[发明专利]用于快速稳定薄层太阳能模块的额定功率的方法

说明书

技术领域

本发明处于光伏能量产生的技术领域并且涉及一种用于快速稳定薄层太阳能模块的额定功率或效率的方法。

背景技术

用于将太阳光直接转换为电能的光伏层系统是充分已知的。平面扩展的层系统通常称为“太阳能电池”。专门的概念“薄层太阳能电池”表示厚度仅几微米的光伏层系统。薄层太阳能电池需要用于提供足够机械强度的载体衬底。已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而被构成为刚性板或可弯曲的薄膜。基于广泛可用的载体衬底和简单的单片集成，可以成本低地制造薄层太阳能电池的大面积的装置，其中半导体层一般被直接施加在例如玻璃的载体衬底上。就工艺可操纵性和效率而言，具有由非晶硅、微晶（mikromorphem）硅或多晶硅、碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）或黄铜矿化合物——尤其是铜-铟/镓-硫/硒（CI(In,Ga)(S,Se)₂）制成的半导体层的薄层太阳能电池被证明是有利的，其中尤其是二硒化铜铟（CuInSe₂或CIS）由于其与太阳光的光谱匹配的带隙以高的吸收系数而突出。

为了获得技术上有用的输出电压，一般将很多太阳能电池串联接线，其中尤其是施加在载体衬底上的太阳能电池通常与正面的透明覆盖层、尤其是盖板连接并且与至少一个增附粘接薄膜连接成抗风化的光伏模块或太阳能模块（“层压”）。对于覆盖层的材料，例如选择低铁的钠钙玻璃。增附粘接薄膜例如由乙烯醋酸乙烯酯（EVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚乙烯（PE）、聚乙烯丙烯酸共聚物或聚丙烯酰胺（PA）组成。EVA作为可交联的橡胶弹性材料以特别好的可处理性而突出，并因此经常被采用。在具有复合片材结构的薄层太阳能模块中，近年里越来越多地采用PVB。PVB属于热塑性塑料，其在热作用下熔化而在此不交联，并且在化学组成方面不改变。

现在，在制造太阳能模块时可能出现不同类型的缺陷，这些缺陷不利地引起内部的电功率损耗并由此降低太阳能模块的额定功率或效率。对此的例子是导致局部提高的载流子重新组合速率、诸如裂缝、破裂的机械缺陷以及脱层或材料质量变化的短路（分路）。

在一些太阳能模块中，可能以特别不利的方式由于层压过程而出现额定功率的至少在很大程度上可逆的（瞬时的）减小。不限于理论，假定在层压时通过热、压力和湿气的作用在半导体层中产生缺陷，这些缺陷随着时间的流逝至少部分地、但一般最大程度地又痊愈。如同试验所展示的，基于黄铜矿半导体的薄层太阳能模块在层压之后具有暂时减小的额定功率，该额定功率比层压之前太阳能电池的额定功率小大约5-20%。

对于制造商而言，这可能意味着经济上的缺点，因为太阳能模块以与想象的更低的功率协调的价格销售。如果针对太阳能模块在工厂侧说明的额定功率明显低于恢复后出现的实际额定功率，则这必要时也可能导致太阳能设备的电系统的次优设计。

发明内容

与此相应地，本发明的任务在于提供一种对于薄层太阳能模块的批量生产适宜的用于快速稳定额定功率的方法，通过该方法在工厂内在常见生产循环的范围中就已经可以至少在最大程度上消除薄层太阳能模块的通过层压引起的（暂时）额定功率减小。该任务和其它任务根据本发明的建议通过具有独立权利要求的特征的方法解决。本发明的有利构型通过从属权利要求的特征说明。

根据本发明，展示了一种用于快速稳定薄层太阳能模块的额定功率或效率的方法。

该薄层太阳能模块包括由两个通过至少一个（塑料）粘接层相互连接的衬底组成的层压复合物，在这两个衬底之间有串联接线的（薄层）太阳能电池。每个太阳能电池包括至少一个形成异质结或pn结、也就是具有不同导电类型的区域序列的半导体层。该层压复合物典型地包括至少一个（背侧的）载体衬底，例如玻璃载体，在该载体衬底上施加太阳能电池，其中为此目的一般将第一电极层、第二电极层和至少一个布置在两个电极层之间的半导体层施加在载体衬底上。通常用掺杂物质来对半导体层掺杂。优选该半导体层由黄铜矿化合物组成，该黄铜矿化合物尤其是来自铜-铟/镓-二硫化物/二硒化物（Cu(In/Ga)(S/Se)₂）族的I-III-VI半导体，例如二硒化铜铟（CuInSe₂或CIS）或同族化合物。典型地，在该层压复合物中借助粘接层将具有所施加的太阳能电池的载体衬底与对于太阳光来说尽可能可穿透的（正面）覆盖层（例如玻璃板）粘接，其中太阳能电池嵌入在粘接层中。