[发明专利]部分透明的薄层太阳能模块

说明书

技术领域

本发明涉及薄层太阳能模块，其中通过适当地去除不透明的或者仅微弱透明的光伏活性面的特定部分来实现对照射的光的期望的部分透明性。

背景技术

透明性在下面理解为对于在可见光谱范围(380nm到780nm)内的光相对于整个受检查的面的透过性。这具体而言意味着，受检查的面(例如太阳能模块)可以具有很不透光的或者甚至完全不透光的和较强地透光的区域。部分透明性在上下文中意味着，被观察的面对于部分入射光透明。

在将来的能量产生中太阳能电池起重要的作用。在此尤其是薄层太阳能模块鉴于材料消耗少和批量生产简单而具有优点。这种太阳能模块用非结晶的或者多晶的半导体材料构造，它们可在大面积的衬底上，尤其在玻璃衬底上低成本地沉积。最重要的代表是以硫化镉-碲化镉(CdS／CdTe)、二硒化铜铟(CIS-CIGS)或者非结晶的硅(a-Si)为基础的太阳能模块。

薄层太阳能模块由多个在衬底上顺序沉积的并且必要时被继续处理的层组成。

在具有所谓的“衬底上置”结构(，，Superstrat“-Konfiguration)的薄层模块中，从衬底(多为玻璃)开始沉积出透明的前接触层、不透明或者仅轻微透明的光伏活性半导体层和背接触层。在根据现有技术的绝大多数太阳能电池中，背接触层是不透明的。然而也公知有具有透明的背接触层的结构方式。

在具有所谓的“衬底下置”结构(，，Substrat“-Konfiguration)的薄层模块中，从衬底开始沉积出一般不透明的背接触层、不透明的光伏活性半导体层和透明的前接触层。作为前接触层一般使用透明的导电氧化物(TCO，transparent conductive oxide)，例如掺杂锡的氧化铟(ITO)、掺杂氟的氧化锡(FTO)或者掺杂铝的氧化锌(AZO)以及锡酸盐类的化合物，例如锡酸镉(Cd₂(SnO₄))。

从太阳能向电能的光伏变换在根据现有技术的太阳能电池中通常产生低于1伏的电压。因此为获得技术上可使用的电压必须串联许多单个太阳能电池。这在薄层太阳能模块中优选以如下方式进行，即，把太阳能模块的活性面分割成单个条状的太阳能电池。该分割通过所谓的结构化条进行，其中每个结构化条优选由三个紧邻的结构化切口组成。在一种优选的实施方式中，每个分切口各自仅分开太阳能模块的层序列的确定的单层。通过彼此适宜地布置这些分切口并且必要时用导电的或者绝缘的材料填充结构化切口来实现：一个太阳能电池的背接触部与紧跟着的太阳能电池的前接触层接触并且前接触部和背接触部各自在接触部位的前面或后面分开，由此产生这些太阳能电池的串联。对于这种加工人们也称为结构化。相应地根据现有技术的薄层太阳能模块具有许多单个太阳能电池，它们优选从太阳能模块的一个边缘延伸到另一个边缘(或者说直到该太阳能模块的去除了层的边缘)。单个的条状太阳能电池通过结构化条彼此分开并且彼此串联。为结构化，从现有技术公知有不同的方法，其中通常在结构化条的区域内以单个结构化切口的形式完全或者部分地去除覆层。在此例如涉及机械方法、激光加工方法、贴写方法(Pastenschreibmethode)或者剥离技术(参见DE3712589A1和DE4324318C1)。结构化条优选彼此平行延伸。

光伏式能量生产的一个重要的方面是对放置太阳能模块的面需求。特别从经济-生态的观点出发，力图把太阳能模块放在屋顶上以及越来越多地把太阳能模块集成在建筑物立面尤其是高楼立面内。

为在房屋立面内应用太阳能模块，所述太阳能模块以如下方式构造，即，其能够满足典型的立面覆盖的功能。另外所述太阳能模块有利地产生电能，该电能可以在房屋内使用或者可以输送到开放的电网中。

房屋立面，尤其是高楼立面一般具有特别的建筑上的要求。尤其是立面覆盖的区域需设计为部分透明的。即使当立面区域不含有窗户，而仅存在于不需要直接日光入射的功能空间前时，一定的光入射仍然是值得期待的。

在此部分透明的立面元件可以是有利的。

来自现有技术的常规的薄层太阳能模块不给出或者仅给出非常微小的部分透明性。具有它们的专门的用于串联单个太阳能电池条的结构化模板的薄层太阳能模块也不示出明显的透明性，这是因为透明的结构化切口仅具有总共明显小于0.1mm的宽度并且结构化区域具有大于5mm的典型的间隔。因此根据现有技术的薄层太阳能模块的透明性通常合计明显低于入射光的2％以下。

发明内容