• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung flexibler Solarzellenanordnungen,insbesondere von Dünnschicht-Solarzellenanordnungenzum Einsatz in der Luft- und Raumfahrttechnik, wobei die Solarzellenanordnungim Wesentlichen aus einem flexiblen Trägermaterial, auf dem die Leiterbahnenaufgebracht sind, und einer flexiblen Solarzellenschicht aus einemphotovoltaischen Material besteht, die beide durch Verkleben miteinanderverbunden sind.Die erfindungsgemäße Aufgabe, die darin besteht,ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfache und kostengünstigenArt und Weise flexible Solarzellenanordnungen geschaffen werdenkönnen,die insbesondere bei Einsatz in der Raumfahrttechnik den Anforderungenan Qualität,Stabilitätund Lebensdauer gerecht werden, wird dadurch gelöst, dass das Verkleben desTrägermaterials(1) mit der Solarzellenschicht (3) teilflächig nach einem vorgegebenen Schemageschieht, wobei Klebeflächen(4) versetzt auf das Trägermaterial(1) oder die Solarzellenschicht (3) aufgebracht werden, derart,dass zwischen den Klebeflächen(4) gangartige Zwischenräume(5) entstehen, die bis zu einem Rand (6) der Solarzellenschicht(3) führen.
    公开号:DE102004021568A1
    申请号:DE102004021568
    申请日:2004-05-03
    公开日:2005-12-01
    发明作者:Sebastian Dipl.-Ing. Brunner
    申请人:HTS - HOCH TECHNOLOGIE SYSTEME GmbH；HTS HOCH TECHNOLOGIE SYSTEME G；
    IPC主号:H01L31-0392
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft Verfahren zur Herstellung flexibler Solarzellenanordnungen,insbesondere von Dünnschicht-Solarzellenanordnungenzum Einsatz in der Luft- und Raumfahrttechnik, wobei die Solarzellenanordnungim Wesentlichen aus einem flexiblen Trägermaterial, auf das die Leiterbahnenaufgebracht sind, und einer flexiblen Solarzellenschicht aus einemphotovoltaischem Material bestehen, die beide durch Verkleben miteinanderverbunden sind.
    [0002] Solarzellenanordnungenund Solarzellenmodule zur Energiegewinnung sind in unterschiedlichen Ausführungenbereits bekannt. Ihre Einsatzmöglichkeitenwerden u.a. dadurch eingeschränkt,dass die Solarzellen aus einem starren Verbund bestehen und nurauf einer ebenen Flächeangeordnet werden können.Sie weisen üblicherweiseein Trägersubstrat auf,das aus einem Glasmaterial hergestellt und auf dem das photovoltaischeMaterial aufgedampft ist. Die Kontaktierung mit der Leiterplattezur Stromabführungerfolgt beispielsweise mittels Lötenoder Drahtbonden oder ähnlichenbekannten Verfahren.
    [0003] Bekanntist auch die Herstellung von Solarzellen in Dünnschicht-Technologie. DieSolarzellenschicht wird auf einen flexiblen, dünnen Träger aus einem Folienmaterialaufgebracht und mit einer abdeckenden Schutzschicht versehen, diedie Solarzellenanordnung vor schädigendenWitterungseinflüssenschützt.Damit kann der Einsatzbereich wesentlich erweitert werden, da sichdie Solarzellenanordnung durch ihre Flexibilität an beliebige Formen anpassenoder sie selbst beliebig geformt sein kann. Auch aufgrund ihresgeringen Gewichtes und des variablen Transport- und Aufbewahrungsvolumensist der Einsatz insbesondere in der Raumfahrt, aber beispielsweiseauch in der Fahrzeugindustrie von großer Bedeutung.
    [0004] Bezüglich desEinsatzes in der Raumfahrttechnik müssen Solarzellenanordnungenjedoch besondere Bedingungen erfüllen,insbesondere was die Anforderungen an Qualität, Gewicht, Stabilität und Lebensdauerbetrifft.
    [0005] Sobesteht die Forderung, dass die flexible Solarzellenschicht möglichstohne Lufteinschlüsse odernur mit Luftblasen sehr geringer Größe auf das Trägermaterialaufgebracht wird. Dabei geschieht das Aufbringen der Solarzellenschichtauf das Trägermaterialin der Regel durch vollflächigesAufkleben mittels eines Klebstoffes, dessen Eigenschaften den üblichenBedingungen der Raumfahrttechnik gerecht werden, das heißt, er muss über große Bereichehinweg temperaturbeständigund flexibel sein. Es dürfensich bei Einsatz der Solarzellenanordnung auch keine Klebstoffpartikelaus dem Verbund lösen. Beider Verklebung von Solarzellen in Dünnschicht-Technologie mit einemdünnen,flexiblen Trägermaterialhat die Schichtdicke und Anordnung der Verklebung einen wesentlichenEinfluss auf das Gewicht des Verbundes.
    [0006] Nachteiligist, dass im Klebstoff vorhandene oder durch den Klebvorgang erzeugteLufteinschlüssenicht aus dem Verbund zwischen Trägermaterial und Solarzellenschichtentfernt werden können.Unter Weltraumbedingungen dehnen sich die Lufteinschlüsse aufgrundder fehlenden Atmosphäreaus, was je nach Größe der Luftbläschen zurBeschädigungdurch zumindest teilweise Ablösungder Solarzellenschicht vom Trägermaterialoder zur Zerstörungder gesamten Solarzellenanordnung führen kann.
    [0007] Durchvorheriges Entgasen des Klebstoffes unter Vakuum kann dieser gravierendeNachteil zwar minimiert, jedoch nicht vollständig beseitigt werden.
    [0008] Esist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit demauf einfache und kostengünstigeArt und Weise flexible Solarzellenanordnungen geschaffen werdenkönnen,die insbesondere bei Einsatz in der Raumfahrttechnik den Anforderungenan Qualität,Gewicht, Stabilitätund Lebensdauer gerecht werden.
    [0009] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe dadurch gelöst,dass das Verkleben des Trägermaterialsmit der Solarzellenschicht teilflächig nach einem vorgegebenenSchema geschieht, wobei Klebeflächen versetztauf das Trägermaterialoder die Solarzellenschicht aufgebracht werden, derart, dass zwischen denKlebeflächengangartige Zwischenräumeentstehen, die bis zu einem Rand der Solarzellenschicht führen.
    [0010] Mitdem erfindungsgemäßen Verfahrenwird es möglich,zwei flexible Materialschichten derart miteinander zu verbinden,dass bei Ausdehnung vom im Material oder Klebstoff vorhandener Luftblasenein Entweichen der Blasen möglichist und so das Beschädigenoder Zerstörender Solarzellenanordnung verhindert wird. Das Entweichen der Luftblasenwird durch die versetzte Anordnung der Klebestellen ermöglicht,durch die gangartige Zwischenräumegebildet werden, die zu einem der Ränder der Solarzellenanordnungreichen und nach außenoffen sind. Das heißt,die Randbereiche der Solarzellenschicht sind zumindest im Bereichder gangartigen Zwischenräumenicht mit dem Trägermaterialverklebt.
    [0011] Nacheiner vorzugsweisen und vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung sind dieKlebeflächenKlebepunkte und nach dem vorgegebenen Schema über die Trägermaterialfläche so verteilt,dass die Zwischenräumezwischen den einzelnen Klebepunkten Gänge bilden, die nach außen führen.
    [0012] DieAusbildung der Klebeflächenals Klebepunkte ist aus technologischer Sicht einfach und bezüglich derDosierung des Klebstoffes gut ausführbar. Der einzusetzende Klebstoffsollte den üblichen Forderungenund Bedingungen der Raumfahrttechnik gerecht werden und im abgebundenenZustand dennoch genügendeElastizitätaufweisen und unter Vakuumbedingungen dauerhaft haltbar sein.
    [0013] Erfindungsgemäß ist auchvorgesehen, dass die Klebeflächeneine quadratische oder rechteckige Form aufweisen, die so auf dasTrägermaterialaufgebracht werden, dass die Zwischenräume zwischen den eckigen Klebeflächen Gänge bilden,die bis zum Solarzellenrand reichen.
    [0014] DieForm der Klebeflächensollte in Abhängigkeitvon der technologischen Umsetzung des Verfahrens gewählt werden.Wichtig ist, dass die Anordnung der Klebeflächen stets so ausgeführt wird,dass gangartige, nicht miteinander verbundene Zwischenräume zwischendem Trägermaterialund der Solarzellenschicht entstehen, über die Luftblasen entweichenkönnen.
    [0015] Technologischvon Vorteil ist des Weiteren, wenn zum Aufbringen des Klebeschemaseine Klebeschablone vorgesehen ist, die vor dem Auftragen des Klebstoffesauf das Trägermaterialaufgelegt wird.
    [0016] DasKlebeverfahren kann von Hand oder auch automatisiert erfolgen, wobeieine genaue Dosierung der Klebstoffmenge pro Klebepunkt eingestelltwerden kann.
    [0017] Erfindungsgemäß vorgesehenist auch, dass der Klebstoff mittels Rollvorrichtung auf das mitder Klebeschablone versehene Trägermaterialaufgebracht wird.
    [0018] DieLöcherfür dieKlebepunkte oder die weiteren Formen der Klebeflächen sind durch einfache Stanzvorgänge herstellbar,wobei die Schablone ebenfalls aus einem flexiblen Material hergestellt werdensollte, damit sie möglichstganzflächigauf dem Trägermaterialaufliegt.
    [0019] Beizu hoher Dosierung des Klebstoffes kann der Rest mit der Schablonevom Trägermaterialentfernt werden, so dass Verschmutzungen der Solarzellenanordnungdurch Klebstoff unterbunden werden können.
    [0020] Nachdem erfindungsgemäßen Verfahrenist im Weiteren vorgesehen, dass nach dem Auftragen des Klebstoffesund dem Entfernen der Klebeschablone die Solarzellenschicht positionsgenauaufgelegt und mit Druck beaufschlagt wird.
    [0021] Damitwird ein stabiler, dauerhaft haltbarer Verbund beider Materialienerreicht.
    [0022] Wennals Trägermaterialein lichtdurchlässigesKunststoffmaterial eingesetzt wird und/oder der Klebstoff eine dunkle Färbung aufweist,werden Lufteinschlüssenach Abschluss des Klebevorganges gut sichtbar und können eventuellnoch vor dem vollständigenAbbinden des Klebstoffes aus dem Solarzellenverbund entfernt werden.
    [0023] ZurVerringerung der Luftblasenbildung im Vakuum ist es vorteilhaft,wenn der Klebstoff vor dem Aufbringen auf das Trägermaterial unter Vakuum entgastwird.
    [0024] Umgroßflächige, flexibleSolarzellenanordnungen zu erreichen, wie sie im der Raumfahrt beispielsweiseals Sonnensegel eingesetzt werden ist erfindungsgemäß vorgesehen,auf das Trägermaterialgleichzeitig mehrere Solarzellenschichten, nebeneinander angeordnetund miteinander verschaltet, aufzukleben.
    [0025] Dieflexible Solarzellenanordnung lässtsich auf einfache Art und Weise zusammenrollen, ist gewichtsmäßig wesentlichleichter als Solarzellenanordnungen in bisher üblicher starrer Ausführung und kanndamit platz- und gewichtsparend insbesondere für Raumfahrtanwendungen eingesetztwerden.
    [0026] DieErfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.Die zugehörigeZeichnung zeigt dabei in ihrer Figur eine perspektivische Ansichteiner Solarzellenanordnung im Endzustand.
    [0027] Dieerfindungsgemäße Solarzellenanordnungbesteht im Wesentlichen aus dem Trägermaterial 1, dasaus einer kupferbeschichteten Kunststofffolie besteht, die lichtdurchlässig ist.Auf dem Trägermaterialsind die Leiter- und Anschlussbahnen 2 aus dem Kupfermaterialherausgeätzt.Auf das Trägermaterial 1 sinddie Solarzellenschichten 3, nebeneinander angeordnet, aufgeklebt.Dazu sind die beiden Schichten 1 und 3 mittelsKlebeflächen 4,in Form von Klebepunkten nach einem vorgegebenen Schema teilweisemiteinander verklebt.
    [0028] DieKlebeflächen 4 können einebeliebige andere Form aufweisen, jedoch muss durch ihre Anordnungzwischen ihnen jeweils ein gangartiger Zwischenraum 5 gebildetwerden, der bis zu einem der Ränder 6 derSolarzellenanordnung führt.Die Ränder 6 derSolarzellenschicht 3 darf in diesem Bereich nicht auf dasTrägermaterial 1 aufgeklebtsein.
    [0029] Zurmechanischen Entlastung der Solarzellenschichten 3 im Bereichder elektrischen Verbindungen 2 sollten in deren Nähe Klebeflächen 4 vorgesehenwerden.
    [0030] Daserfindungsgemäße Verfahrenzur Herstellung derartiger Solarzellenanordnungen wird wie folgtausgeführt: Zunächst wirdder Spezial-Klebstoff, der zum besseren Sichtbarmachen eventuellerLufteinschlüsseeine dunkle Farbe aufweist, die auch die genaue Position zwischenbeiden Materialien kennzeichnet, unter Vakuum entgast. Auf das Trägermaterial 1,das mit entsprechenden Positionskennzeichen für die genaue Positionierungder Klebeschablone (in der Zeichnung nicht gezeigt) und Befestigungselementenzur Befestigung auf einer ebenen Unterlage versehen ist, wird diemit Lochungen vorgegebener Größe und bestimmter,zueinander versetzter Anordnung der Lochungen zueinander, verseheneKlebeschablone aufgelegt und entsprechend fixiert. Danach wird der Klebstoffin die Lochungen eingebracht und mittels einer einfachen Rolle oder – bei einemautomatisierten Verfahrensablauf – eine Vorrichtung zum Auftragendes Klebstoffes gleichmäßig verteilt.Nach dem Entfernen der Klebeschablone, die den überflüssigen Klebstoff mit entfernt,wird die Solarzellenschicht 3 positionsgenau aufgelegtund ebenfalls mittels einer Rolle oder Andrückvorrichtung auf das Trägermaterial 1 aufgedrückt, umeinen möglichstgleichmäßigen Klebeverbundzu erhalten. Dabei darf die Druckkraft nicht so groß sein,dass die Solarzellenschichten 3 beschädigt werden.
    [0031] Wichtigist, dass zwischen den Klebepunkten 4 genügend Abstandist, so dass diese durch das vorgegebene Schema zum Auftragen derKlebepunkte 4, gangartige Zwischenräume 5 bilden, diewenigstens zu einem der Ränder 6 derSolarzellenschicht 3 offen sind, so dass eventuelle Luftbläschen, dienoch im Klebstoff vorhanden sind oder sich durch das Klebeverfahrengebildet haben, aus dem Verbund entfernt werden können. WeitereLufteinschlüsse,die erst unter Vakuum infolge ihrer Ausdehnung entstehen, können ebenfallsdurch die offenen gangartigen Zwischenräume 5 zwischen denKlebepunkten 4 nach außenentweichen, so dass Beschädigungen bzw.die Zerstörungender Solarzellenanordnung weitestgehend vermieden werden können.
    1 Trägermaterial 2 Leiter-und Verbindungsbahn 3 Solarzellenschicht 4 Klebefläche, Klebepunkt 5 gangartigerZwischenraum 6 Randder Solarzellenanordnung
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Verfahren zur Herstellung flexibler Solarzellenanordnungen,insbesondere von Dünnschicht-Solarzellenanordnungenzum Einsatz in der Luft- und Raumfahrttechnik, wobei die Solarzellenanordnung imWesentlichen aus einem flexiblen Trägermaterial, auf dem die Leiterbahnenaufgebracht sind, und einer flexiblen Solarzellenschicht aus einemphotovoltaischem Material bestehen, die beide durch Verkleben miteinanderverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verklebendes Trägermaterials(1) mit der Solarzellenschicht (3) teilflächig nacheinem vorgegebenen Schema geschieht, wobei Klebeflächen (4)versetzt auf das Trägermaterial(1) oder die Solarzellenschicht (3) aufgebrachtwerden, derart, dass zwischen den Klebeflächen (4) gangartigeZwischenräume(5) entstehen, die bis zu einem Rand (6) der Solarzellenschicht(3) führen.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Klebeflächen(4) Klebepunkte sind und nach dem vorgegebenen Schema über dieTrägermaterialfläche so verteiltsind, dass die Zwischenräume(5) zwischen den einzelnen Klebepunkten Gänge bilden,die nach außenführen.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Klebeflächen(4) eine quadratische oder rechteckige Form aufweisen,die so auf das Trägermaterial(1) aufgebracht werden, dass die Zwischenräume (5)zwischen den eckigen KlebeflächenGänge bilden,die bis zum Solarzellenrand (6) reichen.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen des Klebeschemaseine Klebeschablone vorgesehen ist, die vor dem Auftragen des Klebstoffesauf das Trägermaterial(1) aufgelegt wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff mittels Rollenvorrichtungauf das mit der Klebeschablone versehene Trägermaterial (1) aufgebrachtwird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen des Klebstoffesund dem Entfernen der Klebeschablone die Solarzellenschicht (3)positionsgenau aufgelegt und mit Druck beaufschlagt wird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial (1) einlichtdurchlässigesKunststoffmaterial eingesetzt wird und/oder der Klebstoff eine dunkleFärbungaufweist.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff vor dem Aufbringenauf das Trägermaterial (1)unter Vakuum entgast wird.
    [9] Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Trägermaterial (1) mehrereSolarzellenschichten (3), nebeneinander angeordnet undmiteinander verschaltet, aufgeklebt werden.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-01| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-10-22| 8364| No opposition during term of opposition|
    2013-11-22| R082| Change of representative|Representative=s name: PATENTANWAELTE RAUSCHENBACH, DE Representative=s name: KOCH-POLLACK, ANDREA, DIPL.-ING., DE |
    2014-02-12| R082| Change of representative|Representative=s name: PATENTANWAELTE RAUSCHENBACH, DE |
    2015-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004021568A|DE102004021568B4|2004-05-03|2004-05-03|Verfahren zur Herstellung flexibler Dünnschicht-Solarzellenanordnungen|DE102004021568A| DE102004021568B4|2004-05-03|2004-05-03|Verfahren zur Herstellung flexibler Dünnschicht-Solarzellenanordnungen|
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