DE102005057468A1

DE102005057468A1 - Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul in Plattenform

Info

Publication number: DE102005057468A1
Application number: DE102005057468A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing. Münch (FH); Michael Jancker
Original assignee: Solarwatt Solar Systeme AG
Current assignee: Solarwatt GmbH
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-05-31
Also published as: WO2007062633A3; WO2007062633A2; US20090283136A1; EP1958265A2; KR20080091123A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches rahmenloses Solarmodul in Plattenform, insbesondere ein großflächig ausgeführtes Solarmodul mit einer erhöhten Stabilität und Festigkeit. DOLLAR A Aufgabe ist es, ein photovoltaisches Solarmodul in Plattenform zu schaffen, das sowohl unempfindlich gegenüber den rauen klimatischen Witterungseinflüssen ist als auch sehr hohe mechanische Belastungen in die Unterkonstruktion ableitet. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist dabei bei einem photovoltaisches rahmenloses Solarmodul 1 in Plattenform mit zwischen Deckseitenmaterial 2 und Rückseitenmaterial 4 eingebetteten Solarzellen 3 für ebene oder gewölbte Solarmodule direkt auf dem Rückseitenmaterial 4 eine flächige Leichtbauverstärkungsstruktur 5 teilweise verklebt angeordnet. Die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 ist ganz oder teilweise an mindestens zwei Seiten als eine Stützrahmenstruktur 6, d. h. zusätzlich verstärkt, ausgeführt. DOLLAR A Die Erfindung ist einsetzbar für alle handelsüblichen plattenförmigen Solarmodule, insbesondere für dünnwandige Solarmodulausführungen wie sie vor allem bei Glas-Folie-Laminaten hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches rahmenloses Solarmodul in Plattenform, insbesondere ein großflächig ausgeführtes Solarmodul mit einer erhöhten Stabilität und Festigkeit gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein Photovoltaik-Solarmodul (PV-Modul) besitzt eine flächige, ebene oder leicht gekrümmte Struktur, in die die Solarzellen eingebettet sind. Diese flächige Struktur schützt die Solarzellen sowohl vor den rauen Witterungseinflüssen, als auch vor den verschiedenen mechanischen Einflüssen. Erst dadurch wird die Montage auf Dächern, Freiflächen, Fahrzeugen und anderswo ermöglicht. Als Solarzellen kommen heutzutage zu ca. 95 Prozent solche aus kristallinem Silizium zum Einsatz. Aber auch Zellen aus amorphem Silizium und Dünnschichtzellen finden wegen des geringeren Bedarfs an Halbleitermaterial für spezielle Einsatzfälle Anwendung.

Die eingebetteten Solarzellen, einschließlich der Verbindungen der einzelnen Solarzellen untereinander und insbesondere die Lötverbindungen an den Verbindungsstellen sind empfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen, Witterungseinflüssen und Feuchtigkeit. Die Solarzellen werden immer größer. So werden zunehmend bereits Solarzellen von 150 mal 150 mm und größer eingesetzt. Diese werden typischerweise in ein transparentes Verbundmaterial eingebettet und bevorzugt zwischen zwei Glasscheiben oder anderen starren Materialien fixiert und damit gleichzeitig geschützt. Die obere Abdeckung kann auch aus einem anderen transparenten Werkstoff bestehen, wogegen es bekannt ist, die unteren Abdeckungen aus verschiedenen möglichen Werkstoffen, wie insbesondere Metallblechen, Kunststoffplatten oder -folien auszuführen. Die Ausführung mit einer Glasscheibe auf der Vorderseite und einer Folie auf der Rückseite (Glas-Folie-Laminat) ist gängig Praxis und wird in den meisten Standard-PV-Modulen von vielen Herstellern angeboten. Weil die Glas-Folie-Laminate, im Gegensatz zu den Glas-Glas-Laminaten, eine deutlich geringere Tragfähigkeit besitzen, werden zur Verstärkung in der Regel Rahmen aus Aluminium-Strangpressprofilen angeordnet. In einer Marktübersicht, veröffentlicht im Jahre 2004 von der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie e.V., entfällt unter den gerahmten PV-Modulen ein Anteil von 97 Prozent auf solche mit einer Rahmung aus Aluminium- Strangpressprofilen. Den Rest nehmen Rahmen aus Edelstahl, Kunststoff und Polymerbeton ein, welche allerdings nur zur Verstärkung kleiner PV-Module für Sonderzwecke, wie z. B. Dacheindeckungselemente oder Fahrzeugdachluken verwendet werden. Zwei andere Lösungen sind in der Literatur beschrieben, bei denen die Verstärkung der PV-Module durch ein rückseitig angeklebtes Trapezblech realisiert worden ist.

Allen Aluminiumrahmen ist gleich, dass die Verbindung mit dem PV-Modul durch Einstecken in eine Nut des Profils und zusätzliches Einkleben und/oder Verschrauben realisiert wird. Die Dachmontage eines gerahmten PV-Moduls ist denkbar einfach z. B. durch eine Klemmung zu bewerkstelligen. Nachteilig bei dieser Art der Rahmung ist die vornehmlich umlaufende linienförmige Fassung und Lagerung des PV-Moduls. Bei immer größeren Abmessungen des PV-Moduls wird auch die Durchbiegung in der Mitte immer stärker. Damit steht die bisherige Art der Rahmung dem Trend zu immer größeren, weil kosteneffizienteren PV-Modulen entgegen.

Ein weiterer Nachteil ist die überstehende Kante des Rahmens oberhalb der PV-Modulebene. Zunehmende Verschmutzung im Bereich dieser umlaufenden überstehenden Kante sind die Folge, was wiederum die Energieausbeute schmälert. Das Abrutschen von Schnee und die Selbstreinigung durch Regenwasser wird durch diese überstehende sogenannte Schmutzkante erschwert. Diese nachteiligen Effekte treten um so deutlicher zutage, je geringer das PV-Modul im eingebauten Zustand geneigt ist.

In der Patentschrift EP 1 146 297 A1 wird auf diese Problematik der Selbstreinigung mit einem einseitig kantenfreien Rahmen eingegangen. Negativ dabei ist die werksseitige Festlegung der Einbaulage. Das Abrutschen von Schnee und die Tragfähigkeit bleiben weiterhin mangelhaft, weil bezogen auf den gesamten sogenannten PV-Generator (Kopplung mehrer PV-Module), noch überstehende Kanten oberhalb der Glasebene vorhanden sind.

Das Gebrauchsmuster DE 202 15 462 U1 beschreibt ein Rahmenformteil mit Stützelementen für die Aufnahme eines PV-Moduls. Die flächige Verstärkung wirkt sich positiv auf die Tragfähigkeit aus und eine Schmutzkante ist nicht ausgebildet. Eine Montage ist aber nur auf klebfähigen Untergründen möglich, was einer Verwendung als Standard-PV-Modul für alle Einsatzfälle entgegensteht.

Die Lösung gemäß DE 36 11 543 A1 beschreibt ein PV-Modul, bei dem ein Trapezblech im Laminierprozess und durch einen Schmelzklebstoff mit dem Laminat verbunden wird. Das Thema der Montage wird nicht aufgegriffen und bleibt daher ungelöst.

In einer weiteren Offenlegungsschrift, DE 40 14 200 A1 ist unter anderem das werksseitige Ankleben von Befestigungsprofilen, auf die Rückseite des PV-Moduls in dessen Randbereich beschrieben worden. Diese Befestigungsprofile aus der DE 40 14 200 A1 dienen dem Anschrauben an ein Gestellsystem. Dabei ist die Randausbildung dieses Befestigungsprofils so massiv ausgeführt, dass allein daran die Befestigung des Solarmoduls mit dem Untergrund erfolgt. Gleichzeitig werden über diese Befestigungsprofile die Flächenlasten aufgenommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein photovoltaisches Solarmodul in Plattenform zu schaffen, das sowohl unempfindlich gegenüber den rauen klimatischen Witterungseinflüssen ist, die durch Beschattung und Sonneneinstrahlung hervorgerufenen großen thermischen Belastungen keine Schäden im elektrischen Teil hervorrufen, als auch sehr hohe mechanische Belastungen in die Unterkonstruktion ableitet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des 1. Schutzanspruchs gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäß ist dabei bei einem photovoltaisches rahmenloses Solarmodul 1 in Plattenform, mit zwischen Deckseitenmaterial 2 und Rückseitenmaterial 4 eingebetteten Solarzellen 3, für ebene oder gewölbte Solarmodule direkt auf dem Rückseitenmaterial 4 eine flächige Leichbauverstärkungsstruktur 5 teilweise verklebt angeordnet. Die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 ist ganz oder teilweise an mindestens zwei Seiten als eine Stützrahmenstruktur 6, d. h. zusätzlich verstärkt, ausgeführt. Bei gewölbten Solarmodulen ist die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 und die damit verbundene Stützrahmenstruktur 6 entsprechend konvex gewölbt. Es ist auch denkbar, dass das Rückseitenmaterial 4 mit Befestigungserhebungen oder Befestigungsschlitzen versehen ist, mit denen die Leichtbauverstärkungsstruktur 5, z. B. über Verbindungsbolzen oder Verbindungshaken mechanisch verbunden ausgeführt sein kann.

In einer bevorzugten Ausführung können die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien ausgeführt sein und untereinander stoffschlüssig oder formschlüssig untereinander verbunden angeordnet sein.

Die Stützrahmenstruktur 6.1 kann auch als völlig separates Bauteil mit dem Rückseitenmaterial 4 des flächigen photovoltaischen Solarmoduls 1 in Plattenform und der Leichtbauverstärkungsstruktur 5 verbunden angeordnet sein.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße photovoltaische rahmenlose Solarmodul 1 in Plattenform so dimensioniert, dass die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 mit der damit verbundenen Stützrahmenstruktur 6 über die äußeren Abmessungen des Solarmoduls 1 um einen definierten Überstand hinaus reicht und damit eine umlaufende überstehende Kante 8 ausgebildet ist, die einen umfassenden Kantenschutz ermöglicht.

Es ist auch möglich die Stützrahmenstruktur 6 als geschlossenes Stützprofil, d. h. z. B. aus einem üblichen Strangpressprofil eines geeigneten Materials wie Leichtmetall oder Kunststoff auszubilden.

Insbesondere für eine schnelle und einfache Montage des photovoltaischen rahmenlosen Solarmoduls 1 am Aufstellungsort ist es vorteilhaft, wenn in der Stützrahmenstruktur 6.1 speziell geformte Nuten 9 angeordnet sind, in die mit der Form der Nuten korrespondierende Befestigungselemente eingreifen, die das Solarmodul 1 dauerhaft fixieren.

Um eine günstige Kühlung und eine weitere Gewichtsreduzierung der Stützrahmenstruktur 6 erreichen zu können, ist es möglich die Stützrahmenstruktur als ein offenes Stützprofil 6.2 d. h. als ein unterteiltes oder mit Öffnungen versehenes Strangpressprofil auszuführen.

Um eine hohe Festigkeit und Stabilität der erfindungsgemäßen Anordnung eines Solarmoduls zu erreichen ist es besonders wirkungsvoll, wenn die flächige Leichbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 aus einem geprägten, verschieden abgekanteten und gewinkelten Leichtmetallprofil 10 ausgebildet ist. Diese Ausführung ist viel stabiler als Ausführungen mit glatten Oberflächen, wie von üblichen Leichmetallblechen, insbesondere bei Aluminiumblechen bekannt.

Eine besondere Steifigkeit bei sehr geringer Wandstärke kann erreicht werden, wenn die flächige Leichbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 aus einer geprägten wabenartigen Leichtmetallblechstruktur ausgebildet ist.

Auch mit einer Ausführung der flächigen Leichbauverstärkungsstruktur 5 und der Stützrahmenstruktur 6 aus einem gewellten Kompositmaterial kann eine erforderliche Steifigkeit der gesamten Konstruktion bei minimalem Materialeinsatz erreicht werden.

Für extreme Einsatzlagen z. B. in besonders sturm- oder orkangefährdeten Gebieten ist es vorteilhaft, die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und/oder die Stützrahmenstruktur 6 aus einem aufgeschäumten Leichtmetall, wie z. B geschäumten Aluminiumwerkstoffen auszubilden.

Eine weitere Stabilitätsverbesserung ist auch möglich, indem die flächige Leichbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 aus geprägten, verschieden abgekanteten und gewinkelten Leichtmetallprofil 11 in sich noch einmal ein- oder mehrfach abgekantet und gewinkelt ausgebildet sind.

Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, die flächige Leichbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 aus Sandwichmaterialien auf Leichtmetallbasis und/oder Kunststoffbasis und/oder faserverstärkten Kunststoffmaterialien auszubilden. Vor allem in der Ausführung mit geeigneten faserverstärkten Kunststoffmaterialien ist eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitig optimiertem Leichtbau möglich.

Zur weiteren Stabilitätserhöhung ist es von Vorteil, wenn auf der Rückseite der Leichtbauverstärkungsstruktur 5 ein zusätzlich verbundenes Verstärkungsmaterial 7, wie z. B. eine dünne mit der Rückseite verklebte Folie angeordnet ist.

Der gleiche Effekt ist erreichbar, wenn anstelle eines geschlossenen Verbundmaterials 7 ein Verstärkungsmaterial 7.1 in Form eines Gitters oder eines festen Netzes 12 ausgebildet und punktuell mit der Leichtbauverstärkungsstruktur 5 verbunden angeordnet ist. Die Festigkeitseigenschaften bleiben dabei gegenüber der geschlossenen Ausführung unverändert, während die Rückseite trotzdem von kühlender Luft umströmt werden kann.

Zur Verbesserung der Stabilität eines photovoltaischen rahmenlosen Solarmoduls 1 in Plattenform können auch im Inneren der flächigen Leichtbauverstärkungsstruktur 5 Quer- und/oder Längsverstrebungen angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Lösung ist auch für gebogene photovoltaische rahmenlose Solarmodule 1 geeignet, da die flächige Leichtbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 auch gebogen ausgeführt werden können und damit der konvexen Wölbung eines gebogenen Solarmoduls sich lückenlos anpassen und darauf verkleben lässt.

Mit dem erfindungsgemäßen photovoltaisches Solarmodul 1 in Plattenform ist es möglich die Einbaulage vor Ort frei wählen zu können. Die Solarmoduloberfläche ist sehr eben und homogen und besitzt deutlich verbesserte Eigenschaften, bzgl. Schneeabrutschen und Selbstreinigung bis hin zu einer Begehbarkeit der Solarmoduloberfläche. Es ist damit auch möglich in sturm- oder orkangefährdeten Bereichen trotzt Leichtbauausführung die erforderliche Sicherheit zu gewährleisten. Sollte es trotzdem durch extreme Gewalteinwirkung zu einem Bruch eines photovoltaischen Solarmoduls in Plattenform kommen, werden die Bruchstücke durch die Leichbauverstärkungsstruktur weitestgehend gegen Abrutschen gesichert, bzw. es können weniger scharfkantige Bruchstücke entstehen.

Durch den Einsatz der flächigen Leichtbauverstärkungsstruktur mit der Stützrahmenstruktur ermöglicht die vorliegende Erfindung zum einen eine wesentliche Gewichtsreduzierung gegenüber den bekannten Standard-PV-Modulen und zum anderen zudem auch die Montage mit den bekannten standardisierten Montagesystemen, wie z. B. durch Klemmverbindungen. Das neuartige photovoltaische rahmenlose Solarmodul besitzt eine vielfach höhere Tragfähigkeit als bislang bekannte rahmenlose Solarmodule, wobei die möglich auftretenden Druckkräfte günstig verteilt und auch in die darunter liegende Befestigungskonstruktion problemfrei eingeleitet werden können. Trotzt Leichbau ist eine Begehbarkeit der Oberfläche ohne Bruchgefahr möglich. Dadurch können auch relativ großflächige Ausführungen von photovoltaischen rahmenlosen Solarmodulen 1 in Plattenform mit zwischen Deckseitenmaterial 2 und Rückseitenmaterial 4 eingebetteten Solarzellen 5 sowohl für ebene oder gewölbte Solarmodule ausgeführt und auch auf einfache Art und Weise zeitsparend montiert und repariert werden. Letztlich steigt hiermit die Energieeffizienz und das Kosten-Nutzenverhältnis wird weiter verbessert.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der fünf Figuren in verschiedenen Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.
1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes photovoltaisches Solarmodul 1 in Plattenform aus einer zug- und druckbelastbaren, ebenen Platte, sowie zwischen einem Deckseitenmaterial 2, welches bevorzugt aus Glas besteht und einem Rückseitenmaterial 4, welches bevorzugt aus einer Kunststofffolie besteht, eingebettete Solarzellen 3, die beispielsweise mittels Laminierprozess aufgebracht worden sind. Hinter diesem Solarmodul 1 aus dem Glas-Folie-Laminat, ist erfindungsgemäß eine flächige Leichtbauverstärkungsstruktur 5 mit filigranem, aufgelöstem Querschnitt befestigt, die hier im flächigen verklebten Verbund angeordnet ist. Durch das stoffschlüssige Verkleben des Rückseitenmaterials 4 mit der flächigen Leichtbauverstärkungsstruktur 5, wird unter Ausnutzung der beiden Eigensteifigkeiten der beiden Bauteile einer erheblich höheren Stabilität dieses Verbundes erzielt. Durch die neuartige konstruktive Ausführung bei der die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 mit der damit verbundenen Stützrahmenstruktur 6 als eine umlaufende überstehende Kante 8, entsteht ein umlaufender Kantenschutz mit den Vorteilen einer rahmenlosen Ausführung im Bereich der Modulebene. Diese Vorteile bestehen im wesentlichen darin, dass Schnee sehr gut abrutschen kann und eine Selbstreinigung bei Regen bis in die äußersten Bereiche der Solarmoduloberfläche erfolgt. Da insbesondere der Schnee nicht mehr so schnell haften bleibt, führt die erfindungsgemäße Konstruktion im Winter insgesamt zu einer höheren Energieausbeute. Erfindungsgemäß ist die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 nach außen hin noch einmal verstärkt als eine Stützrahmenstruktur 6 ausgeführt. In 1 sind an zwei Seiten die Verstärkungen in zwei Varianten gezeigt. Zum einen ist es möglich, dass außen am Rand der Unterkonstruktion die Stützrahmenstruktur 6 aus einem Material höherer Dichte oder aus einem anderen Material als die weiter innen angeordneten Leichtbauverstärkungsstrukturen 5 ausgeführt ist. In der abgebildeten rechten Ausführung gemäß 1 ist die Stützrahmenstruktur 6.1 aus einem anderen stabileren Material als das Material der Leichtbauverstärkungsstruktur 5 ausgeführt. Hier besteht diese Stützrahmenstruktur 6.1 aus einem U-förmigen Strangpressprofil in das die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 hineingreift. Beide Materialien können sowohl nur form- oder auch stoffschlüssig verbunden sein. Dabei können sowohl offene Profile, wie U-, L-, T- oder Doppel-T-Profile, als auch geschlossene Profile, wie Rechteck- oder andere Kastenprofile Verwendung finden. Neu ist insbesondere der Einsatz dieses extrem dünnwandigen Profils im Außenbereich unter der Solarmodulebene, gekoppelt mit der erfindungsgemäßen flächigen Verstärkung. Dies führt zur gleichen Wirkung, wie sie sonnst nur allein bei standardmäßig eingesetzten Solarmodulen mit umlaufenden übergreifenden Rahmenkonstruktion aus Aluminium-Strangpressprofilen bekannt ist. Auch das erfindungsgemäß ausgeführte Solarmodul 1 leitet, trotzt seines erheblich reduzierten Gewichtes, die bei der Montage auf Dächern oder Freiflächen auftretenden Druckkräfte bzw. Lasten in die Unterkonstruktion zuverlässig ab. Das erfindungsgemäße photovoltaische Solarmodul 1 in Plattenform ist zur Montage- und zu Reparaturzwecken bedenkenlos durch Menschen belastbar. Zudem ist es möglich auch flächenmäßig größere Solarmodule als bislang üblich herstellen zu können, was die Installationskosten pro installierte KW-Leistung verringern. Insgesamt kann der Materialeinsatz im Gegensatz zu üblichen Konstruktionen drastisch verringert werden, womit auch eine weitreichende Gewichtsreduzierung erzielt werden kann.
Die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 kann wie aus 2 ersichtlich als Sandwichplatte, mit einseitig oder beidseitigen Deckschichten und/oder Zwischenschichten aus beispielsweise Metallfolien, imprägniertem Papier oder faserverstärkten Kunststoffen, bevorzugt Leichmetallblechen (z. B aus Aluminium) und Kernmaterialien aus, bevorzugt aus Leichtmetallwaben, aber auch aus Papier- oder Aramidwaben oder chemisch behandelten nachwachsenden Rohstoffen, wie z. B. senkrecht angeordneten Schilfröhrchen oder Kunststoffröhrchen, Balsaholz oder geschäumten Materialien ausgeführt werden. Diese Materialien werden bevorzugt in die verstärke Leichtbaustruktur der Stützrahmenstruktur 6 im Außenbereich unter der Solarmodulebene integriert. Auch Rechteck-, Trapez- oder Wellenprofile aus beispielsweise Metall oder bevorzugt Leichtmetall, faserverstärkten oder unverstärkten Kunststoffflächen, können die flächige Verstärkung übernehmen. Dabei kann das Randprofil im Formprozess angeformt oder separat angeordnet und befestigt werden. Für besonders schwierige Einsatzlagen können auch stranggepresste Aluminium-, extrudierte Kunststoffprofile oder Profile aus Thermoholz in den Außenbereichen der Stützrahmenstruktur 6 zur besseren Lastableitung in die Unterkonstruktion angeordnet werden.
In 2 ist eine verstärkte Leichtbaustruktur einer Stützrahmenstruktur 6.1 gezeigt, in der zur Ableitung großer Lasten in die Unterkonstruktion weit in das Innere bis in den Bereich der flächigen schichtartig aufgebauten Leichtbauverstärkungsstruktur ragende, speziell geformte Strangpressprofile aus Leichtmetall angeordnet sind. In diesen beidseitig gleichen Strangpressprofilen der Stützrahmenstruktur 6.1 sind je eine speziell geformte Nut 9 angeordnet, in die entsprechend der Form der Nuten korrespondierende Befestigungselemente zur Montage eingreifen (nicht gezeichnet). Die Leichtbauverstärkungsstruktur 5 mit der damit verbundenen Stützrahmenstruktur 6 ist so konstruiert, dass diese über die äußeren Abmessungen des Solarmoduls 1 um einen definierten Überstand hinaus reichen. Dadurch entsteht eine umlaufende überstehende Kante 8, die einen umfassenden Kantenschutz beim Transport und der Montage gewährleistet.
3 zeigt einem Querschnitt durch eine Ausführung der flächige Leichtbauverstärkungsstruktur 5, stoffschlüssig verbunden mit der verstärkten Leichtbaustruktur der Stützrahmenstruktur 6, als eine Konstruktion aus einem geprägten, verschieden abgekanteten und gewinkelten Leichmetallprofil 10, hier in einer Ausführung in einer gleichmäßigen, recheckigen, abgekanteten und abgewinkelten Form. Indem dieses geprägte, verschieden abgekantete und abgewinkelte Leichtmetallprofil im Bereich der verstärkte Leichtbaustruktur der Stützrahmenstruktur 6 so abgewinkelt ist, das eine geschlossene Stützrahmenstruktur 6 entsteht, kann auch hier die Lastableitung in erforderlichen Maße gewährleistet werden. Auf der rechten Seite ist gezeigt, dass die Stützrahmenstruktur auch als Stützprofil 6.2 zur besseren Kühlung stellenweise durchbrochen ausgeführt werden kann. Diese Öffnungen des Stützprofils 6.2 können gleichfalls als Befestigungsöffnungen für das erfindungsgemäße Solarmodul dienen, in die wiederum Befestigungselemente eingreifen können.
4 zeigt eine ähnlich ausgeführte Lösung wie 3. Allerdings ist in dieser bevorzugten Ausführung die flächige Leichbauverstärkungsstruktur 5 und die Stützrahmenstruktur 6 aus geprägten, verschieden abgekanteten und gewinkelten Leichmetallprofil 11 in sich noch einmal mehrfach abgekantet und gewinkelt ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass durch solcherart Ausbildung nochmals die Steifigkeit der flächigen Leichbauverstärkungsstruktur 5 und der Stützrahmenstruktur 6 erhöht werden kann. Dies ist vor allem von Vorteil, wenn es sich um großflächige Solarmodulausführungen handelt. Dabei kann die Durchbiegung in der Mitte der Solarmodule bei Belastung z. b. bei Begehung durch einen Monteur reduziert werden. Hier ist eine zusätzliche rechteckige Struktur gezeigt. Gleichermaßen sind zusätzlich dreieckförmige oder gewellte Abwinkelungen mit der gleichen Wirkung ausführbar.
5 zeigt eine mögliche Sonderausführungsform für ein konvex gewölbtes photovoltaisches rahmenloses Solarmodul 1 in Plattenform mit zwischen gewölbtem Deckseitenmaterial 2 und gewölbten Rückseitenmaterial 4 eingebetteten in gewissen Grenzen biegbaren Solarzellen 3, für Einsatzfälle auf gewölbten Untergründen. Dabei ist auf dem Rückseitenmaterial 4 ebenfalls die gewölbte Leichtbauverstärkungsstruktur 5 vollständig oder teilweise an ihren Auflageflächen mit der verklebt. An ihren beiden Längsseiten sind die Stützrahmenstrukturen 6, wie vorstehend bereits beschrieben, angeordnet. Sowohl unter der Stützrahmenstruktur 6 als auch unter der flächigen Leichtbauverstärkungsstruktur 5, ist zusätzliches Verstärkungsmaterial 7 in der Form eines Gitters oder eines festen Netzes 12 ausgebildet und punktuell mit der Leichtbauverstärkungsstruktur 5 verbunden. Bei dieser besonderen Ausführung kann eine sehr hohe von anderen Konstruktionen nicht erreichbare punktuelle Flachenbelastung ohne Schäden für die Lebensdauer der Solarmodule mit den eingebetteten Solarzellen 3 erfolgen.
Die Erfindung ist einsetzbar für alle handelsüblichen plattenförmigen Solarmodule, insbesondere für dünnwandige Solarmodulausführungen wie sie vor allem bei Glas-Folie-Laminaten hergestellt werden.

1: photovoltaisches Solarmodul in Plattenform
2: Deckseitenmaterial
3: Solarzellen
4: Rückseitenmaterial
5: flächige Leichtbauverstärkungsstruktur
6: Stützrahmenstruktur verstärkte Leichtbaustruktur
6.1: Stützrahmenstruktur als gesondertes Bauteil
6.2: Stützprofil
7: Verstärkungsmaterial
8: umlaufende überstehende Kante
9: speziell geformte Nuten
10: abgekantetes und gewinkeltes Aluminiumprofil
11: verschieden in sich noch einmal ein- oder mehrfach abgekantetes und abgewinkeltes Aluminiumsandwichprofil
12: Gitter oder festen Netzes

Claims

Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform mit zwischen Deckseitenmaterial (2) und Rückseitenmaterial (4) eingebetteten Solarzellen (3) für ebene oder gewölbte Solarmodule, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rückseitenmaterial (4) eine flächige Leichtbauverstärkungsstruktur (5) vollständig oder teilweise verklebt oder verbunden angeordnet ist, wobei die Leichtbauverstärkungsstruktur (5) ganz oder teilweise an mindestens zwei Seiten als eine Stützrahmenstruktur (6) ausgeführt ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind und untereinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden angeordnet sind.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrahmenstruktur (6.1) als separates Bauteil mit dem Rückseitenmaterial (4) des flächigen photovoltaischen Solarmoduls (1) und der Leichtbauverstärkungsstruktur (5) verbunden angeordnet ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtbauverstärkungsstruktur (5) mit der damit verbundenen Stützrahmenstruktur (6) als eine umlaufende überstehende Kante (8) ausgebildet ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrahmenstruktur (6) als geschlossenes Stützprofil (Strangpressprofil) ausgeführt ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stützrahmenstruktur (6.1) speziell geformte Nuten (9) angeordnet sind, in die mit der Form der Nuten korrespondierende Befestigungselemente zur Montage eingreifen.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrahmenstruktur (6) als offenes Stützprofil 6.2 als ein unterteiltes oder mit Öffnungen versehenes Strangpressprofil ausgeführt ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) aus einem geprägten, verschieden abgekanteten und gewinkelten Leichtmetallprofil (10) ausgebildet ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) aus einer geprägten wabenartigen Leichtmetallblechstruktur ausgebildet ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) aus einem gewellten Kompositmaterial ausgebildet sind.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und/oder die Stützrahmenstruktur (6) aus einem aufgeschäumten Leichtmetall ausgebildet sind.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) aus geprägten, verschieden abgekanteten und gewinkelten Leichmetallprofil (11) in sich noch einmal ein- oder mehrfach abgekantet und gewinkelt ausgebildet ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) aus Sandwichmaterialien auf Leichtmetallbasis und/oder Kunststoffbasis und/oder faserverstärkten Kunststoffmaterialien besteht.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Leichtbauverstärkungsstruktur (5) ein Verstärkungsmaterial (7) angeordnet ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmaterial (7) in Form eines Gitters oder eines festen Netzes (12) ausgebildet und punktuell mit der Leichtbauverstärkungsstruktur (5) verbunden ist.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der flächigen Leichtbauverstärkungsstruktur (5) Quer- und/oder Längsverstrebungen angeordnet sind.
Photovoltaisches rahmenloses Solarmodul (1) in Plattenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Leichtbauverstärkungsstruktur (5) und die Stützrahmenstruktur (6) gebogen ausgeführt ist und darauf ein gebogenes Solarmodul (1) verklebt angeordnet ist.