[发明专利]具有疏水背面涂层的薄层光伏组件

说明书

本发明涉及具有疏水背面涂层的薄层光伏组件、其制造方法及其用途。

薄层光伏组件例如在空旷场地或屋顶系统中在高电压下暴露在严重风化下。薄层光伏组件通常含有单片集成的薄层光伏电池，其在光伏组件中的水分存在下腐蚀。

已知的是，由于薄层光伏组件近旁周围物的地电位与光伏层结构之间的不同电位，产生高达1000 V的高电气系统电压。在地电位下的周围物可以例如以薄层光伏组件的接地固定装置或以薄层光伏组件上的具有接地线的导电水膜为代表。高系统电压在组件框架与光伏层结构之间造成高电场强度。由此造成电瞬变或离子从玻璃漂移到光伏电池的薄层中。光伏电池的腐蚀或层离造成性能的长期退化或光伏组件的故障。

为了将电能输入公众供电网，光伏系统需要光伏组件电路和逆变器以将直流电压转换成交流电压。

从DE 10 2007 050 554 A1中获知具有升高的电位以降低长期使用过程中的性能退化的光伏系统。光伏组件电路的正极的电位在逆变器中相对于地电位变化以致不发生从光伏组件向地面的不受控放电。

用于光伏系统的逆变器也是已知的，其经由隔离变压器将光伏组件与对地电位电隔离以防止从光伏系统向地面的不受控放电。但是，这需要昂贵地使用适合光伏组件的具有低电效率的逆变器。

DE 10 2009 044 142 A1公开了在具有导电保护装置的玻璃上的薄层构件。由电场造成的来自玻璃板的离子漂移和/或放电从功能层结构转移到导电保护装置。作为附加电气部件引入导电保护装置使得薄层构件的制造方法更困难。

DE 10 2008 007 640 A1公开了具有光入射面疏水涂层（覆盖板）的光伏组件。这防止光入射面被水分弄湿。降水从覆盖板上滴落并降低降水中带来的污垢粒子的沉积。这旨在降低由覆盖板变脏造成的光伏组件效率变差。

从DE 100 63 739 A1、US 2002/0014090 A1和US 2010/0119774 A1中还获知具有作为光伏组件的面向光入射的覆盖板的疏水涂层的玻璃板。

本发明的目的是提供不依赖于逆变器和附加电气部件的防潮和防止高电场强度的改进的薄层光伏组件。

根据本发明通过根据独立权利要求1的具有疏水背面涂层的薄层光伏组件实现本发明的目的。从从属权利要求中看出优选实施方案。

本发明的具有疏水背面涂层的薄层光伏组件包含下列特征：

- 基板，其中在基板背面上布置至少一个疏水涂层，

- 在基板正面上的光伏层结构，和

- 覆盖板，其用至少一个中间层经其背面平面地粘合到基板正面上。

在本发明中，“正面”是指面向光入射的面。“背面”是指背向光入射的面。

本发明的薄层光伏组件包含在基板构造中的光伏组件。光伏层结构直接沉积到基板上。基板位于该光伏组件的背向光入射的面上。覆盖板面向光入射。光经过覆盖板入射到光伏组件中。

接地组件框架与光伏层结构之间的电场强度决定性地依赖于在其上布置光伏层结构的基板的表面电导率。对在组件框架与光伏层结构之间具有1000 V电位差的光伏试验电池的计算机模拟中已经证实，例如，玻璃基板的表面电导率从8.3 x 10^-14 S/m（新玻璃）提高到3.3 x 10^-8 S/m（老化玻璃）导致电场强度从630000 V/m到730000 V/m提高了16 %。

当由于降水或由于冷凝大气水分在基板表面上形成连续水膜时，基板的表面电导率特别高。本发明的疏水涂层使水与基板表面的接触角变大。这减轻基板表面被水润湿并特别有利地防止在背向施加的光伏层结构的基板表面上形成完整的水膜。这降低组件框架与光伏层结构之间的电场强度。这降低从光伏系统向地面放电的危险。此外，减少离子从基板漂移到光伏电池的薄层中。特定优点在于降低光伏层结构的腐蚀和因此降低薄层光伏组件在长期使用中的性能退化。本发明的疏水涂层还有利地降低水分渗透到光伏组件中的危险。

该疏水涂层优选含有至少一种有机硅烷。在该情况中，硅原子被至少一个有机基团取代。

在本发明的一个优选实施方案中，该有机基团是烷基。烷基的结构可以是直链、支链或环状的。该烷基优选具有2至21个碳原子，特别优选8至16个碳原子。这对该涂层的疏水性质和施加该涂层时烷基硅烷的反应性特别有利。

该烷基特别优选被卤化，最特别优选被氟化。特别地，该烷基链在远离硅原子的链端上或在支链烷基链的情况中在远离硅原子的链端上包括至少一个全氟化烷基。“全氟化”是指该烷基被氟原子完全取代。这对该涂层的疏水性质和耐化学性特别有利。