DE102006014414A1 - Solarmodul - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer aktiven Vorder- und einer passiven Rückseite. Um ein Solarmodul mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen, das zudem weitgehend wartungsfrei ist, wird vorgeschlagen, dass an der passiven Rückseite mindestens ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer aktiven Vorder- und einer passiven Rückseite.
  • Unter Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Die Photovoltaik wird zunehmend zur Stromerzeugung eingesetzt.
  • Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt.
  • Die Nennleistung in der Photovoltaik wird in Wp (Wattpeak) beziehungsweise kWp angegeben. "peak" (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die dem Alltagsbetrieb nicht direkt entsprechen. Es handelt sich dabei auch nicht um die Leistung der Zelle oder des Moduls bei höchster Sonneneinstrahlung. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder -module. Es wird bei 25 °C Modultemperatur, 1000 W/m2 Bestrahlungsstärke und einem Air Mass von 1,5 gemessen. Dies sind die STC-Bedingungen (Standard-Test-Conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden. Im normalen Betrieb haben Solarmodule beziehungsweise die Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad.
  • Die Wirkungsgrade marktüblicher Solarmodule liegen zwischen 10 und 16 Prozent. Zur Gesamtbetrachtung fließen allerdings noch die Verluste des Wechselrichters mit ein.
  • Obwohl die insgesamt zur Verfügung Sonneneinstrahlung sehr hoch ist, ist die Photovoltaik aufgrund des zur Zeit eher niedrigen Wirkungsgrades sehr flächenintensiv.
  • Das Solarmodul wandelt die Strahlungsenergie in elektrische Energie um. Als wichtigste Bauelemente enthält es mehrere Solarzellen. Ein typisches Solarmodul ist wie folgt aufgebaut:
    • – Die Vorderseite (nachfolgend auch als aktive Seite bezeichnet) weist eine Glasscheibe, meist sogenanntes Einscheiben-Sicherheits-Glas, auf.
    • – Hinter der Glasscheibe befindet sich eine transparente Kunststoffschicht (Ethylen-Vinylacetat), in der die Solarzellen eingebettet sind.,
    • – Die mono- oder polykristalline Solarzellen sind elektrisch miteinander verschaltet, beispielsweise durch Lötbändchen.
    • – Die Rückseite (nachfolgend auch als passive Seite bezeichnet) des Solarmoduls weist eine Rückseitenkaschierung mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie beispielsweise aus Polyvinylfluorid (Tedlar) und Polyester auf.
    • – Das Solarmodul weist eine Anschlussdose mit Freilaufdiode (auch Bypassdiode genannt) und elektrischer Anschlussmöglichkeit auf. Die Freilaufdiode verhindert eine Verpolung des Moduls und der Strom der Fotovoltaikanlage wird aufrechterhalten, wenn das Modul durch Verschattung oder durch einen Defekt keinen Strom liefert.
    • – Das Solarmodul wird durch einen Rahmen, beispielsweise einen Aluminiumprofil-Rahmen gefasst. Der Rahmen dient zum Schutz der Glasscheibe und für die standardisierte Befestigung und Versteifung des Verbundes.
  • Die passive Rückseite eines Solarmoduls weist im Durchschnitt eine um 25°C höhere Temperatur als die Umgebungsluft auf. Je höher die Temperaturdifferenz ist, desto stärker sinkt der Wirkungsgrad des Solarmoduls. Aus diesem Grund hat man versucht, die passive Rückseite von Solarmodulen durch elektrische Lüfter zu kühlen, die jedoch eine kurze Lebensdauer aufweisen und nicht wartungsfrei sind.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Solarmodul mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen, dass zudem weitgehend wartungsfrei ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf den Gedanken, den Infrarotanteil der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere des Sonnenlichts, zur Energiegewinnung zu nutzen. Im einzelnen wird die Aufgabe bei einem Solarmodul mit einer aktiven Vorder- und einer passiven Rückseite dadurch gelöst, dass an der passiven Rückseite des Solarmoduls mindestens ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement angeordnet ist.
  • Das Thermoelement funktioniert wie eine Wärmesenke, die die eingestrahlte und über die passive Rückseite von dem Solarmodul abgegebene Wärmeenergie abführt. Um den Wärmeübergang zwischen dem Solarmodul und dem Thermoelement zu verbessern, ist zwischen jedem Solarmodul und jedem Thermoelement vorzugsweise eine wärmeleitende Schicht angeordnet, die insbesondere als wärmeleitende Folie oder Paste beschaffen ist. Alternativ kann zwischen dem Solarmodul und jedem Thermoelement eine wärmespeichernde Schicht oder Lage angeordnet sein, die die Abwärme der passiven Rückseite zeitversetzt in Phasen geringerer Einstrahlungsintensität auf die aktive Vorderseite des Solarmoduls abgibt.
  • Ausgehend von einem üblichen Wirkungsgrad herkömmlicher Solarmodule von etwa 10 % und einer Einstrahlung von 1000 Watt/je qm des Solarmoduls wird eine Nennleistung des Solarmoduls von etwa 100 Watt erzeugt. Durch die Kopplung des Solarmoduls mit einem Thermoelement kann der Wirkungsgrad um 10 % gesteigert werden, so dass die Ausgangsleistung eines Solarmoduls auf etwa 200 Watt gesteigert wird.
  • Durch die Anordnung des Thermogenerators auf der Rückseite des Solarmoduls ist dieser zudem wirksam vor direkter Sonneneinstrahlung und damit vorzeitiger Alterung geschützt. Ein weiterer Vorteil der Kombination aus Solarmodul und Thermogenerator besteht darin, dass beide Technologien weitgehend wartungsfrei sind.
  • Ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement liefert nach dem Seebeck-Effekt elektrische Spannung. Meist wird eine größere Anzahl von Thermopaaren zu einem Thermoelement zusammengeschaltet. Die in den Thermoelementen genutzte Thermospannung ist temperaturabhängig und bewegt sich in einem Bereich von wenigen Mikrovolt. Nach dem Seebeck-Effekt fließt infolge der unterschiedlichen Thermospannung ein Thermostrom, wenn man die beiden Verbindungsstellen zweier zu einem Kreis geschlossenen Stücke aus verschiedenen Metallen oder Halbleitern (Thermopaar) auf unterschiedlicher Temperatur hält. Heute verfügbare Thermoelemente haben einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad; hinsichtlich Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Umweltneutralität sind sie jedoch anderen Technologien zur Energiegewinnung überlegen.
  • Es haben sich einige Legierungen durch ihre Eigenschaften bei bestimmten Temperaturen als Thermopaare durchgesetzt und sich somit eine Palette von Thermomaterialkombinationen (Thermopaare) über einen Temperaturbereich von –270°C bis 2600°C gebildet. Diese Palette wurde in Normen erfasst und definiert. Die derzeit gültige internationale Norm für Thermoelemente ist die IEC 584-1, das Pendant im deutschsprachigen Raum die DIN EN 60584 Teil 1. Diese Norm definiert 10 verschiedene Thermomaterialkombination in ihren Eigenschaften.
  • Figure 00050001
  • Eine weitere in Deutschland noch angewendete Norm ist die DIN 43710, welche die Thermotypen U und L definiert. Diese Norm ist aber nicht mehr gültig.
  • Figure 00050002
  • Neben den genormten Thermopaaren gibt es noch andere Kombination mit speziellen Eigenschaften. Ein Beispiel sind hier die Wolfram/Wolfram-Rhenium Kombination mit möglichen Temperaturbereichen bis 2600 °C.
  • Als leitfähige Materialien für Thermopaare von Thermoelementen kommen insbesondere auch p- und n-dotierte Halbleitermaterialen, meist Wismut-Tellurit, Bi2Te3 in Betracht. Außerdem kommen die in den nachfolgenden Tabellen 1.1. und 1.2 genannten p- und n-dotierten Verbindungen in Betracht:
    Figure 00060001
    Tabelle 1.1: Die p-Typ Verbindungen mit den besten thermoelektrischen Eigenschaften.
  • Figure 00060002
    Tabelle 1.2: die n-Typ Verbindungen mit den besten thermoelektrischen Eigenschaften.
  • Ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement besteht üblicherweise aus zwei dünnen wärmeleitenden, insbesondere keramischen Platten zwischen denen abwechselnd kleine Quader aus unterschiedlich leitendem Material, insbesondere Halbleitermaterial, eingelötet sind. Jeweils zwei unterschiedliche Quader sind so miteinander verbunden, dass sie eine Reihenschaltung ergeben. Eine der beiden Platten nimmt den einfließenden Wärmestrom auf (nachfolgend auch als heiße Seite des Thermoelementes bezeichnet), während die andere Platte den ausfließenden Wärmestrom abgibt (nachfolgend auch als kalte Seite des Thermoelementes bezeichnet).
  • Vorzugsweise wird das auf der Rückseite ebene Solarmodul mit einem Thermoelement verbunden, das aus zwei dünnen Platten besteht, zwischen den abwechselnd Blöcke aus unterschiedlich leitendem Material geschaltet sind, wobei eine der Platten den einfließenden Wärmestrom aufnimmt und die andere Platte den ausfließenden Wärmestrom abgibt, wobei die den einfließenden Wärmestrom aufnehmende Platte des Thermogenerators flächig auf der passiven Rückseite des Solarmoduls aufliegt. Thermoelemente weisen eine sogenannte heiße und eine kalte Seite auf. Die heiße Seite nimmt die überschüssige Wärme des von der Rückseite des Solarmoduls abgestrahlten Wärme auf, die teilweise von den Thermopaaren in elektrische Energie umgewandelt wird. Der von der kalten Seite abfließende Wärmestrom weist lediglich noch eine Temperaturdifferenz von 10°C bis maximal 20°C zur Umgebungsluft auf.
  • Durch Parallelschalten der Ausgänge von Solarmodul und Thermoelement wird die Leistung des neuartigen Solarmoduls bei gleichbleibender Sonneneinstrahlung nicht nur durch die Addition der Leistungen, sondern darüber hinaus durch die verringerte Temperaturdifferenz zwischen der Rückseite des Solarmoduls und der Umgebungsluft infolge des verbesserten Wirkungsgrades des Solarmoduls verbessert.
  • Neben den herkömmlichen zwischen Platten angeordneten Thermoelementen können auf der Rückseite des Solarmoduls insbesondere auch flexible Dünnschicht-Thermoelemente angeordnet sein, wie sie beispielsweise aus der DE 101 22 679 A1 bekannt sind. Sofern auch das Solarmodul flexibel, beispielsweise auf Folienbasis ausgestaltet ist, lassen sich damit erfindungsgemäß Solarmodule schaffen, die auch auf nicht ebenen Oberflächen angebracht werden können. Um eine hinreichende Temperaturdifferenz zwischen den Kopplungen der Thermopaare zu gewährleisten, ist bei einem Dünnschicht-Thermoelement darauf zu achten, dass das Thermoelement mehrere hintereinander geschaltete Thermopaare aufweist, deren unterschiedliche Leiter abwechselnd über erste und zweite Kopplungen miteinander verbunden sind, wobei die ersten Kopplungen näher zur passiven Rückseite des Solarmoduls als die zweiten Kopplungen angeordnet sind. Je größer der Abstand zwischen den ersten und zweiten Kopplungen ist, desto größer ist die Temperaturdifferenz und der erzeugte Thermostrom. Der unterschiedliche Abstand der ersten und zweiten Kopplungen zur passiven Rückseite des Solarmoduls kann beispielsweise durch eine Wellenstruktur des Dünnschicht-Thermoelementes erreicht werden, wobei die ersten Kopplungen auf den Wellenbergen und die zweiten Kopplungen in den Wellentälern angeordnet sind.
  • Um die für die Wärmeabgabe des Solarmoduls zur Verfügung stehende Fläche der passiven Rückseite zu vergrößern, kann das Solarmodul eine Rippenstruktur aufweisen. Die Rippen der Rippenstruktur erstrecken sich von der im übrigen ebenen passiven Rückseite vorzugsweise in senkrechter Richtung nach hinten. Durch die infolge der Rippen verbesserte Wärmeabfuhr wird der Wirkungsgrad des Solarmoduls weiter verbessert.
  • Wenn außerdem die den einfließenden Wärmestrom aufnehmende Seite jedes Thermoelementes auf den Rippen aufliegt und alle Rippen mit mindestens einem Thermoelement versehen sind, wird der Wirkungsgrad weiter verbessert. Die Verbesserung resultiert im wesentlichen aus der insgesamt größeren Fläche für den Wärmeübergang in die heißen Seiten der Thermoelemente.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
  • 1a, b den prinzipiellen Aufbau eines Solarmoduls sowie eines als Thermogenerator betriebenen Thermoelementes,
  • 2a–c schematische Seiten- und Unteransichten von drei Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Solarmodule,
  • 3 ein erfindungsgemäßes Solarmodul nach 2a im laufenden Betrieb,
  • 4 ein erfindungsgemäßes Solarmodul mit mehreren Thermogeneratoren sowie
  • 5 ein erfindungsgemäßes Solarmodul mit einer Rippenstruktur auf der passiven Rückseite.
  • 1a veranschaulicht den Aufbau eines von der aktiven Vorderseite aus betrachteten Solarmoduls 1. Hinter einer Glasscheibe 2 befinden sich sechs Gruppen mit Solarzellen 3, die in eine transparente Kunststoffschicht eingebettet sind.
  • Wie das Ersatzschaltbild in 1a andeutet, sind jeweils drei Gruppen mit Solarzellen 3 in Reihe geschaltet. Die beiden Reihen sind wiederum parallel geschaltet. Die Reihenschaltung der drei Gruppen erhöht die Spannung, während die Parallelschaltung die Stromstärke erhöht.
  • Die in 1a nicht dargestellte passive Rückseite des Solarmoduls 1 ist beispielsweise mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie versehen. Zur mechanischen Stabilisierung weist das Solarmodul 1 einen Rahmen, beispielsweise ein Aluminiumprofil auf.
  • 1b zeigt eine Thermogenerator-Anordnung 4 mit insgesamt sechs Thermoelementen 5, die jeweils eine Vielzahl von zusammengeschalteten Thermopaaren aufweisen. Zwei Reihenschaltungen aus jeweils drei Thermoelementen 5 sind parallel zueinander geschaltet. Die Reihenschaltung der Thermoelemente 5 erhöht die von der Thermogenerator-Anordnung 4 erzeugte Spannung, die Parallelschaltung die Stromstärke. Der Aufbau eines Thermoelementes 5 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4, Detail A, näher erläutert:
    Das Thermoelement 5 besteht aus zwei dünnen keramischen Platten 6, 7, zwischen denen abwechselnd kleine Quader 8, 9 aus unterschiedlich leitendem Material eingelötet sind. Typische Thermomaterial-Kombinationen für die Quader 8, 9 sind in der Beschreibungseinleitung genannt. Jeweils zwei unterschiedliche Quader 8, 9 sind abwechselnd über erste Kopplungen 11 und zweite Kopplungen 12 miteinander verbunden, so dass die Quader 8, 9 eine Reihenschaltung ergeben. Die mit den zweiten Kopplungen 12 in Kontakt stehende Platte 6 (heiße Seite des Thermoelementes 5) nimmt den vom Solarmodul 1 einfließenden Wärmestrom auf, während die andere Platte 7 (kalte Seite des Thermoelementes 5) den ausfließenden Wärmestrom abgibt. Das gesamte Temperaturgefälle zwischen der heißen und kalten Seite des Thermoelementes 5 wird in 4, Detail A, mit ΔT bezeichnet. Diese Gesamt-Temperatur-Differenz beträgt je nach Auslegung des Thermoelementes 5 zwischen 10°C–20°C.
  • 2a zeigt ein Solarmodul 1 mit einer aktiven Vorderseite 13 und einer passiven Rückseite 14. An der passiven Rückseite 14 sind sechs als Thermogenerator betriebene Thermoelemente 5 der Thermogeneratoranordnung 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel, wie insbesondere aus der Aufsicht erkennbar, überdeckt die Thermogenerator-Anordnung 4 die passive Rückseite 14 des Solarmoduls 1 vollständig, so dass von der Rückansicht ausschließlich der Rahmen 15 des Solarmoduls 1 erkennbar ist. Die Pfeile 16 symbolisieren die Sonneneinstrahlung auf die aktive Vorderseite 13 des Solarmoduls 1.
  • 2b zeigt ein Solarmodul 1 mit einer kompakteren Thermogenerator-Anordnung 17, die ebenfalls mehrere Thermoelemente 5 aufweist. Ein derart kompakte, nicht die vollständige passive Rückseite 14 überdeckende Thermogenerator-Anordnung 17 ist abhängig von den thermoelektrischen Eigenschaften der Thermoelemente 5 sowie den Einsatzbedingungen des Solarmoduls ausreichend, um den aus der passiven Rückseite 14 ausfließenden Wärmestrom aufzunehmen.
  • 2c zeigt schließlich ein flexibles Solarmodul 18, an dessen passiver Rückseite 14 ein flexibles Dünnschicht-Thermoelement 19 angeordnet ist. Das Dünnschicht-Thermoelement 19 überdeckt die Rückseite des flexiblen Solarmoduls 18 ebenfalls vollflächig. Der Vorteil eines flexiblen Solarmoduls 18 besteht darin, dass es sich auf nicht ebenen Oberflächen anbringen lässt.
  • 3 zeigt ein Solarmodul 1 nach 2a, das der elektromagnetischen Strahlung 21 der Sonne ausgesetzt ist. Die elektrischen Ausgänge 22 des Solarmoduls 1 sowie die elektrischen Ausgänge 23 der Thermogenerator-Anordnung 4 sind parallel geschaltet und mit einem Laderegler 24 verbunden, der zwei in Reihe geschaltete 12-Volt-Akkumulatoren 25 auflädt. Die Akkumulatoren sind mit einem Wechselrichter 26 verbunden, der die 24 Volt Gleichspannung der Akkumulatoren 25 auf 230 Volt Wechselspannung umsetzt. Diese Wechselspannung kann schließlich in das Stromnetz eingespeist werden.
  • 4 zeigt schließlich ein Solarmodul 1 mit mehreren Reihen von jeweils 6 Thermoelementen 5, wobei die Reihen je sechs Thermoelemente 5 parallel zueinander geschaltet sind.
  • Um die für die Wärmeabgabe des Solarmoduls zur Verfügung stehende Fläche der passiven Rückseite 14 des Solarmoduls 1 zu vergrößern, weist das Solarmodul 1 nach 5 eine Rippenstruktur auf. Die Rippen 27 der Rippenstruktur erstrecken sich von der im übrigen ebenen passiven Rückseite 14 in senkrechter Richtung nach hinten. Die Rippen können jedoch auch unter einem Winkel gegenüber der im übrigen ebenen passiven Rückseite angeordnet sein. Der Abstand zwischen den Rippen ist so gewählt, dass die auf den Rippen aufliegenden Thermoelemente 5 mit ihrer der aufliegenden heißen Seite abgewandten kalten Seite einen hinreichenden Abstand zu der benachbarten Rippe 27 aufweisen, um die erforderliche Temperaturdifferenz aufrechtzuerhalten. Durch die infolge der Rippen 27 verbesserte Wärmeabfuhr von der passiven Rückseite und die größere Wärmeübertragungsfläche zu den Thermoelementen wird der Wirkungsgrad des Solarmoduls 1 nochmals verbessert.
  • Bezugszeichenliste
    Figure 00130001

Claims (14)

  1. Solarmodul mit einer aktiven Vorder- und einer passiven Rückseite, dadurch gekennzeichnet, dass an der passiven Rückseite (14) mindestens ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement (5) angeordnet ist.
  2. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Thermogenerator betriebene Thermoelement (5) aus zwei dünnen Platten (6, 7) besteht, zwischen denen abwechselnd Blöcke (8, 9) aus unterschiedlich leitendem Material in Reihe geschaltet sind, wobei eine der beiden Platten (6) den einfließenden Wärmestrom aufnimmt und die andere Platte (7) den ausfließenden Wärmestrom abgibt.
  3. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Thermogenerator betriebene Thermoelement ein flexibles Dünnschicht-Thermoelement (19) ist.
  4. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine den einfließenden Wärmestrom aufnehmende Seite (6) des Thermogenerators flächig auf der passiven Rückseite (14) des Solarmoduls aufliegt.
  5. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den einfließenden Wärmestrom aufnehmende Seite (6) des Thermogenerators nur auf einer Teilfläche der passiven Rückseite (14) des Solarmoduls (1) aufliegt.
  6. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Rückseite (14) des Solarmoduls eine Rippenstruktur aufweist.
  7. Solarmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippen (27) der Rippenstruktur von der im übrigen ebenen passiven Rückseite (14) in senkrechter Richtung erstrecken.
  8. Solarmodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den einfließenden Wärmestrom aufnehmende Seite (6) jedes Thermogenerators auf den Rippen aufliegt.
  9. Solarmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (5, 19) mehrere hintereinander geschaltete Thermopaare aufweist, deren unterschiedliche Leiter abwechselnd über erste und zweite Kopplungen (11, 12) miteinander verbunden sind, wobei die ersten Kopplungen (11) näher zur passiven Rückseite (14) des Solarmoduls (1) als die zweiten Kopplungen (12) angeordnet sind.
  10. Solarmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kopplungen (11) in direkter wärmeleitender Verbindung zur passiven Rückseite (14) des Solarmoduls (1) stehen.
  11. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Solarmodul und jedem Thermoelement (5) eine wärmeleitende Schicht angeordnet ist.
  12. Solarmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine wärmeleitende Folie oder Paste ist.
  13. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Solarmodul und jedem Thermoelement (5) eine wärmespeichernde Schicht oder Lage angeordnet ist.
  14. Solarmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Ausgänge (22, 23) des Solarmoduls (1) und jedes Thermoelementes (5, 19) parallel geschaltet sind.
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2323931A1 (es) * 2008-01-25 2009-07-27 Xavier Ceron Parisi Placa solar termoelectrica.
DE102010019782A1 (de) 2009-05-08 2010-12-16 Ganss, Rolf Anordnung zur Energiegewinnung aus der Sonnenstrahlung
WO2011060951A3 (de) * 2009-11-20 2011-07-21 Getes Geothermie Ag Stromerzeugungsvorrichtung
CN102587599A (zh) * 2012-03-01 2012-07-18 安徽长远绿色能源有限公司 一种光伏蜂窝组件模块
DE102011051507A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Bpe E.K. Solarvorrichtung
WO2013067148A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-10 Cardinal Solar Technologies Company Thermoelectric device technology
CN103104074A (zh) * 2013-02-01 2013-05-15 安徽长远绿色能源有限公司 一种建筑光伏构件模块
DE102012107100A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Dynamic Solar Systems Inc. Verbesserte Schichtsolarzelle
US10141492B2 (en) 2015-05-14 2018-11-27 Nimbus Materials Inc. Energy harvesting for wearable technology through a thin flexible thermoelectric device
US10290794B2 (en) 2016-12-05 2019-05-14 Sridhar Kasichainula Pin coupling based thermoelectric device
US10367131B2 (en) 2013-12-06 2019-07-30 Sridhar Kasichainula Extended area of sputter deposited n-type and p-type thermoelectric legs in a flexible thin-film based thermoelectric device
CN110375435A (zh) * 2019-08-26 2019-10-25 周封 单元机组及组合结构的固体电储热机组
US10553773B2 (en) 2013-12-06 2020-02-04 Sridhar Kasichainula Flexible encapsulation of a flexible thin-film based thermoelectric device with sputter deposited layer of N-type and P-type thermoelectric legs
US10566515B2 (en) 2013-12-06 2020-02-18 Sridhar Kasichainula Extended area of sputter deposited N-type and P-type thermoelectric legs in a flexible thin-film based thermoelectric device
US11024789B2 (en) 2013-12-06 2021-06-01 Sridhar Kasichainula Flexible encapsulation of a flexible thin-film based thermoelectric device with sputter deposited layer of N-type and P-type thermoelectric legs
US11276810B2 (en) 2015-05-14 2022-03-15 Nimbus Materials Inc. Method of producing a flexible thermoelectric device to harvest energy for wearable applications
US11283000B2 (en) 2015-05-14 2022-03-22 Nimbus Materials Inc. Method of producing a flexible thermoelectric device to harvest energy for wearable applications
DE102022003949A1 (de) 2022-10-24 2024-04-25 Herbert Gerecke Photovoltaikanlage und Verfahren zur Kühlung von Photovoltaikmodulen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4106952A (en) * 1977-09-09 1978-08-15 Kravitz Jerome H Solar panel unit
DE3619327A1 (de) * 1986-06-09 1987-12-10 Volkrodt Wolfgang Solaranlage mit kombinierter photonen- und waermeenergiekonversion
DE29710929U1 (de) * 1997-06-23 1997-08-14 Leitl Harald Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie
DE10122679A1 (de) * 2001-05-10 2002-12-12 Infineon Technologies Ag Thermoelement, Thermoelement-Anordnung, Elektronisches Gerät und Textilelement
GB2384113A (en) * 2002-01-14 2003-07-16 Integrated Technologies Hybrid photovoltaic module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4106952A (en) * 1977-09-09 1978-08-15 Kravitz Jerome H Solar panel unit
DE3619327A1 (de) * 1986-06-09 1987-12-10 Volkrodt Wolfgang Solaranlage mit kombinierter photonen- und waermeenergiekonversion
DE29710929U1 (de) * 1997-06-23 1997-08-14 Leitl Harald Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie
DE10122679A1 (de) * 2001-05-10 2002-12-12 Infineon Technologies Ag Thermoelement, Thermoelement-Anordnung, Elektronisches Gerät und Textilelement
GB2384113A (en) * 2002-01-14 2003-07-16 Integrated Technologies Hybrid photovoltaic module

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2323931A1 (es) * 2008-01-25 2009-07-27 Xavier Ceron Parisi Placa solar termoelectrica.
WO2009092827A1 (es) * 2008-01-25 2009-07-30 Ceron Parisi Xavier Placa solar termoeléctrica
ES2323931B1 (es) * 2008-01-25 2010-03-16 Xavier Ceron Parisi Placa solar termoelectrica.
US20100300504A1 (en) * 2008-01-25 2010-12-02 Ceron Parisi Xavier Thermoelectric solar plate
DE102010019782A1 (de) 2009-05-08 2010-12-16 Ganss, Rolf Anordnung zur Energiegewinnung aus der Sonnenstrahlung
WO2011060951A3 (de) * 2009-11-20 2011-07-21 Getes Geothermie Ag Stromerzeugungsvorrichtung
DE102011051507A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Bpe E.K. Solarvorrichtung
WO2012143003A3 (de) * 2011-04-21 2013-05-30 Bpe E. K. Solarvorrichtung
WO2013067148A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-10 Cardinal Solar Technologies Company Thermoelectric device technology
US9882110B2 (en) 2011-11-02 2018-01-30 Cardinal Cg Company Thermoelectric device technology
CN102587599A (zh) * 2012-03-01 2012-07-18 安徽长远绿色能源有限公司 一种光伏蜂窝组件模块
DE102012107100A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Dynamic Solar Systems Inc. Verbesserte Schichtsolarzelle
CN103104074A (zh) * 2013-02-01 2013-05-15 安徽长远绿色能源有限公司 一种建筑光伏构件模块
CN103104074B (zh) * 2013-02-01 2013-11-20 安徽长远绿色能源有限公司 一种建筑光伏构件模块
US10566515B2 (en) 2013-12-06 2020-02-18 Sridhar Kasichainula Extended area of sputter deposited N-type and P-type thermoelectric legs in a flexible thin-film based thermoelectric device
US10367131B2 (en) 2013-12-06 2019-07-30 Sridhar Kasichainula Extended area of sputter deposited n-type and p-type thermoelectric legs in a flexible thin-film based thermoelectric device
US10553773B2 (en) 2013-12-06 2020-02-04 Sridhar Kasichainula Flexible encapsulation of a flexible thin-film based thermoelectric device with sputter deposited layer of N-type and P-type thermoelectric legs
US11024789B2 (en) 2013-12-06 2021-06-01 Sridhar Kasichainula Flexible encapsulation of a flexible thin-film based thermoelectric device with sputter deposited layer of N-type and P-type thermoelectric legs
US10141492B2 (en) 2015-05-14 2018-11-27 Nimbus Materials Inc. Energy harvesting for wearable technology through a thin flexible thermoelectric device
US11283000B2 (en) 2015-05-14 2022-03-22 Nimbus Materials Inc. Method of producing a flexible thermoelectric device to harvest energy for wearable applications
US11276810B2 (en) 2015-05-14 2022-03-15 Nimbus Materials Inc. Method of producing a flexible thermoelectric device to harvest energy for wearable applications
US10290794B2 (en) 2016-12-05 2019-05-14 Sridhar Kasichainula Pin coupling based thermoelectric device
US10559738B2 (en) 2016-12-05 2020-02-11 Sridhar Kasichainula Pin coupling based thermoelectric device
US10516088B2 (en) 2016-12-05 2019-12-24 Sridhar Kasichainula Pin coupling based thermoelectric device
CN110375435A (zh) * 2019-08-26 2019-10-25 周封 单元机组及组合结构的固体电储热机组
DE102022003949A1 (de) 2022-10-24 2024-04-25 Herbert Gerecke Photovoltaikanlage und Verfahren zur Kühlung von Photovoltaikmodulen

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