[发明专利]具有连接插座的太阳能模块以及用于制造该太阳能模块的方法

说明书

背景技术

用于将太阳光直接转换为电能的光伏层系统充分公知。一般地所述光伏层系统称为“太阳能电池单元”，其中术语“薄层太阳能电池单元”涉及具有仅几微米的小厚度的层系统，这些层系统需要载体衬底以用于足够的机械强度。公知的载体衬底包括无机玻璃、塑料（聚合物）或金属，尤其是金属合金，并且可以依据相应的层厚和特定的材料特性被构成为刚性板或柔韧薄膜。

就工艺可操纵性和效率来说，具有由非晶、微晶或多晶硅、碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）或黄铜矿化合物、尤其是铜-铟/镓-二硫/二硒（通过公式Cu(In,Ga)(S,Se)₂缩写）构成的半导体层的薄层太阳能电池单元已被证明是有利的。尤其是铜-铟-二硒（CuInSe₂或CIS）由于其与太阳光的光谱适配的带隙而以特别高的吸收系数见长。

利用单个太阳能电池单元典型地只能达到小于1伏特的电压电平。为了获得技术上可用的输出电压，将大量太阳能电池单元在太阳能模块中相互串联连接。在此情况下薄层太阳能模块提供以下特殊优点：太阳能电池单元在层制造期间已经能以集成形式连接。在专利文献中已经多次描述了薄层太阳能模块。仅示例性地参见出版物DE 4324318 C1和EP 2200097A1。

典型地，用于制造薄层太阳能电池单元的层被直接施加到衬底上，该衬底与另一衬底被粘接成耐风雨的复合体。两个衬底之间的层结构包括背电极层和光伏活性吸收层。吸收层拥有半导体层和前电极层。对于电的外部连接端，每个薄层太阳能模块具有两个电压连接端。为此例如设置两个与背电极层接触的汇流导体，这些汇流导体分别与被引导至模块背侧的薄膜导体或扁平带导体导电连接。在模块背侧上，两个薄膜导体连接到一个或多个连接插座上，所述连接插座配备有连接电缆或插塞连接。这样的连接插座例如由DE 102005025632 A1公知。在连接插座处，太阳能模块可以与其它太阳能模块串联连接成模块支路或者与电负载连接，该电负载经常是用于将产生的直流电压变换为适用于公共电网的交流电压的逆变器。

在工业批量生产中，薄膜导体被人工地连接到连接插座，为此例如设置端子接触部。简单和成本低廉的自动化是不可能的，从而太阳能模块的制造与相对较高的生产成本关联。

此外可以在薄层太阳能模块情况下观察到串联电阻的连续增加，该串联电阻在几千运行小时的寿命之后逐渐过渡为至少近似恒定的值。该老化导致太阳能模块效率的不期望恶化。假定对此的主要原因是水分子扩散到太阳能电池单元的半导体材料中。为了阻止该老化，公知通过用作扩散势垒的密封带不透水和不透蒸汽地密封在两个经过层压的衬底之间的边缘缝隙。此外例如借助热融粘合剂将连接插座固定在衬底处，使得内部元件被气密地密封。

国际专利申请WO 2009/129405 A2描述了用于太阳能模块的连接盒，其中接触点通过底板的凹处可以与薄膜导体的端部件电连接。可以通过接触孔来接触薄膜导体的端部件，其中连接盒的底板没有封闭该接触孔。这也是不可能的，因为否则接触点不再能够接触薄膜导体。

发明内容

与此相应地，本发明的任务在于，以有利的方式改进常规的太阳能模块，其中尤其是应当实现连接插座的自动化固定和电连接。此外应当可靠和安全地避免在连接插座处的水或蒸汽渗入到太阳能电池单元中。

所述和其它任务根据本发明的建议通过具有并列权利要求的特征的太阳能模块或太阳能模块装置及其制造方法加以解决。本发明的有利构型通过从属权利要求的特征加以说明。

根据本发明展示了一种具有由两个衬底组成的层压复合体的太阳能模块。在衬底之间存在层结构，该层结构拥有前电极层、背电极层和位于两个电极层之间的半导体层用于形成多个串联连接的太阳能电池单元。太阳能模块优选是具有以集成形式连接的薄层太阳能电池单元的薄层太阳能模块。尤其是半导体层由黄铜矿化合物组成，该黄铜矿化合物例如可以是来自铜-铟/镓-二硫/二硒（Cu(InGa)(SSE)₂）族（例如铜-铟-二硒（CuInSe-₂或CIS））的I-III-VI半导体或有关化合物。两个衬底例如可以包含无机玻璃、聚合物或金属合金并且可以依据层厚和材料特性被构成为刚性板或柔韧薄膜。

太阳能模块具有两个相反极性的电压连接端，在这两个电压连接端处可以对该太阳能模块电接触。为此目的该太阳能模块包括两个接触元件，它们分别与前电极层和/或背电极层导电连接。优选地，两个接触元件分别仅与背电极层导电连接。