光伏板以及用于制造光伏板的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種具有至少一個太陽能電池的光伏板，所述至少一個太陽能電池至 少在面朝光線的一側W及背離光線的相對側覆蓋有透明的復合材料。本發(fā)明還設及用于制 造所述光伏板的方法。
【背景技術】
[0002] 已經普遍知道用于從太陽福射獲得電能的光伏板。為了將太陽能轉換為電能，運 些板包括太陽能電池，尤其是分別特別改性的無機半導體或者半導體晶片，它們通常由適 當滲雜的娃制造并且被連接起來W形成組件。還已知的是應用有機半導體或者氣相沉積的 薄半導體層，所述有機半導體或者氣相沉積的薄半導體層包含蹄化儒、銅/銅/(聯)砸化物 或者銅/銅/嫁/硫化物/砸化物或者非晶娃。所述組件通過適當的裝置進行層壓、合并在殼 體中、并且用玻璃板覆蓋W保護組件免受諸如雨和雪等環(huán)境影響。W運種方式制造的光伏 板可W被安裝在適于將太陽福射轉換成電能的地方。然而，所述光伏板通常被設計成剛性 的、基本上不可彎曲的并且具有大的重量，其中所述重量主要由殼體W及光伏組件的封蓋 決定。
[0003] 在現有技術中，針對運些缺點中的其中一些已經進行改進了的光伏板是已知的。
[0004] W02013/119113A1披露了一種光伏板，通過由包含纖維增強熱塑性聚合物(特別是 聚甲基丙締酸甲醋）的透明復合材料制成的護套，防止所述光伏板的太陽能電池遭受例如 機械損壞等環(huán)境影響。為了制造，所述板與增強纖維組織一起被放置在模子上，并且在150 °C到250°C的溫度下W及1到500己的壓力下將液態(tài)熱塑性聚合物引入到模子中。與具有玻 璃封蓋的板相比，運可W將板制造得更薄并且重量更低，W及具有高的機械強度。然而，需 要具有合適設計的模子，用于制造不均勻的和/或彎曲的板。
[0005] DT24 45 642A1設及一種太陽能電池發(fā)生器，其中太陽能電池 W及它們的連接元 件在所有側上通過單一材料包圍。W下材料被提到用作材料:聚醋樹脂、丙締酸樹脂、聚合 丙締酸聚醋和環(huán)氧樹脂(具有或不具有玻璃纖維增強）、W及由聚碳酸醋基團構成的熱塑性 樹脂。為了制造，所述太陽能電池被放置在浸有合成樹脂的玻璃纖維層上并且用浸有同樣 合成樹脂的第二玻璃纖維層覆蓋，從而在所述合成樹脂固化之后，所述太陽能電池由均勻 的護套包封。然而，該篇文獻沒有披露任何關于太陽能電池發(fā)生器的強度、厚度或者重量的 細節(jié)。
[0006] EPO 071 181A2披露了一種光伏太陽能柔性組件，其具有太陽能電池。運里，至少 所述太陽能電池由層狀加強件從下面支撐和/或由加強薄玻璃層覆蓋W保護它們，而太陽 能組件表面的其余部分沒有被加強。所述太陽能組件包括柔性承載元件，諸如金屬織物、纖 維增強的柔性復合材料，或者增強塑料薄片。所述太陽能電池由塑料薄片或者柔性復合材 料包圍。太陽能組件的該復雜結構W及受限的柔性是不利的。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種光伏板，它避免了或者至少減少了現有技術中的缺點并 且具有低的重量和小的厚度。特別地，所述光伏板旨在具有盡可能柔性的設計，并且所述太 陽能電池旨在免受諸如機械破壞(例如由于冰富)等環(huán)境影響。而且，所述板旨在具有盡可 能高的效力，并且W簡單且成本有效的方式被制造。
[0008] 根據本發(fā)明，所述目的由于W下光伏板而得W解決，所述光伏板具有至少一個太 陽能電池，所述至少一個太陽能電池至少在其面朝光線的一側W及背離光線的相對側覆蓋 透明的復合材料，所述光伏板的特征在于:所述復合材料是基于含環(huán)氧基團丙締酸醋的玻 璃纖維增強塑料。所述至少一個太陽能電池因此在它的前側和它的后側大致完全地由復合 材料覆蓋。優(yōu)選地，所述至少一個太陽能電池完全地由復合材料包封。如果在本說明書的進 一步描述中提到太陽能電池，它指的是將入射到太陽能電池表面上的太陽光轉換成電能的 光電主動元件。而且，面朝光線的一側指的是當光伏板按照預期使用時，太陽能電池和/或 光伏板的面朝太陽福射的一側。應當理解，光線也可W撞擊背離光線的一側(后側），除非它 已經被覆蓋成不透光的。而且，多個太陽能電池可W相連W形成組件，并且可W用復合材料 覆蓋和/或包封在復合材料內。如果在本說明書中提到玻璃纖維，它一般指的是包括所需強 度的透明增強纖維W加強基于含環(huán)氧基團丙締酸醋的塑料。因此，在本說明書的范圍內，定 名為玻璃纖維的增強纖維不是必須由玻璃制造。尤其是，所述玻璃纖維可W由透明塑料構 成，所述透明塑料與基于含環(huán)氧基團丙締酸醋的塑料具有大致相同的光學折射指數。復合 材料中的玻璃纖維造成板的機械增強，不過由于它們的透明度也提升了復合材料的高的透 光度。玻璃纖維W及基于含環(huán)氧基團丙締酸醋的塑料造成板的被復合材料包圍的帶電部件 的充分電氣絕緣。所述復合材料將用它覆蓋和/或用它完全包封的部件與環(huán)境隔離。特別 地，所述板被賦予高的強度W及相對于機械影響的高抵抗力。它的高沖擊強度提供了對于 例如冰富或者其它機械影響的適當防護。因此分別不需要自身的外殼或者用玻璃板覆蓋， 所述外殼是將組件合并在其中W便獲得所需的強度W及用于免受環(huán)境影響。根據本發(fā)明的 板可W尤其制造成特別薄并且具有低的重量。由于復合材料的高透明度，所W額外地獲得 了板的高效力。令人驚奇的是，復合材料的透明度基本上不受環(huán)氧基團的影響。板還是柔性 的具有特別的優(yōu)勢，從而它容易呈現它所位于其上的不同非均勻表面的形狀。所述板可W 在它的前側和/或后側上包括另外的層，例如有機聚合物材料，用于進一步改進對環(huán)境影響 的防護。因此，ETFE(乙締-四氣乙締共聚物）薄片可W施加在面朝光線的前側上，并且EPE 化VA -聚醋-EVA)薄膜層可W施加在背離光線的后側上。而且，可W在所述太陽能電池的面 朝光線的一側與布置在所述板的前側的復合材料層之間，在單個材料(諸如EVA(乙締醋酸 乙締醋)層)之間添加附加的聚合物層。
[0009] 根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述含環(huán)氧基團丙締酸醋是甲基丙締酸縮水甘油醋。
[0010] 如果所述玻璃纖維具有在3到15微米范圍內、優(yōu)選在6到12微米范圍內、特別優(yōu)選 是9微米的單絲直徑，那么由玻璃纖維形成的增強層W及因此所述復合材料層可W被設計 得特別薄和柔初，并且具有低的重量。
[0011] 優(yōu)選地，在所述至少一個太陽能電池的面朝光線一側的所述玻璃纖維被設計成一 織物，所述織物的重量在50到300g/m2范圍內，優(yōu)選在100到200g/m 2范圍內，特別優(yōu)選在160 到165g/m2范圍內。玻璃纖維作為織物的設計增加了復合材料W及因此板的承載能力。而 且，如此輕的織物也允許制造具有低重量的板。
[0012] 如果在所述至少一個太陽能電池的面朝光線的一側所述織物包括經紗和締紗，并 且紗線支數在30到120特克斯范圍內，優(yōu)選在45到100特克斯范圍內，特別優(yōu)選在60到70特 克斯范圍內，那么運是特別優(yōu)選的。特克斯指的是每1000米1克。運樣的織物允許在所述至 少一個太陽能電池的面朝光線的一側上復合材料的薄且輕的設計。
[0013] 根據本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例，在所述至少一個太陽能電池的背離光線一側所述 玻璃纖維被設計成一織物，所述織物的重量在100到600g/m 2范圍內、優(yōu)選在200到500g/m2范 圍內，特別優(yōu)選是390g/m2。布置在所述至少一個太陽能電池的背離光線一側的織物比布置 在所述至少一個太陽能電池的面朝光線一側的織物可W尤其具有更重并因此更堅固的設 計。通過運種方式，所述板在后側可W具有特別堅固的加強，而穿過板的前側入射到太陽能 電池上的光線W盡可能少的損耗穿透較薄的織物層。
[0014] 優(yōu)選地，在所述至少一個太陽能電池的背離光線一側上，所述織物包括經紗和締 紗，所述經紗由巧1巧個、優(yōu)選巧1]7個、特別優(yōu)選5個紗線相連，并且紗線支數在30至1]120特克 斯范圍內，優(yōu)選在45到100特克斯范圍內，特別優(yōu)選在60到70特克斯范圍內，所述締紗的紗 線支數在100到450特克斯范圍內，優(yōu)選在200到350特克斯范圍內，特別優(yōu)選在270到280特 克斯范圍內。通過連接數個紗線W形成經紗，它的強度得W增加。經紗和締紗的紗線支數額 外地允許在所述至少一個太陽能電池的背離光線一側上復合材料的薄的設計。
[0015] 根據本發(fā)明，由于用于制造上述光伏板的W下方法，所述目的被進一步解決，該方 法包括W下步驟：
[0016] -在玻璃纖維的第一織物上施加粉末狀的含環(huán)氧基團丙締酸醋；
[0017] -在所述粉末狀的含環(huán)氧基團丙締酸醋上，或者在施加在所述粉末狀的含環(huán)氧基 團丙締酸醋上的乙締醋酸乙締醋層上，放置至少一個太陽能電池和與所述太陽能電池相連 的電氣支路W及連接多個太陽能電池的可能的連接線，
[0018] -在所述至少一個太陽能電池、所述支路和所述可能的連接線上放置玻璃纖維的 第二織物，
[0019] -在所述第二織物上施加粉末狀的含環(huán)氧基團丙締酸醋，W及
[0020] -對整個結構進行層壓。
[0021] 通過層壓，所述粉末狀的含環(huán)氧基團丙締酸醋烙融并且是透明的，并且該結構的 各個層彼此相連。根據該方法，在層壓之后，所述至少一個太陽能電池或者多個太陽能電池 在面朝光線的一側W及在背離光線的一側分別覆蓋透明復合材料和/或由所述復合材料包 封。而且，太陽能電池的支路W及連接多個太陽能電池的可能的連接線也至少部分地用透 明復合材料包封。運里，所述復合材料包括相應的玻璃纖維織物W及含環(huán)氧基團丙締酸醋。 該結構的制造是簡單并且成本效益高的。所述粉末狀的含環(huán)氧基團丙締酸醋優(yōu)選利用粉末 撒布機施加在相應的織物上，并且可W被合適地計量。所述含環(huán)氧基團丙締酸醋可W部分 地穿透到所述織物的網眼開口中，并且因此可W在層壓期間圍繞織物的玻璃纖維更好地烙 融。應當指出，所述粉末可W具有非常小的粒度尺寸，并且術語"粉末"因此也可W包括"細 粉"。而且，在施加在第一織物上的粉末狀含環(huán)氧基團丙締酸醋與所述太陽能電池和/或它 的支路W及可能的連接線之間，可W設置乙締醋酸乙締醋層，作為防止環(huán)境影響的附加保 護。
[0022] 優(yōu)選地，甲基丙締酸縮水甘油醋被作為含環(huán)氧基團丙締酸醋施加。在層壓之后，所 述甲基丙締酸縮水甘油醋是透明的，其中在光伏板的使用壽命期間它的透明度保持基本不 變并且不會變黃。而且，它與玻璃纖維織物一起賦予所述板高的強度，但仍然保持柔性。
[0023] 如果在150°C到200°C的溫度范圍和高達500毫己的壓力下W及在0到300毫己的真 空下進行層壓，則是特別優(yōu)選的。在處于上述真空下的結構層上施加高達500毫己的壓力。 例如，所述壓力可W施加在一板件上，所述板件作用在經受所述真空的層上。無需參考特定 的理論，假設通過在織物上施加粉末狀的含環(huán)氧基團丙締酸醋，初始沒有被粉末堵塞的通 風道保留在織物上，在應用真空時運有助于幾乎完全避免疊層復合材料中的氣塞。
[0024] 根據本發(fā)明的又一個有利實施例，所述第一和第二織