DE202011003896U1 - Glass pane arrangement with building-integrated photovoltaic module - Google Patents

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Abstract

Verbundglasscheiben- oder Isolierglasscheiben-Anordnung (20; 25) mit mindestens einem Fotovoltaik-Modul (10), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Glasscheiben (21, 22; 25, 26) ein mit einem in allen Schichten (13–15) transparenten fotoaktiven Schichtaufbau (11) versehenes Fotovoltaik-Modul (10) angeordnet ist.Laminated glass pane or insulating glass pane arrangement (20; 25) with at least one photovoltaic module (10), characterized in that between the glass panes (21, 22; 25, 26) a photoactive with a transparent in all layers (13-15) Layer structure (11) provided photovoltaic module (10) is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbundglasscheiben- oder Isolierglasscheiben-Anordnung mit einem Fotovoltaik-Modul, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a laminated glass or insulating glass pane arrangement with a photovoltaic module, according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen Anordnungen besitzen die Fotovoltaik-Module einen Schichtaufbau, bei dem lichteinfallsseitig auf der Silizium-Dünnschicht der Solarzelle eine transparente TCO-Schicht angeordnet ist, während rückseitig auf der Silizium-Dünnschicht der Solarzelle eine Beschichtung aus Aluminium vorgesehen ist. Diese rückseitige Aluminiumschicht hat den Vorteil, dass der Wirkungsgrad eines derartigen Moduls befriedigend hoch ist, nicht zuletzt deshalb, weil die Aluminiumschicht die Lichteinfallsstrahlen teilweise reflektiert, deren sich daraus ergebenden Reflektionsstrahlen die Silizium-Dünnschicht-Solarzellen nochmals ausgesetzt sind. Nachteilig an diesen bekannten Fotovoltaik-Modulen bei der gebäudeintegrierten Verwendung ist die Opazität dieser rückseitigen Schicht. Mit anderen Worten, die Lichttransmission ist für diese Anwendung unbefriedigend gering, und zwar etwa im Bereich von bis maximal 10%. Das Vorhandensein einer Lichttransmission liegt im Ergebnis an der strukturierten Ausgestaltung dieser rückseitigen Schicht aufgrund der entsprechenden elektrischen Beschaltung der einzelnen Dünnschicht-Solarzellen.In such arrangements, the photovoltaic modules have a layer structure in which a transparent TCO layer is arranged on the light-incident side on the silicon thin-film of the solar cell, while a coating of aluminum is provided on the back of the silicon thin-film of the solar cell. This back aluminum layer has the advantage that the efficiency of such a module is satisfactorily high, not least because the aluminum layer partially reflects the incident light rays whose resulting reflection beams are again exposed to the silicon thin-film solar cells. A disadvantage of these known photovoltaic modules in the building integrated use is the opacity of this back layer. In other words, the light transmission is unsatisfactory low for this application, and about in the range of up to 10%. The presence of a light transmission is due to the structured configuration of this back layer due to the corresponding electrical wiring of the individual thin-film solar cells.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbundscheiben- oder Isolierglasscheiben-Anordnung mit einem gebäudeintegrierten Fotovoltaik-Modul der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine höhere Lichttransmission und dennoch eine ausreichende Abschattung erreichbar ist.Object of the present invention is to provide a composite pane or insulating glass pane arrangement with a building-integrated photovoltaic module of the type mentioned, with a higher light transmission and yet sufficient shading can be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Anordnung der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.To solve this problem, the features specified in claim 1 are provided in an arrangement of the type mentioned.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine erheblich höhere Lichttransmission bis zu einem Bereich von mindestens 30% erreichbar, was für viele gebäudeintegrierte Verwendungen von besonderem optischem und psychologischen Vorteil ist. Für das menschliche Auge ist damit eine relativ hohe Transparenz bei Gebäudeverglasungen sei es in Form von Fassaden, Dachanordnungen oder Fenster/Türen und/oder sei es in der Verwendung bei sogenannten Kaltverglasungen oder in der Verwendung bei sogenannten Warmverglasungen ergeben. Kaltverglasung bedeutet der Einsatz bei bspw. Einzel- bzw. Verbundglas- oder Verbundsicherheitsglasscheiben, während der Begriff Warmverglasung sich auf Isolierglasscheibenanordnungen bezieht.With the measures according to the invention, a considerably higher light transmission can be achieved up to a range of at least 30%, which is of particular optical and psychological advantage for many building-integrated uses. For the human eye is thus a relatively high transparency in building glazings, be it in the form of facades, roof arrangements or windows / doors and / or be it in use in so-called cold glazings or in use in so-called hot glazing. Cold glazing means use in, for example, single or laminated glass or laminated safety glass panes, while the term hot glazing refers to insulating glass pane arrangements.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 2 oder denen des Anspruchs 3.Advantageous embodiments emerge from the features of claim 2 or those of claim 3.

Gemaß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 und/oder des Anspruchs 5 sind sowohl bei Kaltverglasungen als auch bei Warmverglasungen flächenbereichsweise angeordnete und ggf. auf die Glasflächen konfektionierte Fotovoltaik-Module vorgesehen.According to further advantageous embodiments according to the features of claim 4 and / or claim 5 are provided both in cold glazing and hot glazing surface area arranged and optionally on the glass surfaces prefabricated photovoltaic modules.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines volltransparenten gebäudeintegrierten Fotovoltaik-Modul ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 6.An advantageous embodiment of a fully transparent building-integrated photovoltaic module results from the features of claim 6.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:Further details of the invention will be apparent from the following description in which the invention with reference to the embodiments illustrated in the drawings and described in more detail. Show it:

1 in schematischer abgebrochener Schnittdarstellung den Aufbau eines gebäudeintegrierten Fotovoltaik-Moduls gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, 1 in a schematic fragmentary sectional view of the structure of a building-integrated photovoltaic module according to a preferred embodiment of the present invention,

2 eine schematische Schnittdarstellung eines in eine Verbundsicherheitsglasscheiben-Anordnung eingebauten Fotovoltaik-Moduls nach 1 und 2 a schematic sectional view of a built-in a laminated safety glass pane assembly photovoltaic module according to 1 and

3 eine schematische perspektivische Darstellung eines in eine Isolierglasscheiben-Anordnung eingebauten Fotovoltaik-Moduls nach 1. 3 a schematic perspective view of a built-in insulating glass pane assembly photovoltaic module according to 1 ,

Das in der Zeichnung dargestellte gebäudeintegierte Fotovoltaik-Modul 10 ist zum integrierten Einbau in ein Gebäudedach, ein dachähnliches Gebäudeteil einerseits sowie zum Einbau in eine Gebäudefassade andererseits vorgesehen.The building-integrated photovoltaic module shown in the drawing 10 is intended for integrated installation in a building roof, a roof-like building part on the one hand and for installation in a building facade on the other hand.

Das Fotovoltaik-Modul 10 besitzt gemäß 1 einen auf einem transparenten Substrat 12, vorzugsweise in Form einer Glasscheibe angeordneten fotoaktiven Schichtaufbau 11. Der Schichtaufbau 11 besteht beim Ausführungsbeispiel aus drei im Wesentlichen transparenten Schichten 13 bis 15, nämlich einer auf das Glassubstrat 12 gebrachten TCO-Schicht (transparent conductive Oxide), also einer transparenten elektrisch leitenden Oxidschicht 13, einer Fotovoltaik-Dünnschicht 14, vorzugsweise aus beispielsweise amorphem Silizium, die zur Bildung von Solarzellen in einzelne Zellen aufgeteilt ist, sowie einer der Lichteinfallsseite 16 zugewandten weiteren TCO-Schicht 15, die ebenfalls eine transparente elektrisch leitende Oxidschicht darstellt. Beide TCO-Schichten 13 und 15 sind strukturiert, um die einzelnen nicht dargestellten Solarzellen der Silizium-Dünnschicht 14 entsprechend elektrisch miteinander zu verbinden. Als TCO-Schicht kommen beispielsweise Zinnoxid- oder Zinkoxid-Schichten in Frage.The photovoltaic module 10 owns according to 1 one on a transparent substrate 12 , Preferably in the form of a glass pane arranged photoactive layer structure 11 , The layer structure 11 consists in the embodiment of three substantially transparent layers 13 to 15 one on the glass substrate 12 brought TCO layer (transparent conductive oxides), ie a transparent electrically conductive oxide layer 13 , a photovoltaic thin film 14 , preferably of, for example, amorphous silicon, which is divided into individual cells to form solar cells, and one of the light incident side 16 facing another TCO layer 15 , which also represents a transparent electrically conductive oxide layer. Both TCO layers 13 and 15 are structured to the individual solar cells of the silicon thin film, not shown 14 electrically connect each other accordingly. For example, tin oxide or zinc oxide layers are suitable as the TCO layer.

Auf diese Weise ergibt sich ein mit ausschließlich transparenten Schichten versehener fotoaktiver Schichtaufbau 11, der eine Lichttransmission von bis zu 30% und damit einer Abschattungswirkung von mindestens 70% besitzt.In this way, a photoactive layer structure provided with exclusively transparent layers results 11 which has a light transmission of up to 30% and thus a shading effect of at least 70%.

2 zeigt die Anwendung eines derartigen gebäudeintegrierten Fotovoltaik-Moduls 10 bei einer sogenannten Kaltverglasung, das heißt einer Einscheiben- oder Verbundscheiben-Verglasung, wie bei einer Verbundsicherheitsglas-Anordnung 20, die eine lichteinfallsseitige Frontglasscheibe 21 und eine rückseitige Glasscheibe 22 aufweist, die über eine Klebeschicht 23 aus beispielsweise PVB-Folie zusammengehalten werden. Innerhalb der transparenten PVB-Klebefolie 23 sind ein oder mehrere in einzelne Teile strukturiert angeordnete Schichtaufbauten 11 integriert, derart, dass jeder fotoaktive Schichtaufbau 11 innerhalb der PVB-Folie 23 angeordnet ist, so dass beide TCO-Schichten 13 und 15 über einen Teil der PVB-Klebefolie 23 mit der Fläche der benachbarten Glasscheibe 21 bzw. 22 verbunden sind. 2 shows the application of such a building-integrated photovoltaic module 10 in a so-called cold glazing, that is, a single-pane or composite glazing, as in a laminated safety glass arrangement 20 , which is a light-incident-side front glass pane 21 and a back glass pane 22 which has an adhesive layer 23 be held together, for example, PVB film. Inside the transparent PVB adhesive film 23 are one or more layered structures arranged in individual parts 11 integrated, such that each photoactive layer structure 11 inside the PVB film 23 is arranged so that both TCO layers 13 and 15 over part of the PVB adhesive film 23 with the surface of the adjacent glass pane 21 respectively. 22 are connected.

3 zeigt die Anwendung des gebäudeintegierten Fotovoltaik-Moduls 10 bei einer Isolierglasscheiben-Anordnung 25, die eine lichteinfallsseitige Frontglasscheibe 26, wie beispielsweise TVG-Weißglas und eine Rückglasscheibe 27 aus beispielsweise Verbundsicherheitsglas aufweist, welche Glasscheiben 26 und 27 über einen umlaufenden Abstandhalter 28 gasdicht miteinander verbunden sind. Innerhalb des gasdichten Zwischenraums 29 zwischen den beiden Glasscheiben 26 und 27 ist der strukturierte Schichtaufbau 11 in hier drei Abschnitten nebeneinander auf der Innenfläche 30 der Frontglasscheibe 26 nebeneinander angeordnet. Die lichteinfallsseitige TCO-Schicht 15 befindet sich auf der Innenfläche 30 der Frontglasscheibe 26, danach die Dünnschicht 14 und der rückseitigen Glasscheibe 27 zugewandt die TCO-Schicht 13. Es versteht sich, dass dieser sehr dünne transparente fotoaktive Schichtaufbau 11 bei weitem nicht den Innenraum 29 bzw. den lichten Abstand zwischen den beiden die Glasscheiben 26 und 27 ausfüllt. 3 shows the application of the building-integrated photovoltaic module 10 in an insulating glass pane arrangement 25 , which is a light-incident-side front glass pane 26 such as TVG white glass and a back glass pane 27 made of, for example, laminated safety glass, which glass panes 26 and 27 over a circumferential spacer 28 are connected to each other in a gastight manner. Inside the gas tight space 29 between the two glass panes 26 and 27 is the structured layer structure 11 in here three sections next to each other on the inner surface 30 the front glass pane 26 arranged side by side. The light incidence-side TCO layer 15 is located on the inner surface 30 the front glass pane 26 , then the thin film 14 and the back glass pane 27 facing the TCO layer 13 , It is understood that this very thin transparent photoactive layer structure 11 far from the interior 29 or the clearance between the two the glass sheets 26 and 27 fills.

In den Anordnungen 20 und/oder 25 der 2 und 3 sind vorzugsweise mehrere fotoaktive Schichtaufbauten 11 flächenbereichsweise vorgesehen, die entsprechend ihrer Anzahl und der Grundflächen der Glasscheiben 21, 22 bzw. 25, 26 konfektioniert, d. h. in Form und Größe angepasst sein können.In the arrangements 20 and or 25 of the 2 and 3 are preferably a plurality of photoactive layer structures 11 surface area provided, according to their number and the base areas of the glass panes 21 . 22 respectively. 25 . 26 made-up, ie can be adapted in shape and size.

Claims (6)

Verbundglasscheiben- oder Isolierglasscheiben-Anordnung (20; 25) mit mindestens einem Fotovoltaik-Modul (10), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Glasscheiben (21, 22; 25, 26) ein mit einem in allen Schichten (1315) transparenten fotoaktiven Schichtaufbau (11) versehenes Fotovoltaik-Modul (10) angeordnet ist.Laminated glass or insulating glass pane arrangement ( 20 ; 25 ) with at least one photovoltaic module ( 10 ), characterized in that between the glass sheets ( 21 . 22 ; 25 . 26 ) with one in all layers ( 13 - 15 ) transparent photoactive layer structure ( 11 ) provided photovoltaic module ( 10 ) is arranged. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau (11) in eine transparente Klebefolie (23) zwischen den die Verbundglasscheiben-Anordnung (20) bildendenden mindestens zwei Glasscheiben (21, 22) integriert angeordnet ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the layer structure ( 11 ) in a transparent adhesive film ( 23 ) between the laminated glass pane assembly ( 20 ) forming at least two glass panes ( 21 . 22 ) is arranged integrated. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau (11) auf der Innenseite der Frontglasscheibe (26) der Isolierglasscheiben-Anordnung (25) vorgesehen ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the layer structure ( 11 ) on the inside of the front glass pane ( 26 ) of the insulating glass pane arrangement ( 25 ) is provided. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoaktive Schichtaufbau (11) innerhalb der Verbundglasscheiben-Anordnung (20) oder der Isolierglasscheiben-Anordnung (25) flächenbereichsweise vorgesehen ist.Arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the photoactive layer structure ( 11 ) within the laminated glass pane assembly ( 20 ) or the insulating glass pane arrangement ( 25 ) is provided area by area. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der fotoaktive Schichtaufbau (11) entsprechend der Anordnung (20; 25) vorzugsweise flächenbereichsweise konfektioniert ist.Arrangement according to claim 5, characterized in that the photoactive layer structure ( 11 ) according to the arrangement ( 20 ; 25 ) is preferably made up area by area. Gebäudeintegriertes Fotovoltaik-Modul (10), mit mindestens einer Glasscheibe als Substrat (12) und mit einem fotoaktiven Schichtaufbau (11) mit aus vorzugsweise Silizium bestehenden Dünnschicht-Solarzellen (14), auf denen lichteinfallsseitig eine strukturierte transparente, elektrisch leitende Oxid-Schicht (TCO) (15) angeordnet ist und die rückseitig über eine strukturierte elektrisch leitende Schicht (13) mit dem Substrat (12) verbunden sind, zum Einbringen in eine Anordnung (20; 25) nach Anspruch 1 und ggf. einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitig der Dünnschicht-Solarzellen (14) angeordnete elektrisch leitende Schicht durch eine transparente Oxid-Schicht (TCO) (13) gebildet ist.Building-integrated photovoltaic module ( 10 ), with at least one glass pane as substrate ( 12 ) and with a photoactive layer structure ( 11 ) consisting of preferably silicon thin-film solar cells ( 14 ), on which light incident side a structured transparent, electrically conductive oxide layer (TCO) ( 15 ) and the rear side over a structured electrically conductive layer ( 13 ) with the substrate ( 12 ), for insertion into an assembly ( 20 ; 25 ) according to claim 1 and optionally one of the following claims, characterized in that the back of the thin-film solar cells ( 14 ) arranged electrically conductive layer through a transparent oxide layer (TCO) ( 13 ) is formed.
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