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Title:
SOLAR MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/127998
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solar module (1) having: a planar front face element (2); a planar rear face element (6), the rear face element (6) having at least one cut-out; an encapsulation material (3), which is arranged between the front face element (2) and the rear face element (6); a single solar cell or a plurality of electrically interconnected solar cells (10), which are arranged between the front face element (2) and the rear face element (6) and are encapsulated in an encapsulation volume so as to be weather resistant by means of the front face element (2), the rear face element (6) and the encapsulation material (3) surrounding the solar cells (10) in the form of a laminate; at least one electrical connection element (4), which emerges out of the encapsulation volume into the cut-out; a connection device (9) secured on the solar module (1) above the cut-out for making electrical contact with the at least one electrical connection element (4) in a sealed weather resistant manner; a sealing material (7), which, starting from the encapsulation material (3) extends into the cut-out and, in portions, out of the cut-out; and a plate (5), which is secured on the sealing material (7) above the cut-out from outside by exerting a contact pressure.

Inventors:
KÜHNE MARCEL (DE)
NIEMANN RALF (DE)
STELLING CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/101014
Publication Date:
June 23, 2022
Filing Date:
December 16, 2021
Export Citation:
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Assignee:
HANWHA Q CELLS GMBH (DE)
International Classes:
H02S40/34
Domestic Patent References:
WO2012117891A12012-09-07
Foreign References:
US20130263909A12013-10-10
US20130153004A12013-06-20
Attorney, Agent or Firm:
ADARES PATENT- UND RECHTSANWÄLTE REININGER & PARTNER GMBB (DE)
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Claims:
- 7 -

Patentansprüche:

1. Solarmodul (1 ), aufweisend ein plattenförmiges Frontseitenelement (2) und ein plattenförmiges Rückseitenelement (6), wobei das Rückseitenelement (6) mindestens eine Aussparung aufweist, ein Verkapselungsmaterial (3), das zwischen dem Frontseitenelement (2) und dem Rückseitenelement (6) angeordnet ist, eine einzige Solarzelle oder eine Mehrzahl elektrisch miteinander verschalteter Solarzellen (10), die zwischen dem Frontseitenelement

(2) und dem Rückseitenelement (6) angeordnet sind und mittels des Frontseitenelementes (2), des Rückseitenelementes (6) und des die Solarzellen (10) umschließenden Verkapselungsmaterials (3) in Form eines Laminats in einem Verkapselungsvolumen witterungsbeständig verkapselt sind, mindestens ein elektrisches Anschlusselement (4), das aus dem Verkapselungsvolumen in die Aussparung hervortritt, eine über der Aussparung am Solarmodul (1 ) fixierte Anschlusseinrichtung (9) zum witterungsbeständig versiegelten elektrischen Kontaktieren des mindestens einen elektrischen Anschlusselementes (4), ein Dichtmaterial (7), das sich ausgehend vom Verkapselungsmaterial

(3) in die Aussparung hinein und abschnittsweise aus der Aussparung heraus erstreckt, und eine Platte (5), die von außen unter einem Anpressdruck auf dem Dichtmaterial (7) über der Aussparung fixiert ist.

2. Solarmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (5) derart ausgebildet ist, dass sie einen Deckel für die Aussparung bildet.

3. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (5) aus Glas und/oder aus Metall ausgebildet ist. - 8 -

4. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dichtmaterial (7) ausgehend vom Verkapselungsmaterial (3) in die Aussparung hinein, diese vollständig ausfüllend und in die Anschlusseinrichtung (9) hinein erstreckt.

5. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial (7) aus einem Copolymerisat gebildet ist

6. Solarmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das das Copolymerisat des Dichtmaterials (7) aus Isobuten- Isopren Kautschuk ausgebildet ist.

7. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllmaterial (11 ) in der Anschlusseinrichtung (9) angeordnet ist und das Füllmaterial (11 ) den Anpressdruck für die Platte (5) bewirkt.

8. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (8) zwischen der Anschlusseinrichtung (9) und dem Rückseitenelement (6) angeordnet ist.

9. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmaterial (7) formschlüssig mit dem Rückseitenelement (6) verbunden ist.

10. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bifazial-Solarmodul ausgebildet ist.

Description:
Solarmodul

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Solarmodul mit einer rückseitigen Anschlussdose, das als Wafer-Solarmodul ausgebildet ist. Ein Wafer-Solarmodul unterscheidet sich von einem Dünnschicht-Solarmodul insbesondere dadurch, dass es waferbasierte Solarzellen und keine Dünnschicht-Solarzellen aufweist. Waferbasierte Solarzellen weisen eine Dicke größer als 100 pm oder beispielsweise im Bereich von 180 bis 300 pm auf, während Dünnschicht-Solarzellen eine Dicke im Bereich von wenigen pm aufweisen.

In Fig. 1 ist ein Solarmodul im Bereich einer elektrischen Anschlusseinrichtung 9 in Teil-Querschnittsansicht gezeigt. Das Solarmodul 1 weist ein plattenförmiges Frontseitenelement 2 und ein plattenförmiges Rückseitenelement 6 auf, wobei das Rückseitenelement 6 mindestens eine Aussparung aufweist. Ferner weist das Solarmodul 1 ein Verkapselungsmaterial 3 auf, das zwischen dem Frontseitenelement 2 und dem Rückseitenelement 6 angeordnet ist. Dieses Verkapselungsmaterial 3 umschließt eine Mehrzahl elektrisch miteinander verschalteter Solarzellen 10, die zwischen dem Frontseitenelement 2 und dem Rückseitenelement 6 angeordnet sind und mittels des Frontseitenelementes 2, des Rückseitenelementes 6 und des die Solarzellen 10 umschließenden Verkapselungsmaterials 3 in Form eines Laminats in einem Verkapselungsvolumen dauerhaft witterungsbeständig verkapselt sind. Das Solarmodul 1 weist ferner mindestens ein elektrisches Anschlusselement 4 auf, das aus dem Verkapselungsvolumen in die Aussparung hervortritt. Am Solarmodul 1 ist eine Anschlusseinrichtung 9 zum witterungsbeständig versiegelten elektrischen Kontaktieren des mindestens einen elektrischen Anschlusselementes 4 fixiert, wobei hier rein beispielhaft zwei elektrische Anschlusselemente 4 gezeigt sind. Die interne elektrische Verschaltung der Solarzellen 10 liegt außerhalb der Schnittebene dieser Darstellung. Die Anschlusseinrichtung 9 ist über eine Dichtung 8 an dem Rückseitenelement 6 fixiert und mit einem Füllmaterial 11 befüllt. Ferner weist das Solarmodul 1 ein Dichtmaterial 12 insbesondere in Form eines Epoxy- Materials oder als Polymere oder Copolymere auf, das sich ausgehend vom Verkapselungsmaterial 3 in die Aussparung hinein erstreckt. Bei einem derartigen Solarmodul kann es im jahrzehntelangen Feldeinsatz zu Undichtigkeiten kommen, die zum Eindringen von Feuchtigkeit in den verkapselten Innenraum des Solarmoduls führt. Dadurch können die elektrischen Anschlusselemente 4 nach und nach korrodieren, was zu Fehlfunktionen bis hin zu einem Ausfall des Solarmoduls führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Solarmodul bereitzustellen, das einen verbesserten Schutz gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird durch ein Solarmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Modifikationen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich das Dichtmaterial ausgehend vom Verkapselungsmaterial in die Aussparung hinein und abschnittsweise aus der Aussparung heraus erstreckt und das Solarmodul weiterhin eine Platte aufweist, die von außen unter einem Anpressdruck auf dem Dichtmaterial über der Aussparung fixiert ist.

Dadurch wird das Verkapselungsvolumen effizient abgedichtet. Durch diese Abdichtung kann eine möglichst lange Diffusionsbarriere durch das Dichtmaterial 7 gewährleistet werden und eine vergleichbare Versiegelung erreicht werden, welche bereits an den Front- und Rückseitenelement- Außenseiten erfolgt und eine deutlich höhere Barrierewirkung erzielt werden. Weiterhin wird der Materialverbrauch an Dichtmaterial 7 verringert. Die zur Leistungsabführung verwendete Anschlusseinrichtung ist auf dem Rückseitenelement aufgebracht und umschließt vollständig die Platte.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Frontseitenelement und das Rückseitenelement als Glasscheiben ausgebildet. In diesem Fall ist das Solarmodul als Glas-Glas-Modul ausgebildet. Zwischen der jeweiligen Glasscheibe und den Solarzellen kann weiterhin ein Einbettungspolymer wie beispielswiese Ethylenvinylacetat, Polyolefin oder ähnliches angeordnet sein. Als Verkapselungsmaterial kommt vorzugsweise Ethylenvinylacetat in Betracht. Die Aussparung kann beispielsweise als Bohrung ausgebildet sein.

Bevorzugt ist die Platte derart ausgebildet, dass sie einen Deckel für die Aussparung bildet. Unter der Formulierung „einen Deckel für die Aussparung bildet“ ist zu verstehen, dass die Platte in der Aufsicht auf das Rückseitenelement betrachtet größer oder gleich den Längs- und Breitenabmessungen der Aussparung ist. Bevorzugt ist die Platte im Bereich 10% bis 20% größer als die Längen- und Breitenabmessungen der Aussparung. Dadurch wird sichergestellt, dass die Platte die Aussparung in der Projektion betrachtet vollständig abdeckt. Bevorzugt ist die Platte parallel oder im Wesentlichen parallel zum Rückseitenelement angeordnet.

Weiterhin bevorzugt ist die Platte aus Metall und/oder aus Glas ausgebildet. Diese Materialien weisen in Kombination mit einem mechanischen Anpressdruck im Zusammenwirken mit vielen Dichtmaterialien eine gute Barrierewirkung für Feuchtigkeit und Wasser auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das Dichtmaterial ausgehend vom Verkapselungsmaterial in die Aussparung hinein, diese vollständig ausfüllend und in die Anschlusseinrichtung hinein. Hierdurch wird die witterungsbeständige Versiegelung des Verkapselungsvolumens weiterhin sichergestellt.

Bevorzugt erstreckt sich das Dichtmaterial ausgehend vom Verkapselungsmaterial in die Aussparung hinein und derart abschnittsweise aus der Aussparung heraus, dass es zwischen der Platte und dem Rückseitenelement angeordnet ist. Dadurch bildet das Dichtmaterial im Zusammenwirken mit der Platte einen Stopfen für die Aussparung aus. Dadurch wird weiterhin eine erhöhte Abdichtung für das Verkapselungsvolumen erzielt. Bevorzugt ist das Dichtmaterial aus einem diffusionsbeständigen Copolymerisat, insbesondere aus Butyl, genauer aus Isobuten-Isopren- Kautschuk gebildet. Dieses Material weist entlang ausgebildeter Buty-(Glas und/oder Metall)-Grenzflächen eine langzeitig wirkende Dichtwirkung auf. Dieses Material lässt sich einfach in der Aussparung anordnen, so dass eine formschlüssige Verbindung mit dem Rückseitenelement realisierbar ist. Bevorzugt ist das in der Aussparung angeordnete Dichtmaterial formschlüssig mit dem Rückseitenelement verbunden. Dadurch wird weiterhin die Abdichtung des Verkapselungsvolumens unterstützt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Füllmaterial in der Anschlusseinrichtung angeordnet. Bevorzugt bewirkt das Füllmaterial den Anpressdruck für die Platte. Das Füllmaterial ist bevorzugt ein Pottingmaterial. Dieses Füllmaterial ist bevorzugt Silikon.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Dichtung zwischen der Anschlusseinrichtung und dem Rückseitenelement angeordnet. Dadurch wird weiterhin ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Solarmodul verhindert oder zumindest reduziert. Die Dichtung ist bevorzugt aus Silikon ausgebildet. Bevorzugt die Anschlusseinrichtung mittels der Dichtung an dem Rückseitenelement fixiert.

Bevorzugt ist das Solarmodul als Bifazial-Solarmodul ausgebildet. Ein Bifazial- Solarmodul besitzt die Eigenschaft, sowohl auf die Vorderseite einfallendes Licht als auch auf die Rückseite einfallendes Licht zur Stromerzeugung zu nutzen. So kann Licht, dass ungenutzt durch das Solarmodul geht und reflektiertes Licht aus der Umgebung auf der Rückseite genutzt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen schematisch und nicht maßstabsgerecht: Fig. 1 eine Teil-Querschnittsansicht eines Solarmoduls gemäß Stand der Technik; und

Fig. 2 eine Teil-Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Solarmoduls. Fig. 1 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht eines Solarmoduls gemäß Stand der Technik. Fig. 1 ist bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert worden. Es wird daher auf diese Passagen verwiesen und im Folgenden werden in erster Linie Unterschiede zum erfindungsgemäßen Solarmodul beschrieben. Fig. 2 zeigt eine Teil-Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Solarmoduls. Das in Fig. 2 gezeigte Solarmodul entspricht dem in Fig. 1 gezeigten Solarmodul mit dem Unterschied, dass es anstelle des Dichtmaterials 12 in Form von Epoxy-Material ein Dichtmaterial 7 aus Butyl, insbesondere aus Isobuten- Isopren-Kautschuk, aufweist, das sich ausgehend vom Verkapselungsmaterial 3 in die Aussparung hinein, diese vollständig ausfüllend und in die Anschlusseinrichtung 9 hinein erstreckt und das Solarmodul weiterhin eine Platte 5 aufweist, die von außen unter einem Anpressdruck auf dem Dichtmaterial 7 über der Aussparung fixiert ist und die derart ausgebildet ist, dass sie einen Deckel für die Aussparung bildet.

Bezugszeichenliste:

1 Solarmodul

2 Frontseitenelement

3 Dichtungsmittel

4 elektrisches Anschlusselement

5 Platte

6 Rückseitenelement

7 Dichtmaterial

8 Dichtung

9 Anschlusseinrichtung

10 Solarzelle

11 Füllmaterial

12 Dichtmaterial