WO2014005802A1 - Method for sealing a contact hole of a photovoltaic module - Google Patents

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WO2014005802A1
WO2014005802A1 PCT/EP2013/061985 EP2013061985W WO2014005802A1 WO 2014005802 A1 WO2014005802 A1 WO 2014005802A1 EP 2013061985 W EP2013061985 W EP 2013061985W WO 2014005802 A1 WO2014005802 A1 WO 2014005802A1
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WO
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contact hole
photovoltaic module
sealing
photovoltaic
sealing means
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/061985
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Werner Kuster
Dieter Kleyer
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/34Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02002Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/02013Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising output lead wires elements
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for sealing a contact hole of a photovoltaic module, a device for carrying out the method and their use.
  • Thin-film photovoltaic modules typically include a front panel facing the incident light and a rearward-facing disc connected to the front panel via a thermoplastic interlayer, with a photovoltaic panel facing the inside surface of the front pane (superstrate configuration) or rear pane (substrate configuration) Layer system is applied.
  • Photovoltaic modules are known, whose rear pane or front pane has one or more contact holes. The contact holes are provided for the passage of electrical conductors to electrically contact the photovoltaic layer system.
  • Such photovoltaic modules are disclosed for example in EP 1041647 A1, WO 20091 12503 A1 and US 20100243047 A1.
  • Suitable sealing agents are, for example, butyl sealants or epoxy sealants, as disclosed in WO 20091 12503 A1.
  • the object of the present invention is to provide an improved method for sealing a contact hole of a photovoltaic module, in which the air inclusion in the sealing means is effectively reduced.
  • the object of the present invention is further to provide a device suitable for carrying out the method.
  • the object of the present invention is achieved by a method for sealing a contact hole of a photovoltaic module according to independent claim 1. Preferred embodiments will become apparent from the dependent claims.
  • the method according to the invention for sealing a contact hole of a photovoltaic module comprises at least the following method steps:
  • a photovoltaic module comprising a laminated composite of superimposed rear pane, photovoltaic layer system and front pane, the front pane and / or the rear pane having at least one contact hole suitable for the passage of an electrically conductive connecting element
  • the front pane is the pane of the photovoltaic module facing the light incidence.
  • Rear window is the disc facing away from the light incident.
  • the front disk and the rear disk each have an outside and an inside surface. The inside surfaces of the front disk and the rear disk are facing each other and connected to each other via a thermoplastic intermediate layer by lamination.
  • the inventive method differs from the prior art in that the sealing means is not filled at ambient pressure, but at the reduced pressure p in the contact hole. It has surprisingly been found that, as a result, the inclusion of air during the introduction of the sealing means can be effectively prevented. The formation of air bubbles between sealing and photovoltaic layer system is advantageously avoided. As a result, the risk of corrosion of the photovoltaic layer system and of further corrosion-prone elements in the interior of the laminated photovoltaic module can be significantly reduced or even completely prevented. That is a great advantage of the invention.
  • the sealant according to the invention has a viscosity of 600 mPa * s to 1000 mPa * s.
  • viscosity is understood to mean the dynamic viscosity, which is measured at a temperature of 23 ° C. In this range for the viscosity
  • the sealing means can advantageously be introduced into the contact hole and, on the other hand, leads to a permanent sealing of the contact hole against the ingress of air and moisture.
  • the viscosity of the sealing agent is preferably from 700 mPa * s to 900 mPa * s, more preferably from 750 mPa * s to 850 mPa * s, for example about 800 mPa * s. This results in particularly good results with regard to the introduction of the sealing means and the permanent sealing of the contact hole.
  • the sealant preferably contains elastic, moisture-sealing polymers, particularly preferably at least polyisobutylene, polybutylene, polyisobutyleneisoprene (in particular as so-called butyl rubber), polysulfide, polyurethane, silicone or combinations thereof.
  • the sealing agent very particularly preferably comprises at least polyisobutylene, polybutylene or polyisobutyleneisoprene (in particular as so-called butyl rubber). This is particularly advantageous in view of the sealing effect of the sealant against air and moisture.
  • the photovoltaic module is preferably arranged horizontally when introducing the sealing means in the contact hole. This means that the front screen and the rear screen are aligned approximately parallel to the ground.
  • the contact hole points upwards.
  • an amount of sealing agent is preferably introduced such that a layer of the sealing means with a height of at least 0.05 mm is formed in the contact hole when the photovoltaic module is arranged in a horizontal position.
  • the required amount of sealing agent is to be determined by the skilled person in dependence on the geometric dimensions of the contact hole in a simple manner.
  • the height of the layer of the sealing agent is particularly preferably from 0.05 mm to 1 mm, very particularly preferably from 0.1 mm to 0.5 mm and in particular from 0.15 mm to 0.3 mm. This is particularly advantageous in view of the sealing effect as well as the economical and thus cost-effective use of the sealant.
  • a reduced pressure p is generated in the contact hole before the introduction of the sealing means.
  • the sealing agent is introduced into the contact hole under this reduced pressure p.
  • a reduced pressure refers to a pressure which is lower than the ambient pressure.
  • the reduced pressure p is preferably from 0.5 bar to 0.95 bar, more preferably from 0.8 bar to 0.95 bar, most preferably from 0.85 bar to 0.95 bar, for example about 0.9 bar. Such a reduced pressure can be produced without great technical effort and advantageously leads to an avoidance of air inclusions in the sealing means.
  • the sealing means is preferably heated to an elevated temperature before being introduced into the contact hole.
  • the temperature of the sealing agent is preferably from 50 ° C to 150 ° C, more preferably from 80 ° C to 120 ° C and most preferably from 90 ° C to 1 10 ° C. Due to the elevated temperature, the viscosity of the sealing means is reduced, so that the sealing means can be easily introduced into the contact hole, spreads quickly over the base of the contact hole and thus seals the contact hole.
  • the reduced pressure in the contact hole is preferably generated by means of a vacuum bell.
  • a vacuum bell This is to be understood as a device in the manner of a hood or chamber, which is designed to be open on one side, wherein the edges bounding the open side are arranged in one plane.
  • the vacuum bell can be placed over the open side on a portion of the surface of the disc, the area containing the contact hole. This means that the edges of the vacuum bell, over which the vacuum bell is in contact with the disc, surround the contact hole with a suitable distance.
  • the open side of the vacuum bell is thus sealed by the disc, so that a closed space formed by the vacuum bell and the area of the disc is formed.
  • a sufficiently tight connection between vacuum bell and disc can be achieved by means of a suitable seal, for example made of rubber or plastic.
  • the vacuum bell is preferably made of a transparent material and contains, for example, at least glass or a transparent plastic.
  • the transparent material may include, for example, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride, and / or mixtures thereof.
  • a transparent vacuum bell has the advantage that the filling of the sealant can be observed and controlled from the outside.
  • the vacuum bell can also consist, for example, of a metal or an alloy, for example steel.
  • the vacuum bell preferably has a wall thickness of 0.3 mm to 10 mm, more preferably from 0.5 mm to 4 mm, most preferably from 1 mm to 2 mm.
  • the vacuum bell preferably has a volume content of from 3 cm 3 to 200 cm 3 , more preferably from 5 cm 3 to 20 cm 3 , particularly preferably from 8 cm 3 to 10 cm 3 .
  • Smaller vacuum bells can only handle unfavorably, because the introduction of the sealant is difficult. Larger vacuum bells are less space-saving and require a lot of effort to produce the reduced pressure.
  • the vacuum bell is not limited to a particular shape.
  • the vacuum bell may, for example, have a round or rectangular base.
  • the base area is for example from 5 cm 2 to 15 cm 2 .
  • the height of the vacuum bell is for example from 0.5 cm to 3 cm.
  • the vacuum bell further has at least one opening, to which a vacuum line, for example a hose can be attached.
  • the vacuum line connects the vacuum bell with a vacuum pump. By means of the vacuum pump, the reduced pressure within the vacuum bell, and thus within the contact hole, can be generated.
  • the vacuum bell has a further opening through which an injection device can be passed.
  • the sealing means can be introduced into the contact hole.
  • the injection device is preferably formed substantially tubular, for example in the manner of a hollow needle.
  • the opening of the vacuum bell, through which the injection device is guided, is preferably sealed with a suitable seal, for example made of rubber.
  • the opening for the passage of the injection device is preferably arranged opposite the open side provided for sealing by the pane of the photovoltaic module.
  • the sealing means can be easily introduced into the contact hole by means of the injection device.
  • the injection device is already passed through the opening of the vacuum bell when generating the reduced pressure. In principle, however, also initially the reduced pressure can be generated, wherein the opening of the vacuum bell is sealed, for example, with a rubber seal, and the injection device are then inserted through the opening.
  • the vacuum bell and the injection device may alternatively be formed in one piece.
  • the injection device is preferably connected outside of the vacuum bell with a reservoir for the sealing means.
  • the connection between injection device and reservoir preferably takes place via a sealing medium line, for example a hose.
  • a sealing medium line for example a hose.
  • a defined amount of the sealing agent can be conducted from the reservoir to the injection device.
  • the injection device and the reservoir may also be designed, for example, in the manner of a syringe.
  • the injection device has a heating function.
  • the heating function can be achieved for example by heating coil, which are arranged around the injection device.
  • the heating coil can be arranged inside and / or outside the vacuum bell around the injection device.
  • the sealing means can be heated to a desired temperature within the injection device.
  • the sealing means can also be heated already in the storage container or within the connection between storage container and injection device.
  • a contact hole according to the invention has a diameter of 1 mm to 20 mm, preferably of 2 mm to 10 mm and particularly preferably of 4 mm to 6 mm.
  • the transition between on the one hand the contact hole and on the other hand, the inside surface and / or the outside surface of the disc, which has the contact hole, provided with a chamfer Beveling reduces the risk of damaging the disc with the via hole in the manufacture of the photovoltaic module, such as cracks.
  • the chamfer has, for example, an angle of 30 ° to 60 °, in particular about 45 ° to the surface of the disc.
  • the depth of the chamfer, measured from the surface of the disc is for example, from 0.2 mm to 1 mm. In the area of the chamfer, it is particularly easy to form air bubbles when the sealing agent is introduced under ambient pressure, which can lead to corrosion of the photovoltaic layer structure.
  • the inventive method, in which the formation of air bubbles is avoided, is therefore particularly advantageous for such photovoltaic modules.
  • the diameter of the contact hole in the context of the invention, the diameter in the region not provided with the chamfer applies.
  • the front pane of the photovoltaic module preferably contains a non-prestressed, partially prestressed or tempered or a hardened, for example a thermally or chemically hardened glass.
  • the front pane preferably contains soda-lime glass, low-iron soda-lime glass or borosilicate glass. This is particularly advantageous in terms of the stability of the photovoltaic module, the protection of the photovoltaic layer system from mechanical damage and the transmission of sunlight through the front pane.
  • the rear pane of the photovoltaic module contains, in an advantageous embodiment, a non-prestressed, partially prestressed or prestressed or a hardened, for example a thermally or chemically hardened glass.
  • the rear pane preferably contains soda-lime glass, low-iron soda-lime glass or borosilicate glass.
  • the rear pane can also contain, for example, a plastic, for example polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate and / or mixtures thereof, a glass-fiber-reinforced plastic, a metal or a metal alloy, for example stainless steel.
  • the front pane and the rear pane preferably have a thickness of 1 mm to 10 mm, particularly preferably 2 mm to 5 mm.
  • the area of the front pane and the rear pane can be from 100 cm 2 to 18 m 2 , preferably from 0.5 m 2 to 3 m 2 .
  • the front and rear wheels can be flat or curved.
  • the contact hole can be arranged in the front pane or in the rear pane. Preferably, the contact hole is arranged in the rear window.
  • the electrically conductive connecting element can be elegantly guided on the side facing away from the light incident side of the photovoltaic module and connected there to the outer lead, without the photovoltaically active surface is shadowed by elements of electrical contact.
  • the photovoltaic layer system effects the charge carrier separation required for the conversion of radiant energy into electrical energy.
  • the photovoltaic layer system preferably comprises at least one photovoltaically active absorber layer between a front electrode layer and a back electrode layer.
  • the front electrode layer is arranged on the side facing the incidence of light absorber layer.
  • the back electrode layer is arranged on the side facing away from the light incident side of the absorber layer.
  • the photovoltaically active absorber layer according to the invention is not limited to a specific type.
  • the photovoltaic module is a thin-film photovoltaic module. These are understood as layer systems with thicknesses of only a few micrometers. In principle, all absorber layers familiar to the person skilled in the art for thin-film photovoltaic modules can be used.
  • the absorber layer may contain, for example, amorphous or micromorphous silicon, semiconducting organic polymers or oligomers, cadmium telluride (CdTe), gallium arsenide (GaAs) or cadmium selenide (CdSe).
  • the absorber layer contains a p-type chalcopyrite semiconductor such as a compound of the group copper indium sulfur / selenium (CIS), for example copper indium diselenide (CulnSe 2 ), or a compound of the group copper indium gallium Sulfur / selenium (CIGS), for example Cu (InGa) (SSe) 2 .
  • CIS copper indium sulfur / selenium
  • CIGS copper indium gallium Sulfur / selenium
  • the inventive method is particularly advantageous for CI (G) S-based photovoltaic modules, because they are particularly sensitive to penetrating oxygen.
  • the absorber layer preferably has a layer thickness of 500 nm to 5 ⁇ , more preferably from 1 ⁇ to 3 ⁇ .
  • the absorber layer can be doped with metals, preferably sodium.
  • the absorber layer can also contain, for example, monocrystalline or polycrystalline silicon.
  • the back electrode layer may contain, for example, at least one metal, preferably molybdenum, titanium, tungsten, nickel, titanium, chromium and / or tantalum.
  • the back electrode layer preferably has a layer thickness of 300 nm to 600 nm.
  • the back electrode layer may comprise a layer stack of different individual layers.
  • the layer stack preferably contains a diffusion barrier layer For example, silicon nitride, to prevent diffusion of, for example, sodium from the substrate into the photovoltaically active absorber layer.
  • the front electrode layer is transparent in the spectral region in which the absorber layer is sensitive.
  • the front electrode layer may contain, for example, an n-type semiconductor, preferably aluminum-doped zinc oxide or indium-tin oxide.
  • the front electrode layer preferably has a layer thickness of 500 nm to 2 ⁇ m.
  • the electrode layers may also contain silver, gold, copper, nickel, chromium, tungsten, tin oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or combinations and mixtures thereof.
  • the photovoltaic layer system preferably has a peripheral distance to the outer edges of the photovoltaic module of 5 mm to 20 mm, particularly preferably from 10 mm to 15 mm, in order to be protected against ingress of moisture or shading by fasteners on the edge.
  • the photovoltaic layer system may be applied on the inside surface of the rear pane (substrate configuration).
  • the photovoltaic layer system may alternatively be applied to the inside surface of the front pane (superstrate configuration).
  • the photovoltaic layer system may also be incorporated in the thermoplastic layer, for example between a first and a second film of the intermediate layer.
  • the inventive method leads in particular to a significant reduction in the risk of corrosion when the contact hole is arranged in the disc on which the photovoltaic layer system is deposited.
  • the contact hole is preferably arranged in the not provided with the photovoltaic layer system edge region of the disc.
  • the photovoltaic module according to the invention has the substrate configuration.
  • a photovoltaic layer system applied to the rear pane is threatened by corrosion due to air and moisture trapped in the sealing means.
  • the photovoltaic layer system is divided in an advantageous embodiment of the invention with known methods for producing a thin-film solar module by a suitable structuring and interconnection of back electrode layer, semiconductor layer, and front electrode layer into individual photovoltaically active areas, so-called solar cells.
  • a suitable method is known, for example, from EP 2200097 A1.
  • the subdivision is made by incisions using a suitable structuring technology such as laser writing and mechanical processing, for example by lifting or scribing.
  • the individual solar cells are connected in series via an area of the back electrode layer in integrated form.
  • At least two electrically conductive connecting elements are provided, which are each connected to the front and / or back electrode layer in an electrically conductive manner.
  • the photovoltaic module may have a single contact hole through which the two electrically conductive connecting elements are guided.
  • the photovoltaic module can also have two contact holes, wherein each electrically conductive connecting element is guided through one of the contact holes.
  • each of the two electrically conductive connecting elements is electrically conductively connected via a bus bar to the front and / or rear electrode layer.
  • the bus bar is advantageously designed as a band or strip.
  • the bus bar contains at least one metal or metal alloy or consists of a metal or a metal alloy.
  • any electrically conductive material that can be processed into films can be used for the bus bar.
  • Particularly suitable materials for the bus bar are, for example, aluminum, copper, tin-plated copper, gold, silver or tin and alloys thereof.
  • the bus bar has, for example, a thickness of 0.01 mm to 0.5 mm and a width of 2 mm to 16 mm.
  • a bus bar is preferably connected to the positive voltage terminal of the photovoltaic module and the second bus bar connected to the negative voltage terminal of the photovoltaic module.
  • the contact point of the bus bar with the electrically conductive connecting element is preferably located in the middle of the extension direction of the bus bar.
  • the contact hole is preferably arranged above the contact point of the busbar. This means that the projection of the contact hole on the bus bar contains the contact point.
  • the electrically conductive connecting element can then advantageously be led out of the photovoltaic module on the shortest possible path through the contact hole.
  • the two electrically conductive connection elements are preferably electrically conductively connected only to the back electrode layer.
  • the resulting positive and the resulting negative voltage terminal of the photovoltaic module are then passed over the back electrode layer and contacted there electrically.
  • the two bus bars are preferably each applied to the back electrode layer and electrically conductively connected to the back electrode layer.
  • the positive and negative voltage connections can also be routed via the front electrode layer and contacted there electrically.
  • a voltage connection can also be made via the back electrode layer and the second voltage connection via the front electrode layer.
  • the electrically conductive connecting elements can be guided in time before or after the introduction of the sealing material through the contact hole or the contact holes.
  • the electrically conductive connecting elements can be formed as wires, cables, strands or flat conductors.
  • the electrically conductive connecting elements are preferably connected to the photovoltaic layer system via the thermoplastic intermediate layer prior to laminating the front pane and the rear pane and guided through the contact hole or the contact holes.
  • the sealing means is preferably introduced into the contact hole or the contact holes after lamination.
  • the connection between the electrically conductive connecting elements and the bus bars can be effected, for example, by welding, bonding, soldering, clamping or by means of an electrically conductive adhesive.
  • the electrically conductive connecting elements are designed as contact pins or spring contact element.
  • the electrically conductive connecting elements can advantageously be arranged after the introduction of the sealing means in the contact hole or the contact holes.
  • the sealing agent is penetrated by the electrically conductive connecting elements.
  • Suitable spring contact elements are known for example from US 20100243047 A1.
  • the bus bars must be arranged within the laminated photovoltaic module so that a contact after lamination and introduction of the sealant is possible.
  • the bus bar is preferably arranged in area over the contact hole directly on the disc having the contact hole arranged.
  • connection of the electrically conductive connecting element to the bus bar can also be effected via a bridging element, for example a suitably arranged further strip of an electrically conductive foil, which is in contact with the actual bus bar.
  • the electrically conductive connecting elements and / or the bus bars and / or bridging elements are preferably conducted before the lamination of the photovoltaic module by feedthroughs of the thermoplastic intermediate layer , so that an electrical contacting of the photovoltaic layer system through the at least one contact hole is possible therethrough.
  • This is the case, for example, with a photovoltaic module in superstrate Configuration in which the at least one contact hole is arranged in the rear window.
  • the contact hole is preferably closed on the outside surface of the disk, which has the contact hole, with a connection housing known per se or a junction box.
  • a connection housing known per se or a junction box.
  • junction boxes are known from DE 10 2005 025 632 A1 and DE 10050614 C1.
  • the electrically conductive connection elements are preferably connected to external supply lines.
  • the front pane is connected to the rear pane via at least one thermoplastic intermediate layer.
  • the connection between the front screen and the return tickets takes place over a large area via the photovoltaic layer system.
  • the intermediate layer preferably contains thermoplastic materials, such as polyvinyl butyral (PVB) and / or ethylene vinyl acetate (EVA) or several layers thereof, preferably with thicknesses of 0.3 mm to 0.9 mm.
  • the intermediate layer may also include polyurethane (PU), polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resins, acrylates, fluorinated ethylene-propylenes, polyvinyl fluoride, ethylene-tetrafluoroethylene, copolymers and / or mixtures thereof.
  • PU polyurethane
  • PP polypropylene
  • PE polyacrylate
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • polymethylmethacrylate polyvinyl chloride
  • polyacetate resin casting resins
  • acrylates fluorinated ethylene-propylenes
  • polyvinyl fluoride polyvinyl fluoride
  • ethylene-tetrafluoroethylene copolymers and / or mixtures thereof.
  • a suitable photovoltaic module can be produced by methods known per se.
  • the photovoltaic layer system can be applied to the front pane or the rear pane, for example, by sputtering, vapor deposition or chemical vapor deposition (CVD).
  • the photovoltaic layer system can also be arranged between a first and a second thermoplastic film.
  • the front pane and / or the rear pane are provided with the contact hole or the contact holes before or after the application of the photovoltaic layer system by drilling.
  • the bore is preferably provided with chamfers in the region of the surface of the disc.
  • thermoplastic intermediate layer typically takes place under the action of heat, vacuum and / or pressure, for example by autoclave method, vacuum bag method, vacuum ring method, calender method, vacuum laminator or by combinations thereof.
  • bus bars Prior to laminating the photovoltaic module, bus bars are preferably suitably arranged in the composite and connected to the photovoltaic layer system.
  • the object of the invention is further achieved by a device for carrying out the method according to the invention, comprising at least
  • a vacuum bell which is arranged on a contact hole containing region of the front disk or the rear disk and generates the reduced pressure p in the contact hole
  • the device according to the invention is used in particular in an arrangement for sealing a contact hole of a photovoltaic module.
  • the arrangement according to the invention comprises at least:
  • a photovoltaic module comprising a laminated composite of superimposed rear pane, photovoltaic layer system and front pane, the front pane and / or the rear pane having at least one contact hole suitable for the passage of an electrically conductive connecting element
  • a vacuum bell which is arranged on a contact hole containing region of the front pane or the rear disk and generates a reduced pressure p in the contact hole
  • Another aspect of the invention comprises the use of a device according to the invention for sealing a contact hole of a photovoltaic module, in particular of a thin-film photovoltaic module.
  • the device is used in particular for carrying out the method according to the invention.
  • the vacuum bell is arranged on a region of the front disk or the rear disk which contains the contact hole, generates the reduced pressure p in the contact hole and inserts the sealing means into the contact hole with an injection device guided through an opening of the vacuum bell.
  • FIG. 1 shows a cross section through a arranged on a photovoltaic module embodiment of the device according to the invention during the introduction of the sealing means
  • FIG. 2 shows a cross section through the device and the photovoltaic module according to FIG.
  • Fig. 3 shows an embodiment of the method according to the invention with reference to a
  • the photovoltaic module M comprises a front pane 1, a rear pane 2 and a photovoltaic layer system 3, which is applied to the inside surface of the rear pane 2.
  • the rear pane 2 and the front pane 1 are interconnected over a large area via the photovoltaic layer system 3 by means of a thermoplastic intermediate layer 4.
  • the front pane 1 is transparent to sunlight and consists of tempered, extra-white glass with low iron content.
  • the rear window 2 is made of soda lime glass.
  • the front disk 1 and the rear disk 2 have a thickness of, for example, 1, 6 mm to 2.85 mm.
  • the photovoltaic module M has a size of 1587 mm x 664 mm.
  • the intermediate layer 4 contains polyvinyl butyral (PVB) and has a layer thickness of 0.76 mm.
  • the photovoltaic layer system 3 comprises a rear electrode layer 10 arranged on the rear pane 2, which contains molybdenum and has a layer thickness of approximately 300 nm.
  • the photovoltaic layer system 3 further comprises a photovoltaically active absorber layer 1 1, which contains sodium-doped Cu (InGa) (SSe) 2 and has a layer thickness of about 2 ⁇ .
  • the photovoltaic layer system 3 further includes a front electrode layer 12 containing aluminum-doped zinc oxide (AZO) and having a layer thickness of about 1 ⁇ .
  • AZO aluminum-doped zinc oxide
  • a buffer layer which contains a single layer of cadmium sulfide (CdS) and a single layer intrinsic zinc oxide (i-ZnO).
  • the buffer layer causes an electronic adjustment between absorber layer 1 1 and Front electrode layer 12.
  • the photovoltaic layer system 3 is subdivided with known methods for producing a thin-film photovoltaic module into individual photovoltaically active regions, so-called solar cells, which are connected in series with each other over a region of the back electrode layer 10.
  • the photovoltaic layer system 3 is mechanically abraded in the edge region of the back plate 2 with a width of 15 mm.
  • the rear pane 2 has, in the edge region not provided with photovoltaic layer system 3, two contact holes 5 which are provided for passing through electrically conductive connecting elements in order to electrically contact the photovoltaic layer system. In the illustrated area of the photovoltaic module M, one of these contact holes 5 can be seen.
  • the contact hole 5 is covered on the inside surface of the rear disk 2 by a bus bar 16 which is in electrical contact with the return electrode 10.
  • the bus bar 16 is intended to be contacted with the electrically conductive connector.
  • the bus bar 16 is configured as a strip of copper having a thickness of, for example, 0.01 mm to 0.5 mm, a length of, for example, 1567 mm and a width of, for example, 4 mm to 16 mm.
  • the contact hole 5 has a diameter of 4.5 mm.
  • the contact hole 5 is provided on the surfaces of the rear disk 2 with a chamfer at an angle of 45 °.
  • the depth of the chamfer measured from the respective surface of the rear disk 2, for example, 0.3 mm to 0.7 mm.
  • the sealing means 6 is introduced under reduced pressure p a the contact hole.
  • a vacuum bell 7 is arranged on the outside surface of the rear disk 2.
  • the vacuum bell 7 is made of polymethyl methacrylate (PMMA) and has, for example, a round base with a diameter of 30 mm.
  • the height of the vacuum bell 7 is 12 mm and the wall thickness 2 mm.
  • the vacuum bell 7 is is arranged on a region of the surface of the rear disk 2 via a rubber seal 13, in the middle of which the contact hole 5 is located.
  • a vacuum line 9 is attached, via which the vacuum bell 7 is connected to a vacuum pump, not shown.
  • the reduced pressure p can be generated by the pump in the closed space formed by the vacuum bell 7 and the rear disk 2.
  • the reduced pressure p is, for example, 0.8 to 0.9 bar.
  • the injection device 8 is designed as a hollow needle and connected outside the vacuum bell 7 via a sealant line 14 with a reservoir, not shown.
  • the sealing means 6 can be introduced from the reservoir via the sealing medium line 14 and the injection device 8, for example by means of a suitable pump in the contact hole 5.
  • the sealant 6 is a preparation based on polybutylene (Henkel Terostat 2792) and has a dynamic viscosity of 800 mPa * s at 23 ° C.
  • the sealing means 6 is introduced into the contact hole 5 at a temperature of about 100 ° C.
  • heating coil 15 are arranged around the injection device 8. By means of the heating coil 15, the temperature of the sealing means 6 can advantageously be increased shortly before introduction into the contact hole 5.
  • the sealing means 6 can alternatively or additionally already be heated in the storage container, for example in order to achieve a better transport through the sealing medium line 14 as a result of a reduced viscosity.
  • FIG. 2 shows the photovoltaic module M and the device according to the invention from FIG. 1 after introduction of the sealing means 6.
  • the sealing means 6 forms a layer with a height of 0.2 mm in the contact hole 5 adjacent to the bus bar 16. By the sealing means 6, the penetration of air and moisture through the contact hole 5 is effectively prevented.
  • the sealing means 6 is largely free of air inclusions. If the sealing means 6 introduced under ambient pressure, as is customary in the prior art, so air inclusions can form, which in particular as air bubbles in the region of the chamfer of the contact hole 5 can collect under the sealing means 6. Such air inclusions can lead to corrosion of the bus bar 16 and / or the photovoltaic system 3, whereby the efficiency of the photovoltaic module M is reduced. By the method according to the invention, therefore, the corrosion resistance and long-term stability of the photovoltaic module M is advantageously improved.
  • the electrically conductive connecting element at the time of introduction of the sealing means 6 is not yet passed through the contact hole 5.
  • the electrically conductive connecting element can be designed, for example, as a contact spring element, which is inserted through the contact hole 5 after the introduction of the sealing means 6 and brought into contact with the bus bar 16.
  • the electrically conductive connecting element may for example be formed as a wire, which is already connected to the bus bar 16 at the time of introduction of the sealing means 6 and passed through the contact hole 5.
  • the contact hole 5 can be closed later.
  • a known junction box on the back plate 2 above the contact hole 5 are arranged.
  • the electrically conductive connection element can be connected to the outer supply line.
  • Fig. 3 shows an example of an embodiment of the method according to the invention for sealing a contact hole of a photovoltaic module.

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Abstract

The present invention relates to a method for sealing a contact hole of a photovoltaic module, comprising at least the following steps: (a) providing a photovoltaic module (M) containing a laminated composite consisting of a backing plate (2), photovoltaic layer system (3) and front plate (1) arranged on top of one another, wherein the front plate (1) and/or the rear plate (2) has at least one contact hole (5) which is suitable for leading through an electrically conductive connecting element; (b) producing a reduced pressure (p) in the contact hole (5); and (c) introducing a sealant (6), which has a viscosity of 600 mPa*s to 1000 mPa*s measured at 23°C, into the contact hole (5).

Description

Verfahren zur Abdichtung eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls  Method for sealing a contact hole of a photovoltaic module
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung eines Kontaktloches eines Photovoltaik- Moduls, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und deren Verwendung. The invention relates to a method for sealing a contact hole of a photovoltaic module, a device for carrying out the method and their use.
Dünnschicht-Photovoltaik-Module umfassen typischerweise eine dem Lichteinfall zugewandte Vorderscheibe und eine über eine thermoplastische Zwischenschicht mit der Vorderscheibe verbundene, vom Lichteinfall abgewandte ückscheibe, wobei auf die innenseitige Oberfläche der Vorderscheibe (Superstrat-Konfiguration) oder der Rückscheibe (Substrat-Konfiguration) ein photovoltaisches Schichtsystem aufgebracht ist. Es sind Photovoltaik-Module bekannt, deren Rückscheibe oder Vorderscheibe ein oder mehrere Kontaktlöcher aufweist. Die Kontaktlöcher sind zur Durchführung von elektrischen Leitern vorgesehenen, um das photovoltaische Schichtsystem elektrisch zu kontaktieren. Solche Photovoltaik-Module werden beispielsweise in EP 1041647 A1 , WO 20091 12503 A1 und US 20100243047 A1 offenbart. Thin-film photovoltaic modules typically include a front panel facing the incident light and a rearward-facing disc connected to the front panel via a thermoplastic interlayer, with a photovoltaic panel facing the inside surface of the front pane (superstrate configuration) or rear pane (substrate configuration) Layer system is applied. Photovoltaic modules are known, whose rear pane or front pane has one or more contact holes. The contact holes are provided for the passage of electrical conductors to electrically contact the photovoltaic layer system. Such photovoltaic modules are disclosed for example in EP 1041647 A1, WO 20091 12503 A1 and US 20100243047 A1.
Durch die Kontaktlöcher besteht die Gefahr eines Feuchtigkeitseintritts in das Photovoltaik- Modul, was zu einer Korrosion des photovoltaischen Schichtsystems führen kann. Um dies zu vermeiden, werden die Löcher typischerweise mit einem Abdichtmittel versehen. Geeignete Abdichtmittel sind beispielsweise Butyl-Dichtmassen oder Epoxid-Dichtmassen, wie in WO 20091 12503 A1 offenbart ist. Through the contact holes there is a risk of moisture entering the photovoltaic module, which can lead to corrosion of the photovoltaic layer system. To avoid this, the holes are typically provided with a sealant. Suitable sealing agents are, for example, butyl sealants or epoxy sealants, as disclosed in WO 20091 12503 A1.
Beim Einfüllen von viskosen Dichtmassen, beispielsweise Butyl-Dichtmassen nach dem Stand der Technik kann Luft eingeschlossen werden. Insbesondere können sich Luftblasen zwischen der Dichtmasse und dem photovoltaischen Schichtsystem ausbilden. In diesem Fall wird durch die Dichtmasse zwar das Eindringen weiterer Luft und Feuchtigkeit in das Photovoltaik-Modul verhindert, die bereits eingeschlossene Luft kann jedoch zu einer Korrosion des photovoltaischen Schichtsystems oder mit diesem verbundener elektrisch leitfähiger Elemente führen. When filling viscous sealants, such as butyl sealants of the prior art, air can be trapped. In particular, air bubbles can form between the sealant and the photovoltaic layer system. In this case, the penetration of further air and moisture into the photovoltaic module is prevented by the sealant, however, the already trapped air can lead to corrosion of the photovoltaic layer system or connected to this electrically conductive elements.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verbessertes Verfahren zur Abdichtung eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls bereitzustellen, bei dem der Lufteinschluss im Abdichtmittel wirkungsvoll vermindert wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiter, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Abdichtung eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. The object of the present invention is to provide an improved method for sealing a contact hole of a photovoltaic module, in which the air inclusion in the sealing means is effectively reduced. The object of the present invention is further to provide a device suitable for carrying out the method. The object of the present invention is achieved by a method for sealing a contact hole of a photovoltaic module according to independent claim 1. Preferred embodiments will become apparent from the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abdichtung eines Kontaktloches eines Photovoltaik- Moduls umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte: The method according to the invention for sealing a contact hole of a photovoltaic module comprises at least the following method steps:
(a) Bereitstellen eines Photovoltaik-Moduls, enthaltend einen laminierten Verbund aus übereinander angeordneter ückscheibe, photovoltaischem Schichtsystem und Vorderscheibe, wobei die Vorderscheibe und / oder die Rückscheibe mindestens ein zur Durchführung eines elektrisch leitfähigen Verbindungselementes geeignetes Kontaktloch aufweisen,  (a) providing a photovoltaic module comprising a laminated composite of superimposed rear pane, photovoltaic layer system and front pane, the front pane and / or the rear pane having at least one contact hole suitable for the passage of an electrically conductive connecting element,
(b) Erzeugen eines verminderten Drucks p in dem Kontaktloch und  (b) generating a reduced pressure p in the contact hole and
(c) Einbringen eines Abdichtmittels, welches eine bei 23°C gemessene Viskosität von 600 mPa*s bis 1000 mPa*s aufweist, in das Kontaktloch.  (c) introducing a sealant having a measured at 23 ° C viscosity of 600 mPa * s to 1000 mPa * s, in the contact hole.
Mit Vorderscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Lichteinfall zugewandte Scheibe des Photovoltaik-Moduls bezeichnet. Mit Rückscheibe wird die vom Lichteinfall abgewandte Scheibe bezeichnet. Die Vorderscheibe und die Rückscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenseitige Oberfläche auf. Die innenseitigen Oberflächen der Vorderscheibe und der Rückscheibe sind einander zugewandt und über eine thermoplastische Zwischenschicht durch Lamination miteinander verbunden. For the purposes of the invention, the front pane is the pane of the photovoltaic module facing the light incidence. Rear window is the disc facing away from the light incident. The front disk and the rear disk each have an outside and an inside surface. The inside surfaces of the front disk and the rear disk are facing each other and connected to each other via a thermoplastic intermediate layer by lamination.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, dass das Abdichtmittel nicht bei Umgebungsdruck, sondern bei dem verminderten Druck p in das Kontaktloch eingefüllt wird. Es hat sich überraschend gezeigt, dass dadurch der Lufteinschluss beim Einbringen des Abdichtmittels wirkungsvoll verhindert werden kann. Die Ausbildung von Luftblasen zwischen Abdichtmittel und photovoltaischem Schichtsystem wird vorteilhaft vermieden. Dadurch kann die Gefahr einer Korrosion des photovoltaischen Schichtsystems und weiterer korrosionsanfälliger Elemente im Inneren des laminierten Photovoltaik-Moduls deutlich verringert oder sogar gänzlich verhindert werden. Das ist ein großer Vorteil der Erfindung. The inventive method differs from the prior art in that the sealing means is not filled at ambient pressure, but at the reduced pressure p in the contact hole. It has surprisingly been found that, as a result, the inclusion of air during the introduction of the sealing means can be effectively prevented. The formation of air bubbles between sealing and photovoltaic layer system is advantageously avoided. As a result, the risk of corrosion of the photovoltaic layer system and of further corrosion-prone elements in the interior of the laminated photovoltaic module can be significantly reduced or even completely prevented. That is a great advantage of the invention.
Das Abdichtmittel weist erfindungsgemäß eine Viskosität von 600 mPa*s bis 1000 mPa*s auf. Mit Viskosität wird dabei im Sinne der Erfindung die dynamische Viskosität bezeichnet, welche bei einer Temperatur von 23°C gemessen wird. In diesem Bereich für die Viskosität lässt sich das Abdichtmittel einerseits vorteilhaft in das Kontaktloch einbringen und führt andererseits zu einer dauerhaften Abdichtung des Kontaktlochs gegenüber Luft- und Feuchtigkeitseintritt. Die Viskosität des Abdichtmittels beträgt bevorzugt von 700 mPa*s bis 900 mPa*s, besonders bevorzugt von 750 mPa*s bis 850 mPa*s, beispielsweise etwa 800 mPa*s. Damit werden besonders gute Ergebnisse hinsichtlich des Einbringens des Abdichtmittels und der dauerhaften Abdichtung des Kontaktlochs erreicht. The sealant according to the invention has a viscosity of 600 mPa * s to 1000 mPa * s. In the context of the invention, viscosity is understood to mean the dynamic viscosity, which is measured at a temperature of 23 ° C. In this range for the viscosity On the one hand, the sealing means can advantageously be introduced into the contact hole and, on the other hand, leads to a permanent sealing of the contact hole against the ingress of air and moisture. The viscosity of the sealing agent is preferably from 700 mPa * s to 900 mPa * s, more preferably from 750 mPa * s to 850 mPa * s, for example about 800 mPa * s. This results in particularly good results with regard to the introduction of the sealing means and the permanent sealing of the contact hole.
Das Abdichtmittel enthält bevorzugt elastische, feuchtigkeitsabdichtende Polymere, besonders bevorzugt zumindest Polyisobutylen, Polybutylen, Polyisobutylenisopren (insbesondere als sogenannter Butylkautschuk), Polysulfid, Polyurethan, Silikon oder Kombinationen davon. Das Abdichtmittel enthält ganz besonders bevorzugt zumindest Polyisobutylen, Polybutylen oder Polyisobutylenisopren (insbesondere als sogenannter Butylkautschuk). Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die abdichtende Wirkung des Abdichtmittels gegenüber Luft und Feuchtigkeit. The sealant preferably contains elastic, moisture-sealing polymers, particularly preferably at least polyisobutylene, polybutylene, polyisobutyleneisoprene (in particular as so-called butyl rubber), polysulfide, polyurethane, silicone or combinations thereof. The sealing agent very particularly preferably comprises at least polyisobutylene, polybutylene or polyisobutyleneisoprene (in particular as so-called butyl rubber). This is particularly advantageous in view of the sealing effect of the sealant against air and moisture.
Das Photovoltaik-Modul ist beim Einbringen des Abdichtmittels in das Kontaktloch bevorzugt horizontal angeordnet. Das bedeutet, dass die Vorderscheibe und die Rückscheibe etwa parallel zum Boden ausgerichtet sind. Das Kontaktloch weist dabei nach oben. The photovoltaic module is preferably arranged horizontally when introducing the sealing means in the contact hole. This means that the front screen and the rear screen are aligned approximately parallel to the ground. The contact hole points upwards.
In das Kontaktloch wird bevorzugt eine solche Menge an Abdichtmittel eingebracht, dass sich eine Lage des Abdichtmittels mit einer Höhe von mindestens 0,05 mm in dem Kontaktloch ausbildet, wenn das Photovoltaik-Modul in horizontaler Lage angeordnet ist. Damit wird eine vorteilhafte abdichtende Wirkung gegenüber Luft und Feuchtigkeit erreicht. Die benötigte Menge an Abdichtmittel ist vom Fachmann in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen des Kontaktloches in einfacher Weise zu ermitteln. Die Höhe der Lage des Abdichtmittels beträgt besonders bevorzugt von 0,05 mm bis 1 mm, ganz besonders bevorzugt von 0,1 mm bis 0,5 mm und insbesondere von 0,15 mm bis 0,3 mm. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die abdichtende Wirkung sowie den sparsamen und damit kostengünstigen Einsatz des Abdichtmittels. In the contact hole, an amount of sealing agent is preferably introduced such that a layer of the sealing means with a height of at least 0.05 mm is formed in the contact hole when the photovoltaic module is arranged in a horizontal position. This achieves an advantageous sealing effect against air and moisture. The required amount of sealing agent is to be determined by the skilled person in dependence on the geometric dimensions of the contact hole in a simple manner. The height of the layer of the sealing agent is particularly preferably from 0.05 mm to 1 mm, very particularly preferably from 0.1 mm to 0.5 mm and in particular from 0.15 mm to 0.3 mm. This is particularly advantageous in view of the sealing effect as well as the economical and thus cost-effective use of the sealant.
Erfindungsgemäß wird vor dem Einbringen des Abdichtmittels in dem Kontaktloch ein verminderter Druck p erzeugt. Das Abdichtmittel wird unter diesem verminderten Druck p in das Kontaktloch eingebracht. Unter einem verminderten Druck wird im Sinne der Erfindung ein Druck bezeichnet, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck. Der verminderte Druck p beträgt bevorzugt von 0,5 bar bis 0,95 bar, besonders bevorzugt von 0,8 bar bis 0,95 bar, ganz besonders bevorzugt von 0,85 bar bis 0,95 bar, beispielsweise etwa 0,9 bar. Ein solcher verminderter Druck lässt sich ohne großen technischen Aufwand erzeugen und führt vorteilhaft zu einer Vermeidung von Lufteinschlüssen in dem Abdichtmittel. According to the invention, a reduced pressure p is generated in the contact hole before the introduction of the sealing means. The sealing agent is introduced into the contact hole under this reduced pressure p. For the purposes of the invention, a reduced pressure refers to a pressure which is lower than the ambient pressure. The reduced pressure p is preferably from 0.5 bar to 0.95 bar, more preferably from 0.8 bar to 0.95 bar, most preferably from 0.85 bar to 0.95 bar, for example about 0.9 bar. Such a reduced pressure can be produced without great technical effort and advantageously leads to an avoidance of air inclusions in the sealing means.
Das Abdichtmittel wird bevorzugt auf eine erhöhte Temperatur erwärmt, bevor es in das Kontaktloch eingebracht wird. Die Temperatur des Abdichtmittels beträgt dabei bevorzugt von 50 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt von 80 °C bis 120 °C und ganz besonders bevorzugt von 90 °C bis 1 10 °C. Durch die erhöhte Temperatur wird die Viskosität des Abdichtmittels verringert, so dass sich das Abdichtmittel einfach in das Kontaktloch einbringen lässt, sich schnell über die Grundfläche des Kontaktlochs ausbreitet und das Kontaktloch somit abdichtet. The sealing means is preferably heated to an elevated temperature before being introduced into the contact hole. The temperature of the sealing agent is preferably from 50 ° C to 150 ° C, more preferably from 80 ° C to 120 ° C and most preferably from 90 ° C to 1 10 ° C. Due to the elevated temperature, the viscosity of the sealing means is reduced, so that the sealing means can be easily introduced into the contact hole, spreads quickly over the base of the contact hole and thus seals the contact hole.
Der verminderte Druck im Kontaktloch wird bevorzugt mittels einer Unterdruckglocke erzeugt. Darunter ist eine Vorrichtung nach Art einer Haube oder Kammer zu verstehen, die zu einer Seite offen ausgestaltet ist, wobei die die offene Seite begrenzenden Kanten in einer Ebene angeordnet sind. Die Unterdruckglocke kann über die offene Seite auf einen Bereich der Oberfläche der Scheibe aufgesetzt werden, wobei der Bereich das Kontaktloch enthält. Das bedeutet, dass die Kanten der Unterdruckglocke, über welche die Unterdruckglocke mit der Scheibe in Kontakt steht, das Kontaktloch mit einem geeigneten Abstand umgeben. Die offene Seite der Unterdruckglocke wird so durch die Scheibe abgedichtet, so dass ein geschlossener, durch die Unterdruckglocke und den Bereich der Scheibe begrenzter Raum ausgebildet wird. Eine hinreichend dichte Verbindung zwischen Unterdruckglocke und Scheibe kann mittels einer geeigneten Dichtung, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff erreicht werden. The reduced pressure in the contact hole is preferably generated by means of a vacuum bell. This is to be understood as a device in the manner of a hood or chamber, which is designed to be open on one side, wherein the edges bounding the open side are arranged in one plane. The vacuum bell can be placed over the open side on a portion of the surface of the disc, the area containing the contact hole. This means that the edges of the vacuum bell, over which the vacuum bell is in contact with the disc, surround the contact hole with a suitable distance. The open side of the vacuum bell is thus sealed by the disc, so that a closed space formed by the vacuum bell and the area of the disc is formed. A sufficiently tight connection between vacuum bell and disc can be achieved by means of a suitable seal, for example made of rubber or plastic.
Die Unterdruckglocke ist bevorzugt aus einem transparenten Material gefertigt und enthält beispielsweise zumindest Glas oder einen transparenten Kunststoff. Das transparente Material kann beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und / oder Gemische davon enthalten. Eine transparente Unterdruckglocke hat den Vorteil, dass das Einfüllen des Abdichtmittels von außen beobachtet und kontrolliert werden kann. Prinzipiell kann die Unterdruckglocke aber auch beispielsweise aus einem Metall oder einer Legierung, beispielsweise Stahl bestehen. Die Unterdruckglocke weist bevorzugt eine Wandstärke von 0,3 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 4 mm, ganz besonders bevorzugt von 1 mm bis 2 mm auf. Die Unterdruckglocke weist bevorzugt einen Volumeninhalt von 3 cm3 bis 200 cm3, besonders bevorzugt von 5 cm3 bis 20 cm3, besonders bevorzugt von 8 cm3 bis 10 cm3 auf. Kleinere Unterdruckglocken lassen sich nur unvorteilhaft handhaben, weil das Einbringen des Abdichtmittels schwierig ist. Größere Unterdruckglocken sind wenig platzsparend und erfordern einen hohen Aufwand zur Erzeugung des verminderten Drucks. Die Unterdruckglocke ist nicht auf eine bestimmte Form beschränkt. Die Unterdruckglocke kann beispielsweise eine runde oder rechteckige Grundfläche aufweisen. Die Grundfläche beträgt beispielsweise von 5 cm2 bis 15 cm2. Die Höhe der Unterdruckglocke beträgt beispielsweise von 0,5 cm bis 3 cm. The vacuum bell is preferably made of a transparent material and contains, for example, at least glass or a transparent plastic. The transparent material may include, for example, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride, and / or mixtures thereof. A transparent vacuum bell has the advantage that the filling of the sealant can be observed and controlled from the outside. In principle, however, the vacuum bell can also consist, for example, of a metal or an alloy, for example steel. The vacuum bell preferably has a wall thickness of 0.3 mm to 10 mm, more preferably from 0.5 mm to 4 mm, most preferably from 1 mm to 2 mm. The vacuum bell preferably has a volume content of from 3 cm 3 to 200 cm 3 , more preferably from 5 cm 3 to 20 cm 3 , particularly preferably from 8 cm 3 to 10 cm 3 . Smaller vacuum bells can only handle unfavorably, because the introduction of the sealant is difficult. Larger vacuum bells are less space-saving and require a lot of effort to produce the reduced pressure. The vacuum bell is not limited to a particular shape. The vacuum bell may, for example, have a round or rectangular base. The base area is for example from 5 cm 2 to 15 cm 2 . The height of the vacuum bell is for example from 0.5 cm to 3 cm.
Die Unterdruckglocke weist weiter zumindest eine Öffnung auf, an der eine Unterdruckleitung, beispielsweise ein Schlauch angebracht werden kann. Die Unterdruckleitung verbindet die Unterdruckglocke mit einer Vakuumpumpe. Mittels der Vakuumpumpe kann der verminderte Druck innerhalb der Unterdruckglocke, und damit innerhalb des Kontaktloches, erzeugt werden. The vacuum bell further has at least one opening, to which a vacuum line, for example a hose can be attached. The vacuum line connects the vacuum bell with a vacuum pump. By means of the vacuum pump, the reduced pressure within the vacuum bell, and thus within the contact hole, can be generated.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Unterdruckglocke eine weitere Öffnung auf, durch welche eine Injektionseinrichtung hindurchgeführt sein kann. Über die Injektionseinrichtung kann das Abdichtmittel in das Kontaktloch eingebracht werden. Die Injektionseinrichtung ist bevorzugt im Wesentlichen röhrenartig ausgebildet, beispielsweise nach Art einer Hohlnadel. Die Öffnung der Unterdruckglocke, durch welche die Injektionseinrichtung geführt ist, ist bevorzugt mit einer geeigneten Dichtung, beispielsweise aus Gummi, abgedichtet. Die Öffnung zur Durchführung der Injektionseinrichtung ist bevorzugt der offenen, zur Abdichtung durch die Scheibe des Photovoltaik-Moduls vorgesehene Seite gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann das Abdichtmittel einfach mittels der Injektionseinrichtung in das Kontaktloch eingebracht werden. In einer bevorzugten Ausführung ist die Injektionseinrichtung bereits beim Erzeugen des verminderten Drucks durch die Öffnung der Unterdruckglocke hindurchgeführt. Prinzipiell kann aber auch zunächst der verminderte Druck erzeugt werden, wobei die Öffnung der Unterdruckglocke beispielsweise mit einer Gummidichtung dicht verschlossen ist, und die Injektionseinrichtung anschließend durch die Öffnung hindurch gesteckt werden. Die Unterdruckglocke und die Injektionseinrichtung können alternativ auch einstückig ausgebildet sein. In an advantageous embodiment, the vacuum bell has a further opening through which an injection device can be passed. About the injection device, the sealing means can be introduced into the contact hole. The injection device is preferably formed substantially tubular, for example in the manner of a hollow needle. The opening of the vacuum bell, through which the injection device is guided, is preferably sealed with a suitable seal, for example made of rubber. The opening for the passage of the injection device is preferably arranged opposite the open side provided for sealing by the pane of the photovoltaic module. As a result, the sealing means can be easily introduced into the contact hole by means of the injection device. In a preferred embodiment, the injection device is already passed through the opening of the vacuum bell when generating the reduced pressure. In principle, however, also initially the reduced pressure can be generated, wherein the opening of the vacuum bell is sealed, for example, with a rubber seal, and the injection device are then inserted through the opening. The vacuum bell and the injection device may alternatively be formed in one piece.
Die Injektionseinrichtung ist bevorzugt außerhalb der Unterdruckglocke mit einem Vorratsbehälter für das Abdichtmittel verbunden. Die Verbindung zwischen Injektionseinrichtung und Vorratsbehälter erfolgt bevorzugt über eine Abdichtmittelleitung, beispielsweise einen Schlauch. So kann beispielsweise mittels einer Pumpe eine definierte Menge des Abdichtmittels vom Vorratsbehälter zur Injektionseinrichtung geleitet werden. Die Injektionseinrichtung und der Vorratsbehälter können alternativ aber auch beispielsweise in der Art einer Spritze ausgebildet sein. The injection device is preferably connected outside of the vacuum bell with a reservoir for the sealing means. The connection between injection device and reservoir preferably takes place via a sealing medium line, for example a hose. Thus, for example, by means of a pump, a defined amount of the sealing agent can be conducted from the reservoir to the injection device. Alternatively, the injection device and the reservoir may also be designed, for example, in the manner of a syringe.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Injektionseinrichtung eine Heizfunktion auf. Die Heizfunktion kann beispielsweise durch Heizwendel erreicht werden, welche um die Injektionseinrichtung angeordnet sind. Die Heizwendel können innerhalb und / oder außerhalb der Unterdruckglocke um die Injektionseinrichtung angeordnet sein. Durch die Heizwendel kann das Abdichtmittel innerhalb der Injektionseinrichtung auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden. Der besondere Vorteil besteht darin, dass zwischen dem Erwärmen des Abdichtmittels und dem Einbringen des Abdichtmittels in das Kontaktloch nur eine sehr geringe Zeit vergeht. Das Abdichtmittel kann sich daher vor dem Einbringen in das Kontaktloch nicht mehr deutlich abkühlen. In an advantageous embodiment, the injection device has a heating function. The heating function can be achieved for example by heating coil, which are arranged around the injection device. The heating coil can be arranged inside and / or outside the vacuum bell around the injection device. By the heating coil, the sealing means can be heated to a desired temperature within the injection device. The particular advantage is that only a very small amount of time passes between the heating of the sealing means and the introduction of the sealing means into the contact hole. The sealing means can therefore no longer significantly cool before being introduced into the contact hole.
Alternativ kann das Abdichtmittel aber auch bereits im Vorratsbehälter oder innerhalb der Verbindung zwischen Vorratsbehälter und Injektionseinrichtung erwärmt werden. Alternatively, however, the sealing means can also be heated already in the storage container or within the connection between storage container and injection device.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung hat ein erfindungsgemäßes Kontaktloch einen Durchmesser von 1 mm bis 20 mm, bevorzugt von 2 mm bis 10 mm und besonders bevorzugt von 4 mm bis 6 mm. In an advantageous embodiment, a contact hole according to the invention has a diameter of 1 mm to 20 mm, preferably of 2 mm to 10 mm and particularly preferably of 4 mm to 6 mm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Übergang zwischen einerseits dem Kontaktloch und andererseits der innenseitigen Oberfläche und / oder der außenseitigen Oberfläche der Scheibe, die das Kontaktloch aufweist, mit einer Abfasung versehen. Durch die Abfasung wird die Gefahr verringert, dass die Scheibe mit dem Kontaktloch bei der Herstellung des Photovoltaik-Moduls beschädigt wird, beispielsweise durch Risse. Die Abfasung weist beispielsweise einen Winkel von 30° bis 60°, insbesondere etwa 45° zur Oberfläche der Scheibe auf. Die Tiefe der Abfasung, gemessen von der Oberfläche der Scheibe, beträgt beispielsweise von 0,2 mm bis 1 mm. Im Bereich der Abfasung können sich beim Einbringen des Abdichtmittels unter Umgebungsdruck besonders leicht Luftblasen ausbilden, die zu einer Korrosion der photovoltaischen Schichtstruktur führen können. Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Ausbildung von Luftblasen vermieden wird, ist daher für solche Photovoltaik-Module besonders vorteilhaft. Als Durchmesser des Kontaktlochs gilt im Sinne der Erfindung der Durchmesser im nicht mit der Abfasung versehenen Bereich. In an advantageous embodiment, the transition between on the one hand the contact hole and on the other hand, the inside surface and / or the outside surface of the disc, which has the contact hole, provided with a chamfer. Beveling reduces the risk of damaging the disc with the via hole in the manufacture of the photovoltaic module, such as cracks. The chamfer has, for example, an angle of 30 ° to 60 °, in particular about 45 ° to the surface of the disc. The depth of the chamfer, measured from the surface of the disc, is for example, from 0.2 mm to 1 mm. In the area of the chamfer, it is particularly easy to form air bubbles when the sealing agent is introduced under ambient pressure, which can lead to corrosion of the photovoltaic layer structure. The inventive method, in which the formation of air bubbles is avoided, is therefore particularly advantageous for such photovoltaic modules. As the diameter of the contact hole in the context of the invention, the diameter in the region not provided with the chamfer applies.
Die Vorderscheibe des Photovoltaik-Moduls enthält bevorzugt ein nichtvorgespanntes, teilvorgespanntes oder vorgespanntes oder ein gehärtetes, beispielsweise ein thermisch oder chemisch gehärtetes Glas. Die Vorderscheibe enthält bevorzugt Kalk-Natron-Glas, eisenarmes Kalk-Natron-Glas oder Borsilikatglas. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Stabilität des Photovoltaik-Moduls, den Schutz des photovoltaischen Schichtsystems vor mechanischer Beschädigung und die Transmission des Sonnenlichts durch die Vorderscheibe. The front pane of the photovoltaic module preferably contains a non-prestressed, partially prestressed or tempered or a hardened, for example a thermally or chemically hardened glass. The front pane preferably contains soda-lime glass, low-iron soda-lime glass or borosilicate glass. This is particularly advantageous in terms of the stability of the photovoltaic module, the protection of the photovoltaic layer system from mechanical damage and the transmission of sunlight through the front pane.
Die ückscheibe des Photovoltaik-Moduls enthält in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein nichtvorgespanntes, teilvorgespanntes oder vorgespanntes oder ein gehärtetes, beispielsweise ein thermisch oder chemisch gehärtetes Glas. Die Rückscheibe enthält bevorzugt Kalk-Natron-Glas, eisenarmes Kalk-Natron-Glas oder Borsilikatglas. Die Rückscheibe kann alternativ aber auch beispielsweise einen Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat und / oder Gemische davon, einen glasfaserverstärkten Kunststoff, eine Metall oder eine Metalllegierung, beispielsweise rostfreien Stahl enthalten. The rear pane of the photovoltaic module contains, in an advantageous embodiment, a non-prestressed, partially prestressed or prestressed or a hardened, for example a thermally or chemically hardened glass. The rear pane preferably contains soda-lime glass, low-iron soda-lime glass or borosilicate glass. Alternatively, however, the rear pane can also contain, for example, a plastic, for example polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate and / or mixtures thereof, a glass-fiber-reinforced plastic, a metal or a metal alloy, for example stainless steel.
Die Vorderscheibe und die Rückscheibe weisen bevorzugt eine Dicke von 1 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 2 mm bis 5 mm auf. Die Fläche der Vorderscheibe und der Rückscheibe kann von 100 cm2 bis zu 18 m2 betragen, bevorzugt von 0,5 m2 bis 3 m2. Die Vorderscheibe und die Rückscheibe können plan oder gebogen sein. The front pane and the rear pane preferably have a thickness of 1 mm to 10 mm, particularly preferably 2 mm to 5 mm. The area of the front pane and the rear pane can be from 100 cm 2 to 18 m 2 , preferably from 0.5 m 2 to 3 m 2 . The front and rear wheels can be flat or curved.
Das Kontaktloch kann in der Vorderscheibe oder in der Rückscheibe angeordnet sein. Bevorzugt ist das Kontaktloch in der Rückscheibe angeordnet. So kann das elektrisch leitfähige Verbindungselement elegant auf die vom Lichteinfall abgewandte Seite des Photovoltaik-Moduls geführt werden und dort mit der äußeren Zuleitung verbunden werden, ohne dass die photovoltaisch aktive Fläche durch Elemente der elektrischen Kontaktierung abgeschattet wird. Das photovoltaische Schichtsystem bewirkt die zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie erforderliche Ladungsträgertrennung. Das photovoltaische Schichtsystem umfasst bevorzugt zumindest eine photovoltaisch aktive Absorberschicht zwischen einer Frontelektrodenschicht und einer Rückelektrodenschicht. Die Frontelektrodenschicht ist dabei auf der zum Lichteinfall hingewandten Seite der Absorberschicht angeordnet. Die Rückelektrodenschicht ist auf der vom Lichteinfall abgewandten Seite der Absorberschicht angeordnet. The contact hole can be arranged in the front pane or in the rear pane. Preferably, the contact hole is arranged in the rear window. Thus, the electrically conductive connecting element can be elegantly guided on the side facing away from the light incident side of the photovoltaic module and connected there to the outer lead, without the photovoltaically active surface is shadowed by elements of electrical contact. The photovoltaic layer system effects the charge carrier separation required for the conversion of radiant energy into electrical energy. The photovoltaic layer system preferably comprises at least one photovoltaically active absorber layer between a front electrode layer and a back electrode layer. The front electrode layer is arranged on the side facing the incidence of light absorber layer. The back electrode layer is arranged on the side facing away from the light incident side of the absorber layer.
Die photovoltaisch aktive Absorberschicht ist erfindungsgemäß nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Photovoltaik-Modul ein Dünnschicht-Photovoltaik-Modul. Darunter werden Schichtsysteme mit Dicken von nur wenigen Mikrometern verstanden. Es können prinzipiell alle, dem Fachmann für Dünnschicht-Photovoltaik-Module geläufige Absorberschichten verwendet werden. Die Absorberschicht kann beispielsweise amorphes oder mikromorphes Silizium, halbleitende organische Polymere oder Oligomere, Cadmium-Tellurid (CdTe), Gallium-Arsenid (GaAs) oder Cadmium-Selenid (CdSe) enthalten. In einer bevorzugten Ausführung enthält die Absorberschicht einen p-leitenden Chalkopynthalbleiter wie eine Verbindung der Gruppe Kupfer-Indium-Schwefel/Selen (CIS), beispielsweise Kupfer-Indium-Diselenid (CulnSe2), oder eine Verbindung der Gruppe Kupfer-Indium-Gallium-Schwefel/Selen (CIGS), beispielsweise Cu(lnGa)(SSe)2. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für CI(G)S-basierte Photovoltaik-Module besonders vorteilhaft, weil diese besonders empfindlich gegenüber eindringendem Sauerstoff sind. Die Absorberschicht hat bevorzugt eine Schichtdicke von 500 nm bis 5 μιη, besonders bevorzugt von 1 μιη bis 3 μιη. Die Absorberschicht kann mit Metallen, bevorzugt Natrium dotiert sein. The photovoltaically active absorber layer according to the invention is not limited to a specific type. In an advantageous embodiment, the photovoltaic module is a thin-film photovoltaic module. These are understood as layer systems with thicknesses of only a few micrometers. In principle, all absorber layers familiar to the person skilled in the art for thin-film photovoltaic modules can be used. The absorber layer may contain, for example, amorphous or micromorphous silicon, semiconducting organic polymers or oligomers, cadmium telluride (CdTe), gallium arsenide (GaAs) or cadmium selenide (CdSe). In a preferred embodiment, the absorber layer contains a p-type chalcopyrite semiconductor such as a compound of the group copper indium sulfur / selenium (CIS), for example copper indium diselenide (CulnSe 2 ), or a compound of the group copper indium gallium Sulfur / selenium (CIGS), for example Cu (InGa) (SSe) 2 . The inventive method is particularly advantageous for CI (G) S-based photovoltaic modules, because they are particularly sensitive to penetrating oxygen. The absorber layer preferably has a layer thickness of 500 nm to 5 μιη, more preferably from 1 μιη to 3 μιη. The absorber layer can be doped with metals, preferably sodium.
Die Absorberschicht kann aber auch beispielsweise monokristallines oder polykristallines Silizium enthalten. The absorber layer can also contain, for example, monocrystalline or polycrystalline silicon.
Die Rückelektrodenschicht kann beispielsweise zumindest ein Metall enthalten, bevorzugt Molybdän, Titan, Wolfram, Nickel, Titan, Chrom und / oder Tantal. Die Rückelektrodenschicht weist bevorzugt eine Schichtdicke von 300 nm bis 600 nm auf. Die Rückelektrodenschicht kann einen Schichtstapel unterschiedlicher Einzelschichten umfassen. Vorzugsweise enthält der Schichtstapel eine Diffusionssperrschicht aus beispielsweise Siliziumnitrid, um eine Diffusion von beispielsweise Natrium aus dem Substrat in die photovoltaisch aktive Absorberschicht zu verhindern. The back electrode layer may contain, for example, at least one metal, preferably molybdenum, titanium, tungsten, nickel, titanium, chromium and / or tantalum. The back electrode layer preferably has a layer thickness of 300 nm to 600 nm. The back electrode layer may comprise a layer stack of different individual layers. The layer stack preferably contains a diffusion barrier layer For example, silicon nitride, to prevent diffusion of, for example, sodium from the substrate into the photovoltaically active absorber layer.
Die Frontelektrodenschicht ist im Spektralbereich, in dem die Absorberschicht empfindlich ist, transparent. Die Frontelektrodenschicht kann beispielsweise einen n-leitenden Halbleiter enthalten, bevorzugt Aluminium-dotiertes Zinkoxid oder Indium-Zinnoxid. Die Frontelektrodenschicht weist bevorzugt eine Schichtdicke von 500 nm bis 2 μιη auf. The front electrode layer is transparent in the spectral region in which the absorber layer is sensitive. The front electrode layer may contain, for example, an n-type semiconductor, preferably aluminum-doped zinc oxide or indium-tin oxide. The front electrode layer preferably has a layer thickness of 500 nm to 2 μm.
Die Elektrodenschichten können auch Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Chrom, Wolfram, Zinnoxid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und / oder Kombinationen sowie Gemische davon enthalten. The electrode layers may also contain silver, gold, copper, nickel, chromium, tungsten, tin oxide, silicon dioxide, silicon nitride and / or combinations and mixtures thereof.
Das photovoltaische Schichtsystem weist bevorzugt einen umlaufenden Abstand zu den Außenkanten des Photovoltaik-Moduls von 5 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 15 mm auf, um gegenüber Feuchtigkeitseintritt oder Verschattung durch Befestigungselemente am Rand geschützt zu sein. The photovoltaic layer system preferably has a peripheral distance to the outer edges of the photovoltaic module of 5 mm to 20 mm, particularly preferably from 10 mm to 15 mm, in order to be protected against ingress of moisture or shading by fasteners on the edge.
Das photovoltaische Schichtsystem kann auf der innenseitigen Oberfläche der Rückscheibe aufgebracht sein (Substrat-Konfiguration). Das photovoltaische Schichtsystem kann alternativ auf der innenseitigen Oberfläche der Vorderscheibe aufgebracht sein (Superstrat- Konfiguration). Das photovoltaische Schichtsystem kann auch in der thermoplastischen Schicht eingelagert sein, beispielsweise zwischen einer ersten und einer zweiten Folie der Zwischenschicht. The photovoltaic layer system may be applied on the inside surface of the rear pane (substrate configuration). The photovoltaic layer system may alternatively be applied to the inside surface of the front pane (superstrate configuration). The photovoltaic layer system may also be incorporated in the thermoplastic layer, for example between a first and a second film of the intermediate layer.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt insbesondere dann zu einer deutlichen Verringerung der Korrosionsgefahr, wenn das Kontaktloch in der Scheibe angeordnet ist, auf der das photovoltaische Schichtsystem abgeschieden ist. Das Kontaktloch ist bevorzugt im nicht mit dem photovoltaischen Schichtsystem versehenen Randbereich der Scheibe angeordnet. The inventive method leads in particular to a significant reduction in the risk of corrosion when the contact hole is arranged in the disc on which the photovoltaic layer system is deposited. The contact hole is preferably arranged in the not provided with the photovoltaic layer system edge region of the disc.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Photovoltaik-Modul die Substrat-Konfiguration auf. Insbesondere wenn das Kontaktloch in der Rückscheibe angeordnet ist, ist ein auf der Rückscheibe aufgebrachtes photovoltaisches Schichtsystem von Korrosion durch im Abdichtmittel eingeschlossene Luft und Feuchtigkeit bedroht. Das erfindungsgemäße Verfahren, das den Einschluss von Luft und Feuchtigkeit im Abdichtmittel verringert oder gänzlich vermeidet, führt dann besonders vorteilhaft zu einer verringerten Korrosionsgefahr. In a preferred embodiment, the photovoltaic module according to the invention has the substrate configuration. In particular, when the contact hole is arranged in the rear pane, a photovoltaic layer system applied to the rear pane is threatened by corrosion due to air and moisture trapped in the sealing means. The inventive method, the inclusion of air and moisture in the sealant reduced or avoided entirely, then leads to a particularly advantageous reduced risk of corrosion.
Das photovoltaische Schichtsystem ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung mit an sich bekannten Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtsolarmoduls durch eine geeignete Strukturierung und Verschaltung von Rückelektrodenschicht, Halbleiterschicht, und Frontelektrodenschicht in einzelne photovoltaisch aktive Bereiche, sogenannte Solarzellen, unterteilt. Ein geeignetes Verfahren ist beispielsweise aus EP 2200097 A1 bekannt. Die Unterteilung erfolgt durch Einschnitte unter Einsatz einer geeigneten Strukturierungstechnologie wie Laserschreiben und mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch Abheben oder Ritzen. Die einzelnen Solarzellen sind über einen Bereich der Rückelektrodenschicht in integrierter Form seriell miteinander verschaltet. The photovoltaic layer system is divided in an advantageous embodiment of the invention with known methods for producing a thin-film solar module by a suitable structuring and interconnection of back electrode layer, semiconductor layer, and front electrode layer into individual photovoltaically active areas, so-called solar cells. A suitable method is known, for example, from EP 2200097 A1. The subdivision is made by incisions using a suitable structuring technology such as laser writing and mechanical processing, for example by lifting or scribing. The individual solar cells are connected in series via an area of the back electrode layer in integrated form.
Zur elektrischen Kontaktierung des photovoltaischen Schichtsystems sind zumindest zwei elektrisch leitfähige Verbindungselemente vorgesehen, die jeweils mit der Front- und / oder Rückelektrodenschicht elektrisch leitend verbunden zu werden. Das Photovoltaik-Modul kann ein einziges Kontaktloch aufweisen, durch das die beiden elektrisch leitfähigen Verbindungselemente geführt werden. Das Photovoltaik-Modul kann aber auch zwei Kontaktlöcher aufweisen, wobei jedes elektrisch leitfähige Verbindungselement durch eines der Kontaktlöcher geführt wird. For electrically contacting the photovoltaic layer system, at least two electrically conductive connecting elements are provided, which are each connected to the front and / or back electrode layer in an electrically conductive manner. The photovoltaic module may have a single contact hole through which the two electrically conductive connecting elements are guided. However, the photovoltaic module can also have two contact holes, wherein each electrically conductive connecting element is guided through one of the contact holes.
Vorzugsweise ist jedes der beiden elektrisch leitfähigen Verbindungselemente über einen Sammelleiter (Bus Bar) mit der Front- und / oder Rückelektrodenschicht elektrisch leitend verbunden. Der Sammelleiter ist vorteilhafterweise als Band beziehungsweise Streifen ausgebildet. Der Sammelleiter enthält zumindest ein Metall oder eine Metalllegierung oder besteht aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Prinzipiell kann jedes elektrisch leitfähige Material, das sich zu Folien verarbeiten lässt, für den Sammelleiter verwendet werden. Besonders geeignete Materialien für den Sammelleiter sind beispielsweise Aluminium, Kupfer, verzinntes Kupfer, Gold, Silber oder Zinn und Legierungen davon. Der Sammelleiter hat beispielsweise eine Dicke von 0,01 mm bis 0,5 mm und eine Breite von 2 mm bis 16 mm. Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Sammelleitern und der jeweiligen Elektrodenschicht erfolgt beispielsweise durch Schweißen, Bonden, Löten, Klemmen oder Kleben mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers. Ein Sammelleiter ist vorzugsweise mit dem positiven Spannungsanschluss des Photovoltaik-Moduls und der zweite Sammelleiter mit dem negativen Spannungsanschluss des Photovoltaik-Moduls verbunden. Preferably, each of the two electrically conductive connecting elements is electrically conductively connected via a bus bar to the front and / or rear electrode layer. The bus bar is advantageously designed as a band or strip. The bus bar contains at least one metal or metal alloy or consists of a metal or a metal alloy. In principle, any electrically conductive material that can be processed into films can be used for the bus bar. Particularly suitable materials for the bus bar are, for example, aluminum, copper, tin-plated copper, gold, silver or tin and alloys thereof. The bus bar has, for example, a thickness of 0.01 mm to 0.5 mm and a width of 2 mm to 16 mm. An electrically conductive connection between the bus bars and the respective electrode layer takes place, for example, by welding, bonding, soldering, clamping or gluing by means of an electrically conductive adhesive. A bus bar is preferably connected to the positive voltage terminal of the photovoltaic module and the second bus bar connected to the negative voltage terminal of the photovoltaic module.
Die Kontaktierungsstelle des Sammelleiters mit dem elektrisch leitfähigen Verbindungselement befindet sich bevorzugt in der Mitte der Erstreckungsrichtung des Sammelleiters. Dadurch wird eine homogenere Verteilung des Stromflusses und eine geringere maximale Stromdichte im Bereich des Stromabgriffs erzielt als bei einer elektrischen Kontaktierung an einem Ende des Sammelleiters. Dies erlaubt die Verwendung von Sammelleitern mit einer geringeren Querschnittsfläche, beispielsweise mit einer geringeren Breite. Durch den Einsatz von schmäleren Sammelleitern kann die photovoltaisch aktive Fläche vergrößert und die flächenabhängige Leistung erhöht werden. The contact point of the bus bar with the electrically conductive connecting element is preferably located in the middle of the extension direction of the bus bar. As a result, a more homogeneous distribution of the current flow and a lower maximum current density in the region of the current pick-off is achieved than with an electrical contact at one end of the bus bar. This allows the use of bus bars with a smaller cross-sectional area, for example, with a smaller width. By using narrower busbars, the photovoltaically active area can be increased and the area-dependent power can be increased.
Das Kontaktloch ist bevorzugt oberhalb der Kontaktierungsstelle des Sammelleiters angeordnet. Das bedeutet, dass die Projektion des Kontaktloches auf den Sammelleiter die Kontaktierungsstelle enthält. Das elektrisch leitfähige Verbindungselement kann dann vorteilhaft auf dem kürzestmöglichen Weg durch das Kontaktloch aus dem Photovoltaik- Modul heraus geführt werden. The contact hole is preferably arranged above the contact point of the busbar. This means that the projection of the contact hole on the bus bar contains the contact point. The electrically conductive connecting element can then advantageously be led out of the photovoltaic module on the shortest possible path through the contact hole.
Ist das photovoltaische Schichtsystem in einzelne Solarzellen unterteilt, die seriell miteinander verschaltet sind, so sind die beiden elektrisch leitfähigen Verbindungselemente bevorzugt jeweils nur mit der Rückelektrodenschicht elektrisch leitend verbunden. Der resultierende positive und der resultierende negative Spannungsanschluss des Photovoltaik- Moduls sind dann über die Rückelektrodenschicht geführt und dort elektrisch kontaktiert. Bevorzugt sind dazu die beiden Sammelleiter jeweils auf die Rückelektrodenschicht aufgebracht und mit der Rückelektrodenschicht elektrisch leitend verbunden. Alternativ können der positive und der negative Spannungsanschluss aber auch über die Frontelektrodenschicht geführt und dort elektrisch kontaktiert sein. Alternativ kann auch ein Spannungsanschluss über die Rückelektrodenschicht und der zweite Spannungsanschluss über die Frontelektrodenschicht erfolgen. If the photovoltaic layer system is subdivided into individual solar cells which are connected in series with one another, the two electrically conductive connection elements are preferably electrically conductively connected only to the back electrode layer. The resulting positive and the resulting negative voltage terminal of the photovoltaic module are then passed over the back electrode layer and contacted there electrically. For this purpose, the two bus bars are preferably each applied to the back electrode layer and electrically conductively connected to the back electrode layer. Alternatively, however, the positive and negative voltage connections can also be routed via the front electrode layer and contacted there electrically. Alternatively, a voltage connection can also be made via the back electrode layer and the second voltage connection via the front electrode layer.
Die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente können zeitlich vor oder nach dem Einbringen des Abdichtmaterials durch das Kontaktloch oder die Kontaktlöcher geführt werden. Die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente können als Drähte, Kabel, Litzen oder Flachleiter ausgeformt sein. In diesem Fall werden die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente bevorzugt vor dem Laminieren der Vorderscheibe und der Rückscheibe über die thermoplastische Zwischenschicht mit dem photovoltaischen Schichtsystem verbunden und durch das Kontaktloch oder die Kontaktlöcher geführt. Das Abdichtmittel wird bevorzugt nach dem Laminieren in das Kontaktloch oder die Kontaktlöcher eingebracht. Die Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Verbindungselementen und den Sammelleitern kann beispielsweise durch Schweißen, Bonden, Löten, Klemmen oder mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers erfolgen. The electrically conductive connecting elements can be guided in time before or after the introduction of the sealing material through the contact hole or the contact holes. The electrically conductive connecting elements can be formed as wires, cables, strands or flat conductors. In this case, the electrically conductive connecting elements are preferably connected to the photovoltaic layer system via the thermoplastic intermediate layer prior to laminating the front pane and the rear pane and guided through the contact hole or the contact holes. The sealing means is preferably introduced into the contact hole or the contact holes after lamination. The connection between the electrically conductive connecting elements and the bus bars can be effected, for example, by welding, bonding, soldering, clamping or by means of an electrically conductive adhesive.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente als Kontaktstifte oder Federkontaktelement ausgebildet. Dabei können die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente vorteilhaft nach dem Einbringen des Abdichtmittels in dem Kontaktloch oder den Kontaktlöcher angeordnet werden. Das Abdichtmittel wird dabei von den elektrisch leitfähigen Verbindungselementen durchdrungen. Es wird bevorzugt eine lötfreie, klemmende Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Verbindungselementen und bevorzugt den Sammelleitern erzeugt. Geeignete Federkontaktelemente sind beispielsweise aus US 20100243047 A1 bekannt. Die Sammelleiter müssen dabei innerhalb des laminierten Photovoltaik-Moduls so angeordnet sein, dass eine Kontaktierung nach dem Laminieren und Einbringen des Abdichtmittels möglich ist. Der Sammelleiter ist dabei bevorzugt flächenmäßig über dem Kontaktloch unmittelbar auf der Scheibe, die das Kontaktloch aufweist, angeordnet. In an advantageous embodiment, the electrically conductive connecting elements are designed as contact pins or spring contact element. In this case, the electrically conductive connecting elements can advantageously be arranged after the introduction of the sealing means in the contact hole or the contact holes. The sealing agent is penetrated by the electrically conductive connecting elements. It is preferred that a solderless, clamping connection between the electrically conductive connecting elements and preferably the bus bars produced. Suitable spring contact elements are known for example from US 20100243047 A1. The bus bars must be arranged within the laminated photovoltaic module so that a contact after lamination and introduction of the sealant is possible. The bus bar is preferably arranged in area over the contact hole directly on the disc having the contact hole arranged.
Die Verbindung des elektrisch leitfähigen Verbindungselementes mit dem Sammelleiter kann auch über ein überbrückendes Element erfolgen, beispielsweise einen geeignet angeordneten weiteren Streifen einer elektrisch leitfähigen Folie, der mit dem eigentlichen Sammelleiter in Kontakt steht. The connection of the electrically conductive connecting element to the bus bar can also be effected via a bridging element, for example a suitably arranged further strip of an electrically conductive foil, which is in contact with the actual bus bar.
Ist das photovoltaische Schichtsystem nicht direkt auf der Oberfläche der Scheibe aufgebracht, welche mit dem Kontaktloch versehen ist, so werden die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente und / oder die Sammelleiter und / oder überbrückenden Elemente bevorzugt vor dem Laminieren des Photovoltaik-Moduls durch Durchführungen der thermoplastischen Zwischenschicht geführt, so dass eine elektrische Kontaktierung des photovoltaischen Schichtsystems durch das mindestens eine Kontaktloch hindurch möglich ist. Dies ist beispielsweise der Fall bei einem Photovoltaik-Modul in Superstrat- Konfiguration, bei denen das mindestens eine Kontaktloch in der Rückscheibe angeordnet ist. If the photovoltaic layer system is not applied directly to the surface of the pane which is provided with the contact hole, then the electrically conductive connecting elements and / or the bus bars and / or bridging elements are preferably conducted before the lamination of the photovoltaic module by feedthroughs of the thermoplastic intermediate layer , so that an electrical contacting of the photovoltaic layer system through the at least one contact hole is possible therethrough. This is the case, for example, with a photovoltaic module in superstrate Configuration in which the at least one contact hole is arranged in the rear window.
Das Kontaktloch wird auf der außenseitigen Oberfläche der Scheibe, die das Kontaktloch aufweist, bevorzugt mit einem an sich bekannten Anschlussgehäuse oder einer Anschlussdose verschlossen. Solche Anschlussdosen sind aus DE 10 2005 025 632 A1 und DE 10050614 C1 bekannt. Im Inneren der Anschlussdose werden die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente bevorzugt mit äußeren Zuleitungen verbunden. The contact hole is preferably closed on the outside surface of the disk, which has the contact hole, with a connection housing known per se or a junction box. Such junction boxes are known from DE 10 2005 025 632 A1 and DE 10050614 C1. Inside the junction box, the electrically conductive connection elements are preferably connected to external supply lines.
Die Vorderscheibe ist über zumindest eine thermoplastische Zwischenschicht mit der Rückscheibe verbunden. Die Verbindung zwischen Vorderscheibe und Rückscheine erfolgt großflächig über das photovoltaische Schichtsystem. Die Zwischenschicht enthält bevorzugt thermoplastische Kunststoffe, wie Polyvinylbutyral (PVB) und / oder Ethylenvinylacetat (EVA) oder mehrere Schichten davon, bevorzugt mit Dicken von 0,3 mm bis 0,9 mm. Die Zwischenschicht kann auch Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, Fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen, Copolymere und / oder Gemische davon enthalten. The front pane is connected to the rear pane via at least one thermoplastic intermediate layer. The connection between the front screen and the return tickets takes place over a large area via the photovoltaic layer system. The intermediate layer preferably contains thermoplastic materials, such as polyvinyl butyral (PVB) and / or ethylene vinyl acetate (EVA) or several layers thereof, preferably with thicknesses of 0.3 mm to 0.9 mm. The intermediate layer may also include polyurethane (PU), polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resins, acrylates, fluorinated ethylene-propylenes, polyvinyl fluoride, ethylene-tetrafluoroethylene, copolymers and / or mixtures thereof.
Ein geeignetes Photovoltaik-Modul kann nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Das photovoltaische Schichtsystem kann beispielsweise durch Kathodenzerstäuben, Aufdampfen oder chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD) auf die Vorderscheibe oder die Rückscheibe aufgebracht werden. Das photovoltaische Schichtsystem kann auch zwischen einer ersten und einer zweiten thermoplastischen Folie angeordnet werden. A suitable photovoltaic module can be produced by methods known per se. The photovoltaic layer system can be applied to the front pane or the rear pane, for example, by sputtering, vapor deposition or chemical vapor deposition (CVD). The photovoltaic layer system can also be arranged between a first and a second thermoplastic film.
Die Vorderscheibe und / oder die Rückscheibe werden vor oder nach dem Aufbringen des photovoltaischen Schichtsystem durch Bohrung mit dem Kontaktloch oder den Kontaktlöcher versehen. Die Bohrung wird bevorzugt mit Abfasungen im Bereich der Oberfläche der Scheibe versehen. The front pane and / or the rear pane are provided with the contact hole or the contact holes before or after the application of the photovoltaic layer system by drilling. The bore is preferably provided with chamfers in the region of the surface of the disc.
Das Verbinden der Vorderscheibe mit der Rückscheibe über die thermoplastische Zwischenschicht erfolgt typischerweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und / oder Druck, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder durch Kombinationen davon. Vor dem Laminieren des Photovoltaik-Moduls werden bevorzugt Sammelleiter geeignet in dem Verbund angeordnet und mit dem photovoltaischen Schichtsystem verbunden. The bonding of the front disk to the rear disk via the thermoplastic intermediate layer typically takes place under the action of heat, vacuum and / or pressure, for example by autoclave method, vacuum bag method, vacuum ring method, calender method, vacuum laminator or by combinations thereof. Prior to laminating the photovoltaic module, bus bars are preferably suitably arranged in the composite and connected to the photovoltaic layer system.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mindestens umfassend: The object of the invention is further achieved by a device for carrying out the method according to the invention, comprising at least
- eine Unterdruckglocke, die auf einem das Kontaktloch enthaltenden Bereich der Vorderscheibe oder der Rückscheibe angeordnet wird und den verminderten Druck p in dem Kontaktloch erzeugt, und  - A vacuum bell, which is arranged on a contact hole containing region of the front disk or the rear disk and generates the reduced pressure p in the contact hole, and
- eine durch eine Öffnung der Unterdruckglocke hindurch geführte Injektionseinrichtung, die das Abdichtmittel in das Kontaktloch einbringt.  - An injected through an opening of the vacuum bell injection device, which introduces the sealing means in the contact hole.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird insbesondere in einer Anordnung zum Abdichten eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls eingesetzt. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst mindestens: The device according to the invention is used in particular in an arrangement for sealing a contact hole of a photovoltaic module. The arrangement according to the invention comprises at least:
- ein Photovoltaik-Modul, enthaltend einen laminierten Verbund aus übereinander angeordneter Rückscheibe, photovoltaischem Schichtsystem und Vorderscheibe, wobei die Vorderscheibe und / oder die Rückscheibe mindestens ein zur Durchführung eines elektrisch leitfähigen Verbindungselementes geeignetes Kontaktloch aufweisen,  a photovoltaic module comprising a laminated composite of superimposed rear pane, photovoltaic layer system and front pane, the front pane and / or the rear pane having at least one contact hole suitable for the passage of an electrically conductive connecting element,
- eine Unterdruckglocke, die auf einem das Kontaktloch enthaltenden Bereich der Vorderscheibe oder der Rückscheibe angeordnet ist und einen verminderten Druck p in dem Kontaktloch erzeugt, und  - A vacuum bell, which is arranged on a contact hole containing region of the front pane or the rear disk and generates a reduced pressure p in the contact hole, and
- eine durch eine Öffnung der Unterdruckglocke hindurch geführte Injektionseinrichtung, die ein Abdichtmittel in das Kontaktloch einbringt, wobei das Abdichtmittel eine bei 23°C gemessene Viskosität von 600 mPa*s bis 1000 mPa*s aufweist. - An injected through an opening of the vacuum bell injection device which introduces a sealing means in the contact hole, wherein the sealing means has a measured at 23 ° C viscosity of 600 mPa * s to 1000 mPa * s.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abdichten eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls, insbesondere eines Dünnschicht-Photovoltaik-Moduls. Die Vorrichtung wird insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Dazu wird die Unterdruckglocke auf einem das Kontaktloch enthaltenden Bereich der Vorderscheibe oder der Rückscheibe angeordnet, der verminderte Druck p in dem Kontaktloch erzeugt und das Abdichtmittel mit einer durch eine Öffnung der Unterdruckglocke hindurch geführten Injektionseinrichtung in das Kontaktloch eingebracht. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen: Another aspect of the invention comprises the use of a device according to the invention for sealing a contact hole of a photovoltaic module, in particular of a thin-film photovoltaic module. The device is used in particular for carrying out the method according to the invention. For this purpose, the vacuum bell is arranged on a region of the front disk or the rear disk which contains the contact hole, generates the reduced pressure p in the contact hole and inserts the sealing means into the contact hole with an injection device guided through an opening of the vacuum bell. The invention will be explained in more detail with reference to a drawing and exemplary embodiments. The drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine auf einem Photovoltaik-Modul angeordnete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Einbringen des Abdichtmittels, 1 shows a cross section through a arranged on a photovoltaic module embodiment of the device according to the invention during the introduction of the sealing means,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung und das Photovoltaik-Modul gemäß Figur 2 shows a cross section through the device and the photovoltaic module according to FIG
1 nach dem Einbringen des Abdichtmittels, 1 after the introduction of the sealant,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einesFig. 3 shows an embodiment of the method according to the invention with reference to a
Flussdiagramms. Flowchart.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Bereich eines Photovoltaik-Modul M und eine darauf angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung während des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Photovoltaik-Modul M umfasst eine Vorderscheibe 1 , eine Rückscheibe 2 und ein photovoltaisches Schichtsystem 3, welches auf der innenseitigen Oberfläche der Rückscheibe 2 aufgebracht ist. Die Rückscheibe 2 und die Vorderscheibe 1 sind großflächig über das photovoltaische Schichtsystem 3 mittels einer thermoplastischen Zwischenschicht 4 miteinander verbunden. Die Vorderscheibe 1 ist für Sonnenlicht transparent und besteht aus gehärtetem, extraweißem Glas mit geringem Eisengehalt. Die Rückscheibe 2 besteht aus Natron-Kalk-Glas. Die Vorderscheibe 1 und die Rückscheibe 2 weisen eine Dicke von beispielsweise 1 ,6 mm bis 2,85 mm auf. Das Photovoltaik-Modul M weist eine Größe von 1587 mm x 664 mm auf. Die Zwischenschicht 4 enthält Polyvinylbutyral (PVB) und weist eine Schichtdicke von 0,76 mm auf. 1 shows a cross section through an area of a photovoltaic module M and an apparatus according to the invention arranged thereon during the method according to the invention. The photovoltaic module M comprises a front pane 1, a rear pane 2 and a photovoltaic layer system 3, which is applied to the inside surface of the rear pane 2. The rear pane 2 and the front pane 1 are interconnected over a large area via the photovoltaic layer system 3 by means of a thermoplastic intermediate layer 4. The front pane 1 is transparent to sunlight and consists of tempered, extra-white glass with low iron content. The rear window 2 is made of soda lime glass. The front disk 1 and the rear disk 2 have a thickness of, for example, 1, 6 mm to 2.85 mm. The photovoltaic module M has a size of 1587 mm x 664 mm. The intermediate layer 4 contains polyvinyl butyral (PVB) and has a layer thickness of 0.76 mm.
Das photovoltaische Schichtsystem 3 umfasst eine auf der Rückscheibe 2 angeordnete Rückelektrodenschicht 10, die Molybdän enthält und eine Schichtdicke von etwa 300 nm aufweist. Das photovoltaische Schichtsystem 3 enthält weiter eine photovoltaisch aktive Absorberschicht 1 1 , welche Natrium-dotiertes Cu(lnGa)(SSe)2 enthält und eine Schichtdicke von etwa 2 μιη aufweist. Das photovoltaische Schichtsystem 3 enthält weiter eine Frontelektrodenschicht 12, die Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO) enthält und eine Schichtdicke von etwa 1 μιη aufweist. Zwischen Frontelektrodenschicht 12 und Absorberschicht 1 1 ist eine nicht dargestellte Pufferschicht angeordnet, die eine Einzellage Cadmiumsulfid (CdS) und eine Einzellage intrinsisches Zinkoxid (i-ZnO) enthält. Die Pufferschicht bewirkt eine elektronische Anpassung zwischen Absorberschicht 1 1 und Frontelektrodenschicht 12. Das photovoltaische Schichtsystem 3 ist mit an sich bekannten Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Photovotaik-Moduls in einzelne photovoltaisch aktive Bereiche, sogenannte Solarzellen unterteilt, die über einen Bereich der Rückelektrodenschicht 10 seriell miteinander verschaltet sind. Das photovoltaische Schichtsystem 3 ist im Randbereich der Rückscheibe 2 mit einer Breite von 15 mm mechanisch abrasiv entschichtet. The photovoltaic layer system 3 comprises a rear electrode layer 10 arranged on the rear pane 2, which contains molybdenum and has a layer thickness of approximately 300 nm. The photovoltaic layer system 3 further comprises a photovoltaically active absorber layer 1 1, which contains sodium-doped Cu (InGa) (SSe) 2 and has a layer thickness of about 2 μιη. The photovoltaic layer system 3 further includes a front electrode layer 12 containing aluminum-doped zinc oxide (AZO) and having a layer thickness of about 1 μιη. Between front electrode layer 12 and absorber layer 1 1, a buffer layer, not shown, is arranged, which contains a single layer of cadmium sulfide (CdS) and a single layer intrinsic zinc oxide (i-ZnO). The buffer layer causes an electronic adjustment between absorber layer 1 1 and Front electrode layer 12. The photovoltaic layer system 3 is subdivided with known methods for producing a thin-film photovoltaic module into individual photovoltaically active regions, so-called solar cells, which are connected in series with each other over a region of the back electrode layer 10. The photovoltaic layer system 3 is mechanically abraded in the edge region of the back plate 2 with a width of 15 mm.
Die Rückscheibe 2 weist im nicht mit photovoltaischen Schichtsystem 3 versehenen Randbereich zwei Kontaktlöcher 5 auf, die zur Durchführung von elektrisch leitfähigen Verbindungselementen vorgesehen sind, um das photovoltaische Schichtsystem elektrisch zu kontaktieren. Im dargestellten Bereich des Photovoltaik-Moduls M ist eines dieser Kontaktlöcher 5 zu erkennen. Das Kontaktloch 5 ist auf der innenseitigen Oberfläche der Rückscheibe 2 von einem Sammelleiter 16 bedeckt, welcher mit der Rückelektrode 10 in elektrischem Kontakt steht. Der Sammelleiter 16 ist dafür vorgesehen, mit dem elektrisch leitfähigen Verbindungselement kontaktiert zu werden. Der Sammelleiter 16 ist als Streifen aus Kupfer mit einer Dicke von beispielsweise 0,01 mm bis 0,5 mm, einer Länge von beispielsweise 1567 mm und einer Breite von beispielsweise 4 mm bis 16 mm ausgestaltet. The rear pane 2 has, in the edge region not provided with photovoltaic layer system 3, two contact holes 5 which are provided for passing through electrically conductive connecting elements in order to electrically contact the photovoltaic layer system. In the illustrated area of the photovoltaic module M, one of these contact holes 5 can be seen. The contact hole 5 is covered on the inside surface of the rear disk 2 by a bus bar 16 which is in electrical contact with the return electrode 10. The bus bar 16 is intended to be contacted with the electrically conductive connector. The bus bar 16 is configured as a strip of copper having a thickness of, for example, 0.01 mm to 0.5 mm, a length of, for example, 1567 mm and a width of, for example, 4 mm to 16 mm.
Das Kontaktloch 5 weist einen Durchmesser von 4,5 mm auf. Das Kontaktloch 5 ist an den Oberflächen der Rückscheibe 2 mit einer Abfasung mit einem Winkel von 45° versehen. Die Tiefe der Abfasung, gemessen von der jeweiligen Oberfläche der Rückscheibe 2, beträgt beispielsweise 0,3 mm bis 0,7 mm. Durch die Abfasung können Beschädigungen der Rückscheibe 2 bei der Herstellung des Photovoltaik-Moduls M, insbesondere vom Kontaktloch 5 ausgehende Risse wirkungsvoll vermieden werden. Um ein Eindringen von Luft und / oder Feuchtigkeit in das Photovoltaik-Modul M durch das Kontaktloch 5 zu verhindern, muss das Kontaktloch 5 mit einem Abdichtmittel 6 abgedichtet werden. The contact hole 5 has a diameter of 4.5 mm. The contact hole 5 is provided on the surfaces of the rear disk 2 with a chamfer at an angle of 45 °. The depth of the chamfer, measured from the respective surface of the rear disk 2, for example, 0.3 mm to 0.7 mm. By chamfering damage to the rear pane 2 in the manufacture of the photovoltaic module M, in particular from the contact hole 5 outgoing cracks can be effectively avoided. In order to prevent ingress of air and / or moisture into the photovoltaic module M through the contact hole 5, the contact hole 5 must be sealed with a sealing means 6.
Erfindungsgemäß wird das Abdichtmittel 6 unter vermindertem Druck p ein das Kontaktloch eingebracht. Dazu ist auf der außenseitigen Oberfläche der Rückscheibe 2 eine Unterdruckglocke 7 angeordnet. In der Figur ist das Photovoltaik-Modul M im Vergleich zur Unterdruckglocke 7 zur besseren Verdeutlichung stark vergrößert dargestellt. Die Unterdruckglocke 7 besteht aus Polymethylmethacrylat (PMMA) und weist beispielsweise eine runde Grundfläche mit einem Durchmesser von 30 mm auf. Die Höhe der Unterdruckglocke 7 beträgt 12 mm und die Wandstärke 2 mm. Die Unterdruckglocke 7 ist über eine Gummidichtung 13 auf einem Bereich der Oberfläche der Rückscheibe 2 angeordnet, in dessen Mitte sich das Kontaktloch 5 befindet. According to the invention, the sealing means 6 is introduced under reduced pressure p a the contact hole. For this purpose, a vacuum bell 7 is arranged on the outside surface of the rear disk 2. In the figure, the photovoltaic module M is shown greatly enlarged compared to the vacuum bell 7 for clarity. The vacuum bell 7 is made of polymethyl methacrylate (PMMA) and has, for example, a round base with a diameter of 30 mm. The height of the vacuum bell 7 is 12 mm and the wall thickness 2 mm. The vacuum bell 7 is is arranged on a region of the surface of the rear disk 2 via a rubber seal 13, in the middle of which the contact hole 5 is located.
An eine Öffnung der Unterdruckglocke 7 ist eine Unterdruckleitung 9 angebracht, über welche die Unterdruckglocke 7 mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden ist. Durch die Pumpe kann in dem von der Unterdruckglocke 7 und der Rückscheibe 2 ausgebildeten, geschlossenen Raum der verminderte Druck p erzeugt werden. Der verminderte Druck p beträgt beispielsweise 0,8 bis 0,9 bar. At an opening of the vacuum bell 7, a vacuum line 9 is attached, via which the vacuum bell 7 is connected to a vacuum pump, not shown. The reduced pressure p can be generated by the pump in the closed space formed by the vacuum bell 7 and the rear disk 2. The reduced pressure p is, for example, 0.8 to 0.9 bar.
Durch eine Öffnung auf der Oberseite der Unterdruckglocke 7 ist eine Injektionseinrichtung 8 geführt. Die Injektionseinrichtung 8 ist als Hohlnadel ausgebildet und außerhalb der Unterdruckglocke 7 über eine Abdichtmittelleitung 14 mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter verbunden. Das Abdichtmittel 6 kann aus dem Vorratsbehälter über die Abdichtmittelleitung 14 und die Injektionseinrichtung 8 beispielsweise mittels einer geeigneten Pumpe in das Kontaktloch 5 eingebracht werden. Through an opening on the upper side of the vacuum bell 7, an injection device 8 is guided. The injection device 8 is designed as a hollow needle and connected outside the vacuum bell 7 via a sealant line 14 with a reservoir, not shown. The sealing means 6 can be introduced from the reservoir via the sealing medium line 14 and the injection device 8, for example by means of a suitable pump in the contact hole 5.
Das Abdichtmittel 6 ist eine Zubereitung auf der Basis von Polybutylen (Henkel Terostat 2792) und weist bei 23°C eine dynamische Viskosität von 800 mPa*s auf. Das Abdichtmittel 6 wird bei einer Temperatur von etwa 100°C in das Kontaktloch 5 eingebracht. Dazu sind Heizwendel 15 um die Injektionseinrichtung 8 angeordnet. Mittels der Heizwendel 15 kann die Temperatur des Abdichtmittels 6 vorteilhaft kurz vor dem Einbringen in das Kontaktloch 5 erhöht werden. Das Abdichtmittel 6 kann alternativ oder zusätzlich bereits im Vorratsbehälter erwärmt werden, beispielsweise um einen besseren Transport durch die Abdichtmittelleitung 14 infolge einer verringerten Viskosität zu erreichen. The sealant 6 is a preparation based on polybutylene (Henkel Terostat 2792) and has a dynamic viscosity of 800 mPa * s at 23 ° C. The sealing means 6 is introduced into the contact hole 5 at a temperature of about 100 ° C. For this purpose, heating coil 15 are arranged around the injection device 8. By means of the heating coil 15, the temperature of the sealing means 6 can advantageously be increased shortly before introduction into the contact hole 5. The sealing means 6 can alternatively or additionally already be heated in the storage container, for example in order to achieve a better transport through the sealing medium line 14 as a result of a reduced viscosity.
Fig. 2 zeigt das Photovoltaik-Modul M und die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Figur 1 nach dem Einbringen des Abdichtmittels 6. Das Abdichtmittel 6 bildet im Kontaktloch 5 angrenzend an den Sammelleiter 16 eine Lage mit einer Höhe von 0,2 mm aus. Durch das Abdichtmittel 6 wird das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit durch das Kontaktloch 5 wirkungsvoll verhindert. FIG. 2 shows the photovoltaic module M and the device according to the invention from FIG. 1 after introduction of the sealing means 6. The sealing means 6 forms a layer with a height of 0.2 mm in the contact hole 5 adjacent to the bus bar 16. By the sealing means 6, the penetration of air and moisture through the contact hole 5 is effectively prevented.
Durch das erfindungsgemäße Einbringen unter dem verminderten Druck p ist das Abdichtmittel 6 weitgehend frei von Lufteinschlüssen. Wird das Abdichtmittel 6 unter Umgebungsdruck eingebracht, wie es nach dem Stand der Technik üblich ist, so können sich Lufteinschlüsse bilden, die sich insbesondere als Luftblasen im Bereich der Abfasung des Kontaktlochs 5 unter dem Abdichtmittel 6 sammeln können. Solche Lufteinschlüsse können zu einer Korrosion des Sammelleiters 16 und / oder des photovoltaischen Systems 3 führen, wodurch die Effizienz des Photovoltaik-Moduls M verringert wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also die Korrosionsbeständigkeit und Langzeitstabilität des Photovoltaik-Moduls M vorteilhaft verbessert. As a result of the introduction according to the invention under the reduced pressure p, the sealing means 6 is largely free of air inclusions. If the sealing means 6 introduced under ambient pressure, as is customary in the prior art, so air inclusions can form, which in particular as air bubbles in the region of the chamfer of the contact hole 5 can collect under the sealing means 6. Such air inclusions can lead to corrosion of the bus bar 16 and / or the photovoltaic system 3, whereby the efficiency of the photovoltaic module M is reduced. By the method according to the invention, therefore, the corrosion resistance and long-term stability of the photovoltaic module M is advantageously improved.
In der dargestellten Ausführung ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement zum Zeitpunkt des Einbringens des Abdichtmittels 6 noch nicht durch das Kontaktloch 5 geführt. Das elektrisch leitfähige Verbindungselement kann beispielsweise als Kontaktfederelement ausgestaltet sein, welches nach dem Einbringen des Abdichtmittels 6 durch das Kontaktloch 5 hindurch gesteckt und mit dem Sammelleiter 16 in Kontakt gebracht wird. In einer alternativen Ausgestaltung kann das elektrisch leitfähige Verbindungselement beispielsweise als Draht ausgeformt sein, welcher zum Zeitpunkt des Einbringens des Abdichtmittels 6 bereits mit dem Sammelleiter 16 verbunden und durch das Kontaktloch 5 hindurchgeführt ist. In the illustrated embodiment, the electrically conductive connecting element at the time of introduction of the sealing means 6 is not yet passed through the contact hole 5. The electrically conductive connecting element can be designed, for example, as a contact spring element, which is inserted through the contact hole 5 after the introduction of the sealing means 6 and brought into contact with the bus bar 16. In an alternative embodiment, the electrically conductive connecting element may for example be formed as a wire, which is already connected to the bus bar 16 at the time of introduction of the sealing means 6 and passed through the contact hole 5.
Auf der außenseitigen Oberfläche der Rückscheibe 2 kann das Kontaktloch 5 nachträglich verschlossen werden. Dazu kann beispielsweise eine an sich bekannte Anschlussdose auf der Rückscheibe 2 oberhalb des Kontaktlochs 5 angeordnet werden. In der Anschlussdose kann das elektrisch leitfähige Verbindungselement mit der äußeren Zuleitung verbunden sein. On the outside surface of the rear disk 2, the contact hole 5 can be closed later. For this purpose, for example, a known junction box on the back plate 2 above the contact hole 5 are arranged. In the junction box, the electrically conductive connection element can be connected to the outer supply line.
Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abdichten eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls. Fig. 3 shows an example of an embodiment of the method according to the invention for sealing a contact hole of a photovoltaic module.
In einer Versuchsreihe wurden erfindungsgemäß abgedichtete Photovoltaik-Module M und herkömmlich abgedichtete Photovoltaik-Module einem standardisierten Temperatur- Feuchtigkeitstest (Damp-Heat-Test) unterzogen. Die Photovoltaik-Module M waren jeweils wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt aufgebaut. Bei den herkömmlich abgedichteten Modulen wurde das Abdichtmittel 6 (Henkel Terostat 2792) unter Umgebungsdruck in das Kontaktloch 5 eingebracht, bei den erfindungsgemäß abgedichteten Modulen bei einem verminderten Druck von 0,8 bis 0,9 bar. Es hat sich gezeigt, dass die Korrosionsbeständigkeit der Sammelleiter 16 und der photovoltaischen Schichtsysteme 3 bei den erfindungsgemäß abgedichteten Photovoltaik-Modulen M deutlich verbessert war. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend. In a series of experiments, sealed photovoltaic modules M and conventionally sealed photovoltaic modules were subjected to a standardized temperature-humidity test (damp heat test). The photovoltaic modules M were each constructed as shown in FIGS. 1 and 2. In the conventionally sealed modules, the sealant 6 (Henkel Terostat 2792) was introduced under ambient pressure into the contact hole 5, in the modules sealed according to the invention at a reduced pressure of 0.8 to 0.9 bar. It has been shown that the corrosion resistance of the bus bars 16 and the photovoltaic layer systems 3 was significantly improved in the photovoltaic modules M sealed according to the invention. This result was unexpected and surprising to the skilled person.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
(1 ) Vorderscheibe (1) front disk
(2) ückscheibe  (2) disc
(3) photovoltaisches Schichtsystem  (3) photovoltaic layer system
(4) Zwischenschicht  (4) Interlayer
(5) Kontaktloch  (5) contact hole
(6) Abdichtmittel  (6) Sealant
(7) Unterdruckglocke  (7) Vacuum bell
(8) Injektionseinrichtung  (8) injection device
(9) Unterdruckleitung  (9) Vacuum line
(10) Rückelektrodenschicht  (10) back electrode layer
(1 1 ) Absorberschicht  (1 1) absorber layer
(12) Frontelektrodenschicht  (12) front electrode layer
(13) Gummidichtung  (13) Rubber seal
(14) Abdichtmittelleitung  (14) Sealant line
(15) Heizwendel  (15) heating coil
(16) Sammelleiter  (16) Busbars
(M) Photovoltaik-Modul (M) photovoltaic module

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Abdichten eines Kontaktloches eines Photovoltaik-Moduls, mindestens umfassend: A method of sealing a contact hole of a photovoltaic module, comprising at least
(a) Bereitstellen eines Photovoltaik-Moduls (M), enthaltend einen laminierten Verbund aus übereinander angeordneter Rückscheibe (2), photovoltaischem Schichtsystem (3) und Vorderscheibe (1 ), wobei die Vorderscheibe (1 ) und / oder die Rückscheibe (2) mindestens ein zur Durchführung eines elektrisch leitfähigen Verbindungselementes geeignetes Kontaktloch (5) aufweisen,  (A) providing a photovoltaic module (M) comprising a laminated composite of superimposed rear pane (2), photovoltaic layer system (3) and front pane (1), wherein the front pane (1) and / or the rear pane (2) at least have a suitable for performing an electrically conductive connection element contact hole (5),
(b) Erzeugen eines verminderten Drucks p in dem Kontaktloch (5) und  (b) generating a reduced pressure p in the contact hole (5) and
(c) Einbringen eines Abdichtmittels (6), welches eine bei 23°C gemessene Viskosität von 600 mPa*s bis 1000 mPa*s aufweist, in das Kontaktloch (5). (C) introducing a sealing agent (6), which has a measured at 23 ° C viscosity of 600 mPa * s to 1000 mPa * s, in the contact hole (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der verminderte Druck p mittels einer Unterdruckglocke (7) erzeugt wird, die auf einem das Kontaktloch (5) enthaltenden Bereich der Vorderscheibe (1 ) oder der Rückscheibe (2) angeordnet wird. 2. The method of claim 1, wherein the reduced pressure p by means of a vacuum bell (7) is generated, which on a contact hole (5) containing region of the front plate (1) or the rear disc (2) is arranged.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abdichtmittel (6) mittels einer durch eine Öffnung der Unterdruckglocke (7) hindurch geführten Injektionseinrichtung (8) in das Kontaktloch (5) eingebracht wird. 3. The method of claim 2, wherein the sealing means (6) by means of a through an opening of the vacuum bell (7) guided through injection device (8) is introduced into the contact hole (5).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Viskosität des Abdichtmittels (6) von 700 mPa*s bis 900 mPa*s, bevorzugt von 750 mPa*s bis 850 mPa*s beträgt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the viscosity of the sealing means (6) of 700 mPa * s to 900 mPa * s, preferably from 750 mPa * s to 850 mPa * s.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abdichtmittel (6) zumindest Polyisobutylen, Polybutylen, Polyisobutylenisopren, Polysulfid, Polyurethan, Silikon oder Kombinationen davon enthält. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the sealing means (6) at least polyisobutylene, polybutylene, polyisobutylene isoprene, polysulfide, polyurethane, silicone or combinations thereof.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abdichtmittel (6) vor Verfahrensschritt (c) auf eine Temperatur von 50°C bis 150°C, bevorzugt von 80°C bis 120°C, besonders bevorzugt von 90°C bis 1 10°C erwärmt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the sealing means (6) before step (c) to a temperature of 50 ° C to 150 ° C, preferably from 80 ° C to 120 ° C, particularly preferably from 90 ° C. is heated to 1 10 ° C.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der verminderte Druck p von 0,5 bar bis 0,95 bar, bevorzugt von 0,8 bar bis 0,95 bar beträgt. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the reduced pressure p of 0.5 bar to 0.95 bar, preferably from 0.8 bar to 0.95 bar.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in Verfahrensschritt (c) eine Lage des Abdichtmittels (6) mit einer Höhe von 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt von 0,1 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt von 0,15 bis 0,3 mm in das Kontaktloch (5) eingebracht wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein in step (c) a layer of the sealing means (6) having a height of 0.05 mm to 1 mm, preferably from 0.1 mm to 0.5 mm, particularly preferred from 0.15 to 0.3 mm in the contact hole (5) is introduced.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Kontaktloch (5) einen Durchmesser von 1 mm bis 20 mm, bevorzugt von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 4 mm bis 6 mm aufweist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the contact hole (5) has a diameter of 1 mm to 20 mm, preferably from 2 mm to 10 mm, particularly preferably from 4 mm to 6 mm.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorderscheibe (1 ) und / oder die ückscheibe (2) eine Dicke von 1 mm bis 10 mm, bevorzugt von 2 mm bis 5 mm aufweist und bevorzugt ein nichtvorgespanntes, teilvorgespanntes oder vorgespanntes oder ein gehärtetes Glas enthält, besonders bevorzugt Kalk-Natron-Glas, eisenarmes Kalk-Natron-Glas oder Borsilikatglas. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the front disc (1) and / or the Rückscheibe (2) has a thickness of 1 mm to 10 mm, preferably from 2 mm to 5 mm, and preferably a non-prestressed, teilvorgespanntes or biased or a tempered glass, particularly preferably soda-lime glass, low-iron soda-lime glass or borosilicate glass.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das photovoltaische Schichtsystem (3) zumindest eine photovoltaisch aktive Absorberschicht (11 ) zwischen einer Frontelektrodenschicht (12) und einer Rückelektrodenschicht (10) aufweist und wobei die photovoltaisch aktive Absorberschicht (1 1 ) zumindest Kupfer- lndium(Gallium)-Schwefel/Selen (CI(G)S) enthält. 11. The method according to claim 1, wherein the photovoltaic layer system has at least one photovoltaically active absorber layer between a front electrode layer and a back electrode layer, and wherein the photovoltaically active absorber layer contains at least copper indium (gallium) sulfur / selenium (CI (G) S).
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , mindestens umfassend: 12. An apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 1 1, comprising at least
- eine Unterdruckglocke (7), die auf einem das Kontaktloch (5) enthaltenden Bereich der Vorderscheibe (1 ) oder der Rückscheibe (2) angeordnet wird und den verminderten Druck p in dem Kontaktloch (5) erzeugt, und  - A vacuum bell (7) on a contact hole (5) containing region of the front disc (1) or the rear disc (2) is arranged and generates the reduced pressure p in the contact hole (5), and
- eine durch eine Öffnung der Unterdruckglocke (7) hindurch geführte Injektionseinrichtung (8), die das Abdichtmittel (6) in das Kontaktloch (5) einbringt.  - One through an opening of the vacuum bell (7) guided through injection device (8), which introduces the sealing means (6) in the contact hole (5).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei innerhalb und / oder außerhalb der Unterdruckglocke (7) Heizwendel (15) um die Injektionseinrichtung (8) angeordnet sind. 13. The apparatus of claim 12, wherein inside and / or outside of the vacuum bell (7) heating coil (15) are arranged around the injection device (8).
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Unterdruckglocke (7) zumindest Glas, Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und / oder Gemische davon enthält. 14. The apparatus of claim 12 or 13, wherein the vacuum bell (7) at least glass, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and / or mixtures thereof.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zum Abdichten eines Kontaktloches (5) eines Photovoltaik-Moduls M, insbesondere eines Dünnschicht-Photovoltaik-Moduls. 15. Use of a device according to one of claims 12 to 14 for sealing a contact hole (5) of a photovoltaic module M, in particular of a thin-film photovoltaic module.
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