DE10131234B4 - Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen - Google Patents

Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen Download PDF

Info

Publication number
DE10131234B4
DE10131234B4 DE10131234A DE10131234A DE10131234B4 DE 10131234 B4 DE10131234 B4 DE 10131234B4 DE 10131234 A DE10131234 A DE 10131234A DE 10131234 A DE10131234 A DE 10131234A DE 10131234 B4 DE10131234 B4 DE 10131234B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrical connection
recess
roof
flexible
surface cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10131234A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10131234A1 (de
Inventor
Helmut Dipl.-Ing. Remmels
Klaus Dipl.-Ing. Skujin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alwitra De GmbH
Original Assignee
Alwitra & Co Klaus Goebel GmbH
Alwitra & Co Klaus Gobel GmbH
Alwitra & Co Klaus Goebel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alwitra & Co Klaus Goebel GmbH, Alwitra & Co Klaus Gobel GmbH, Alwitra & Co Klaus Goebel GmbH filed Critical Alwitra & Co Klaus Goebel GmbH
Priority to DE10131234A priority Critical patent/DE10131234B4/de
Priority to DE20122344U priority patent/DE20122344U1/de
Publication of DE10131234A1 publication Critical patent/DE10131234A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10131234B4 publication Critical patent/DE10131234B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01L31/04Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Elektrische Anschlußeinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen (1) sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen (2), wobei die Flächenzellen (2) stoff-, form- und/oder kraftschlüssig auf der Oberseite der Dachabdichtungsbahn (1) angeordnet sind, weiterhin die Flächenzellen (2) aus einem vorgefertigten polymerverkapselten Verbund, umfassend ein Mehrfachdünnschichtsystem aus amorphem Silizium mit innerer elektrischer Verbindung sowie Bypassdioden zwischen den Flächenzellenabschnitten und löt- oder schweißfähigen Außenkontaktflächen (3) bestehen, weiterhin die Dachabdichtungsbahn (1) jeweils im Bereich, der den Außenkontaktflächen (3) der Flächenzellen (2) gegenüberliegt, mindestens eine Ausnehmung aufweist, welche mindestens ein elektrisches Anschlußkabel (4) aufnimmt, wobei die Löt- oder Schweißverbindung in der Ausnehmung ausgeführt ist, ein Vergußblock aus einem selbsthärtenden Kunstharz (6) vorgesehen ist, welcher die Verbindungsstelle, das Anschlußkabelende, die Ausnehmung sowie einen die Ausnehmung allseits umgebenden Dachabdichtungsbahnabschnitt ausfüllt und die dortige Vlieskaschierung der Unterseite der Dachabdichtungsbahn (1) benetzt und durchtränkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlußeinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen gemäß des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 298 24 045 U1 ist eine Solar-Dachbahn für Dachabdichtungen zum Schutz eines Bauwerkes vorbekannt.
  • Bei der dort gezeigten Dachbahn wird von aufkaschierten Photovoltaik-Modulen ausgegangen, die eine Anordnung ergeben, die wie herkömmliche Dachbahnen unmittelbar nebeneinander und/oder hintereinander oder im Wechsel mit bekannten Bahnen angeordnet werden können. Die Flexibilität der Photovoltaik-Module nach DE 298 24 045 U1 soll so gegeben sein, daß die Dachbahnen mit dem kaschierten Photovoltaik-Modul zu Transport- und Verlegezwecken auf- und abrollbar ist. Hierfür besteht die Dachbahn aus thermoplastischen, elastomeren oder thermoplastischelastomeren Werkstoffen.
  • Die eigentlichen Photovoltaik-Module sind verkapselt und besitzen auf ihren Anschlußflächen stromführende Leiter. Die Dachbahn wird dann von den stromführenden Leitern durchdrungen, ohne daß es gemäß der vorbekannten Lehre einer beson deren Abdichtung bedarf.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche Ausführungsform keine ausreichende Dichtigkeit und nur eine ungenügende Zugentlastungssicherung bietet. Letztendlich besteht die Gefahr, daß die ungeschützt geführten Kabel im Bereich des Kontaktüberganges zum Photovoltaik-Modul brechen oder sich von den Kontaktflächen lösen, so daß die gewünschten elektrischen Eigenschaften des Moduls nicht mehr gegeben sind.
  • Aus der JP 07273361 A ist eine elektrische Anschlusseinheit für flexible photovoltaische Solarmodule mit Dünnschichtsolarzellen aus amorphen Silizium bekannt, wobei eine Abdichtungsbahn jeweils im Bereich der Außenkontaktflächen der Zellen gegenüberliegt, mindestens eine Ausnehmung aufweist, welche mindestens ein elektrisches Anschlusskabel aufnimmt. Außerdem ist eine Möglichkeit zur Abdichtung der Anschlußkabelenden sowie der Ausnehmung beschrieben, welche zunächst darauf beruht, um die Anschlußkabelenden eine Anschlußbox anzubringen, welche eine verschließbare Öffnung aufweist. Durch diese Öffnung kann ein Füllmaterial eingebracht werden, welches die eigentliche Abdichtung der Anschlußkabelenden bewirkt.
  • In der EP 1 081 770 A1 wird ein Dünnschichtsolarzellenmodul sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren beschrieben. Die Dünnschicht-Solarzellen weisen mehrere auf dem transparenten Isoliersubstrat angeordnete Photovoltaikelemente auf, die jeweils eine transparente Elektrodenschicht, eine Photovoltaik-Dünnschicht-Halbleiterschicht und eine Rückelektrode umfassen. Eine auf einer Oberfläche der Dünnschicht-Solarzelle angeordnete Dichtungseinrichtung weist einen ersten Füllstoff auf, der auf der Rückelektrodenschicht und dem Verdrahtungselement zum Verbinden des Busses und einer Verbindungseinrichtung, angeordnet ist. Das Verdrahtungselement ist im ersten Füllstoff und einem zweiten Füllstoff versenkt angeordnet, wobei der zweite Füllstoff bezüglich des Verdrahtungselements auf der dem ersten Füllstoff gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Des Weiteren ist ein dritter Füllstoff vorgesehen, der zwischen dem Verdrahtungselement und der Rückelektroden schicht angeordnet ist.
  • Bei der Lehre nach US 5 513 075 A handelt es sich um ein Verbindungsmodul mit einem elektrischen Anschlußterminal und einem Dichtungselement. Ein auf einer Oberfläche befindlicher Kontaktbolzen dringt hierbei in einen Anschlußbereich ein und führt dort zu einer Verbindung mit einem Anschlußkabel über eine spezielle Schneid-/Klemmtechnik. Eine derartig räumlich großbauende Anschlußeinheit ist für die Ausbildung von Flachdächern völlig ungeeignet.
  • In der US 4 860 509 A wird eine flexible Dachbahn mit darauf befindlichen Solarzellen beschrieben. Die dortige Erfindung zielt vor allem auf die zu Materialeigenschaften der Dachbahn und der Solarzellen ab. U. a. wird aufgeführt, daß die Dachbahn strahlungsreflektierend ausgebildet ist.
  • Bei der Offenbarung gemäß US 6 127 622 A handelt es sich um ein Solarzellenmodul, welches aus einem photovoltaischen Element besteht, das zwischen einem oberen und einem unteren Beschichtungsmaterial eingebettet ist. Das photovoltaische Element weist ein aus dem Element hinausragendes Anschlussmittel auf, welches vollständig mit Harz bedeckt ist und außerdem über eine Anschlussbox verfügt, wobei diese Box in einer Ausbuchtung des Beschichtungsmaterials eingebracht ist.
  • Aus dem Vorgenannten besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine elektrische Anschlußeinheit für flexible Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen anzugeben, die allen mechanischen und elektrischen Anforderungen, insbesondere auch unter dem Aspekt der Langzeitstabilität genügt.
  • Die Lösung der Aufgabenstellung erfolgt mit einer elektrischen Anschlußeinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • Die elektrische Anschlußeinheit für flexible unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen umfaßt eine Anordnung zur Befestigung der Flächenzellen Stoff-, form- und/oder kraftschlüssig auf der Oberseite einer an sich bekannten Dachdichtungsbahn.
  • Die Flächenzellen bestehen aus einem vorgefertigten polymerverkapselten Verbund, umfassend ein Mehrfach-Dünnschichtsystem aus amorphen Silizium mit innerer elektrischer Verbindung sowie Bypassdioden zwischen den Zellenabschnitten und löt- oder schweißfähigen äußeren Kontaktflächen.
  • Außerdem weist die Dachabdichtungsbahn jeweils im Bereich der den Außenkontaktflächen bzw. den äußeren Kontaktflächen der Zellen gegenüberliegend mindestens eine Ausnehmung auf, welche mindestens ein elektrisches Anschlußkabel bzw. ein solches Kabelende aufnimmt.
  • Die Löt- oder Schweißverbindung ist in der Ausnehmung ausgeführt.
  • Weiterhin ist ein Vergußblock aus einem selbsthärtenden Kunstharz vorgesehen, welcher die Verbindungsstelle, das Anschlußkabelende, die Ausnehmung sowie einen die Ausnehmung allseits umgebenden Dachbahnabschnitt dichtend und mechanisch fixierend ausfüllt. Mit dem speziellen Vergußblock, der bei einer Fließkaschierung der Unterseite der Dachbahn diese benetzt und durchtränkt, ist nicht nur eine optimale Abdichtung geschaffen, sondern die jeweiligen Kabelenden sind zugentlastet geführt, mit der Folge, daß Beschädigungen der elektrischen Verbindung zwischen den Außenkontaktflächen der Zellen und dem Kabelende vermieden werden können. Letztendlich werden störende mechanische Kräfte aufgrund von Temperaturwechselverhältnissen vom Photovoltaik-Modul und insbesondere dort von den Außenkontaktflächen ferngehalten.
  • Ausgestaltend ist oder sind die Kabelanschlußenden im wesentlichen parallel zur Bahn verlaufend aus dem Vergußblock her ausgeführt.
  • Für den Verguß wird auf die Bahnrückseite ein Vergußrahmen befestigt, der bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem elastisch flexiblen Material, z. B. Moosgummi besteht. Der Rahmen kann eine Selbstklebebeschichtung aufweisen, so daß eine Vereinfachung bei der Fertigung gegeben ist. Nach dem Aushärten des Vergußblockes verbleibt der Vergußrahmen am Produkt und umgibt den Block randseitig, so daß hier eine Zwischenzone elastischer Art zur Aufnahme von mechanischen Spannungen und Kräften, insbesondere zur Verlegeumgebung geschaffen ist.
  • Bevorzugt ist die Oberfläche der Bahn strahlungsreflektierend, z. B. weiß ausgebildet. Eine solche Farbgebung erzeugt eine diffuse Streustrahlung, so daß der Wirkungsgrad der Solarzellen verbessert ist.
  • Durch eine Oberflächenfarbgebung, welche infrarote Strahlungsanteile dem Sonnenlicht reflektiert, wird die Oberflächentemperatur der Gesamtanordnung gering gehalten, was für den vorher erwähnten elektrischen Wirkungsgrad von Vorteil ist. Auf diese Weise läßt sich ein Photovoltaik-Modul ohne weitere Maßnahme auch auf nicht hinterlüfteten, klassischen Flachdächern anordnen.
  • Die vorstehend beschriebene Ausführungsform eines elektrischen Anschlusses mit Vergußblock ermöglicht auch alternative Befestigungen der Flächenzellen, d. h. es ist nicht zwingend ein Auflaminieren und wasserdichtes Verbinden der Flächenzellen mit der darunter befindlichen Dachbahn erforderlich.
  • Denkbar alternative Befestigungsarten sind Kleben, das Vorsehen eines Adapterverbundbleches, das Ausbilden von Gitternetzen oder dergleichen Mittel.
  • Der bahnförmige verlege- und anschlußfertige flexible Dachabdichtungssolarmodul besteht aus einer Basisschicht aus einer Hochpolymerlegierung, hier bevorzugt aus Ethylen-Vinyl-Azetat-Terpolymer und PVC mit Rückseitenkaschie-rung, insbesondere Fließkaschierung und einem oder mehreren streifenförmigen Photovoltaik-Elementen mit jeweils einer Rei- henschaltung von einer Vielzahl von Flächenzellen. Die Flächenzellen umfassen integrierte Bypassdioden sowie eine allseitige, mindestens nach oben transparente Polymerverkapselung.
  • Weiterhin besteht der Dachabdichtungssolarmodul aus einer Schmelzkleberfolie zum stoffschlüssigen Verbinden von Basisschicht mit den streifenförmigen Photovoltaik-Elementen.
  • Außerdem sind Ausnehmungen in der Basisschicht und der Schmelzkleberfolie unterhalb von Außenkontaktflächen der streifenförmigen Photovoltaik-Elemente vorgesehen. Mit den Außenkontaktflächen stehen abgelängte Anschlußkabelenden in elektrischer Verbindung.
  • Eine Zugentlastungsvergußmasse ist innerhalb eines elastischen Vergußrahmens auf der Unterseite der Basisschicht in einem Abschnitt größer als die dort vorgesehenen Ausnehmungen aufgebracht. Die Basisschicht des Dachabdichtungssolarmoduls ist IR-strahlungsreflektierend sowie eine diffuse Streustrahlung erzeugend ausgeführt.
  • Die Außenkontaktflächen, die Verbindungskabel und die Vergußmatte können einseitig und/oder beidseitig an den Schmalseiten der Bahn ausgebildet werden. Die streifenförmigen photovoltaischen Elemente einer Bahn liegen in einem solchen Abstand voneinander bzw. zum Bahnenrand, daß entlang der Bahnenränder mit an sich bekannten Setzmaschinen und mit selbstfahrenden Heißluft-Schweißmaschinen schadlos gearbeitet werden kann.
  • Die Herstellung der beschriebenen Dachabdichtungs-Solarmodule erfolgt gemäß nachstehender technologischer Abfolge.
  • Nach einem Reinigen respektive Aktivieren der Oberseite der Basisschicht und mindestens der Unterseite der streifenförmigen Photovoltaik-Elemente wird eine Stapelanordnung von Basisschicht, Schmelzkleberfolie und Photovoltaik-Elementen übereinander geschaffen, wobei die Schmelzkleberfolie im sentlichen Außenabmessungen aufweist, die denjenigen der Photovol taik-Elemente entspricht.
  • Die für die Kontaktierung notwendigen Ausnehmungen werden in die Schmelzkleberfolie und die Basisschicht eingebracht, dies kann beispielsweise durch Ausstanzen erfolgen.
  • Die Stapelanordnung wird dann vorzugsweise auf einem Laminiertisch vorgeheizt und es wird ein Auspressen von möglichen Lufteinschlüssen, z. B. mittels Führen einer Rolle oder Walze vorgenommen.
  • Mit einem weiteren Heizschritt und halten der Temperatur über einen vorbestimmten Zeitraum erfolgt das Ausbilden der stoffschlüssigen Hot-Melt-Verbindung. Nach dem Abkühlen wird ein erster elektrischer Zwischentest durchgeführt und die elektrische Verbindung zwischen Kabelende und der jeweiligen Außenanschlußfläche hergestellt.
  • Nachfolgend wird der elastische Vergußrahmen an der Bahnunterseite vorzugsweise durch eine am Rahmen vorhandene Selbstklebebeschichtung befestigt. Die Vergußmasse, z. B. PUR-Harz wird in den Rahmen eingebracht, wobei für ein ausreichendes Verfüllen und allseitiges Umschließen der Kontaktflächen zu sorgen ist. Nach dem Aushärten der Vergußmasse erfolgt ein elektrischer Fertigtest sowie ein Aufrollen und Versandfertigmachen der Bahn.
  • Die beschriebene multifunktionale Dachabdichtung kann allein von Dachdeckern ausgeführt werden, so daß im Gegensatz zu aufgeständerten Anlagen und auf dem Dach zu verdrahtender Technik eine klare Gewerketrennung möglich wird.
  • Das Verfahren zum Verlegen und elektrischen Anschließen der vorgestellten flexiblen Dachabdichtungs-Solarmodule geht von einem nicht hinterlüfteten Auslegen oder Anordnen nach einem speziellem Verlegeplan und Flächeneinteilung unter Berücksichtigung von an elektrische Sammelpunkte zu führenden Kabelanschlüssen aus.
  • Auf der oberen Dämmschicht werden Kabelführungsnuten oder -rillen sowie Aussparungen für die Vergußblöcke eingebracht. Auf diese Weise gelingt es, ein unerwünschtes Durchdrücken der Vergußblöcke oder der verlegten Kabel zu vermeiden, so daß sich der ästhetische Gesamteindruck verbessert und durch die insgesamt glatte Oberfläche die Verschmutzungsgefahr oder die Gefahr von Beschädigungen der Dachhaut minimiert ist.
  • Die einzelnen Kabel werden dann zu einem der Sammelpunkte verlegt, wobei am Sammelpunkt mindestens eine Kabeldurchführung im Bereich der Dämmung vorgesehen ist. Die Kabelenden werden in die jeweilige Kabeldurchführung eingefädelt und es erfolgt dann ein Abdichten der offenen Seite der Kabeldurchführung und ein Verschließen der Öffnung in der Dämmung. Im Anschluß werden die Bahnen in bekannter Weise befestigt und verschweißt. Im Innenbereich der Dachfläche erfolgt ein Verlegen parallel oder senkrecht zur Dachneigung. An den Längsrändern wird vorzugsweise überlappend verlegt und es wird die Überlappung kraftschlüssig und wasserdicht verschweißt. Bahnenenden stoßen stumpf aufeinander und werden mit einem üblichen Zuschnitt überschweißt. Zur Lagesicherung der Bahnen gegen Windsog wird die mechanische Befestigung, vorzugsweise verdeckt entlang der Längsränder gewählt.
  • Wie vorstehend beschrieben werden die werkseitig angeschlossenen Kabel verdeckt und witterungsgeschützt unter der Dachbahn, in die Unterlage eingelassen, lose verlegt. Am Bahnenstoß werden die Anschlußkabel von z. B. jeweils bis zu sechs Modulen gemeinsam durch die üblichen Funktionsschichten, nämlich Wärmedämmschicht, Dampfsperr- und Tragschicht zu einem Wechselrichter unterhalb der Tragschicht geführt. Der Anschluß an die Wechselrichter und die Inbetriebnahme der gesamten Anlage erfolgt dann durch eine Elektrofachkraft.
  • Dadurch, daß die interne Serienschaltung der Flächenzellen auf eine Schutzkleinspannung ausgerichtet ist und die Module zum jeweiligen zugeordneten Wechselrichter in Parallelschaltung stehen, bedarf es keiner besonderen Maßnahmen bezüglich des Arbeitsschutzes und der Elektrosicherheit für die vom Dach decker auszuführenden Tätigkeiten.
  • Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
  • Hierbei zeigen:
  • 1 einen flexiblen Dachabdichtungs-Solarmodul mit -zwei im Wesentlichen parallel angeordneten Flächenzellen sowie einseitigen elektrischen Anschlüssen;
  • 2 einen Dachabdichtungs-Solarmodul ähnlich wie 1 dargestellt, jedoch mit beidseitigem elektrischen Anschluß;
  • 3 eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines Dachaufbaus mit Dachabdichtungs-Solarmodulen und Kabeldurchführung sowie
  • 4 ein Beispiel eines elektrischen Anschlußplanes einer Vielzahl von Dachabdichtungs-Solarmodulen.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 wird von einer an sich bekannten Dachabdichtungsbahn 1, bestehend aus einer Hochpolymerlegierung, bevorzugt aus Ethylen-Vinyl-Azetat Terpolymer PVC mit Rückseitenvlieskaschierung ausgegangen. Die Dachabdichtungsbahn 1 dient als Träger für flexible photovoltaische Flächenzellen 2. Diese Zellen umfassen beispielsweise 22 Solarzellen in Serienschaltung mit Bypassdioden in allseitiger wetterfester, transparenter Polymerverkapselung. Die Solarzellen selbst sind dreilagig mit einem stromerzeugenden Schichtsystem aus amorphen Silizium, bedampften Edelstahlfolien mit transparenter Elektrode und Abgreifgitter ausgeführt.
  • Die Dachabdichtungsbahn 1 besitzt im Bereich der Außenkontaktflächen 3 eine Ausnehmung, die die elektrischen Anschlußkabel 4 aufnimmt.
  • Diese Anschlußkabel sind mit einer Lot- oder Schweißverbindung elektrisch kontaktiert.
  • Ein Vergußrahmen 5 dient dem Ausbilden eines Vergußblockes mit Hilfe einer Vergußmasse 6, die in den Vergußrahmen 5 eingebracht wird.
  • Die Vergußmasse 6 umschließt demnach die komplette Ausnehmung sowie die dort befindlichen Kabelenden.
  • Die Anschlußkabel 4 werden im Wesentlichen parallel zur Bahn verlaufend aus dem Vergußblock, d. h. der ausgehärteten Vergußmasse 6 herausgeführt.
  • Die Vergußmasse 6 geht eine besonders innige und feste Verbindung mit der gegebenenfalls vorhandenen Rückseitenvlieskaschierung der Dachabdichtungsbahn 1 ein, so daß im Einsatzfall auftretende mechanische Kräfte von der elektrischen Anschlußfläche ferngehalten werden können.
  • Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein Schmelzkleber beziffert, welcher für das Verbinden von der jeweiligen photovoltaischen Flächenzelle 2 mit der Oberseite der Dachabdichtungsbahn 1 Verwendung findet.
  • Anstelle einer einseitigen Kabel- und Anschlußführung gemäß 1 kann auch eine beidseitige nach 2 vorgesehen sein, um die Montage der Bahn und den elektrischen Anschluß auf dem Dach zu vereinfachen.
  • Der Vergußrahmen 5 kann bevorzugt aus einem flexiblen Material, z. B. mit einer einseitigen Kleberbeschichtung versehenen Moosgummi bestehen. Der Rahmen läßt sich hier besonders leicht in der Fertigung positionieren und fixieren, ohne das weitere Hilfsmittel notwendig werden.
  • Die Oberseite der Dachabdichtungsbahn ist von heller, insbesondere weißer Farbe und wirkt für Strahlung im infrarotem Be reich reflektierend. Ebenso ergibt sich eine diffuse Streustrahlung, die zu einem verbessertem Wirkungsgrad, insbesondere bei geringen Beleuchtungsstärken bzw. Strahlungsfluß führt. Die IR-Strahlungsreflexion verhindert ein zu starkes Aufheizen der Flächenzellen mit den vorhandenen Mehrfachschichtsystem aus amorphen Silizium, so daß auf ein Hinterlüften verzichtet werden kann.
  • Mit Hilfe der 3 sei nun ein prinzipieller Dachaufbau näher erläutert.
  • Oberhalb einer Trapezblechtragschicht 8 befindet sich eine Dampfsperrschicht 9 und mindestens eine Dämmschicht 10.
  • Die Dachabdichtungsbahn 1 ist auf der Dämmschicht 10 verlegt und mit einem zum Trapezblech reichenden trittsicheren System mechanisch befestigt.
  • Die Anschlußkabel 4 werden in die Dämmschicht 10 eingelassen und bis hin zu einem Sammelpunkt verlegt. Am Sammelpunkt befindet sich eine spezielle Kabeldurchführung 11, die unterseitig mit der Trapezblechtragschicht 8, z. B. durch Verschrauben verbunden ist.
  • An der Unterseite der Trapezblechtragschicht ist in der Nähe der Kabeldurchführung 11 ein Wechselrichter 12 befestigt. Der elektrische Anschluß der Kabel 4 am Wechselrichter 12 erfolgt bevorzugt durch Freischaltsteckeinrichtungen 13.
  • Die Kabeldurchführung 11 kann aus einem trichterförmigen flexiblen Kunststoffmaterial bestehen, daß einen unterseitigen Schraubrahmen aufweist.
  • Das obere Ende der trichterartigen Durchführung ist mit einer Schlauchschelle versehen, wobei zusätzlich eine Dichtmasse aus Silikon oder Acryl eingesetzt wird um Luftdurchströmungen mit möglichen Taupunkt bzw. Kondensatproblemen innerhalb der Dämmung auszuschließen.
  • Gemäß dem elektrischen Anschlußplan nach 4 sind Gruppen von 2 mal 6 und 2 mal 4 Modulen jeweils zu einem Wechselrichter geführt, wobei die Wechselrichter ausgangsseitig auf eine Sammelschiene und eine Netzüberwachungsbaugruppe gelangen.
  • Die Anzahl der seriengeschalteten Zellen je Modul und die Parallelschaltung der Module hin zum Wechselrichter gewährleistet das Einhalten von Schutzkleinspannungswerten bei den durch den Dachdecker auszuführenden Arbeiten. Erst das Beschalten bzw. Verschalten der Wechselrichter untereinander muß vom Elektrofachmann ausgeführt werden, der hierfür keine Arbeiten auf dem Dach auszuführen braucht mit der Folge der gewünschten Gewerke und damit Gewährleistungstrennung.
  • Mit dem vorgestellten Dachabdichtungssolarmodul und der speziellen Verbindungs- und/oder Anschlußeinheit können funktionale Dachabdichtungen auf solchen Dachflächen installiert werden, die nicht für den dauernden Aufenthalt von Personen, die Nutzung durch Verkehr oder Begrünung vorgesehen sind. Die Solarmodule können auf nicht belüfteten und belüfteten Dächern realisiert werden, wobei als bevorzugte Dachformen Tonnen-, Pult-, Sattel-, Schmetterlingsdächer und insbesondere Shed-Dächer, deren abzusichende Flächen konstuktionsbedingt stark geneigt und nach Süden ausgerichtet sind, angesehen werden. Die Solarbahnen werden vorzugsweise im Innenbereich von Dachflächen, d. h. solchen Bereichen geringer Windsoglasten verlegt. Beim Auslegen der Bahnen sind Abschattungen der Module durch aufgehende Bauteile, Lichtbänder und ähnliche Durchdringungen zu vermeiden. Dadurch, daß die Anschlußkabel der Module verdeckt, unter der Dachabdichtung verlegt und gemeinsam durch die Tragschicht und die anderen Funktionsschichten zu einem Netzwechselrichter unter der Tragschicht hindurchgeführt werden, ist eine Gewerketrennung erreichbar. Das verdeckte Führen vermeidet darüberhinaus unerwünschte, zu Verschmutzungen führende Erhebungen bei Flachdächern geringer Neigung.
  • 1
    Dachabdichtungsbahn
    2
    Photovoltaische-Flächenzelle
    3
    Außenkontaktflächen
    4
    Anschlußkabel
    5
    Vergußrahmen
    6
    Vergußmasse
    7
    Schmelzkleber
    8
    Trapezblechtragschicht
    9
    DampfSperrschicht
    10
    Dämmschicht
    11
    Kabeldurchführung
    12
    Wechselrichter
    13
    Freischaltsteckeinrichtung

Claims (5)

  1. Elektrische Anschlußeinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen (1) sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen (2), wobei die Flächenzellen (2) stoff-, form- und/oder kraftschlüssig auf der Oberseite der Dachabdichtungsbahn (1) angeordnet sind, weiterhin die Flächenzellen (2) aus einem vorgefertigten polymerverkapselten Verbund, umfassend ein Mehrfachdünnschichtsystem aus amorphem Silizium mit innerer elektrischer Verbindung sowie Bypassdioden zwischen den Flächenzellenabschnitten und löt- oder schweißfähigen Außenkontaktflächen (3) bestehen, weiterhin die Dachabdichtungsbahn (1) jeweils im Bereich, der den Außenkontaktflächen (3) der Flächenzellen (2) gegenüberliegt, mindestens eine Ausnehmung aufweist, welche mindestens ein elektrisches Anschlußkabel (4) aufnimmt, wobei die Löt- oder Schweißverbindung in der Ausnehmung ausgeführt ist, ein Vergußblock aus einem selbsthärtenden Kunstharz (6) vorgesehen ist, welcher die Verbindungsstelle, das Anschlußkabelende, die Ausnehmung sowie einen die Ausnehmung allseits umgebenden Dachabdichtungsbahnabschnitt ausfüllt und die dortige Vlieskaschierung der Unterseite der Dachabdichtungsbahn (1) benetzt und durchtränkt.
  2. Anschlußeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Anschlußkabelende parallel zur Dachabdichtungsbahn (1) verlaufend aus dem Vergußblock herausgeführt ist.
  3. Anschlußeinheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen auf die Dachabdichtungsbahnrückseite aufgebrachten Vergußrahmen (5).
  4. Anschlußeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergußrahmen (5) aus einem elastisch flexiblen Material besteht, welches auch nach Aushärten des Vergußblocks diesen randseitig umgibt, um eine Zwischenzone zur Verlegeumgebung zu bilden.
  5. Anschlußeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergußrahmen (5) aus einem selbstklebenden Moosgummistreifen oder Moosgummistanzteil besteht.
DE10131234A 2001-06-28 2001-06-28 Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen Expired - Lifetime DE10131234B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10131234A DE10131234B4 (de) 2001-06-28 2001-06-28 Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen
DE20122344U DE20122344U1 (de) 2001-06-28 2001-06-28 Verbindungs- und/oder Anschlusseinheit für flexible Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen, bahnförmiger verlege- und anschlussfertiger flexibler Dachabdichtungs-Solarmodul

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10131234A DE10131234B4 (de) 2001-06-28 2001-06-28 Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10131234A1 DE10131234A1 (de) 2003-01-30
DE10131234B4 true DE10131234B4 (de) 2010-01-07

Family

ID=7689798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10131234A Expired - Lifetime DE10131234B4 (de) 2001-06-28 2001-06-28 Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10131234B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013020681A1 (de) 2013-07-12 2015-01-15 alwitra GmbH & Co. Klaus Göbel Modulanordnung und System zur Dachabdichtung und photovoltaischen Energiegewinnung
DE202017107715U1 (de) 2017-11-30 2018-01-15 alwitra GmbH & Co. Klaus Göbel Modulanordnung und System zur Dachabdichtung und photovoltaischen Energiegewinnung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4860509A (en) * 1987-05-18 1989-08-29 Laaly Heshmat O Photovoltaic cells in combination with single ply roofing membranes
JPH07273361A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Canon Inc 太陽電池モジュールの端子取り出し部構造
US5513075A (en) * 1992-05-08 1996-04-30 The Whitaker Corporation Module for electrically connecting conductor wires to circuits of flat surfaces such as solar panels
DE29824045U1 (de) * 1998-06-26 2000-03-30 Alwitra Gmbh & Co Klaus Goebel Dachbahn für Dachabdichtungen zum Schutz eines Bauwerks
US6127622A (en) * 1997-01-21 2000-10-03 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module
EP1081770A1 (de) * 1999-09-01 2001-03-07 Kaneka Corporation Dünnschichtsolarzellenmodul und sein Herstellungsverfahren

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4860509A (en) * 1987-05-18 1989-08-29 Laaly Heshmat O Photovoltaic cells in combination with single ply roofing membranes
US5513075A (en) * 1992-05-08 1996-04-30 The Whitaker Corporation Module for electrically connecting conductor wires to circuits of flat surfaces such as solar panels
JPH07273361A (ja) * 1994-03-31 1995-10-20 Canon Inc 太陽電池モジュールの端子取り出し部構造
US6127622A (en) * 1997-01-21 2000-10-03 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module
DE29824045U1 (de) * 1998-06-26 2000-03-30 Alwitra Gmbh & Co Klaus Goebel Dachbahn für Dachabdichtungen zum Schutz eines Bauwerks
EP1081770A1 (de) * 1999-09-01 2001-03-07 Kaneka Corporation Dünnschichtsolarzellenmodul und sein Herstellungsverfahren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013020681A1 (de) 2013-07-12 2015-01-15 alwitra GmbH & Co. Klaus Göbel Modulanordnung und System zur Dachabdichtung und photovoltaischen Energiegewinnung
DE202017107715U1 (de) 2017-11-30 2018-01-15 alwitra GmbH & Co. Klaus Göbel Modulanordnung und System zur Dachabdichtung und photovoltaischen Energiegewinnung

Also Published As

Publication number Publication date
DE10131234A1 (de) 2003-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69734631T2 (de) Sonnenzelle, und Montage- und Herstellungsmethode dafür
DE69333735T2 (de) Photovoltaisches dachbedeckungssystem
EP1941550B1 (de) Solarstromsystem mit einer mehrzahl von photovoltaikmodulen
DE69838861T2 (de) Dachelement mit einer Solarzelle und Einbauverfahren
DE69828921T2 (de) Sonnendachelement
EP1703037B1 (de) Dach- oder Fassadenverkleidung
DE69737133T2 (de) Dach und Montagesystem dafür
DE19823356A1 (de) Dachziegel zur Nutzung der Sonnenenergie
EP2031661B1 (de) Photovoltaik-Module mit aus ALU-Rahmenprofilen gefertigten Rahmen
EP0867946A2 (de) Photovoltaisches Solarmodul in Plattenform
EP1953305B1 (de) Wetterfeste Gabäudehülle
DE202008000237U1 (de) Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Halteelementes auf einer Dachfläche
WO1995008193A1 (de) Solarmodul mit lochplatte
EP2356703B1 (de) Gebäudeelement, gebäudehülle und gebäude
EP2277204A2 (de) Vorrichtung zum erzeugen von solarstrom
WO2013107569A1 (de) Photovoltaik-modul
DE102005050884A1 (de) Photovoltaikmodul, Verfahren zu dessen Herstellung sowie System mit mehreren Photovoltaikmodulen
DE112020003895T5 (de) Dachziegelplatte des Solardachziegels, Solardachziegel und Solardach
DE10046134A1 (de) Dach- und Fassadenschindel
CH689568A5 (de) Bauteil zum Aufbau einer Dachhaut.
DE202008001826U1 (de) Dacheindeckungs- oder Wandverkleidungselement zur Solarenergiegewinnung
DE10131234B4 (de) Elektrische Anschlusseinheit für flexible, unterseitig vlieskaschierte Dachabdichtungsbahnen sowie mit diesen verbundenen, nichtstarren photovoltaischen Flächenzellen
DE4331425A1 (de) Solarmodul mit Lochplatte
DE102014106964A1 (de) Gebäudebauelement mit Photovoltaikfunktionalität sowie Verfahren zum Herstellen eines Gebäudebauelements mit Photovoltaikfunktionalität
DE102010027046A1 (de) Gebäudeaußenelement

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ALWITRA GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ALWITRA GMBH & CO. KLAUS GOEBEL, 54296 TRIER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE

R071 Expiry of right