ES2947450T3

ES2947450T3 - Módulo solar con área de apertura ampliada

Info

Publication number: ES2947450T3
Application number: ES19806584T
Authority: ES
Inventors: Joerg Palm; Rene Kalio
Original assignee: CNBM Research Institute for Advanced Glass Materials Group Co Ltd
Current assignee: CNBM Research Institute for Advanced Glass Materials Group Co Ltd
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2023-08-09
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: KR20210013612A; US20210202773A1; KR102532346B1; EP3803985A4; JP7087196B2; US11646386B2; WO2019223609A1; EP3573110A1; EP3803985B1; EP3803985A1; CN112424954A; JP2021526740A; CN112424954B

Abstract

Un módulo solar (1), con un sustrato plano (2) y una pluralidad de celdas solares (12) que están conectadas en serie entre dos pistas conductoras (15, 15') y están dispuestas en un primer lado del sustrato (2), en el que las células solares (12) forman una región interior del módulo ópticamente activo (13) que está rodeada por una región del borde del módulo ópticamente inactiva (14), en el que un orificio (17, 17') en el sustrato (2), un caja de conexiones (18,18') en un segundo lado del sustrato (2), y una conexión eléctrica (21,21') entre un punto de derivación (25,25') en la pista conductora (15,15') y un punto de conexión (26, 26') de la caja de conexiones (18, 18') están asociados con cada pista conductora (15, 15'), donde el orificio (17, 17') está posicionado al menos parcialmente en el interior del módulo región (13) tal que el punto de toma (25,25') sobre la pista conductora (15,15') se sitúa fuera de una extensión de alineación del orificio (17,17') y al menos una célula solar (12) está dividida o tiene una longitud acortada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Módulo solar con área de apertura ampliada

La presente invención se encuentra en el campo técnico de la generación de energía fotovoltaica y se refiere a un módulo solar con un área de apertura que se amplía en comparación con el área de apertura de los módulos solares de la técnica anterior con las mismas dimensiones.

Los costos de generación de corriente a partir de energía fotovoltaica dependen de varios factores contribuyentes. Además de los costos de producción de los componentes de todo el sistema, entran en juego las propiedades del módulo solar, como la potencia de salida, el coeficiente de temperatura y el rendimiento con poca luz. Además, la vida útil de los componentes y de todo el sistema constituye un factor de impacto sustancial. Dado que los costos de generación son cruciales en última instancia para el éxito económico de un sistema fotovoltaico e influyen significativamente en la competencia con otras formas de energía, como la energía eólica, los combustibles fósiles o la energía nuclear, la confiabilidad y la vida útil deben optimizarse en el desarrollo de los módulos solares. , además de los costes y la potencia de salida. Se ha demostrado en la práctica que para el cumplimiento satisfactorio de los requisitos de costos, potencia y vida útil, a menudo se deben encontrar compromisos ya que las medidas requeridas frecuentemente tienen un impacto contrario a estos requisitos.

En principio, en los módulos solares, el área útil ópticamente activa (área de apertura) es más pequeña que las dimensiones exteriores del módulo solar, ya que la zona del borde debe protegerse contra la humedad mediante sellada de bordes y, por lo tanto, no puede utilizarse para la producción de energía fotovoltaica. Además, la sección de aislamiento entre el interior y el exterior del módulo solar debe ser lo suficientemente grande para cumplir con todos los estándares técnicos y pasar las pruebas de certificación. A eso se suma el requisito de área para el contacto de los módulos solares conectados en serie. En el caso de un módulo solar de película delgada con conexión en serie monolítica de las células solares, la salida de energía eléctrica es captada por dos barras colectoras dispuestas en los dos lados largos del módulo, barras colectoras que normalmente se implementan en forma de tiras de contacto. . Para un contacto eléctrico externo del módulo solar, normalmente se proporcionan dos cajas de conexiones en la parte posterior del módulo, donde, de acuerdo con un diseño convencional, las tiras de contacto se ponen en contacto a través de dos orificios en el sustrato de vidrio que se colocan superpuestos a las tiras de contacto. .

Para que el área de apertura sea lo más grande posible, la región del borde ópticamente inactiva debe ser lo más estrecha posible. Sin embargo, el sellado del borde debe ser lo suficientemente ancho para proteger el interior del módulo solar a largo plazo contra la penetración de humedad desde el borde. Además, debe tenerse en cuenta que las tiras de contacto se mueven más hacia afuera con el estrechamiento de la región del borde y también lo son los orificios en el sustrato de vidrio que se superponen a las tiras de contacto para contactar las pistas conductoras con las cajas de conexiones. Sin embargo, cuando los orificios se acercan al borde del módulo, el riesgo de rotura del vidrio durante la producción o con el estrés mecánico debido a las cargas de viento y nieve en el uso práctico aumenta significativamente.

EP2672527 A1 describe un módulo solar que comprende un sustrato plano y una pluralidad de células solares que están conectadas en serie entre dos pistas conductoras y están dispuestas en un primer lado del sustrato, en el que las células solares forman una región interior ópticamente activa que está rodeada por una ópticamente región de borde inactiva, en la que asociados con las dos pistas conductoras en cada caso están:

- un agujero en el sustrato,

- una caja de conexiones en un segundo lado del sustrato,

- una conexión eléctrica entre un punto de derivación en la pista conductora y un punto de conexión de la caja de conexiones, en el que el orificio se coloca al menos parcialmente en la región interior de manera que el punto de derivación en la pista conductora se encuentra fuera de una extensión de alineación del orificio.

WO2013/057224 A1 describe un módulo solar de película delgada que tiene una pluralidad de células solares conectadas en serie para la generación de energía fotovoltaica y que tiene las siguientes características: el módulo solar tiene dos terminales de voltaje de polaridad opuesta, cada uno de los cuales está conectado a una superficie externa del módulo; cada uno de los dos conductores está conectado eléctricamente a un dispositivo terminal separado, en el que cada dispositivo terminal está ubicado en una carcasa terminal separada; cada uno de los dos alojamientos de terminales está unido a la superficie exterior del módulo; los dos conductores están interconectados eléctricamente a través de un diodo flyback; los dos dispositivos terminales están conectados eléctricamente mediante un cable plano que está dispuesto entre las dos cajas de terminales y unido a la superficie externa del módulo. La invención se refiere, además, a un método para fabricar una defensa.

También se conocen módulos solares en los que las dos tiras de contacto se conducen respectivamente a lo largo del borde lateral del módulo hasta un orificio en el vidrio de sustrato, se enroscan a través de él y se contactan en una caja de conexiones común. Una desventaja en este enfoque es el requisito de espacio relativamente grande para las dos tiras de contacto en el borde del módulo, lo que resulta en una reducción significativa del área útil ópticamente activa. Además, el proceso de producción es relativamente complejo. El problema se ve agravado por el hecho de que, según el tipo de montaje (con o sin marco, con rieles laterales traseros o abrazaderas), pueden surgir tensiones mecánicas más altas en el lado del módulo corto, lo que puede provocar roturas en el uso práctico. También se conocen módulos solares en los que las tiras de contacto salen por el lado entre los dos sustratos del módulo solar y se encaminan juntas hacia el centro en el sustrato trasero. Esto supone, sin embargo, que las tiras de contacto y las zonas de salida estén adecuadamente aisladas eléctricamente y protegidas contra la humedad. Esto normalmente se realiza mediante una película de cara posterior que, sin embargo, provoca costes adicionales relativamente altos. Por el contrario, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar ventajosamente módulos solares conocidos en el estado de la técnica con un área de apertura ampliada sin que se presenten las desventajas descritas en la introducción. Además, la producción industrial en serie económica y eficiente de los módulos solares debería ser posible usando métodos convencionales.

Estos y otros objetos se logran proporcionando un módulo solar del tipo descrito enEP2672527 A1como se indica en la reivindicación 1, que se caracteriza porque se aplica una estructura de capas sobre el sustrato, cuya estructura de capas comprende una capa de electrodos posterior, una capa de electrodos frontal y una capa absorbente dispuesta entre la capa de electrodos posterior y frontal, donde el orificio está dispuesto sobre una zona de la estructura de capas, en la que todas las capas se eliminan o no se aplican al menos hasta la capa de electrodo posterior, en particular hasta la capa de electrodo posterior, la zona que incluye una muesca de la región interior , en el que al menos una de dichas células solares está dividida en dos subcélulas solares o tiene una longitud más corta.

Las realizaciones ventajosas de la invención se indican a través de las características de las reivindicaciones dependientes.

Se presenta según la invención un módulo solar con células solares para la generación de energía fotovoltaica conectadas eléctricamente en serie. En principio, el módulo solar según la invención puede ser cualquier tipo de módulo solar. Preferiblemente, es un módulo solar de película delgada con células solares conectadas en serie en forma monolíticamente integrada. Preferiblemente, el módulo solar de película delgada tiene una estructura de panel compuesto, en el que un sustrato de soporte posterior y una cubierta frontal (p. ej., láminas de vidrio) están unidos entre sí de forma fija a través de una capa intermedia termoplástica o elastomérica (p. ej., una capa de PVB). Preferiblemente, el módulo solar de película delgada tiene una configuración de sustrato, en la que la estructura de capas para formar las células solares se aplica sobre una superficie de un sustrato de soporte trasero que mira hacia el lado de entrada de luz. El sustrato de soporte y la cubierta pueden estar hechos, por ejemplo, de vidrio, plástico, metal o una aleación de metal. Normalmente, al menos el sustrato portador se implementa como una lámina rígida. Preferiblemente, el sustrato de soporte está hecho de vidrio. Preferiblemente, el revestimiento también está hecho de vidrio.

La estructura de capas del módulo solar de capa fina comprende, de manera en sí conocida, una capa trasera de electrodos, una capa delantera de electrodos y una capa absorbente ópticamente (fotovoltaica) activa dispuesta entre la capa trasera y la capa delantera de electrodos. La capa de electrodo frontal es ópticamente transparente, ya que debe permitirse el paso de la luz a través de la estructura de la capa. La capa de electrodo frontal típicamente incluye o está hecha de un óxido de metal dopado (TCO = óxido conductor transparente), por ejemplo, óxido de zinc (AZO) dopado con aluminio, en particular n-conductor. Preferiblemente, la capa absorbente incluye o está hecha de un semiconductor de calcopirita, ventajosamente un semiconductor compuesto ternario I-III-Vi del grupo cobre indio/disulfuro/diselenuro de galio (Cu (In, Ga) (S, Se)²). En la fórmula anterior, el indio y el galio pueden estar presentes solos o combinados. Lo mismo ocurre con el azufre y el selenio, cada uno de los cuales puede estar presente solo o en combinación. La capa absorbente normalmente tiene un dopado de un primer tipo de conductor (es decir, un tipo de portador de carga) y el electrodo frontal tiene un dopado del tipo de conductor opuesto. En términos generales, la capa absorbente es p-conductora (p-dopada), es decir, tiene un exceso de electrones defectuosos;

y la capa de electrodo frontal es n-conductora (n-dopada), de manera que hay un exceso de electrones libres. Normalmente se dispone una capa intermedia entre la capa absorbente y la capa frontal del electrodo. Esto es cierto en particular para las capas absorbentes basadas en Cu (In, Ga) (S, Se)², con lo que, en términos generales, se requiere una capa amortiguadora entre un conductor p Cu (In, Ga) (S, Se)²capa absorbente y un electrodo frontal nconductor.

La capa amortiguadora permite la adaptación electrónica entre el absorbedor y el electrodo frontal. Además, ofrece protección contra daños por pulverización catódica en un paso posterior del proceso de deposición del electrodo frontal, por ejemplo, mediante pulverización catódica con magnetrón de CC. Mediante la sucesión de una capa de electrodo frontal conductora n, una capa tampón y una capa absorbente conductora p, se forma una heterounión pn, es decir, una unión entre capas de tipo conductor opuesto. La capa absorbente también puede estar hecha, por ejemplo, de telururo de cadmio (CdTe). La capa de electrodo posterior normalmente se deposita sobre el sustrato portador. La capa de electrodo posterior generalmente incluye o está hecha de molibdeno (Mo), pero también se pueden usar otros metales. Las células solares conectadas en serie mediante líneas de patrón se forman en la estructura de capas del módulo solar de película delgada. Aquí, (al menos) la capa de electrodo posterior se divide en secciones mediante primeras líneas de patrón (líneas P1), cuyas secciones forman los electrodos posteriores de las células solares. Además, (al menos) la capa absorbente está dividida en secciones por segundas líneas de patrón (líneas P2), cuyas secciones forman las regiones ópticamente activas (absorbedores) de las células solares, y (al menos) la capa de electrodo frontal está dividida en secciones. Por terceras líneas de patrón (líneas P3), cuyas secciones forman los electrodos frontales de las células solares. Las celdas solares adyacentes están conectadas eléctricamente entre sí en conexión en serie a través de material eléctricamente conductor en las segundas líneas de diseño, donde el electrodo frontal de una celda solar está conectado eléctricamente al electrodo posterior de la celda solar adyacente y, típicamente, pero no obligatoriamente, tiene contacto físico directo con el mismo. Cada zona de patrón incluye una sucesión directa de las tres líneas de patrón P1-P2-P3, en este orden en cada caso.

De acuerdo con el uso habitual, el término "célula solar" se refiere a una región de la estructura de capas que tiene un electrodo frontal, un absorbedor y un electrodo posterior y está delimitada por dos zonas de diseño directamente adyacentes entre sí. Esto se aplica de forma análoga a la zona del borde del módulo, en la que en lugar de una zona de diseño existe una sección de conexión para el contacto eléctrico con la conexión en serie de las células solares.

El módulo solar según la invención comprende una zona interior ópticamente (fotovoltaica) activa formada por las células solares y una zona de borde ópticamente (fotovoltaica) inactiva que rodea la zona interior (al nivel del módulo). Por supuesto, la región interna ópticamente activa también incluye regiones ópticamente inactivas, en particular las zonas de patrón con las líneas P1/P2/P3 para formar las células solares. La zona interior corresponde al área útil ópticamente activa (área de apertura) del módulo solar. Típicamente, la región interior (área de apertura) tiene una forma rectangular que corresponde a la forma rectangular de la pluralidad de células solares conectadas en serie. Preferiblemente, el módulo solar (es decir, la región interior del módulo solar) comprende solo una serie de células solares conectadas en serie, es decir, la región interior no tiene línea(s) de separación que se extienda a lo largo de la dirección de conexión en serie que separe completamente las células solares en varias cadenas paralelas de celdas solares. En consecuencia, el módulo solar preferiblemente no tiene cadenas de células solares paralelas.

Hablando en general, la estructura de capas está, en la región del borde dentro de una zona contigua al borde del módulo, que habitualmente se denomina "recubrimiento del borde", completamente eliminada o no depositada. Además, en la zona del borde se encuentran una junta de borde contigua al borde del módulo, así como las dos barras colectoras o pistas conductoras para el contacto eléctrico de las células solares situadas más hacia el interior. Las células solares están dispuestas en conexión en serie entre las dos pistas conductoras. Las pistas conductoras están realizadas, por ejemplo, en forma de tiras de contacto. Ventajosamente, la capa trasera de electrodos se extiende hasta la zona del borde ópticamente inactiva, estando dispuestas las dos pistas conductoras en cada caso sobre y en contacto eléctrico con la capa trasera de electrodos, para recoger la corriente generada por las células solares. Las pistas conductoras están conectadas a las células solares conectadas en serie (preferiblemente solo una cadena de células solares). Las células solares conectadas en serie están dispuestas para conectar en serie las pistas conductoras. Las pistas conductoras no conectan eléctricamente las células solares en paralelo, es decir, las pistas conductoras no conectan dos o más células solares o dos o más cadenas de células solares conectadas en serie en una conexión eléctrica en paralelo.

Generalmente, el módulo solar según la invención comprende un sustrato plano (portador), preferentemente una lámina de vidrio rígida, así como una pluralidad de células solares que están conectadas en serie entre una primera y una segunda pista conductora y dispuestas en un primer lado. (Lado interior) del sustrato. Preferiblemente, el sustrato es plano y tiene forma rectangular. Asimismo, el módulo solar tiene preferentemente forma rectangular. Las células solares tienen preferentemente en cada caso una forma rectangular. Preferiblemente, las dos pistas conductoras son en cada caso tiras de contacto. Preferiblemente, las dos pistas conductoras se extienden en cada caso a lo largo de una primera dimensión del módulo o sustrato, que suele ser la longitud del módulo solar, mientras que las células solares están dispuestas a lo largo de una segunda dimensión, que suele ser el ancho (normalmente más corto). Del módulo solar. Normalmente, la segunda dimensión se orienta perpendicular a la primera dimensión. Preferiblemente, las dos pistas conductoras están conectadas eléctricamente en cada caso con la capa trasera de electrodos, en particular dispuestas directamente sobre la capa trasera de electrodos. El módulo solar comprende una zona interior ópticamente activa (módulo), que resulta de las células solares, y una zona de borde (módulo) ópticamente inactiva, que rodea la zona interior (al nivel del módulo) (perpendicular a la vista a través del sustrato). Típicamente, la región interna y el área de apertura formada por la región interna tienen forma rectangular.

En el módulo solar según la invención, a las dos pistas conductoras (es decir, separadamente con cada pista conductora) están asociados en cada caso: - un orificio (pasante) en el sustrato, - una caja de conexiones en un segundo lado del sustrato, - una conexión eléctrica entre un punto de derivación en la pista conductora y un punto de conexión de la caja de conexiones.

Las dos cajas de conexiones están dispuestas en cada caso en un segundo lado (exterior) del sustrato. Por lo general, cada caja de conexiones se superpone al orificio asociado en el sustrato. Cada caja de conexiones está dispuesta por tanto en el segundo lado (es decir, en la superficie) del sustrato y no está dispuesta en el orificio asociado, es decir, está dispuesta completamente fuera del orificio. Específicamente, las dos cajas de conexiones se colocan en el segundo lado (superficie) del sustrato y no se laminan en el sustrato (tampoco se laminan parcialmente en el sustrato).

En el contexto de la presente invención, el término "punto de toma" se refiere al punto en la pista conductora respectiva en el que la corriente se deriva de la pista conductora y se conduce al punto de conexión asociado. En el punto de derivación, la corriente se desvía de la pista conductora en una dirección que es diferente de la orientación de la pista conductora respectiva, en otras palabras, en diagonal o en ángulo recto con respecto a la orientación de la pista conductora.

En el módulo solar según la invención, los dos orificios en el sustrato están colocados en cada caso al menos parcialmente, en particular completamente, en la zona interior del módulo de tal manera que el punto de derivación asociado en la pista conductora se encuentra fuera de una alineación. Extensión del agujero. Así, el agujero en el sustrato se sitúa sin solapar el punto de derivación asociado en la pista conductora, en otras palabras, no sobre el punto de derivación. En cambio, el punto de toma está situado fuera de una región que resulta de una extensión del primer orificio perpendicular al sustrato plano. Por lo tanto, el punto de toma también se sitúa fuera de la vista directa a través del orificio asociado. Además, los dos orificios se desplazan hacia adentro en cada caso, de modo que al menos una célula solar, en particular varias células solares, se dividen en cada caso en dos subcélulas solares o, con posicionamiento hacia el borde del respectivo orificio, (en contraste a las células solares no afectadas por el agujero) tienen en cada caso una longitud más corta. Además, se puede acortar otra célula solar adyacente a una célula solar completamente dividida. En el momento de la formación de los orificios, la capa trasera de electrodos situada sobre el sustrato se elimina simultáneamente de manera que la zona de la capa por debajo de los dos orificios, en principio, ya no se puede utilizar para la generación de energía fotovoltaica.

Así, según la invención, la posición de los dos orificios en el sustrato está separada físicamente de la posición del respectivo punto de derivación asociado en la pista conductora. De manera ventajosa, esto permite colocar las pistas conductoras más lejos en el borde del módulo solar, debiendo tenerse cuidado de que el módulo solar, con una anchura reducida de la zona del borde ópticamente inactiva, vuelva a tener suficiente fuerza aislante y estabilidad climática. Sin duda, el movimiento hacia el interior de los dos orificios reduce el área ópticamente activa del módulo solar (dividiendo al menos una célula solar en dos subcélulas solares o acortando la longitud de al menos una célula solar);

sin embargo, el área de apertura puede ampliarse significativamente en general mediante un estrechamiento de la región del borde. De esta forma, se puede generar más corriente con un tamaño de módulo dado;

y se reducen ventajosamente los costes de generación de la corriente. Esta es una ventaja importante de los módulos solares según la invención en comparación con los módulos solares del estado de la técnica, en los que los puntos de toma de las dos pistas conductoras están situados respectivamente en una extensión de alineación de un orificio asociado en el sustrato.

En una forma de realización ventajosa del módulo solar según la invención, los dos orificios en el sustrato se desplazan en cada caso lo suficientemente hacia dentro como para que tengan una distancia de la respectiva pista conductora asociada de 1% a 10%, en particular de 5% a 10%, de la distancia entre las dos vías conductoras. De este modo, la superficie ópticamente activa de las células solares se reduce relativamente poco mediante el posicionamiento de los dos orificios, mientras que en general se puede lograr un aumento especialmente bueno de la superficie de apertura estrechando la zona del borde.

Ventajosamente, en un módulo solar de capa fina con una estructura de capas aplicada sobre el sustrato, los dos orificios del sustrato están dispuestos respectivamente en o sobre una zona (de decapado) de la estructura de capas (al nivel del módulo visto en un ángulo recto a través del módulo), en el que todas las capas se eliminan o no se aplican al menos hasta la capa de electrodo posterior, en particular hasta la capa de electrodo posterior. Preferiblemente, la zona (de decapado) incluye una sección que se implementa en forma de una muesca de la región interior. El posicionamiento de los dos orificios en la zona interior que conduce al hecho de que al menos una célula solar, en particular varias células solares, se dividen en cada caso en dos subcélulas solares por la respectiva zona (de decapado). O tener, en el caso de una posición hacia el borde de la zona (de decapado), en cada caso una longitud más corta. Una celda solar adyacente a una celda solar dividida se puede acortar.

En una realización ventajosa del módulo solar según la invención, la conexión eléctrica asociada en cada caso a los dos agujeros en el sustrato tiene, en el primer lado del sustrato, un elemento de contacto plano conectado eléctricamente a la pista conductora asociada, que el elemento de contacto se extiende al menos parcialmente, en particular completamente, sobre el orificio pasante correspondiente. Los dos elementos de contacto planos están realizados, por ejemplo, como almohadillas de contacto o tiras de contacto. El elemento de contacto plano puede ser distinto de la pista conductora asociada, pero también puede, alternativamente, ser parte de la pista conductora asociada (sección final o sección intermedia).

Los dos elementos de contacto planos están conectados eléctricamente en cada caso con la pista conductora asociada y permiten un contacto especialmente sencillo desde el exterior por medio de un sello de contacto que se empuja a través del orificio correspondiente en el sustrato para conducir la corriente desviada por el punto de derivación respectivo. A la caja de conexiones asociada. Por consiguiente, de acuerdo con una forma de realización preferida del módulo solar según la invención, el elemento de contacto plano que se extiende al menos parcialmente, en particular completamente, sobre el orificio asociado en el sustrato, se contacta eléctricamente mediante un sello de contacto de la caja de conexiones asociada que se extiende a través del agujero. Los dos sellos de contacto son en cada caso un componente de la caja de conexiones asociada y contactan con el respectivo elemento de contacto plano en una línea de visión directa a través del orificio, es decir, en una región alargada alineada con el orificio. Dicha caja de conexiones se puede encontrar, por ejemplo, en la solicitud de patente europea EP 12778258.9, cuyo contenido completo se menciona aquí.

Según una forma de realización del módulo solar según la invención, el elemento de contacto plano contacta directamente con una sección de capa de la capa de electrodo posterior conectada eléctricamente con la pista conductora asociada. Aquí es esencial el hecho de que, al menos en la zona interior, la sección de la capa esté eléctricamente aislada de las células solares para evitar un cortocircuito de las células solares. Esto puede realizarse de manera sencilla mediante una línea de separación que corta la capa de electrodo posterior, línea que aísla eléctricamente la sección de capa, al menos en la zona interior, de una sección restante de la capa de electrodo posterior. Ventajosamente, tal aislamiento galvánico de la sección de capa de las células solares también se realiza en la zona del borde, para lo cual, por ejemplo, la línea de separación se extiende hasta la pista conductora correspondiente.

Los elementos de contacto planos están dispuestos en cada caso en contacto físico con la capa de electrodo posterior, en otras palabras, hacen contacto directo con la capa de electrodo posterior. Preferiblemente, los dos elementos de contacto están fijados en cada caso a la capa de electrodo posterior, lo que puede hacerse preferiblemente mediante soldadura blanda, soldadura blanda o pegado. Esta medida es ventajosa en particular en el caso de solicitación mecánica del elemento de contacto plano en el caso de contacto externo por el sello de contacto de la caja de conexiones.

De acuerdo con una primera variante de la realización anterior de la invención, el elemento de contacto plano está separado físicamente de la pista conductora asociada, con una conexión eléctrica a la pista conductora realizada a través de la sección de capa de la capa de electrodo posterior contactada eléctricamente por el contacto elemento. Esta variante tiene la ventaja especial de que la altura de la pila de capas no aumenta en la zona de la pista conductora. Además, se puede ahorrar material.

Según una segunda variante del modo de realización anterior de la invención, el elemento de contacto plano está en contacto físico, en particular en solapamiento, con la pista conductora asociada. Esto significa que el elemento de contacto plano se extiende hasta la pista conductora correspondiente. Ventajosamente, los dos elementos de contacto planos están fijados en cada caso a la pista conductora asociada, por ejemplo, mediante soldadura, soldadura o encolado. El elemento de contacto plano se puede unir opcionalmente a la superficie del lado de entrada de luz o a la superficie alejada del lado de entrada de luz de la pista conductora asociada.

Según otra forma de realización del módulo solar según la invención, en el que las dos pistas conductoras están realizadas como tiras de contacto y se extienden respectivamente a lo largo de una primera dimensión del sustrato, estando dispuestas las células solares a lo largo de una segunda dimensión, las la conexión comprende en cada caso una sección final o una sección intermedia de la pista conductora asociada, cuya sección se desvía de la dirección a lo largo de la primera dimensión y se extiende en diagonal o en ángulo recto con respecto a la primera dimensión. Aquí, la sección final o la sección intermedia se conducen a través del orificio asociado en el segundo lado del sustrato y se conecta eléctricamente al punto de conexión de la caja de conexiones asociada. Ventajosamente, en el caso de esta forma de realización de la invención, no son necesarios elementos de contacto planos separados y la corriente se puede desviar a través de la sección final respectiva o la sección intermedia de la pista conductora realizada como una tira de contacto. Una ventaja de una realización de este tipo es que se evita una orejeta de contacto relativamente larga montada en la barra colectora, que posiblemente podría ser empujada fuera de su posición objetivo por el flujo de polímero durante la laminación. Además, no hay riesgo de que se suelte la conexión, en particular la soldadura, entre la lengüeta de contacto y la barra colectora.

Según una primera variante de la realización precedente del módulo solar según la invención, la sección final o la sección intermedia de la respectiva pista conductora contacta directamente con una sección de capa de la capa de electrodo posterior conectada eléctricamente a la pista conductora, donde la capa la sección está eléctricamente aislada de las células solares, al menos en la zona interior, por ejemplo, mediante una línea de separación.

Según una segunda variante de la forma de realización precedente del módulo solar según la invención, todas las capas de la estructura de capas se eliminan o no se aplican en la zona de la sección final o la sección intermedia de la pista conductora.

Según otra realización del módulo solar según la invención, el punto de toma está separado de un extremo de la pista conductora asociada por una distancia que corresponde al 20% al 50% de la longitud de la pista conductora. Con esta medida se pueden reducir ventajosamente las pérdidas óhmicas en la pista conductora, ya que se acorta la longitud media del trayecto de la corriente a lo largo de la pista conductora. Esto permite ventajosamente una reducción de la superficie de la sección transversal de la pista conductora mediante la reducción de la anchura y/o el grosor con las consiguientes ventajas para el encapsulado así como, de forma especialmente ventajosa, un mayor aumento del área ópticamente activa (área de apertura).

En el módulo solar según la invención, por medio del posicionamiento de los dos orificios en el sustrato, al menos una célula solar en cada caso se divide en dos subcélulas solares o tiene una longitud más corta. De forma especialmente ventajosa, las células solares están realizadas de tal manera que presentan una superficie ópticamente activa del mismo tamaño. En particular, para este propósito, aquellas células solares que se dividen en dos subcélulas solares por el posicionamiento de los dos orificios en el sustrato o tienen una longitud más corta tienen en cada caso una mayor anchura (dimensión en la dirección de la conexión en serie de las células solares) que las células solares restantes. Mediante esta medida, se puede conseguir ventajosamente que todas las células solares funcionen en al menos casi el mismo punto de funcionamiento en su curva característica, de modo que la eficiencia de las células solares afectadas por la disposición de los agujeros no se degrada con respecto a las células solares restantes.

Las diversas realizaciones de la invención se pueden realizar individualmente o en cualquier combinación que se desee. En particular, las características mencionadas anteriormente y las que se explicarán a continuación pueden utilizarse no solo en las combinaciones indicadas sino también en otras combinaciones o de forma aislada sin salirse del alcance de la presente invención.

La invención se explica ahora en detalle utilizando ejemplos de realización, con referencia a las figuras adjuntas. Representan, en representación simplificada, no a escala:

La figura 1, una sección transversal esquemática para ilustrar una estructura ejemplar del módulo solar de película delgada según la presente invención;

La figura 2 es una vista posterior esquemática del módulo solar de película delgada de la figura 1 sin cajas de conexiones;

La figura 3 es una vista posterior esquemática del módulo solar de película delgada de la figura 1 con cajas de conexiones;

La figura 4 es una representación en sección transversal esquemática de una primera variante del módulo solar de película delgada de la figura 1 según la línea de sección AA de la figura 2;

La Fig. 5 una vista en planta en la región de la representación esquemática en sección transversal de la Fig. 4; La figura 6 es una representación esquemática en sección transversal de una segunda variante del módulo solar de película delgada de la figura 1 según la línea de sección AA de la figura 2;

La figura 7 es una representación en sección transversal esquemática de una tercera variante del módulo solar de película delgada de la figura 1 según la línea de sección aA de la figura 2;

La figura 8 una representación esquemática en planta de una cuarta variante del módulo solar de capa fina de la figura 1;

La figura 9 es una representación esquemática en planta de una quinta variante del módulo solar de película delgada de la figura 1.

Descripción detallada de los dibujos

La figura 1 ilustra esquemáticamente la estructura de un módulo solar de capa fina según la invención referenciado en su conjunto con el número 1 en una vista en sección transversal (corte perpendicular a la superficie del módulo). El módulo solar de capa fina 1 comprende varias células solares 12 conectadas en serie entre sí de forma integrada, estando representadas de manera muy simplificada sólo dos células solares 12. Por supuesto, en términos generales, en el módulo solar 1 de película delgada, un gran número de células solares 12 (por ejemplo, aproximadamente 100-150) están conectadas en serie.

El módulo solar de película delgada 1 tiene una estructura de panel compuesto en configuración de sustrato. Comprende un sustrato de soporte posterior 2 con una estructura de capas 3 de capas delgadas aplicadas sobre el mismo, donde la estructura de capas 3 está dispuesta en una superficie del lado de entrada de luz del sustrato de soporte 2. La superficie opuesta del sustrato portador 2 forma la parte trasera 10 del módulo solar 1. Aquí, el sustrato de soporte 2 se implementa, por ejemplo, como una lámina de vidrio rígida (plana) con una permeabilidad a la luz relativamente alta, mientras que también se pueden usar otros materiales eléctricamente aislantes con la estabilidad deseada y el comportamiento inerte en relación con los pasos del proceso llevados a cabo.

La estructura de capas 3 incluye una capa de electrodo posterior opaca 4, que está hecha, por ejemplo, de un metal impermeable a la luz como el molibdeno (Mo) y se aplicó directamente sobre el sustrato portador 2 mediante deposición de vapor o pulverización catódica mejorada con magnetrón (pulverización). La capa de electrodo posterior 4 tiene, por ejemplo, un espesor de capa en el rango de 300 nm a 600 nm. Sobre la capa de electrodo posterior 4 se aplica una capa absorbente 5 ópticamente (fotovoltaica) activa que está hecha de un semiconductor dopado con iones metálicos cuya banda prohibida es capaz de absorber la mayor parte posible de la luz solar. La capa absorbente 5 está hecha de un semiconductor de calcopirita p-conductora, por ejemplo, un compuesto del grupo Cu (In/Ga) (S/Se)², en particular Cu dopado con sodio (Na) (In/Ga) (S/Se)². La capa absorbente 5 tiene un espesor de capa que se encuentra, por ejemplo, en el rango de 1-5 μm y es, en particular, de aprox. 2 micras. Normalmente, para producir la capa absorbente 5, se aplican varias capas de material, por ejemplo, mediante pulverización catódica, las cuales se convierten térmicamente posteriormente para formar el semiconductor compuesto mediante calentamiento en un horno, opcionalmente en una atmósfera que contiene S y/o Se (RTP = tratamiento térmico rápido). Esta forma de producción de un semiconductor compuesto es bien conocida por el experto en la materia, por lo que no es necesario discutirla aquí en detalle. Depositada sobre la capa absorbente 5 hay una capa tampón 6, que consiste aquí, por ejemplo, en una sola capa de sulfuro de cadmio (CdS) y una sola capa de óxido de zinc intrínseco (i-ZnO), que no se muestra en detalle en la Fig. 1. Se aplica una capa de electrodo frontal 7 sobre la capa tampón 6, por ejemplo, mediante pulverización catódica. La capa de electrodo frontal 7 es transparente a la radiación en el rango espectral visible ("electrodo de ventana") de tal manera que la luz solar entrante se debilita solo ligeramente. La capa de electrodo frontal 7 se basa, por ejemplo, en un óxido de metal dopado, por ejemplo, óxido de zinc (ZnO) dopado con aluminio (Al) n-conductor. Tal capa de electrodo frontal 7 se denomina generalmente capa TCO (TCO = óxido conductor transparente). El espesor de capa de la capa de electrodo frontal 7 es, por ejemplo, de aprox. 500 nm. La capa frontal de electrodos 7 junto con la capa tampón 6 y la capa absorbente 5 forman una heterounión (es decir, una sucesión de capas de tipo conductor opuesto). Para la protección contra las influencias ambientales, se aplica sobre la capa de electrodo frontal 7 una capa adhesiva (plástica) 8, que sirve especialmente para encapsular la estructura de capas 3. El sustrato de soporte 2 está unido de forma fija ("laminado") mediante la capa adhesiva 8 a una cubierta frontal 10, estando implementada aquí la capa adhesiva 8, por ejemplo, como una capa adhesiva termoplástica que se puede remodelar plásticamente mediante calentamiento y, al enfriarse , une fijamente el revestimiento 9 y el sustrato de soporte 2 entre sí. La capa adhesiva 8 está hecha aquí, por ejemplo, de PVB. El revestimiento 9 es transparente a la luz solar y está realizado, por ejemplo, como una hoja de vidrio rígida (plana) de vidrio extrablanco con bajo contenido en hierro. La cubierta 9 sirve para el sellado y como protección mecánica de la estructura de capas 3 y forma una superficie exterior 11 del módulo solar 1. El módulo solar de película delgada 1 puede absorber la luz solar a través de la superficie exterior 11 para generar energía eléctrica. En la figura 1 se ilustra una trayectoria de corriente resultante mediante flechas dispuestas en serie.

Para formar y conectar en serie las células solares 12, la estructura de capas 3 se modela utilizando una tecnología de modelado adecuada, por ejemplo, trazado por láser y/o ablación mecánica. Para ello, se introducen en la estructura de capas 3 secuencias de tres líneas de patrón P1-P2-P3 en cada caso. Las líneas de patrón P1 dividen al menos la capa de electrodo posterior 4 en secciones completamente separadas entre sí, por lo que se producen los electrodos posteriores de las células solares 12. Las líneas de dibujo P2 dividen al menos la capa absorbente 5 en secciones completamente separadas entre sí, con lo que se producen las regiones ópticamente activas o absorbentes de las células solares 12. Las líneas de patrón P3 dividen al menos la capa de electrodo frontal 7, por lo que se producen los electrodos frontales de las células solares 12. En cada caso, a través de las segundas líneas de patrón P2, el electrodo frontal de una celda solar 12 está eléctricamente conectado al electrodo posterior de una celda solar adyacente 12, donde -como se muestra- el electrodo frontal contacta ventajosamente con el electrodo posterior directamente.

Ahora se hace referencia a las figuras 2 y 3, en las que se muestra una vista posterior esquemática del módulo solar de película delgada 1 según la invención sin cajas de conexiones (figura 2) así como con cajas de conexiones (figura 3).

El módulo solar de película delgada 1 tiene, en vista en planta (o en el plano del módulo), una forma rectangular, con una dimensión mayor o longitud L y una dimensión menor o ancho B. El módulo solar de película delgada 1 incluye una estructura ópticamente activa zona interior 13, que también tiene forma rectangular, así como una zona de borde 14 que rodea y delimita la zona interior 13. La zona interior 13 está formada por las células solares 12 (no mostradas en detalle), que están dispuestas a lo largo del ancho B del módulo solar de capa fina 1. El área de la zona interior 13 corresponde al área de apertura del módulo solar de capa fina 1. Las células solares 12 están conectadas en serie entre una primera pista conductora 15 y una segunda pista conductora 15'. Las dos pistas conductoras 15, 15' sirven respectivamente como barras colectoras para la corriente generada por las células solares 12. Las pistas conductoras paralelas entre sí 15, 15' están dispuestas respectivamente en la zona marginal ópticamente inactiva 14 y se extienden linealmente a lo largo de la longitud L del módulo solar de capa fina 1. Aquí, las pistas conductoras 15, 15' están realizadas, por ejemplo, en forma de finas tiras de contacto y están fabricadas de un material conductor de la electricidad, en particular de un material metálico como el aluminio (Al).

La región de borde ópticamente inactiva 14 rodea (completamente) la región interna ópticamente activa 13 circunferencialmente. La estructura de capas 3 se elimina en la región del borde 14 en una zona de decapado del borde 22 adyacente al borde del módulo 31 (ver Fig. 4). Junto al borde del módulo 31, la zona de borde 14 también presenta una junta de borde circunferencial 16, que impide la entrada de humedad en el módulo solar 1 de capa fina y mejora la estabilidad a largo plazo.

Como se aprecia en la figura 2, el sustrato de soporte posterior 2 tiene un primer orificio (pasante) 17 y un segundo orificio (pasante) 17', que sirven para el contacto eléctrico de las dos pistas conductoras 15, 15'. En la vista de la figura 2, las dos pistas conductoras 15, 15' no están situadas debajo de los orificios 17, 17', es decir, no en extensión alineada (perpendicular al sustrato portador 2) de los orificios 17, 17'. En cambio, los dos orificios 17, 17' están dispuestos completamente dentro de la zona interior 13. En el ejemplo representado en la Fig. 2, los dos orificios 17, 17' se mueven en cada caso hacia adentro lo suficiente como para tener una distancia desde la pista conductora asociada 15, 15' que está en el rango de 1% a 10% de la distancia entre las dos pistas conductoras 15, 15'.

Como se aprecia en la figura 3, el módulo solar de película delgada 1 incluye una primera caja de conexiones 18 y una segunda caja de conexiones 18'. Las dos cajas de conexiones 18, 18' se colocan en cada caso en la parte posterior 10 del sustrato de soporte 2, donde la primera caja de conexiones 18 se superpone al primer orificio 17 y la segunda caja de conexiones 18' se superpone al segundo orificio 17'. De este modo, se puede lograr un sellado fiable de los dos orificios 17, 17'. La primera caja de conexiones 18 tiene un cable de conexión 20;

la segunda caja de conexiones 18', correspondientemente, un cable de conexión 20', que sirven para conectar el módulo solar de película delgada 1 a una carga eléctrica o para la conexión en serie del módulo solar de película delgada 1 con otros módulos. Situado entre las dos cajas de conexiones 18, 18' hay un cable de diodo 19 con un diodo de rueda libre integrado o un diodo de derivación (no mostrado), que está polarizado inversamente en el estado de funcionamiento normal, en el que el módulo solar de película delgada 1 suministra corriente. Esto evita que se dañe el módulo solar de capa fina 1 cuando no se produce corriente, si, por ejemplo, debido a sombras o a un defecto del módulo, no se suministra corriente. La corriente suministrada por otros módulos solares puede fluir a través del diodo de rueda libre.

Ahora se hace referencia a las figuras 4 y 5, en las que se ilustra una realización ejemplar del módulo solar de película delgada 1 de la figura 1, utilizando una representación esquemática en sección transversal según la línea de sección AA de la figura 2, así como una vista en planta superior en la región de la representación de la sección transversal. Se describen los componentes que están asociados con la primera pista conductora 15, con los componentes asociados con las dos pistas conductoras 15, 15' estructurados de manera análoga. Los caracteres de referencia entre paréntesis corresponden a los respectivos componentes para la segunda pista conductora 15'.

El orificio 17 (17') en el sustrato de soporte 2 se encuentra completamente dentro de la zona interior 13 del módulo solar de capa fina 1, de modo que las zonas ópticamente activas de las células solares 12 se encuentran en ambas direcciones perpendiculares a la representación de la sección transversal del hoyo 17 (17'). La pista conductora 15 (15') y la zona de decapado de borde 22 están situadas en la zona de borde ópticamente inactiva 14. La pista conductora 15 (15') está dispuesta en contacto eléctrico directo con y directamente sobre la capa de electrodo posterior 4. En la parte de la zona del borde 14 reducida por la zona de decapado del borde 22, la estructura de capas 3 se decapa hasta la capa de electrodo posterior 4. En la zona de la zona de decapado de cantos 22, la estructura de capas 3 está completamente decapada. Esto se puede hacer de una manera sencilla utilizando métodos mecánicos de decapado conocidos per se, que no necesitan ser discutidos en detalle aquí. En la zona del orificio 17 (17') no se encuentra ninguna capa de electrodo posterior 4, ya que se aplica sobre el sustrato de soporte 2 y se retiró junto con el sustrato de soporte 2 durante la formación del orificio 17 (17').

El módulo solar de capa fina 1 incluye un elemento de contacto plano 24 (24'), realizado aquí en forma de tira de contacto (puente de contacto). El elemento de contacto 24 (24') contacta directamente con la capa trasera de electrodos 4, atraviesa completamente el orificio 17 (17') y se extiende hasta la pista conductora 15 (15'). El elemento de contacto plano 24 (24') se fija, por ejemplo, mediante soldadura, soldadura blanda o pegado, en la capa trasera de electrodos 4 así como en la superficie del lado de entrada de luz de la pista conductora 15 (15'). El elemento de contacto plano 24 (24') incluye o está hecho de un material eléctricamente conductor, en particular un material metálico, por ejemplo, aluminio. Como se aprecia en la figura 4, el elemento de contacto plano 24 (24') se superpone a la pista conductora 15 (15'). También sería posible que el elemento de contacto plano 24 (24') se superpusiera a la superficie opuesta de la pista conductora 15 (15') de espaldas al lado de entrada de luz. En este caso, el elemento de contacto plano 24 (24') se fija primero en la capa de electrodo posterior 4, por ejemplo, mediante soldadura, soldadura blanda o pegado de la capa de electrodo posterior 4 y, a continuación, la pista conductora 15 (15 ') se asegura en el elemento de contacto 24 (24'), por ejemplo, mediante soldadura, soldadura blanda o pegado.

El contacto eléctrico del elemento de contacto plano 24 (24') desde el exterior se realiza mediante un sello de contacto 23 (23') que sobresale de la caja de conexiones 18 (18'), empuja a través del orificio 17 (17') y directamente entra en contacto con la superficie del elemento de contacto plano 24 (24') de espaldas al lado de entrada de luz. El sello de contacto 23 (23') incluye o está hecho de un material eléctricamente conductor, en particular un material metálico. Por ejemplo, el sello de contacto 23 (23') se implementa en forma de un resorte saliente (metálico). Tal diseño tiene la ventaja particular de que la caja de conexiones 18 (18') se puede asegurar de manera simple mediante automatización en la parte posterior 10 del sustrato de soporte 2, donde el sello de contacto 23 (23') entra automáticamente en contacto físico con el elemento de contacto plano 24 (24'). En la caja de conexiones 18 (18'), el sello de contacto 23 (23') está conectado eléctricamente al cable de conexión 20 (20'), por ejemplo, mediante una conexión de abrazadera o enchufe, que no se muestra en detalle en la Fig. 4.

En la variante representada en la Fig. 4, la conexión eléctrica 21 (21') entre la pista conductora 15 (15') y el sello de contacto 23 (23') consiste en el elemento de contacto plano 24 (24'), donde el plano el elemento de contacto 24 (24') contacta eléctricamente (con contacto físico) la pista conductora 15 (15') en un punto de derivación 25 (25') y contacta eléctricamente (con contacto físico) el sello de contacto 23 (23') en una conexión punto 26 (26'). En este caso, el punto de conexión 26 (26') está situado fuera de la caja de conexiones 18 (18').

Considerando ahora, además, la vista de la Fig. 5: La zona interior 13 y la zona de borde 14 del módulo solar de capa fina 1 están identificadas por separado mediante líneas límite. La región interior 13 pasa en un límite de región 32 (32') a la región de borde 14. La región del borde 14 incluye la zona de decapado del borde 22, en la que el sello del borde 16 se implementa junto al borde del módulo 31. En la zona de decapado de bordes 22, la estructura de capas 3 se elimina por completo hasta la superficie del lado de entrada de luz del sustrato de soporte 2. Entre la zona de decapado del borde 22 y la región interior 13, la estructura de capas 3 se elimina hasta la capa de electrodo posterior 4, lo que da como resultado una zona de decapado 30 (30') que permite el contacto eléctrico directo (con contacto físico). Contacto) por la pista conductora 15 (15').

El orificio 17 (17') en el sustrato de soporte 2 está colocado completamente en la zona interior 13 del módulo solar de capa fina 1, estando eliminada la estructura de capas 3 en la zona del orificio 17 (17') por completo. A la capa posterior del electrodo 4. La zona de decapado 30 (30') incluye, para este propósito, una muesca rectangular 33 (33') de la región interior 13 en el límite de la región 32 (32'), correspondiente a una protuberancia de la zona de decapado 30 (30'). Esta parte sobresaliente de la zona de decapado 30 (30') se puede producir ventajosamente durante la creación de la zona de decapado 30 (30').

Mediante la posición del orificio 17 (17') y la posición resultante de la escotadura 33 (33') de la zona interior 13, se cortan al menos una célula solar 12, aquí, por ejemplo, tres células solares 12, aquí, por ejemplo, completamente dividida. Para una referencia más fácil, las celdas solares divididas 12 se identifican con "A";

las celdas solares no divididas 12 con "B". Cada celda solar A está dividida por el orificio 17 (17') o la muesca 33 (33') de la región interior 13 en dos subceldas 12-1, 12-2.

Cada celda solar A tiene un área ópticamente activa (total) resultante de la suma de las áreas ópticamente activas de las dos subceldas 12-1, 12-2. Todas las células solares A tienen un área ópticamente activa (total) del mismo tamaño. Además, todas las células solares B tienen un área ópticamente activa del mismo tamaño. Como se aprecia en la Fig. 5, las subcélulas 12-1, 12-2 de las células solares Atienen una anchura mayor que las células solares B, con su anchura ampliada de tal forma que las células solares A y las células solares B tienen un ancho mayor que el de las células solares B. área ópticamente activa del mismo tamaño. Esto significa que las dos subcélulas 12-1, 12-2 de una célula solar Atienen, en total, un área ópticamente activa que corresponde al área ópticamente activa de una célula solar B. Así, se puede lograr ventajosamente que las celdas solares pueden funcionar en al menos casi el mismo punto de operación en su curva característica de manera que la eficiencia de las celdas solares A no se degrada con respecto a las celdas solares B.

El elemento de contacto 24 (24') que se superpone al orificio 17 (17') es un puente de contacto de forma alargada, aquí, por ejemplo, de forma rectangular. Para evitar un cortocircuito eléctrico de las células solares A por el elemento de contacto 24 (24'), dentro de la muesca 33 (33'), una sección de primera capa 28 (28') de la capa de electrodo posterior 4, que contacta con el elemento de contacto 24 (24'), está aislado eléctricamente de una segunda sección de capa 29 (29') de la capa de electrodo posterior 4 por una línea de separación 27 (27'). Para ello, la línea de separación 27 (27') rodea el elemento de contacto 24 (24') como un marco en la zona interior 13 o dentro de la escotadura 33 (33'). La línea de separación 27 (27') atraviesa la capa de electrodo posterior 4 en todo su grosor de capa, de modo que la primera sección de capa 28 (28') y la segunda sección de capa 29 (29') están completamente aisladas eléctricamente entre sí en el zona interior 13. A nivel de módulo, la línea de separación 27 (27') tiene una distancia (pequeña) del elemento de contacto 24 (24'), pero sin embargo también podría estar directamente adyacente al elemento de contacto 24 (24'). En cualquier caso, la línea de separación 27 (27') está realizada en la zona interior 13, con lo que se logra un aislamiento eléctrico satisfactorio de la primera sección de capa 28 (28') de la segunda sección de capa 29 (29'). En la realización de la Fig. 5, la línea de separación 27 (27') se extiende ligeramente hacia la región del borde 14, pero podría, sin embargo, también extenderse hasta la pista conductora 15 (15'), por lo que significa un aislamiento eléctrico completo. de la primera sección de capa 28 (28') de la segunda sección de capa 29 (29') se obtiene tanto en la zona interior 13 como en la zona de borde 14.

Ahora se hace referencia a la Fig. 6, en la que se ilustra otra realización ejemplar del módulo solar de película delgada 1, usando una representación esquemática en sección transversal según la línea de sección AA de la Fig. 2. Para evitar repeticiones innecesarias, sólo se explican las diferencias con respecto al ejemplo de realización anterior y, por lo demás, se hace referencia a las declaraciones anteriores.

En la variante representada en la Fig. 6, a diferencia de la variante anterior, el elemento de contacto 24 (24') no se extiende hasta la pista conductora 15 (15'), sino que tiene una distancia desde el conductor pista 15 (15'). La conexión eléctrica entre el elemento de contacto 24 (24') y la pista conductora 15 (15') se realiza mediante una sección de contacto 34 (34') de la capa de electrodo posterior 4, que se encuentra entre el elemento de contacto 24 (24') y la pista conductora 15 (15'). En consecuencia, la conexión eléctrica 21 (21') entre la pista conductora 15 (15') y el sello de contacto 23 (23') se compone del elemento de contacto 24 (24') y la sección de contacto 34 (34') del electrodo posterior capa 4. El punto de derivación 25 (25') en la pista conductora 15 (15') resulta del punto en el que la pista conductora 15 (15') se apoya contra la sección de contacto 34 (34') de la capa de electrodo posterior 4 en contacto físico.

Ahora se hace referencia a la figura 7, en la que se ilustra otra realización ejemplar del módulo solar de película delgada 1 según la invención, utilizando una representación esquemática en sección transversal según la línea de sección AA de la figura 2. Para evitar repeticiones innecesarias, sólo se explican las diferencias con respecto al ejemplo de realización anterior y, por lo demás, se hace referencia a las declaraciones anteriores.

Por consiguiente, el módulo solar de capa fina 1 incluye un elemento de contacto plano 24 (24'), que está realizado como sección final 36 (36') de la pista conductora 15 (15'). Para ello, la pista conductora 15 (15') se pliega, por ejemplo, en ángulo recto (no perceptible en la representación de la sección transversal de la Fig. 7), se guía en la dirección del orificio 17 (17'), y roscado a través del agujero 17 (17'). El contacto eléctrico de la sección final 36 (36') se realiza en la caja de conexiones 18 (18'), que tiene para este propósito un elemento de conexión 35, por ejemplo, en forma de abrazadera o engaste. En la variante representada en la Fig. 7, la conexión eléctrica 21 (21') entre la pista conductora 15 (15') y la caja de derivación 18 (18') está formada por el tramo final 36 (36') de la pista conductora 15 (15'). '). El punto en el que la pista conductora 15 (15') se pliega y se desvía del curso en la dirección de la dimensión longitudinal L es el punto de derivación 25 (25'). El punto de conexión 26 (26') es aquel punto en el que la sección final 36 (36') se convierte en el elemento de conexión 35. En esta variante de la invención, se puede prescindir de un elemento de contacto plano adicional, así como de un sello de contacto. Como se muestra en la Fig. 7, la sección final 36 (36') puede descansar directamente sobre la capa posterior del electrodo 4. Sin embargo, también es concebible que la estructura de capas 3 esté completamente eliminada en la zona de la sección final 36 (36').

Ahora se hace referencia a la figura 8, en la que se ilustra una cuarta variante del módulo solar de película delgada 1 según la invención, utilizando una representación en sección transversal esquemática en vista en planta. Para evitar repeticiones innecesarias, sólo se explican las diferencias con respecto a los ejemplos de realización anteriores y, por lo demás, se hace referencia a las declaraciones hechas anteriormente.

Por consiguiente, el módulo solar de capa fina 1 incluye un elemento de contacto plano 24 (24'), que está realizado como sección intermedia 37 (37') de la pista conductora 15 (15'). Para ello, la pista conductora 15 (15') se pliega varias veces, por ejemplo en ángulo recto, en una zona posicionada hacia el interior, se guía en la dirección del orificio 17 (17') y se pasa a través del orificio 17 (17'). El contacto eléctrico de la sección intermedia 37 (37') se realiza de manera análoga a la variante de la Fig. 7 en la caja de conexiones 18 (18'). En la variante representada en la Fig. 8, La conexión eléctrica 21 (21') entre la vía conductora 15 (15') y la caja de derivación 18 (18') consta del tramo intermedio 37 (37') de la vía conductora 15 (15') '). El punto en el que la pista conductora 15 (15') se pliega por primera vez y se desvía del curso en la dirección de la dimensión longitudinal L es el punto de derivación 25 (25'). El punto de conexión es el punto en el que la sección intermedia 37 (37') pasa al elemento de conexión 35 (no representado en la figura 8). La sección intermedia 37 (37') puede descansar directamente sobre la capa trasera de electrodos 4. Sin embargo, también es concebible que la estructura de capas 3 esté completamente eliminada en la zona de la sección intermedia 37 (37').

Ahora se hace referencia a la figura 9, en la que se ilustra una quinta variante del módulo solar de película delgada 1 según la invención, utilizando una representación esquemática en vista en planta. La variante representada en la Fig. 9 es una modificación de la variante de la Fig. 5. Para evitar repeticiones innecesarias, sólo se explican las diferencias relativas a esta variante y, en caso contrario, se hace referencia a las afirmaciones anteriores.

La modificación de la Fig. 9 difiere de la Fig. 5 en que tres celdas solares 12 están completamente divididas y una cuarta celda solar 12 está cortada (es decir, no completamente dividida) por la muesca 33 (33') de la región interior 13. El elemento de contacto 24 (24') superpuesto al orificio 17 (17') es un puente de contacto de forma alargada y esquinas redondeadas.

Como se desprende de la descripción anterior de la invención, la posición de los dos orificios 17, 17' está situada en el sustrato de soporte 2 dentro de la región interior 13 de tal manera que las dos pistas conductoras 15, 15' pueden colocarse más lejos en el borde del módulo. 31 del módulo solar de película delgada 1. Ciertamente, por un lado, el área ópticamente activa de las células solares A se reduce por las muescas 33, 33';

sin embargo, esta desventaja puede ser compensada en exceso por las pistas conductoras 15, 15' situadas más hacia el exterior, de modo que el área de la abertura en su conjunto puede ampliarse.

Esto se puede aclarar usando un ejemplo de cálculo: Por ejemplo, el ancho del sello de borde 16 puede reducirse desde los actuales 12,5 mm hasta 6 mm. Esto aumenta el área de apertura en 2*6,5 mm *1560 mm (= 202 cm2). Las muescas 33, 33' de la zona interior 13 reducen de nuevo esta ganancia. Con un diámetro de orificio de 4 mm y un ancho del elemento de contacto plano 24, 24' de 4 mm 3 x 3 mm = 10 mm (+3 mm para el contacto mecánico/eléctrico), se puede suponer que el área de la celda en la muesca 33, 33' se reduce en aprox. 2x10 mm x 10 mm = 2 cm2. Por lo tanto, queda una ganancia neta de aprox. 200 cm2. Con un área de apertura de 9600 cm2, esto corresponde a un aumento en la salida del módulo en un 2% o 3 Watts para un módulo de 150 W. En este caso, los costos de material aumentan solo marginalmente, mientras que los pasos adicionales para modelar la estructura de capas 3 y, opcionalmente, para la aplicación del elemento de contacto plano 24, son necesarios 24'. Como puede verse por la posición de los orificios 17, 17' en la figura 1, los puntos de derivación 25, 25' están situados aproximadamente en el centro de las dos pistas conductoras 15, 15'. Por lo tanto, se pueden reducir las pérdidas óhmicas en las pistas conductoras 15, 15', ya que se acorta la longitud del trayecto de la corriente a lo largo de las pistas conductoras 15, 15'. Esto permite una reducción del área de la sección transversal de las pistas conductoras 15, 15', en particular mediante la reducción de su ancho, de manera que el área de la abertura se puede ampliar aún más de una manera particularmente ventajosa.

La invención pone a disposición un módulo solar mejorado con un área de apertura ampliada que permite, en comparación con los módulos de la técnica anterior del mismo tamaño de módulo, una mayor generación de energía, sin afectar negativamente la estabilidad a largo plazo y la vida útil del módulo solar. Los pasos necesarios para producir el módulo solar se pueden realizar de manera sencilla en plantas existentes.

Lista de caracteres de referencia

1 módulo solar de capa fina

2 sustrato portador

3 estructura de capas

4 capa de electrodo posterior

5 capa absorbente

6 capa amortiguadora

7 capa de electrodo frontal

8 capa adhesiva

9 cubriendo

10 parte trasera

11 parte delantera

12 células solares

12-1, 12-2 sub-celda

13 región interior

14 región de borde

15, 15' Pista conductora de

16 sello de bordes

17, 17': orificio

18, 18' caja de conexiones de

19 cable de diodos

20, 20' cable de conexión de

21, 21' conexión eléctrica

22 Zona de decapado de bordes

23, 23' sello de contacto de

24, 24' elemento de contacto plano de

25, 25' punto de toma de

26, 26' punto de conexión de

27, 27' línea de separación

28, 28' sección de la primera capa de

29, 29' sección de segunda capa

30, 30' zona de decapado

31 Borde de módulos

32, 32' límite de región de

33, 33' sangría de

34, 34' sección de contacto de

35 elemento de conexión

36, 36' sección final de

37, 37' tramo intermedio

Claims

REIVINDICACIONES

1. Módulo solar (1) que comprende un sustrato plano (2) y una pluralidad de células solares (12) que están conectadas en serie entre dos pistas conductoras (15, 15') y están dispuestas en un primer lado del sustrato (2), en el que las células solares (12) forman una zona interior ópticamente activa (13) que está rodeada por una zona de borde ópticamente inactiva (14), estando asociados a las dos pistas conductoras (15, 15') en cada caso: - un orificio (17, 17') en el sustrato (2),

- una caja de conexiones (18, 18') en un segundo lado del sustrato (2),

- una conexión eléctrica (21, 21') entre un punto de derivación (25, 25') en la pista conductora (15, 15') y un punto de conexión (26, 26') de la caja de conexiones (18, 18'), en el que el orificio (17, 17') está posicionado al menos parcialmente en la región interior (13) de tal manera que el punto de toma (25, 25') en la pista conductora (15, 15') se encuentra fuera de una extensión de alineación del hoyo (17, 17'),caracterizada en eso se aplica una estructura de capas (3) sobre el sustrato (2), cuya estructura de capas comprende una capa de electrodo posterior (4), una capa de electrodo frontal (7) y una capa absorbente (5) dispuesta entre el electrodo posterior y frontal capa, en el que el orificio (17,17') está dispuesto sobre una zona (30, 30') de la estructura de capas (3), en la que todas las capas se eliminan o no se aplican al menos hasta la capa de electrodo posterior (4), en particular hasta la capa trasera de electrodos (4), incluyendo la zona (30, 30') una muesca (33, 33') de la zona interior (13), en la que al menos una de dichas células solares (12) estando dividida en dos subcélulas solares (12-1, 12-2) o tiene una longitud más corta.

2. Módulo solar (1) según la reivindicación 1,,caracterizada en eso a conexión eléctrica (21, 21') en el primer lado del sustrato (2) tiene un elemento de contacto plano (24, 24') conectado eléctricamente a la pista conductora (15, 15'), cuyo elemento de contacto se extiende al menos parcialmente el hoyo (17, 17').

3. Módulo solar (1) según la reivindicación 2, caracterizado en que el elemento de contacto plano (24, 24') se pone en contacto eléctricamente mediante un sello de contacto (23, 23') de la caja de conexiones (18, 18') que empuja a través del orificio (17, 17').

4. Módulo solar (1) según la reivindicación 2 o 3, caracterizado en que el elemento de contacto plano (24, 24') contacta con una sección de capa (28, 28') de la capa de electrodo posterior (4) conectada eléctricamente a la pista conductora (15, 15'), donde la sección de capa (28, 28') está aislada eléctricamente de las células solares (12) al menos en la zona interior (13).

5. Módulo solar (1) según la reivindicación 4, caracterizado en que al menos en la zona interior (13), la sección de capa (28, 28') de la capa de electrodo posterior (4) está eléctricamente separada de una sección de capa restante (29, 29') de la capa de electrodo posterior (4) por una línea de separación (27, 27') que atraviesa la capa posterior del electrodo (4).

6. Módulo solar (1) según la reivindicación 4 o 5, caracterizado en que el elemento de contacto plano (24, 24') está separado físicamente de la pista conductora (15, 15').

7. Módulo solar (1) según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado en que el elemento de contacto plano (24, 24') tiene contacto físico con la pista conductora (15, 15'), en particular se superpone a la pista conductora (15, 15').

8. Módulo solar (1) según la reivindicación 1,,caracterizado en que la pista conductora (15, 15') se extiende a lo largo de una dimensión (L) del sustrato (2), donde la conexión eléctrica (21, 21') comprende una sección final (36, 36') que se extiende en diagonal o en ángulo recto en relación con la dimensión (L) del sustrato (2) o una sección intermedia (37, 37') de la pista conductora (15, 15'), que se encamina a través del orificio (17, 17') en el segundo lado del sustrato (2).

9. Módulo solar (1) según la reivindicación 8, con referencia a la reivindicación 2 o 3,,caracterizado en que la sección final (36, 36') o la sección intermedia (37, 37') de la pista conductora (15, 15') contacta directamente con una sección de capa (28, 28') de la capa de electrodo posterior (4) conectada eléctricamente a la pista conductora (15, 15'), estando aislada eléctricamente la sección de capa (28, 28') al menos en la zona interior (13) de las células solares (12).

10. Módulo solar (1) según la reivindicación 8, caracterizado en que todas las capas de la estructura de capas (3) se eliminan o no se aplican en la zona de la sección final (36, 36') o la sección intermedia (37, 37') de la pista conductora (15, 15').

11. Módulo solar (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el punto de toma (25, 25') está separado a una distancia de un extremo de la pista conductora (15, 15') que corresponde al 20% al 50% de la longitud de la pista conductora (15, 15').

12. Módulo solar (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el orificio (17, 17') en el sustrato (2) está espaciado a una distancia de la pista conductora asociada (15, 15') que corresponde al 1% al 10% de una distancia entre las dos pistas conductoras (15, 15 ').

13. Módulo solar (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que todas las células solares (12) tienen un área ópticamente activa del mismo tamaño.