Stand_der Dectmik Photovoltaische Module dienen zum Erzeugen von elektrischer Ener- gie aus Sonnenlicht. Die Energieerzeugung erfolgt dabei durch das Solarzellensystem, welches vorzugsweise durch Dünnfilmsolarzellen ausgebildet ist. Dünnfilmsolarzellen können aus verschiedenen Halbleitersystemen aufgebaut sein, wie CIGS (Kupfer-Indium-Gallium- Selenid), CTS (Kadmium-Tellurid-Sulfid), a-Si (amorphes Silizium) und anderen.

Diese dünnen Halbleitersysteme werden auf steifen Trägermaterialien wie Glas oder auf flexiblen Trägermaterialien, wie Polyimidfolien, Stahlbändern, Metallfolien und dergleichen aufgebracht.

Die Dünnfilmsolarzellen sind empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit, Sauerstoff und UV-Licht. Sie müssen aber auch vor mechanischer Beschädigung geschützt und zusätzlich elektrisch isoliert werden. Deshalb ist es notwendig, die Dünnfilmsolarzellen beidseitig mit Einkapselungsmaterialien zu umhüllen. Als Einkapselungsmaterialien dienen beispielsweise eine oder mehrere Schichten aus Glas und/oder Kunststofffolien.

Folienverbunde, bestehend im wesentlichen aus Polyvinylfluorid (PVF) und Polyethylenterephthalat (PETP), werden von der Anmelderin unter der Bezeichnung ICOSOLARO vertrieben und in einem gemäß der WO-A1- 94/29106 geoffenbarten Vakuumlaminierverfahren zur Herstellung von photovoltaischen Modulen eingesetzt. Durch dieses bekannte Verfahren werden zwar fotovoltaische Module bereitgestellt, in welchen das Solarzellensystem zufriedenstellend gegenüber Umwelteinflüssen ge- schützt ist, jedoch ist das Verfahren selbst mit relativ hohem Energieverbrauch und langen Prozeßzeiten verbunden.

- :-nduii-g Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen von photovoltaischen Modulen anzugeben, welches mit reduzierter Verfahrensdauer und niedrigem Energieaufwand durchge- führt werden kann und wobei dennoch photovoltaische Module mit zufriedenstellender Witterungsbeständigkeit für die Außenanwendung bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem Kaschierschritt die Materialbahn für den Einkapselungsmaterial-Ver- bund, bestehend aus einer Schutzschicht und einer Siegelschicht, an eine weitere Materialbahn für das Dünnfilm-Solarzellensystem und dessen Trägermaterial in einer Kaschierstation derart aneinanderher- angeführt werden, daß die Siegelschicht an das Dünnfilm- Solarzellensystem anschließt und durch Anwendung von erhöhtem Druck und gegebenenfalls erhöhter Temperatur in der Kaschierstation ein Verbund für einen photovoltaischen Dünnfilm-Modul gebildet wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Darstellung der Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbei- spieles Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand von Zeichnun- gen gemäß der Figurendarstellungen 1 bis 5 näher erläutert : Fig. 1 zeigt den Aufbau eines durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten photovoltaischen Moduls 1 mit erhöhter Steifigkeit, welcher aus dem Dünnfilm-Solarzellensystem 2 auf dem steifen Trägermaterial 3 beispielsweise Glas, welches gleichzeitig als Einkapselungsmaterial dient, und einem zweiten Einkapselungsmaterial 4 besteht.

Das Einkapselungsmaterial 4 wird in Figur la dargestellt. Es besteht aus einer Kunststoff-Siegelschicht 5 und einer Barriereschicht 9, welche eine Trägerschicht 6 für eine aus der Dampfphase abgeschiedene anorganische Oxidschicht 7 und eine Witterungsschutz-

schicht 8 enthält.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten, flexiblen Dünnfilmmoduls 10. Die flexiblen Eigen- schaften werden durch das flexible Trägermaterial 11 erzeugt.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 12 zum Herstellen eines steifen Dünnfilmmoduls l.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 20 zum Herstellen eines flexiblen Dünnfilmmoduls 10.

Fig. 5 zeigt die Wasserdampfdurchlässigkeit mehrerer, mit einer SiOx-Beschichtung versehenen Trägerfolien, wobei unterschiedliche Kunststoffe als Trägerfolie eingesetzt und miteinander verglichen werden.

WEge zum Ausführen der Erfindung Die Erfindung wird nunmehr anhand von Zeichnungen und Ausführungs- beispielen näher erläutert.

In einem ersten Verfahrensschritt wird das Einkapselungsmaterial 4 gemäß, Fig. la, bestehend aus der Witterungsschutzschicht 8, der anorganischen Oxidschicht 7, der Trägerschicht 6 und der Kunststoff- Siegelschicht 5 gebildet.

Die Beispiele a) bis c) geben mögliche Varianten für die Auswahl der Stoffe in den jeweiligen Schichten wieder : Beispiel a) : Witterungsschutzschicht 8 : Polyvinylchlorid (PVF) oder Polyvinyli- denchlorid (PVDF) in Folienform, Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan Anorganische Oxidschicht 7 : Siliziumoxid (SiOx) oder Aluminiumoxid (Al203)

Trägerschicht 6 für die anorganische Oxidschicht 7 : Polyethylen- naphthenat (PEN) oder Polyethylenterephthalat (PETP) sowie Koextrudate daraus in Form von Folien oder Folienverbunden Kunststoff-Siegelschicht 5 : Ethylenvinylacetat (EVA) oder Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan, Polyester oder Hot Melt Beispiel b) : Witterungsschutzschicht 8 : Top-Coat-Beschichtung aus Polyurethan oder Polymethylmethacrylat (PMMA) und stabilisierter Polyethylen- terephthalatfolie (PETP-Folie) Kleberschicht (nicht dargestellt) : Polyurethan Anorganische Oxidschicht 7 : Siliziumoxid (SiOx) oder Aluminiumoxid (Al20,) Trägerschicht 6 für die anorganische Oxidschicht 7 : Polyethylennaphthenat (PEN) oder Polyethylenterephthalat (PETP) sowie Koextrudate daraus in Form von Folien oder Folienverbunden Kunststoff-Siegelschicht 5 : Ethylenvinylacetat (EVA) oder Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan, Polyester oder Hot Melt Beispiel c) : Witterungsschutzschicht 8 : Fluorpolymere wie Ethylen-Tetrafluorethy- len-Copolymer (ETFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinyliden- fluorid (PVF) oder andere Fluorpolymerfolie Anorganische Oxidschicht 7 : Siliziumoxid (SiOx) oder Aluminiumoxid (Al2o3) Kunststoff-Siegelschicht 5 : Ethylenvinylacetat (EVA) oder Ionomere, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyurethan, Polyester oder Hot Melt In den Beispielen a) bis c) sind die Komponenten des Einkapselungs- materials 4 angeführt, welche durch ihr Zusammenwirken das Dünnfilm- solarzellensystem 2 gegen Witterungseinflüsse und das Eindringen von

Wasserdampf schützen.

Als Witterungschutzschicht 8 werden insbesondere Fluorpolymere ausgewählt, welche das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 gegen Witte- rungseinflüsse, wie beispielsweise UV-Strahlen, schützen.

Auf die Trägerschicht 6, welche beispielsweise aus PEN oder PET-PEN- Koextrudat besteht, wird die anorganische Oxidschicht 7 in einer Dicke von 30 bis 200nm durch Dampfabscheiden im Vakuum aufgebracht.

Die Barriereschicht 9 bestehend aus Trägerschicht 6 und anorgani- scher Oxidschicht 7 schützt das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 gegen das Eindringen von Wasserdampf.

Der Schichtaufbau mit der anorganischen Oxidschicht 7 hat nämlich den Vorteil, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit um den Faktor 10 niedriger ist als bei vergleichbaren anorganischen Oxidschichten, die auf PETP-Folien aufgebracht werden, was anhand von Fig. 5 gezeigt wird. Daraus ist zu ersehen, daß Polyethylenterephthalat (PETP) als Trägerschicht 6 zwar zufriedenstellende Werte zeigt, jedoch die Wasserdampfdurchlässigkeit ausgedrückt in g/m2 d (Gramm pro Quadratmeter und Tag = day) durch den Zusatz von Polyethylen- naphthenat (PEN) wesentlich reduziert werden kann. Dies wird in Fig.

5 anhand der Koextrudate PETP-PEN sowie anhand von reinem PEN anhand von je zwei Meßserie pro Kunststoff demonstriert.

Die im Einkapselungsmaterial 4 eingesetzte Siegelschicht 5 bewirkt durch ihre Klebeeigenschaften eine zusätzliche Schutzfunktion für das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 da über die Siegelschicht die Verklebung des Dünnfilm-Solarzellensystems mit dem Einkapselungs- material 4 erfolgt.

Das Ausbilden des Einkapselungsmaterials 4 unter Verwendung der beispielhaften Varianten gemäß a) bis c) hinsichtlich Auswahl der Stoffe betreffend Witterungsschicht 8, Barriereschicht 7, Trägerschicht 6 und der Siegelschicht 5 erfolgt in einem an sich bekannten Laminierverfahren.

Unabhängig davon wird auf die Trägerschicht 6, beispielsweise eine Polyethylennaphthenatfolie (PETP-Folie), eine koextrudierte Poly- ethylenterephthalat/Polynaphthenatfolie (PETP-PEN-Folie) die Bar-

riereschicht 7, beispielsweise eine Siliziumoxid (SiOx)-Schicht durch Abscheiden aus der Dampfphase aufgebracht.

An die Barriereschicht 7 wird in der Folge die Witterungsschicht 8, welche eine Kunststoff-Folie oder ein Kunststoff-Folienverbund sein kann, aufkaschiert. Ebenso wird die Siegelschicht 5, beispielsweise ein Polyurethankleber durch Kaschieren aufgebracht.

Das nunmehr gebildete Einkapselungsmaterial 4 wird auf der Vorrats- rolle 13 in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 gelagert. In der Beladestation 13 wird das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 zusammen mit dem steifen Trägermaterial 3, beispielsweise Glas, auf ein Transportband (nicht dargestellt) aufgebracht und der Heizstastation 15 zugeführt. Durch Regelungsvorrichtungen (nicht dargestellt) wird in der Heizstation das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 zusammen mit dem starren Trägermaterial 3, beispielsweise dem Glasträger, auf die Erweichungstemperatur der Siegelschicht 5 im Einkapselungsmaterial 4 vorerwärmt. Sowohl das vorerwähnte Einkapselungsmaterial 4 als auch das auf Temperaturen von 70 bis 180°C vorerwärmte Dünnfilm- Solarzellensystem 2 zusammen mit dem Glasträger 3 werden nunmehr der Kaschierstation 16 in Form eines Kalanderwalzenpaares 17 zugeführt.

Bedingt durch die erhöhte Temperatur in der Kaschierstation 16, welche vozugsweise in einem Bereich von 70 bis 180° C liegt, sowie den durch die Kalanderwalzen 17 ausgeübten Druck, welcher vorzugsweise 80 bis 400 N/cm (Liniendruck) beträgt, wird durch Kaschieren der eingekapselte photovoltaische Modul 1 gemäß Figur 1 gebildet. Dieser wird in einen Härteofen (18) übergeführt, in welchem die Aushärtung, insbesondere der Siegelschicht 5, bei Temperaturen von etwa 120 bis 190° C, erfolgt. Nach entsprechendem Ablängen wird an der Entladestation 19 der endgefertigte Dünnfilm- Modul 1 entnommen.

Eine weitere erfindungsgemäße Verfahrensvariante wird anhand der Vorrichtung gemäß Figur 4 näher erläutert. Dabei wird ebenso wie in der vorgenannten Verfahrensvariante das Einkapselungsmaterial 4 hergestellt und auf der Vorratsrolle 13 gelagert. Auf einer weiteren Vorratsrolle 13 wird das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 zusammen mit einem flexiblen Träger 11 gelagert.

Der flexible Träger 11 kann eine Kunststoff-Folie oder ein Kunst-

stoff-Folienverbund sein. Beispielsweise eignen sich Polyimid ent- haltende Kunststoffe als flexible Träger.

In der Folge werden das Einkapselungsmaterial 4 bzw. das Dünnfilm- Solarzellensystem 2 zusammen mit dem flexiblen Träger 11 der Kaschierstation 21 zugeführt. Dabei werden beide Materialbahnen in den Heizstationen 23, 23'auf die Erweichungstemperatur der Siegelschicht 5, das heißt auf etwa 70 bis 180°C, erwärmt. Bei der Kaschierstation 21 handelt es sich gemäß Figur 4 beispielsweise um ein Kalanderwalzenpaar 22. Eine oder beide Walzen sind dabei zumindestens auf die Erweichungstemperatur der Siegelschicht 5 im Einkapselungsmaterial 4, vorzugsweise auf 70 bis 180°C, erwärmt.

Dabei wird das vorerwärmte Einkapselungsmaterial 4 im Kalanderwal- zenspalt 22 unmittelbar auf das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 aufgebracht und bedingt durch einen Walzen-Anpreßdruck von etwa 80 bis 400 N/cm (Liniendruck) mit diesem verpreßt. Anschließend wird der Verbund im Härteofen 24 bei Temperaturen von etwa 120 bis 190°C ausgehärtet. Durch diesen Kaschierschritt erfolgt eine Einkapselung des Dünnfilm-Solarzellensystems 2 sowie die Ausbildung eines photo- voltaischen Dünnfilm-Moduls 10 gemäß Figur 2.

Durch Erhöhen der Anzahl an Vorratsrollen 13'wird der Einsatz eines zusätzlichen Einkapselungsmaterials 4'ermöglicht. Gemäß Figur 2 ist es denkbar, das Dünnfilm-Solarzellensystem 2 auch beidseitig zu umhüllen, sodaß eine weitere Verbesserung hinsichtlich Witterungs- bzw. Barriereschutz für das Solarzellensystem 2 gewährleistet ist.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren das Einkapselungsmaterial 4 sowie das Dünnfilm-Solar- zellensystem 2 zusammen mit dem jeweiligen Träger derart durch Kaschieren miteinander verbunden und unter Druck und erhöhter Tempe- ratur verpreßt werden, daß ein witterungsbeständiger photovoltai- scher Dünnfilmmodul in Form eines Verbundes ausgebildet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber bekannten Verfah- ren durch niedrige Verfahrensdauer und Energiekosten aus. Zusätzlich wird in dem einfach durchführbaren Verfahren ein gegenüber UV-Licht, Wasserdampf und sonstigen Witterungseinflüssen beständiger photovol- taischer Dünnfilmmodul bereitgestellt. Durch Auswahl des Trägermate- rials, beispielsweise in Form von Kunststofffolien bzw. Kunststoff- folienverbunden können dem photovoltaischen Modul zusätzlich flexib-

le Eigenschaften verliehen werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten photovoltai- schen Dünnfilm-Module dienen zur elektrischen Energieerzeugung aus Sonnenlicht. Ihre Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und reichen von Kleinenergieanlagen für Notrufsäulen oder Wohnmobile über in Gebäuden integrierten Dach-und Fassadenanlagen bis hin zu Großanlagen und Solarkraftwerken.

Bei den Anwendungen im Außenbereich hat es sich gezeigt, daß die Barrierewirkung der Einkapselungsmaterialien gegenüber Wasserdampf durch die aus der Dampfphase abgeschiedene Oxidschicht auf Trägerfolien aus PEN oder PETP-PEN-Koextrudaten zusätzlich erhöht wird.