with a changed wavelength, ie to effect an electromagnetic displacement of the incident light beams. The terms light rays, sun rays, photons, electromagnetic waves are used synonymously in the context of the present description. It is conceivable that a further scattering element is arranged above the at least one photovoltaically passive region in addition to the at least one scattering element.

Hierbei kann bspw. über dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche ergänzend zu mindestens einem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet sein, wobei das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung in der Regel über dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet ist. Das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung ist in der Regel als Fluoreszenzfarbstoff ausgebildet. Das mindestens eine Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung kann als Lambert ' scher Streuer ausgebildet sein. In this case, for example, a scattering element without electromagnetic displacement can be arranged above the at least one photovoltaically passive area of the base area in addition to at least one scattering element with electromagnetic displacement, wherein the at least one scattering element with electromagnetic displacement is generally arranged above the scattering element without electromagnetic displacement. The at least one scattering element with electromagnetic displacement is usually designed as a fluorescent dye. The at least one scattering element without electromagnetic displacement can be designed as Lambert shear shear.

Demnach kann bei dem Solarzellenmodul über dem mindestens einem photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche mindestens ein Lambert ' scher Streuer als Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet sein, über dem wiederum ein Fluoreszenzfarbstoff als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung angeordnet ist. Accordingly, in the solar cell module above the at least one photovoltaically passive area of the base area, at least one Lambertian shear may be arranged as a scattering element without electromagnetic displacement, above which a fluorescent dye is arranged as a scattering element with electromagnetic displacement.

Üblicherweise ist die Grundfläche eines Solarzellenmoduls, die die photovoltaisch passiven und aktiven Bereiche zusammen mit jeweiligen Komponenten dieser genannten Bereiche umfasst, in einem transparenten Material eingebettet. Zwischen einer Oberfläche des transparenten Materials, mit der das Solarzellenmodul gegenüber der Umgebung begrenzt ist, und dem mindestens eine photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche sind das bzw. die genannten Streuelemente angeordnet. Im Falle, dass sowohl ein Streuelement mit wie auch ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung vorgesehen ist, befindet sich bspw. das Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung zwischen der Oberfläche des transparenten Materials und dem mindestens einen Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung. Das mindestens eine Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung befindet sich dabei dann entsprechend zwischen dem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung und dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche . Typically, the footprint of a solar cell module, which includes the photovoltaic passive and active areas along with respective components of said areas, is embedded in a transparent material. Between a surface of the transparent material, with which the solar cell module is limited from the environment, and the at least one photovoltaically passive region of the base surface, the one or more scattering elements are arranged. In the case that both a scattering element with as well as a scattering element without electromagnetic displacement is provided, is, for example, the scattering element with electromagnetic displacement between the surface of the transparent material and the at least one scattering element without electromagnetic displacement. The at least one scattering element without electromagnetic displacement is then correspondingly between the scattering element with electromagnetic displacement and the at least one photovoltaically passive region of the base surface.

In möglicher Ausgestaltung des Solarzellenmoduls ist auf mindestens einem photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche das mindestens eine Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung, bspw. ein Lambert 1 scher Streuer, mit einem darauf applizierten Fluoreszenzfarbstoff als dem mindestens einen Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung aufgebracht. In a possible configuration of the solar cell module, the at least one scattering element without electromagnetic displacement, for example a Lambert 1 shear spreader, is applied to at least one photovoltaically passive area of the base area with a fluorescent dye applied thereto as the at least one scattering element with electromagnetic displacement.

Bei dem Solarzellenmodul kann der mindestens eine photovoltaisch passive Bereich mindestens einen zumindest optisch und/oder elektrisch passiven Bereich umfassen. Somit sind im Rahmen der Erfindung photovoltaisch aktive Bereiche jene Bereiche, in denen eine direkte Umwandlung von Energie aus elektromagnetischer Strahlung im optischen Bereich und somit von Licht in elektrische Energie erfolgt. Die photovoltaisch passiven Bereiche umfassen üblicherweise Komponenten, die eine photovoltaische Umwandlung von Energie be- bzw. verhindern. Die photovoltaisch passiven Bereiche eines Solarzellenmoduls umfassen in der Regel alle Komponenten eines Solarzellenmoduls, u. a. auch elektronische Bauelemente, die nicht als Solarzellen oder photovoltaische Zellen ausgebildet sind. Weiterhin umfassen die photovoltaisch passiven Bereiche auch Komponenten, die optisch und/oder elektrisch passiv sind, was bspw. durch eine entsprechende konstruktive Gestaltung des Solarzellenmoduls bewirkt wird. Demnach können die photovoltaisch passiven Bereiche auch Solarzellen umfassen, die bspw. am Rande eines Solarzellenmoduls aufgrund einer Abschattung zumindest teilweise optisch passiv und somit photovoltaisch passiv sind. Jede dieser genannten Komponenten definiert somit jeweilig einen photovoltaisch passiven Bereich. In the solar cell module, the at least one photovoltaically passive region may comprise at least one at least optically and / or electrically passive region. Thus, within the scope of the invention, photovoltaically active areas are those areas in which there is a direct conversion of energy from electromagnetic radiation in the optical range and thus from light into electrical energy. The photovoltaic passive regions typically include components that prevent or prevent photovoltaic conversion of energy. The photovoltaically passive regions of a solar cell module usually include all components of a solar cell module, including electronic components that are not formed as solar cells or photovoltaic cells. Furthermore, the photovoltaically passive regions also include components which are optically and / or electrically passive, which is effected, for example, by a corresponding structural design of the solar cell module. Accordingly, the photovoltaically passive regions may also include solar cells, which, for example, at the edge of a solar cell module due to shadowing at least partially optically passive and thus photovoltaic are passive. Each of these components thus defines respectively a photovoltaic passive area.

Eine Komponente eines photovoltaisch passiven Bereichs bzw. eine den photovoltaisch passiven Bereich definierende Komponente kann bspw. ein auf einer entsprechenden Solarzelle angeordnetes Kontaktfingerelement, ein Zellverbindungselement, ein sich zwischen jeweiligen Solarzellen befindender Zwischenraum, ein sich am Rand eines jeweiligen Solarzellenmoduls befindender Grenzbereich oder eine zumindest optisch passive und demnach photovoltaisch passive, lediglich Strom abführende Solarzelle sein. Eine photovoltaisch passive Solarzelle kann bspw. durch einen Rahmen des Solarzellenmoduls abgeschattet sein. Weiterhin können auch Solarzellen, die nicht verschaltet sind, als photovoltaisch passive Bereiche bezeichnet werden. A component of a photovoltaically passive region or a component defining the photovoltaically passive region can be, for example, a contact finger element arranged on a corresponding solar cell, a cell connection element, a gap located between respective solar cells, a boundary region located at the edge of a respective solar cell module, or at least optically passive and therefore photovoltaic passive, only electricity laxative solar cell. A photovoltaically passive solar cell can be shaded, for example, by a frame of the solar cell module. Furthermore, solar cells that are not interconnected, can be referred to as photovoltaic passive areas.

Erfindungsgemäß ist es nun bspw. denkbar, dass auf einzelnen oder allen der genannten photovoltaisch passiven Bereiche eines entsprechenden Solarzellenmoduls entweder lediglich ein Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung oder lediglich ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung oder sowohl mindestens ein Streuelement mit als auch mindestens ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung vorgesehen bzw. angeordnet ist. According to the invention, it is now conceivable, for example, to provide either only one scattering element with electromagnetic displacement or only one scattering element without electromagnetic displacement or at least one scattering element with as well as at least one scattering element without electromagnetic displacement on individual or all of the said photovoltaically passive regions of a corresponding solar cell module or is arranged.

Üblicherweise ist der als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung wirkende Fluoreszenzfarbstoff dazu . ausgebildet, ein Spektrum einfallender elektromagnetischer Strahlung zu verschieben. Dies kann bedeuten, dass der Fluoreszenzfarbstoff dazu ausgebildet ist, Photonen zu absorbieren und Photonen mit einer bspw. höheren Wellenlänge zu emittieren und somit eine spektrale Verschiebung der elektromagnetischen Strahlung hin zu Wellen höherer Wellenlänge herbeizuführen. Je nach Wellenlänge, bei der die Solarzellen die höchste Ausbeute an elektrischer Energie gewinnen können, kann die Wellenlänge der Strahlen durch das als Fluoreszenzfarbstoff ausgebildete Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung vergrößert oder verringert werden. Usually, the fluorescent dye acting as a scattering element with electromagnetic displacement is to. designed to shift a spectrum of incident electromagnetic radiation. This may mean that the fluorescent dye is designed to absorb photons and to emit photons having, for example, a higher wavelength and thus to bring about a spectral shift of the electromagnetic radiation toward waves of a higher wavelength. Depending on the wavelength at which the solar cells can obtain the highest yield of electrical energy, the wavelength of the Radiation can be increased or decreased by the designed as a fluorescent dye scattering element with electromagnetic displacement.

Weiterhin ist üblicherweise vorgesehen, dass mindestens eine einen photovoltaisch passiven Bereich definierende Komponente der Grundfläche des Solarzellenmoduls und das mindestens eine über der Komponente angeordnete Streuelement in geeigneter Weise in zumindest einem optisch transparenten Material eingebettet sind. Allerdings kann dabei bspw. das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung alternativ oder ergänzend auch an einer Ober- oder Unterseite eines transparenten Materials angeordnet sein. Furthermore, it is usually provided that at least one photovoltaically passive region-defining component of the base area of the solar cell module and the at least one scattering element arranged above the component are suitably embedded in at least one optically transparent material. However, for example, the at least one scattering element with electromagnetic displacement can alternatively or additionally also be arranged on an upper or lower side of a transparent material.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das Solarzellenmodul ein aus Kunststoff bestehendes, erstes transparentes Material, in dem die mindestens eine Komponente der Grundfläche eingebettet ist und ein aus Glas bestehendes, zweites transparentes Material umfasst, das auf dem ersten transparenten Material angeordnet bzw. aufgebracht ist. Das mindestens eine Streuelement kann im Bereich mindestens eines der transparenten Materialien, bspw. oberhalb, innerhalb oder unterhalb des ersten und/oder zweiten transparenten Materials, bspw. an der Grenze zwischen den beiden transparenten Materialien angeordnet sein. Das erste transparente Material kann bspw. als EVA- bzw. Ethylenvinylacetat-Folie ausgebildet sein. Das zweite transparente Material kann auch als Modulglas bezeichnet werden. Somit kann die Erfindung auch für flexible Solarzellenmodule, die bspw. in Kunststoff eingeschweißt sind, verwendet werden. Furthermore, it can be provided that the solar cell module comprises a first transparent material consisting of plastic in which the at least one component of the base surface is embedded and comprises a second transparent material consisting of glass, which is arranged or applied on the first transparent material. The at least one scattering element can be arranged in the region of at least one of the transparent materials, for example above, inside or below the first and / or second transparent material, for example at the boundary between the two transparent materials. The first transparent material may be formed, for example, as EVA or ethylene vinyl acetate film. The second transparent material may also be referred to as module glass. Thus, the invention can also be used for flexible solar cell modules, which are welded, for example. In plastic.

Bei einer Umwandlung von Energie aus elektromagnetischen Wellen in elektrische Energie mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen beschriebenen Solarzellenmoduls können elektromagnetische Wellen, die auf mindestens einem photovoltaisch passiven Bereich des Solarmoduls auftreffen, von einem Streu- element ohne elektromagnetische Verschiebung, bspw. einem Lambert 'sehen Streuer, reflektiert und durch das oberhalb dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung angeordneten, typischerweise auf dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung applizierten mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung, typischerweise dem Fluoreszenzfarbstoff, spektral verschoben werden. Dabei können die reflektierten und spektral verschobenen elektromagnetischen Wellen an einer Innenseite der Oberfläche des optisch transparenten Materials des Solarzellenmoduls hin zu Bereichen einer höheren Quantenausbeute reflektiert werden. In a conversion of energy from electromagnetic waves into electrical energy with an embodiment of a described solar cell module according to the invention, electromagnetic waves impinging on at least one photovoltaically passive region of the solar module can be detected by a scattered light source. element without electromagnetic displacement, eg a Lambert 'see spreader, reflected and arranged by the above the scattering element without electromagnetic displacement, typically applied to the scattering element without electromagnetic displacement at least one scattering element with electromagnetic shift, typically the fluorescent dye, spectrally. In this case, the reflected and spectrally shifted electromagnetic waves can be reflected on an inner side of the surface of the optically transparent material of the solar cell module towards regions of a higher quantum efficiency.

Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenmoduls. Furthermore, the present invention comprises a method for producing a solar cell module.

Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenmoduls wird für das Solarzellenmodul eine Grundfläche mit photovoltaisch aktiven Bereichen und photovoltaisch passiven Bereichen bereitgestellt. Dabei wird über dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche mindestens ein Streuelement mit oder ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet, wobei es sich bei dem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung um einen Fluoreszenzfarbstoff handeln kann. In the method for producing a solar cell module, a base area with photovoltaically active areas and photovoltaically passive areas is provided for the solar cell module. In this case, at least one scattering element with or without electromagnetic displacement is arranged above the at least one photovoltaically passive area of the base area, it being possible for the scattering element with electromagnetic displacement to be a fluorescent dye.

Ferner kann vorgesehen werden, dass über dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche mindestens ein weiteres Streuelement angeordnet wird. Dabei ist es denkbar, über einem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung ein Fluoreszenzfarbstoff als ein weiteres Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung anzuordnen. Furthermore, it can be provided that at least one further scattering element is arranged above the at least one photovoltaically passive area of the base area. It is conceivable to arrange a fluorescent dye as a further scattering element with electromagnetic displacement over a scattering element without electromagnetic displacement.

Beispielsweise wird das mindestens eine Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung auf dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich aufgebracht. Auf dem mindestens einen Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung wird dann beispielsweise das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung appliziert. For example, the at least one scattering element is applied without electromagnetic displacement on the at least one photovoltaically passive region. On the at least one scattering element without electromagnetic displacement is then, for example, applied the at least one scattering element with electromagnetic displacement.

Bei der Herstellung können Komponenten der Grundfläche innerhalb oder an einer Grenzfläche mindestens eines optisch transparenten Materials eingebettet werden. During manufacture, components of the base can be embedded within or at an interface of at least one optically transparent material.

Außer einer einfallswinkelunabhängigen Streuung eines Streuelements ohne elektromagnetische Verschiebung kann durch das Aufbringen von Fluoreszenzfarbstoffen als Streuelemente mit elektromagnetischer Verschiebung auf dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung das Spektrum einfallender Strahlung zu einem für die Solarzelle günstigeren Spektrum verschoben werden. Bei der Verwendung eines infraroten oder blauen Fluoreszenzfarbstoffs ist es außerdem möglich, das Aussehen bzw. Design des Solarzellenmoduls so zu ändern, dass die Oberfläche des Solarzellenmoduls einheitlicher aussieht, als es bei den bisher verwendeten silberfarbenen Kontaktbändern bzw. Kontaktbandelementen und Kontaktfingern der Fall ist, die als photovoltaisch passive Komponenten neben, auf und/oder zwischen Solarzellen angeordnet sind. Apart from an angle of incidence-independent scattering of a scattering element without electromagnetic displacement, by applying fluorescent dyes as scattering elements with electromagnetic displacement on the scattering element without electromagnetic displacement, the spectrum of incident radiation can be shifted to a more favorable for the solar cell spectrum. When using an infrared or blue fluorescent dye, it is also possible to change the appearance or design of the solar cell module so that the surface of the solar cell module looks more uniform than is the case in the previously used silver-colored contact bands and contact fingers, the are arranged as photovoltaic passive components next to, on and / or between solar cells.

Bei einer möglichen Umsetzung der Erfindung ist u. a. vorgesehen, auf allen zumindest optisch inaktiven Modulbereichen bzw. Bereichen der Grundfläche des Solarzellenmoduls als das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung mindestens einen Fluoreszenzfarbstoff aufzubringen. Ferner ist es denkbar, ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung zwischen der Grundfläche und dem mindestens einen Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung anzuordnen bzw. aufzubringen . In a possible implementation of the invention is u. a. provided on all at least optically inactive module areas or areas of the base of the solar cell module as the at least one scattering element with electromagnetic displacement to apply at least one fluorescent dye. Furthermore, it is conceivable to arrange or apply a scattering element without electromagnetic displacement between the base surface and the at least one scattering element with electromagnetic displacement.

Es ist auch denkbar, nur ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung auf den jeweiligen photovoltaisch passiven Komponenten der Grundfläche des Solarzellenmoduls vorzusehen. Zu den photovoltaisch passiven Komponenten der Grundfläche des Solarzellenmoduls zählen dabei auf jeweiligen Solarzellen angeordnete Kontaktfingerelemente und Kontaktbänder sowie Solarzellenzwischenräume. Vorteilhaft kann es sein, auf allen photovoltaisch passiven Komponenten jeweils mindestens ein Streuelement mit oder ohne elektromagnetische Verschiebung oder eine Kombination aus einem Streuelement mit und einem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung vorzusehen. It is also conceivable to provide only a scattering element without electromagnetic displacement on the respective photovoltaically passive components of the base of the solar cell module. The photovoltaically passive components of the base area of the solar cell module include contact finger elements and contact bands arranged on respective solar cells as well as solar cell gaps. It may be advantageous to provide at least one scattering element with or without electromagnetic displacement or a combination of a scattering element with and a scattering element without electromagnetic displacement on all photovoltaically passive components.

Das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung, bspw. der Fluoreszenzfarbstoff, schiebt das einfallende Licht in ein für die Solarzellen des Solarzellenmoduls günstigeres Spektrum. Außerdem wird das Licht, ähnlich wie an dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung, in alle Richtungen randomisiert abgestrahlt. Der Fluoreszenzfarbstoff ohne elektromagnetische Verschiebung kann auch zwischen den Solarzellen aufgebracht bzw. angeordnet werden, allerdings in einer möglichen Variante nicht in bzw. auf der Ebene der Solarzellen, sondern auf der Unterseite des Modulglases. So werden nicht nur die nach oben gestreuten Strahlen durch Totalreflexion auf die Solarzellen gelenkt, sondern auch nach unten gestrahlte Strahlen können von den Solarzellen genutzt werden. The at least one scattering element with electromagnetic displacement, for example the fluorescent dye, pushes the incident light into a spectrum that is more favorable for the solar cells of the solar cell module. In addition, similar to the scattering element without electromagnetic displacement, the light is randomly radiated in all directions. The fluorescent dye without electromagnetic displacement can also be applied or arranged between the solar cells, but in a possible variant not in or on the level of the solar cells, but on the underside of the module glass. Thus, not only the upwardly scattered rays are directed to the solar cells by total reflection, but also downwardly irradiated rays can be used by the solar cells.

Mit der Erfindung kann in einer möglichen Ausgestaltung eine Aktivierung der zumindest optisch inaktiven Bereiche, typischerweise für Dünnschichtmodule, nicht nur zwischen den Solarzellen in einem Solarzellenmodul, sondern auch auf den Solarzellen erfolgen. Außerdem kann eine zusätzlich zur Streuung vorhandene spektrale Verschiebung des einfallenden Lichts vorgesehen sein, die die Photonen dahin emittiert, wo die Solarzellen eine höhere Quantenausbeute besitzt. With the invention, in one possible embodiment, activation of the at least optically inactive regions, typically for thin-film modules, can take place not only between the solar cells in a solar cell module but also on the solar cells. In addition, an addition to the scattering spectral shift of the incident light may be provided, which emits the photons to where the solar cell has a higher quantum efficiency.

Unter der Annahme, dass eine monokristalline Silizium- Solarzelle eine Gesamtfläche von 240,48 cm2 aufweist und die darauf befindlichen Kontaktbänder 9,6 cm2 einnehmen, führt der aus der Quantenausbeutemessung berechnete Kurzschlussstrom JSC = 1,7 mA/cm2 für ein herkömmliches silberhaltiges Kontaktband zu einem Wirkungsgrad von 14,64 %. Assuming that a monocrystalline silicon solar cell has a total area of 240.48 cm 2 and the contact bands thereon occupy 9.6 cm 2 , the calculated from the quantum yield measurement short-circuit current JSC = 1.7 mA / cm 2 for a conventional silver-containing contact band to an efficiency of 14.64%.

Mit der Erfindung kann eine Wirkungsgradsteigerung von Solarzellenmodulen mit kristallinen und amorphen Solarzellen durch streuende und spektrumsverschiebende Fluoreszenzfarbstoffe und somit durch Streuelemente mit elektromagnetischer Verschiebung auf photovolatisch passiven und somit zumindest optisch und/oder elektrisch inaktiven Bereichen der Grundfläche erreicht werden. Mit der Erfindung kann auch die photovoltaische Aktivierung von zumindest optisch und/oder elektrisch inaktiven Bereichen bzw. Flächen in Dünnschichtmodulen erreicht werden. With the invention, an increase in efficiency of solar cell modules with crystalline and amorphous solar cells by scattering and spectrum-shifting fluorescent dyes and thus by scattering elements with electromagnetic displacement on photovoltaically passive and thus at least optically and / or electrically inactive areas of the base can be achieved. With the invention, the photovoltaic activation of at least optically and / or electrically inactive areas or areas in thin-film modules can be achieved.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste aus dem Stand der Technik bekannte Ausführung einer Solarzelle im Verbund eines Solarzellenmoduls in Draufsicht. 1 shows a schematic representation of a first known from the prior art embodiment of a solar cell in a composite solar cell module in plan view.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführung eines aus dem Stand der Technik bekannten Solarzellenmoduls in Draufsicht. Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung Beispiele für Komponenten von Solarzellenmodulen in schematischer Seitenansicht . FIG. 2 shows, in a schematic representation, a plan view of a second embodiment of a solar cell module known from the prior art. FIG. 3 shows a schematic representation of examples of components of solar cell modules in a schematic side view.

Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung weitere Beispiele für Komponenten von Solarzellenmodulen in schematischer Seitenansicht . FIG. 4 shows a schematic representation of further examples of components of solar cell modules in a schematic side view.

Figur 5 zeigt ein Diagramm zu einer Quantenausbeute verschiedener Solarzellenmodule. FIG. 5 shows a diagram of a quantum yield of various solar cell modules.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten. The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung in Draufsicht einen Ausschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten kristallinen Silizium-Solarzellenmoduls 2 mit einer Grundfläche, auf der eine Anzahl Solarzellen 4 angeordnet ist, wobei hier eine Solarzelle 4 dargestellt ist. Außerdem umfasst die Grundfläche sogenannte Zellverbindungselemente 6, die hier gepunktet dargestellt sind, und Kontaktfingerelemente 8, die auf den jeweiligen Solarzellen 4 angeordnet sind. Die Grundfläche umfasst eine die Solarzellen 4 jeweils umgebende freibleibende Modulfläche 10, die u. a. als Begrenzung zu einer benachbarten Solarzelle oder zu einem Rahmen des Solarzellenmoduls 2 vorgesehen ist. Figure 1 shows a schematic representation in plan view of a section of a known from the prior art crystalline silicon solar cell module 2 with a base surface on which a number of solar cells 4 is arranged, in which case a solar cell 4 is shown. In addition, the base area comprises so-called cell connecting elements 6, which are shown here in dots, and contact finger elements 8, which are arranged on the respective solar cells 4. The base area comprises a free-lying module surface 10 surrounding the solar cells 4 in each case, which u. a. is provided as a boundary to an adjacent solar cell or to a frame of the solar cell module 2.

Die letztgenannten Komponenten, d. h. die Zellverbindungselemente 6, die Kontaktfingerelemente 8 und die freibleibende Mo- dulfläche 10, die hier schraffiert dargestellt ist, sind im Unterschied zu der Solarzelle 4, die photovoltaisch aktiv sind, photovoltaisch passiv. Demnach sind die Zellverbindungselemente 6, die Kontaktfingerelemente 8 und die freibleibende Modulfläche 10 im Verbund des Solarzellenmoduls 2 u. a. auch zumindest optisch inaktiv. Die Zellverbindungselemente 6 der Solarzellen 4 in dem Solarzellenmodul 2 bestehen aus Metall. Sonnenstrahlen, die auf diese als Kontakte ausgebildete Zellverbindungselemente 6 fallen, werden reflektiert und verlassen das Solarzellenmodul 2, ohne die Solarzellen 4 treffen zu können. Zur Erzeugung von photovoltaischem Strom sind diese Photonen also verloren. Ebenso gehen Photonen verloren, die auf die Kontaktfingerelemente 8 treffen. Zwischen den Solarzellen 4 und im Bereich des Rahmens des Solarzellenmoduls 2 liegen ebenfalls photovoltaisch ungenutzte Bereiche, da auch hier einfallende Photonen zur Stromerzeugung verlorengehen, weil sie nicht auf Solarzellen 4 treffen können. The latter components, ie the cell connecting elements 6, the contact finger elements 8 and the free-standing motor Dulfläche 10, which is shown hatched here, are in contrast to the solar cell 4, which are photovoltaic active, photovoltaic passive. Accordingly, the cell connection elements 6, the contact finger elements 8 and the remaining free module surface 10 in the composite of the solar cell module 2, among other things, at least optically inactive. The cell connecting elements 6 of the solar cells 4 in the solar cell module 2 are made of metal. Sunbeams falling on these cell connection elements 6 formed as contacts are reflected and leave the solar cell module 2 without being able to hit the solar cells 4. To generate photovoltaic power, these photons are lost. Likewise, photons that strike the contact finger elements 8 are lost. Photovoltaically unused areas are also located between the solar cells 4 and in the region of the frame of the solar cell module 2, since incident photons are lost in order to generate electricity because they can not strike solar cells 4.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein als Dünnschichtmodul ausgebildetes Solarzellenmodul 20 in schematischer Darstellung in Draufsicht mit photovoltaisch aktiven Bereichen, die verschaltete Solarzellen 22 umfassen. Zu den photovoltaisch passiven Bereichen dieses Solarzellenmoduls 20 gehören hier Zellverbindungselemente 24, über die eine Serienverschaltung der Solarzellen 22 bereitgestellt wird, sowie schraffiert dargestellte äußere Solarzellen 26, die hier lediglich dazu vorgesehen sind, Strom abzuführen, jedoch zumindest optisch und somit auch photovoltaiisch passiv sind. Bei Dünnschichtmodulen sind auch Verluste durch Abschattung gegeben, wobei durch die Serienverschaltung Flächenverluste von etwa 5-10 % der Gesamtfläche entstehen. Theoretisch lassen sich diese Verluste auf 2 % reduzieren. Zum anderen sind in Dünnschichtmodulen ein bis zwei der äußeren Solarzellen 26 nicht verschaltet und damit elektrisch bzw. photovoltaisch nicht aktiv, da mit den äußeren Solarzellen 26 der gesammelte Strom abgeführt wird. FIG. 2 shows a schematic illustration of a solar cell module 20 in the form of a thin-film module in a schematic representation in plan view with photovoltaically active regions which comprise interconnected solar cells 22. The photovoltaically passive regions of this solar cell module 20 here include cell connecting elements 24, via which a series connection of the solar cells 22 is provided, as well as hatched outer solar cells 26, which are only intended to dissipate electricity, but are at least optically and thus photovoltaic passive. With thin-film modules, losses due to shading are also present, whereby surface losses of about 5-10% of the total area result from the series connection. Theoretically, these losses can be reduced to 2%. On the other hand, in thin-film modules, one to two of the outer solar cells 26 are not interconnected and thus electrically or photovoltaic not active because with the outer solar cells 26 of the collected electricity is dissipated.

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung mit mehreren Beispielen für die Ausbildung von Zellverbindungselementen 40, 42, 44, 300, die als Komponenten eines Solarzellenmoduls 46 ausgebildet und neben Solarzellen 48 Teil einer Grundfläche des Solarzellenmoduls 46 bilden. Es ist vorgesehen, dass die Zellverbindungselemente 40, 42, 44, 300 sowie die Solarzellen 48 in einer Ethylenvinylacetat-Folie als erstem transparenten Material 50 eingebettet sind. Auf dieser Folie ist ein Modulglas als zweites transparentes Material 52 aufgebracht. Dabei weist ein erstes aus dem Stand der Technik bekanntes Zellverbindungselement 40 (schwarz) eine herkömmliche reflektierende, bspw. metallische Oberfläche auf. Bei dem zweiten Zellverbindungselement 42 (weiß) ist auf der Oberfläche ein beispielsweise als Lambert ' scher Streuer ausgebildetes Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung aufgebracht. FIG. 3 shows a schematic representation of an arrangement with several examples for the formation of cell connection elements 40, 42, 44, 300, which are formed as components of a solar cell module 46 and form part of a base area of the solar cell module 46 in addition to solar cells 48. It is provided that the cell connection elements 40, 42, 44, 300 and the solar cells 48 are embedded in an ethylene-vinyl acetate film as the first transparent material 50. On this film, a module glass is applied as a second transparent material 52. In this case, a first known from the prior art cell connection element 40 (black) on a conventional reflective, for example. Metallic surface. In the case of the second cell connection element 42 (white), a scattering element formed, for example, as a Lambertian scatterer is applied on the surface without electromagnetic displacement.

Bei einem weiteren Zellverbindungselement 44 (weiß) ist auf der Oberfläche ebenfalls ein bspw. als Lambert ' scher Streuer ausgebildetes Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung aufgebracht. Zudem ist hierbei auf dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung ein Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung, bspw. ein Fluoreszenzfarbstoff 54 aufgebracht. Auf einem weiteren vorgesehenen Zellverbindungselement 300 (schraffiert) ist nur ein Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung, bspw. ein Fluoreszenzfarbstoff 302 aufgebracht, d. h. neben dem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung ist kein weiteres, zusätzliches Streuelement vorgesehen. In another cell connection element 44 (white), a scattering element designed as a Lambertian scatterer, for example, is also applied on the surface without electromagnetic displacement. In addition, a scattering element with electromagnetic displacement, for example, a fluorescent dye 54 is applied to the scattering element without electromagnetic displacement. On a further provided cell connection element 300 (hatched) only one scattering element with electromagnetic displacement, for example a fluorescent dye 302 is applied, i. H. In addition to the scattering element with electromagnetic displacement no additional, additional scattering element is provided.

Figur 3 zeigt, dass ein auf ein herkömmliches als Frontkontakt ausgebildetes erstes Zeliverbindungselement 40 senkrecht ein- fallender Strahl 56 als senkrecht reflektierter Strahl 58 aus dem entsprechenden Solarzellenmodul 46 austritt. FIG. 3 shows that a first cell connecting element 40, which is designed as a front contact, is perpendicularly falling beam 56 emerges as a vertically reflected beam 58 from the corresponding solar cell module 46.

Ein auf ein mit einem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung versehenes zweites Zellverbindungselement 42 einfallender Strahl 60 wird in den sich oberhalb befindlichen Halbraum gestreut. Bei einem Lambert ^schen Streuer geschieht das gleichverteilt in alle Richtungen. Strahlen 62, die mit einem Winkel größer oder gleich dem Winkel der Totalreflexion der Oberfläche 64 des Modulglases treffen, gelangen auf die Solarzelle 48. Strahlen 66 innerhalb eines Verlustkegels 68 der Totalreflexion werden transmittiert . Ein auf das Zellverbindungselement 300 auftreffender Strahl 304 wird als ein spektral veränderter bzw. verschobener Strahl 308 reflektiert. A beam 60 incident on a second cell connector 42 provided with a non-electromagnetic displacement diffuser is scattered in the half space located above. In a Lambert spreader, this happens equally distributed in all directions. Radiation 62, which meet with an angle greater than or equal to the total reflection angle of the surface 64 of the module glass, reach the solar cell 48. Radiation 66 within a loss cone 68 of the total reflection are transmitted. A beam 304 incident on the cell connector 300 is reflected as a spectrally displaced beam 308.

Der Fluoreszenzfarbstoff 54, 302 als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung emittiert absorbierte Photonen mit bspw. einer höheren Wellenlänge, die besser zum spektralen Verhalten des Solarzellenmoduls 46 passt. Dies kann bedeuten, dass die Wellenlänge in einen Bereich verschoben wird, bei dem das Solarzellenmodul 46 einen besseren Wirkungsgrad aufweist. Strahlen, die nicht vom Fluoreszenzfarbstoff als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung absorbiert werden, werden entsprechend der Streucharakteristik des Fluoreszenzfarbstoffs selbst bzw. des sich darunter befindenden Streuelements gestreut (Strahlen 72, 306) . Falls sich unter dem Fluoreszenzfarbstoff, wie bei dem Zellverbindungselement 300, kein eigens als Streuelement ausgewiesenes Material befindet, so werden nicht absorbierte Photonen durch dieses Material entsprechend dessen Reflexionsverhalten gestreut. The fluorescent dye 54, 302 as a scattering element with electromagnetic displacement emits absorbed photons with, for example, a higher wavelength, which better matches the spectral behavior of the solar cell module 46. This may mean that the wavelength is shifted to a range at which the solar cell module 46 has a better efficiency. Radiation which is not absorbed by the fluorescent dye as the electromagnetic displacement scattering element is scattered according to the scattering characteristic of the fluorescent dye itself or the scattering element underlying it (rays 72, 306). If there is no material specifically designated as a scattering element under the fluorescent dye, as in the case of the cell connection element 300, unabsorbed photons are scattered by this material according to its reflection behavior.

Der zusätzlich aufgebrachte Fluoreszenzfarbstoff 54, 302 schiebt demnach einfallendes Licht bzw. einfallende Strahlen 70, 304 als reflektierte Strahlen 74, 308 in einen Bereich des Spektrums, bei dem die Solarzellen 48 eine höhere Energieaus- beute erzielen. Das auf dem dritten Zellverbindungselement 44 aufgebrachte Streuelement streut die nicht absorbierten Strahlen 72 in den sich oberhalb befindlichen Halbraum. Auf das Zellverbindungselement 300 senkrecht einfallende durch den Fluoreszenzfarbstoff 302 nicht absorbierte Strahlen 304 treten als senkrecht reflektierte Strahlen 306 aus dem Solarzellenmodul 46 aus. The additionally applied fluorescent dye 54, 302 thus pushes incident light or incident rays 70, 304 as reflected rays 74, 308 into a region of the spectrum in which the solar cells 48 have a higher energy output. achieve booty. The scattering element applied to the third cell connection element 44 scatters the unabsorbed rays 72 into the half space above. Vertical rays incident on the cell connecting element 300 and not absorbed by the fluorescent dye 302 emerge from the solar cell module 46 as vertically reflected rays 306.

Der Fluoreszenzfarbstoff 54, 302 als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung emittiert absorbierte Photonen mit einer bspw. höheren Wellenlänge, bei der die Solarzellen 48 einen besseren Wirkungsgrad aufweisen. Strahlen, die nicht vom Fluoreszenzfarbstoff 54, 302 absorbiert werden, streut im Fall des Zellverbindungselements 44 das darunter aufgebrachte Streuelement oder im Fall des Zellverbindungselements 300 das Material, aus dem das Zellverbindungselement 300 besteht, entsprechend seinem Reflexionsverhalten. The fluorescent dye 54, 302 as an electromagnetic displacement scattering element emits absorbed photons having, for example, a higher wavelength at which the solar cells 48 have better efficiency. Radiation which is not absorbed by the fluorescent dye 54, 302, in the case of the cell connection member 44, scatters the scattering member placed thereunder or, in the case of the cell connection member 300, the material constituting the cell connection member 300 according to its reflection behavior.

Ein weiteres Beispiel für ein Solarzellenmodul 80 ist in Figur 4 in schematischer Seitenansicht dargestellt. Dieses umfasst in einer Grundfläche Solarzellen 82, die durch Zwischenräume 84 als photovolatisch passive Bereiche voneinander beabstandet sind. Auf den Zwischenräumen 84 sind Streuelemente 86 ohne elektromagnetische Verschiebung aufgebracht und somit angeordnet. Das Solarzellenmodul 80 umfasst als erstes transparentes Material 88 eine Folie aus Ethylenvinylacetat, in der die Solarzellen 82 eingebettet sind. Auf der Folie befindet sich als weiteres transparentes Material 90 ein Modulglas. Oberhalb der beiden ersten Zwischenräume 84 und der Streuelemente 86 ohne elektromagnetische Verschiebung ist unter dem Modulglas an einem Übergang zu der Folie innerhalb der Folie ein Fluoreszenzfarbstoff 92 eingebettet. Oberhalb dem dritten Zwischenraum 84 sowie dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung ist der Fiuoreszenzfarbstoff 92 auf einer Oberfläche 106 des als Modulglas ausgebildeten zweiten transparenten Materials 90 aufgebracht . Another example of a solar cell module 80 is shown in Figure 4 in a schematic side view. This comprises in a base solar cells 82, which are spaced by gaps 84 as photovoltaic passive regions from each other. On the gaps 84 scattering elements 86 are applied without electromagnetic displacement and thus arranged. The solar cell module 80 comprises as the first transparent material 88 a film of ethylene vinyl acetate in which the solar cells 82 are embedded. On the foil is a module glass as another transparent material 90. Above the two first intermediate spaces 84 and the scattering elements 86 without electromagnetic displacement, a fluorescent dye 92 is embedded under the module glass at a transition to the film within the film. Above the third gap 84 and the scattering element without electromagnetic displacement of the Fiuoreszenzfarbstoff 92 on a surface 106 of applied as module glass formed second transparent material 90.

Das im Rahmen der Erfindung vorgesehene Prinzip der Streuung kann nicht nur auf Zellverbindungselemente angewandt werden, sondern auch auf jeweilige Kontaktfingerelemente und Bereiche zwischen den Solarzellen 82 in dem Solarzellenmodul 80. Dort erfolgt eine spektrale Verschiebung der Wellenlänge nicht auf der Ebene der Solarzellen 82, sondern durch auf der Unterseite bzw. der Oberseite des Modulglases angeordnete Streuelemente mit elektromagnetischer Verschiebung 92. Von einem in das Solarzellenmodul 80 einfallenden Strahl 94 werden nicht nur die nach oben gestreuten Strahlen 96 durch Totalreflexion auf die Solarzellen 82 gelenkt, sondern auch Strahlen 98 bzw. Photonen, die den Fluoreszenzfarbstoff 92 und somit das Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung durchqueren, werden von den Solarzellen 82 genutzt. Ungenutzt bleiben weiterhin Strahlen 100, die in den Verlustkegel 102 fallen. An der Oberfläche 106 total reflektierte Strahlen 104, die das Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung, d. h. der Fluoreszenzfarbstoff 92 nicht absorbiert, können von dem auf der Zellebene aufgebrachten Streuelement 86 so gestreut werden, dass sie auf eine Solarzelle 82 treffen. The principle of scattering provided in the context of the invention can be applied not only to cell connection elements, but also to respective contact finger elements and regions between the solar cells 82 in the solar cell module 80. There, a spectral shift of the wavelength does not take place at the level of the solar cells 82 but through Of a falling into the solar cell module 80 beam 94 not only the upwardly scattered beams 96 are directed by total reflection on the solar cell 82, but also beams 98 and photons, respectively, arranged on the bottom or the top of the module glass which traverse the fluorescent dye 92 and thus the scattering element with electromagnetic displacement are used by the solar cells 82. Unused remain rays 100, which fall into the loss cone 102. At the surface 106 totally reflected rays 104, the scattering element with electromagnetic displacement, d. H. the fluorescent dye 92 is not absorbed, may be scattered by the scattered element 86 deposited on the cell level to strike a solar cell 82.

Durch zusätzliches Aufbringen des Fluoreszenzfarbstoffs 92 ist die Quantenausbeute wegen der spektralen Verschiebung höher als es lediglich durch Vorsehen der jeweiligen Streuelemente 86 möglich ist. By additionally applying the fluorescent dye 92, the quantum yield due to the spectral shift is higher than is possible only by providing the respective scattering elements 86.

Auf die Fluoreszenzfarbstoffe 92 als Streuelemente mit elektromagnetischer Verschiebung unter dem Modulglas einfallende Strahlen 94 werden gleichverteilt in den oberen Halbraum gestreut, Strahlen 96, die mit einem Winkel größer oder gleich dem der Totalreflexion die Oberfläche 106 des Modulglases treffen, gelangen auf Solarzellen 82. Strahlen 100 innerhalb des Verlustkegels 102 der Totalreflexion werden transmittiert . Nach unten gestreute Strahlen 98 treffen ebenfalls auf eine Solarzelle 82, wenn sie mit einem geeigneten Winkel gestreut werden. Strahlen 94, die nicht von Fluoreszenzfarbstoffen 92 absorbiert werden, werden von auf der Zellebene bzw. Grundfläche aufgebrachten Materialien, hier den Lambert' sehen Streuern 86 als Streuelemente ohne elektromagnetische Verschiebung, entsprechend ihrem Reflexionsverhalten gestreut. On the fluorescent dyes 92 as scattering elements with electromagnetic shift under the module glass incident rays 94 are scattered evenly distributed in the upper half space, rays 96, which hit the surface 106 of the module glass at an angle greater than or equal to the total reflection, reach solar cells 82. Rays 100th within the loss cone 102 of the total reflection are transmitted. Downwardly scattered beams 98 also strike a solar cell 82 when scattered at an appropriate angle. Rays 94 that are not absorbed by fluorescent dyes 92 are scattered by materials deposited on the cell surface, here Lambert's scatterers 86, as scattering elements without electromagnetic displacement, according to their reflectivity.

Oberhalb des dritten Zwischenraums 84 ist als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung der Fluoreszenzfarbstoff 92 auf dem oder in dem Modulglas und der Lambert' sehe Streuer 86 als Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung auf der Zellebene angeordnet. In das Solarzellenmodul 80 eintretende Strahlen 400, landen als gestreute Strahlen 402 auf einer Solarzelle 82, wenn sie von dem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung bzw. dem Fluoreszenzfarbstoff 92 mit dem richtigen Winkel gestreut werden. Strahlen 404, die nicht vom Fluoreszenzfarbstoff 92 absorbiert werden, streut das auf der Zellebene aufgebrachte Streuelement 86 entsprechend seinem Reflexionsverhalten . Above the third gap 84, the fluorescent dye 92 on or in the module glass and the Lambert 'spreader 86 is arranged as a scattering element without electromagnetic displacement on the cell level as a scattering element with electromagnetic displacement. Rays 400 entering the solar cell module 80 end up as scattered beams 402 on a solar cell 82 when scattered by the electromagnetic displacement scattering element or fluorescent dye 92 at the correct angle, respectively. Rays 404 that are not absorbed by the fluorescent dye 92 scatter the cell-level scattering element 86 according to its reflectivity.

In dem in Figur 5 dargestellten Diagramm ist eine Quantenausbeute QE in Prozent über der Wellenlänge λ elektromagnetischer Strahlung in nm aufgetragen. Eine erste Kurve 110 zeigt die Quantenausbeute für einen herkömmlichen Frontkontakt und somit einen photovoltaisch passiven Bereich auf einer Silizium- Solarzelle eines Solarzellenmoduls. Eine zweite Kurve 112 steht für die Quantenausbeute für den Fall, dass auf dem Frontkontakt ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung in weißer Farbe aufgebracht ist. Eine dritte Kurve 114, die gegenüber der zweiten Kurve 112 erhöhte Werte für die Quantenausbeute umfasst, ergibt sich für den Fall, das auf dem Frontkontakt auf dem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung aus weißer Farbe zusätzlich ein Fluoreszenzfarbstoff als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung im ultravioletten Bereich aufgebracht ist. Die vierte Kurve 116 zeigt im Vergleich die Quantenausbeute für eine photovoltaisch aktive Fläche der Solarzelle. Alle Messungen sind so erfolgt, dass die bestrahlten Flächen in Glas eingebettet waren. In the diagram shown in FIG. 5, a quantum yield QE in percent is plotted against the wavelength λ of electromagnetic radiation in nm. A first curve 110 shows the quantum yield for a conventional front contact and thus a photovoltaic passive region on a silicon solar cell of a solar cell module. A second curve 112 stands for the quantum efficiency for the case in which a scattering element without electromagnetic displacement in white color is applied on the front contact. A third curve 114, which comprises increased values for the quantum efficiency compared with the second curve 112, results in the case where the front contact on the scattering element without electromagnetic displacement of white color additionally has a fluorescent dye is applied as a scattering element with electromagnetic displacement in the ultraviolet range. The fourth curve 116 shows in comparison the quantum efficiency for a photovoltaically active surface of the solar cell. All measurements were made so that the irradiated areas were embedded in glass.

Unter der Annahme, dass eine monokristalline Silizium- Solarzelle eine Gesamtfläche von 240,48 cm2 hat und die darauf befindlichen Kontaktbänder 9, 6 cm2 einnehmen, führt der aus der Quantenausbeutemessung berechnete Kurzschluss JSC = 1,7 mA/cm2 für ein herkömmliches silberhaltiges Kontaktband zu einem Wirkungsgrad von 14,64 %. Assuming that a monocrystalline silicon solar cell has an area of 240.48 cm 2, and taking the contact strips thereon 9, 6 cm 2, the value calculated from the quantum yield measurement shorting JSC performs = 1.7 mA / cm 2 for a conventional silver-containing contact band with an efficiency of 14.64%.

Das Diagramm aus Figur 5 zeigt, dass sich der Kurzschlussstrom für das Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung auf eine Quantenausbeute JSC = 13,3 mA/cm2 (zweite Kurve 112) erhöht und für einen zusätzlich aufgebrachten Fluoreszenzfarbstoff als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung auf JSC = 14,3 mA/cm2 (dritte Kurve 114). Das ergibt eine berechnete Wirkungsgraderhöhung auf 14,84 % bzw. 14,86 %. Je größer der Flächenanteil bzw. Bereich in einem Solarzellenmodul ist, der bisher photovoltaisch und demnach optisch ungenutzt ist, desto höher ist die Steigerung des Wirkungsgrads. Da die Verwendung eines Lumineszenzstoffs als Fluoreszenzfarbstoff und somit als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung nur die zumindest optischen Eigenschaften eines Solarzellenmoduls verbessert, die elektrischen aber unbeein- flusst lässt, führt die erhöhte Photonenanzahl direkt zu einem höheren Wirkungsgrad. Dieser Effekt tritt auch bei Solarzellenmodulen, die als sog. Dünnschichtmodule ausgebildet sind, auf . The diagram of FIG. 5 shows that the short-circuit current for the scattering element without electromagnetic displacement increases to a quantum efficiency JSC = 13.3 mA / cm 2 (second curve 112) and for an additionally applied fluorescent dye as scattering element with electromagnetic shift to JSC = 14 , 3 mA / cm 2 (third curve 114). This results in a calculated increase in efficiency to 14.84% and 14.86%, respectively. The larger the surface area or area in a solar cell module which has hitherto been photovoltaic and therefore optically unused, the higher the increase in the efficiency. Since the use of a luminescent substance as fluorescent dye and thus as a scattering element with electromagnetic displacement only improves the at least optical properties of a solar cell module, but leaves the electrical but uninfluenced, the increased number of photons directly leads to a higher efficiency. This effect also occurs in solar cell modules which are designed as so-called thin-film modules.

Das Diagramm aus Figur 5 zeigt anhand einer Quantenausbeute- Messung auch, dass die Anzahl der Photonen, die einen Strom erzeugen, im blauen Wellenlängenbereich erhöht wird, wenn auf ein Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung auf Kontaktbändern einer monokristallinen Silizium-Solarzelle zusätzlich als Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung ein entsprechender Fluoreszenzfarbstoff aufgebracht wird. Auch das Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung mit weißer Farbe allein lenkt genügend Photonen auf die Solarzellenfläche, um einen signifikanten zusätzlichen Strom zu erzeugen. Für das Kontaktband einer monokristallinen Silizium- Solarzelle, das mit einem Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung und einem als Fluoreszenzlack ausgebildeten Fluoreszenzfarbstoff und somit einem Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung bedeckt ist, wird das einfallende Licht weiter in den Bereich von blauem Licht verschoben. The diagram from FIG. 5 also shows, based on a quantum yield measurement, that the number of photons which generate a current is increased in the blue wavelength range, if on a scattering element without electromagnetic displacement on contact bands of a monocrystalline silicon solar cell is additionally applied as scattering element with electromagnetic displacement a corresponding fluorescent dye. Also, the non-electromagnetic white-color scattering element alone directs enough photons onto the solar cell surface to generate significant additional current. For the contact strip of a monocrystalline silicon solar cell which is covered with a scattering element without electromagnetic displacement and a fluorescent dye formed as a fluorescent varnish and thus a scattering element with electromagnetic displacement, the incident light is further shifted in the range of blue light.

Claims

Patentansprüche claims 1. Solarzellenmodul, das eine Grundfläche mit photovoltaisch aktiven Bereichen und photovoltaisch passiven Bereichen aufweist, bei dem über mindestens einem photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche mindestens ein Streuelement mit oder ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet ist. 1. solar cell module having a base with photovoltaically active areas and photovoltaic passive areas, wherein at least one scattering element with or without electromagnetic displacement is arranged over at least one photovoltaically passive area of the base area. 2. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, bei dem über dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich ergänzend zu dem mindestens einen Streuelement ein weiteres Streuelement angeordnet ist. 2. The solar cell module according to claim 1, wherein, in addition to the at least one scattering element, a further scattering element is arranged above the at least one photovoltaically passive region. 3. Solarzellenmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung als Fluoreszenzfarbstoff (54, 92, 304) ausgebildet ist und das mindestens eine Streuelement ohne elektromagnetische Verschiebung als Lambert ' scher Streuer (86) ausgebildet ist. 3. Solar cell module according to claim 1 or 2, wherein the at least one scattering element with electromagnetic shift as a fluorescent dye (54, 92, 304) is formed and the at least one scattering element without electromagnetic displacement as Lambert shear shear (86) is formed. 4. Solarzellenmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine photovoltaisch passive Bereich mindestens einen zumindest optisch und/oder elektrisch passiven Bereich umfassen kann. 4. Solar cell module according to one of the preceding claims, wherein the at least one photovoltaic passive region may comprise at least one at least optically and / or electrically passive region. 5. Solarzellenmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine photovoltaisch passive Bereich als Zellverbindungselement (44), Kontaktfingerelement , als Zwischenraum (84), der neben mindestens einer Solarzelle (48, 82) angeordnet ist, und/oder als abgeschattete Solarzelle (26) , die lediglich Strom abführt, ausgebildet ist. 5. Solar cell module according to one of the preceding claims, wherein the at least one photovoltaic passive region as a cell connection element (44), contact finger element, as a gap (84), which is arranged next to at least one solar cell (48, 82), and / or as a shaded solar cell (26), which dissipates only power is formed. 6. Solarzellenmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine Streuelement mit elektromagnetischer Verschiebung dazu ausgebildet ist, ein Spektrum einfallender elektromagnetischer Strahlung (72, 94) zu verschieben, üblicherweise Photonen zu absorbieren und mit einer anderen Wellenlänge zu emittieren. 6. The solar cell module of claim 1, wherein the at least one electromagnetic displacement diffuser is configured to shift a spectrum of incident electromagnetic radiation, typically to absorb photons and emit at a different wavelength. 7. Solarzellenmodul nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine photovoltaisch passive Bereich der Grundfläche und das mindestens eine über dem photovoltaisch passiven Bereich angeordnete Streuelement jeweils in einem Bereich eines optisch transparenten Materials (50, 52, 88, 90) eingebettet sind. 7. The solar cell module according to claim 1, wherein the at least one photovoltaically passive area of the base area and the at least one scattering element arranged above the photovoltaically passive area are each embedded in a region of an optically transparent material. 8. Solarzellenmodul nach Anspruch 7, das ein aus Kunststoff bestehendes, erstes transparentes Material (50, 88) umfasst, in dem der mindestens eine photovoltaisch passive Bereich eingebettet ist, und das ein aus Glas bestehendes, zweites transparentes Material umfasst, das auf dem ersten transparenten Material angeordnet ist, wobei das mindestens eine Streuelement im Bereich mindestens eines der transparenten Materialien (52, 90) angeordnet ist. A solar cell module according to claim 7, comprising a first transparent material (50, 88) made of plastic, in which the at least one photovoltaically passive region is embedded, and which comprises a second transparent material consisting of glass, which on the first is arranged transparent material, wherein the at least one scattering element in the region of at least one of the transparent materials (52, 90) is arranged. 9. Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenmoduls (46, 80), bei dem für das Solarzellenmodul (46, 80) eine Grundfläche mit photovoltaisch aktiven Bereichen und photovoltaisch passiven Bereichen bereitgestellt wird, und bei dem über mindestens einem photovoltaisch passiven Bereich der Grundfläche mindestens ein Streuelement mit oder ohne elektromagnetische Verschiebung angeordnet wird. 9. A method for producing a solar cell module (46, 80), in which for the solar cell module (46, 80) a base area with photovoltaically active areas and photovoltaic passive areas is provided, and in which over at least one photovoltaically passive area of the base at least one scattering element is arranged with or without electromagnetic displacement. 10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem auf dem mindestens einen photovoltaisch passiven Bereich ergänzend zu dem mindestens einen Streuelement ein weiteres Streuelement aufgebracht wird. 10. The method of claim 9, wherein on the at least one photovoltaically passive region in addition to the at least one scattering element, a further scattering element is applied.
EP10803231A 2010-01-05 2010-12-20 Solar cell module Withdrawn EP2522039A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010004439A DE102010004439A1 (en) 2010-01-05 2010-01-05 solar cell module
PCT/EP2010/007781 WO2011082806A2 (en) 2010-01-05 2010-12-20 Solar cell module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2522039A2 true EP2522039A2 (en) 2012-11-14

Family

ID=44305854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10803231A Withdrawn EP2522039A2 (en) 2010-01-05 2010-12-20 Solar cell module

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20130037085A1 (en)
EP (1) EP2522039A2 (en)
JP (2) JP2013516748A (en)
KR (1) KR20120127588A (en)
CN (1) CN102782861B (en)
CA (1) CA2785601A1 (en)
DE (1) DE102010004439A1 (en)
SG (1) SG182311A1 (en)
WO (1) WO2011082806A2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8703976B2 (en) 2011-10-02 2014-04-22 Milan Soukup Manufacturing process for 8-aryloctanoic acids such as Aliskiren
FR2988222B1 (en) * 2012-03-13 2016-06-24 Commissariat Energie Atomique PHOTOVOLTAIC MODULE COMPRISING LOCALIZED SPECTRAL CONVERSION ELEMENTS AND METHOD OF MAKING SAME
WO2013162732A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Composition and method for upconversion of light and devices incorporating same
JP6311999B2 (en) 2013-02-26 2018-04-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Solar cell module and method for manufacturing solar cell module
WO2015118592A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Solar cell and solar cell manufacturing method
DE102015001942A1 (en) 2015-02-13 2016-09-01 Solsol Gmbh Interconnection of solar cells in solar module
CN109819682B (en) * 2016-09-28 2022-09-02 松下知识产权经营株式会社 Solar cell module and method for manufacturing solar cell module
NL2019628B1 (en) 2017-09-26 2019-04-03 Tno Photovoltaic module having scattering patterns
WO2019201416A1 (en) * 2018-04-16 2019-10-24 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Photovoltaic modules and method of manufacture thereof
JP7192134B2 (en) * 2020-03-10 2022-12-19 株式会社東芝 photoelectric conversion device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009011791A2 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Miasole Photovoltaic device with a luminescent down-shifting material
WO2010021204A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 三洋電機株式会社 Solar cell module, solar cell, and solar cell module manufacturing method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4130445A (en) * 1978-03-20 1978-12-19 Atlantic Richfield Company Light collector
JPS5870581A (en) * 1981-10-21 1983-04-27 Sharp Corp Solar battery device
JPS62124779A (en) * 1985-11-25 1987-06-06 Fuji Electric Co Ltd solar cell module
JP4368151B2 (en) * 2003-06-27 2009-11-18 三洋電機株式会社 Solar cell module
US20060042681A1 (en) * 2004-08-24 2006-03-02 General Electric Company Pv laminate backplane with optical concentrator
US20070125415A1 (en) 2005-12-05 2007-06-07 Massachusetts Institute Of Technology Light capture with patterned solar cell bus wires
US20090178704A1 (en) * 2007-02-06 2009-07-16 Kalejs Juris P Solar electric module with redirection of incident light
TW200915589A (en) * 2007-05-23 2009-04-01 Sunray Technologies Inc Redirection of light incident on a solar cell module
EP2156476B1 (en) * 2007-06-21 2016-03-30 Saint-Gobain Glass France S.A. Solar cell device, method for producing and use
EP2203943A4 (en) * 2007-10-12 2015-10-14 Omnipv Inc SOLAR MODULES WITH IMPROVED YIELD USING SPECTRAL CONCENTRATORS
CN101359700B (en) * 2008-09-19 2010-06-02 广东工业大学 Aluminum Alloy Backplane Solar Cell Module
DE202009007771U1 (en) * 2009-06-03 2009-08-20 Danz, Rudi, Dr. habil. Photovoltaic modules for radiation concentration

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009011791A2 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Miasole Photovoltaic device with a luminescent down-shifting material
WO2010021204A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 三洋電機株式会社 Solar cell module, solar cell, and solar cell module manufacturing method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BLAKERS A W: "SHADING LOSSES OF SOLAR-CELL METAL GRIDS", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, US, vol. 71, no. 10, 15 May 1992 (1992-05-15), pages 5237 - 5241, XP000306384, ISSN: 0021-8979, DOI: 10.1063/1.350580 *
See also references of WO2011082806A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011082806A2 (en) 2011-07-14
CN102782861B (en) 2016-03-30
DE102010004439A1 (en) 2011-07-07
CN102782861A (en) 2012-11-14
US20130037085A1 (en) 2013-02-14
JP2013516748A (en) 2013-05-13
KR20120127588A (en) 2012-11-22
CA2785601A1 (en) 2011-07-14
JP2015079981A (en) 2015-04-23
WO2011082806A3 (en) 2012-02-09
SG182311A1 (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2522039A2 (en) Solar cell module
EP2191515B1 (en) Solar cell construction
DE102005049081B3 (en) Layer arrangement for darkening a transparent pane
DE19907506A1 (en) Optical system of solar power generation module
DE202015102947U1 (en) Photovoltaic module
DE102008004771A1 (en) solar cell
DE102016108261A1 (en) Photovoltaic cell and photovoltaic module
EP3858606A1 (en) Coloured façade element with composite panel structure
DE102016007216A1 (en) High-performance solar cell module
DE102013220802A1 (en) Solar module and method for producing a solar module
DE102007058971A1 (en) Photovoltaic device and its use
DE102011089916A1 (en) Solar cell arrangement in tandem configuration
WO2009043340A2 (en) Photovoltaic module having at least one solar cell
DE102015216994A1 (en) Photovoltaic glass with independent light traps
DE102013205671A1 (en) Solar cell for converting incident radiation into electrical energy with a down conversion layer
DE102011109846A1 (en) Thin-film solar cell and process for its production
DE102012008218A1 (en) solar cell module
DE202010017315U1 (en) solar cell module
DE102010015848A1 (en) Solar module or solar cell with optically functional weather-resistant surface layer
DE112019001578B4 (en) Multi-level prismatic window
DE102016125637A1 (en) Photovoltaic module and method for producing a photovoltaic module
DE102009019937A1 (en) Sequence solar cell arrangement for use in photovoltaic system, has sequence solar cells and reflectors, where solar cells have two photoactive layers and refractive intermediate layer
EP2301082A2 (en) Solar cell having light trap and solar module
DE112015000696T5 (en) Solar cell module and manufacturing method for solar cell module
DE202011107554U1 (en) Photovoltaic power station

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120730

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20150127

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150609