具有电绝缘的模块载体的太阳能模块以及用于制造所述太阳能模块的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及具有电绝缘的模块载体的太阳能模块W及用于制造所述太阳能模块 的方法。
【背景技术】
[0002] 用于直接地将太阳光转换为电能的光伏层系统是充分地已知的。所述光伏层系统 通常被称作"太阳能电池"，其中概念"薄层太阳能电池"设及具有仅几微米的厚度的层系 统，所述层系统为了足够的机械强度而需要(载体）衬底。已知的衬底包括无机玻璃、塑料 (聚合物）或者金属、尤其金属合金，并且可W根据各自的层厚度和特定的材料特性被设计 为刚性的板或者可弯曲的锥。
[0003] 鉴于工艺上的可操纵性和效率，具有由非晶娃、微晶娃或者多晶娃、蹄化儒 (CdTe)、神化嫁（GaAs)或者黄铜矿化合物、尤其通过公式化(In,Ga) (S，Se)2缩写的铜-铜 /嫁二硫/二砸组成的半导体层的薄层太阳能电池被证明为是有利的。尤其铜-铜二砸 (化InSez或者CIS)由于其匹配于阳光的光谱的带隙W特别高的吸收系数而突出。
[0004] 利用单独的太阳能电池典型地仅能达到低于1伏特的电压电平。为了得到技术上 可用的输出电压，因此大量太阳能电池在太阳能模块中彼此串联地布线。在此情况下，薄层 太阳能模块提供特殊的优点，太阳能电池可W已经在制造层期间W集成的形式布线。在专 利文献中，薄层太阳能模块已经多次被描述。仅仅示范性地参照DE4 324 318 Cl和EP 2 200 097 Alo
[0005] 在实践中，太阳能模块被安装到建筑物的屋顶(顶上安装）上，或者构成屋顶外层 的一部分订页内安装)。还已知的是，将太阳能模块用作屋面元件或者壁元件，尤其W自由装 配的或者无支撑的(无载体的）玻璃构造的形式。
[0006] 太阳能模块的屋顶安装通常屋顶平行地在错定在屋顶或者屋顶下部构造处的模 块固定设备处实现。运样的模块固定设备通常包括由平行的支撑轨道、例如侣轨道构成的 轨道系统，所述支撑轨道通过钢制错杆固定在瓦屋顶上或者通过螺钉固定在波形板屋顶或 者梯形板材屋顶上。
[0007] 常见的实践的是，给太阳能模块配备有由侣制成的模块框架，所述模块框架一方 面引起机械加强并且另一方面可W用于在模块固定设备处安装太阳能模块。
[000引在较近的时间，无框架的太阳能模块越来越多地被制造，所述太阳能模块具有减 小的模块重量，并且可WW降低的生产成本来生产。通常无框架的太阳能模块在其背侧上 配备有由钢或者侣组成的模块载体，所述模块载体被粘接到模块背侧上。模块载体如同模 块框架那样机械加强地起作用，并且可W用于将太阳能模块固定在模块固定设备处。在两 种情况下，模块载体经常还被称作加强支柱或者"后梁（Backrails)"。后梁在专利文献中 例如在DE10 2009057937Al和US2009/0205703Al中被描述。
[0009] 已知的是，由于在太阳能模块的邻近的环境中的地电位与光伏层结构之间的不同 的电位出现直到1500V的高的系统电压。典型地模块载体的接地造成太阳能模块的环境处 于地电位。所述高的系统电压导致模块载体和光伏层结构之间的高的电场强度。由此可能 发生电瞬变，而或者离子、诸如钢离子从玻璃漂移进入到光伏层结构的薄层中，或者从所述 薄层中漂移出来。光伏电池的腐蚀或者脱层导致持久的（电位感应的)功率退化或者导致太 阳能模块的失效。
[0010] 光伏系统为了将电能馈入到公共的供应电网中需要用于将直流电压转换为交流 电压的逆变器和太阳能模块的电路。
[0011] 由DE10 2007 050 554Al已知具有用于在长时间使用中减小功率退化的电位升 高的光伏系统。太阳能模块的电路的正极的电位在此在逆变器处相对地电位被推移，使得 不出现从太阳能模块到地的不受控制的放电。
[0012] 此外，还已知用于光伏系统的逆变器，所述逆变器通过分离变压器将太阳能模块 在电流上（galvanisch)与至接地（Erdmasse)的电位分离，W便防止从光伏系统到接地的 不受控制的放电。然而在此必须使用昂贵地匹配于太阳能模块的逆变器，所述逆变器具有 小的电效率。
[0013] DE10 2009 044 142Al公开薄层器件和例如具有导电保护设备的、玻璃上的太 阳能模块。在此来自玻璃片材的离子通过电场引起的漂移和/或放电从功能性层结构被转 移到导电保护设备。导电保护设备作为附加的电构件的引入使薄层器件的制造过程困难 化。
【发明内容】
[0014] 本发明的任务在于，W有利的方式改进具有模块载体(后梁）的太阳能模块，所述 太阳能模块与逆变器和附加的电构件无关地被保护免受电位感应的功率退化。
[0015] 所述的和其他的任务按照本发明的建议通过具有并列专利权利要求的特征的太 阳能模块W及用于制造太阳能模块的方法来解决。本发明的有利扩展方案通过从属权利要 求的特征说明。
[0016] 按照本发明示出太阳能模块，所述太阳能模块具有衬底和覆盖层，用于形成太阳 能电池的层结构位于所述衬底和覆盖层之间。所述衬底和覆盖层例如由无机玻璃、聚合物 或者金属合金组成，并且例如被构造为刚性板，所述板在所谓的复合片材结构中彼此连接。
[0017] 太阳能模块优选地是具有优选地W集成的形式串行布线的薄层太阳能电池的薄 层太阳能模块。典型地，所述层结构包括背电极层、前电极层W及吸收体。优选地，所述吸 收体包括由黄铜矿化合物组成的半导体层，所述半导体层可W例如是由铜-铜/嫁-二硫 /二砸（化（In,Ga) (S，Se)2)族、例如铜铜二砸（化InSez或者CIS)或者同族化合物组成的 I -III-VI半导体。
[0018] 至少一个用于在位置固定地错定的模块固定设备、如轨道系统处加固和/或支撑 地安装太阳能模块的模块载体通过粘接固定在背离层结构的、背侧的衬底面上。所述模块 载体优选地沿着在俯视图中矩形的太阳能模块的纵侧延伸。
[0019] 在有利的扩展方案中，按照本发明的太阳能模块具有两个或者四个模块载体。由 此能够在良好的负载分配(例如风负载）和小的材料耗费的情况下获得太阳能模块的安全 的固定。
[0020] 通常由与例如玻璃的(载体）衬底不同的材料制成模块载体，其中所述模块载体典 型地由金属材料、例如侣或者钢组成。为了在衬底处固定，所述模块载体具有至少一个粘接 面，所述粘接面通过由硬化的粘接剂组成的粘接层与背侧的衬底面粘接。
[0021] 在此情况下重要的是，粘接层包含至少在硬化的状态下高度电绝缘的粘接剂或者 由所述粘接剂组成。高度电绝缘的粘接剂的有利的效果可W在简单的模型中通过W下方式 来理解，即通过高度电绝缘的粘接剂明显地减少或者几乎完全地避免外来原子从衬底到层 结构中的扩散。运即使在模块载体和层结构之间的高的电压差情况下也适用。因此仅发生 太阳能模块的非常小的电位感应的功率退化或者不发生电位感应的功率退化。 W22] 在按照本发明的太阳能模块的有利的扩展方案中，所述粘接剂具有 > 1500G0hm*cm、优选地 > 4000G0hm*cmW及特别优选地 5000G0hm*cm直至 15000G0hm*cm 的比电阻。在此，特别有利的是，所述粘接剂在整个使用范围上、也即在层结构和模块载体 之间的直至1000 V的电压差情况下、在直至95°C情况下和在直至85%相对湿气情况下具有 所述比电阻。运样的高度电绝缘的粘接剂特别有益地将模块载体与衬底和光伏层结构绝 缘，并且特别高效地防止电位感应的功率退化。
[0023] 有利的按照本发明的粘接剂包含娃树脂粘合剂、聚氨醋、（聚）丙締酸醋或者环氧 树脂。特别有利的按照本发明的粘接