DE102009029790A1

DE102009029790A1 - Transportmittel mit mehrlagigen Photovoltaikstrukturen und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102009029790A1
Application number: DE102009029790A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beck; Claus Steller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Transportmittel (1) mit mehrlagigen Photovoltaikstrukturen, die eine Sicht aus dem Transportmittel (1) ermöglichen und/oder eine Außenfläche des Transportmittels (1) bedecken. Die mehrlagige Photovoltaikstruktur weist eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht (10) auf, die zwischen mindestens einer ersten Einfachverglasung (28) oder einer transparenten Kunststofffolie (9) mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage (11) als Anode (A) und einer einseitig elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode (K) angeordnet ist. Eine zwischen der Anode (A) und der Kathode (K) angeordnete Generatorlage (12) weist ein erstes ionisches Material aus Titanoxid oder Zinkoxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner für mindestens einen Wellenlängenbereich (IR) einer Solarstrahlung (25) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Transportmittel mit mehrlagigen Photovoltaikstrukturen, die eine Sicht aus dem Transportmittel ermöglichen und/oder eine Außenfläche des Transportmittels bedecken. Die mehrlagige Photovoltaikstruktur weist eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht auf, die zwischen transparenten Kunststofffolien mit Kontaktlagen oder auf mindestens einer Einfachverglasung mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage als Anode und einer einseitig elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode angeordnet ist.
Aus der Druckschrift DE 10 2006 016 015 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Fensterscheibe im Heckbereich bekannt, wobei mindestens ein Teilbereich der Glasfläche als Solargenerator mit teiltransparenten Solarzellen ausgebildet ist. Mit Hilfe der teiltransparenten Solarzellen des Solargenerators ist ein Transmissionsgrad im Bereich von 10% bis 30% möglich, so dass nachteilig von dem Innenraum nach außen durch die Heckscheibe die Sicht stark eingeschränkt ist und der rückwärtige Verkehr nur zuverlässig über die Seitenspiegel überwacht werden kann.
Aus der Druckschrift DE 103 13 000 A1 ist ein Karosserieteil eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen bekannt, bei dem auf einer Trägerschicht eine Farbstoffsolarzelle aufgebracht ist, die von einer transparenten Deckschicht bedeckt wird. Die transparente Deckschicht kann eine Lackschicht, insbesondere eine Klarlackschicht sein. Dabei wirkt die Farbstoffsolarzelle mit einem flächigen elektrochemischen Element zusammen, das die Möglichkeit eröffnet, die Farbe des Karosserieteils zielgerichtet zu verändern. Dabei besteht der Träger aus einer in einer Form gepressten Stahltafel und ist mit mehreren Lackschichten versehen, die eine Grundlackierung und mehrere Farblackierungen aufweisen.
Eine derartige mehrlagige Photovoltaikstruktur auf einem lichtundurchlässigen Trägermaterial ist einzig und allein auf die Anwendung im Karosseriebereich beschränkt und erlaubt nicht, beispielsweise die Scheiben eines Fahrzeugs in die Solarenergiegewinnung einzubeziehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Transportmittel mit mehrlagigen Photovoltaikstrukturen und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen, wobei die Photovoltaikstrukturen zur Solarenergiegewinnung auf beliebige Bereiche des Transportmittels aufbringbar sein sollen.
Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Transportmittel mit mehrlagigen Photovoltaikstrukturen geschaffen, die eine Sicht aus dem Transportmittel ermöglichen und/oder eine Außenfläche des Transportmittels bedecken können. Die mehrlagige Photovoltaikstruktur weist eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht auf, die zwischen mindestens einer ersten Einfachverglasung für Transportmittelscheiben oder einer transparenten Kunststofffolie mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage als Anode und einer einseitig elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode angeordnet ist. Eine zwischen der Anode und der Kathode angeordnete Generatorlage weist ein erstes ionisches Material aus Titandioxid oder Zinkdioxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner für mindestens einen Wellenlängenbereich einer Solarstrahlung auf.
Dieses Transportmittel hat den Vorteil, dass die durch die Photovoltaikstrukturen gewonnene Energie entweder direkt über einen DC/DC-Wandler der Transportmittelbatterie zugeführt werden kann oder in einem separaten Solarenergiespeicher gesammelt werden kann, um zur Entlastung des beispielsweise CO₂-Ausstoßes beizutragen, indem elektrische und elektronische Verbraucher innerhalb des Fahrzeugs nicht von der mit einer Fahrzeugbatterie gekoppelten Lichtmaschine allein mit Energie sondern zusätzlich von dem Solargenerator versorgt werden.
Dieses hat den weiteren Vorteil, wenn ein zusätzlicher Solarenergiespeicher vorgesehen ist, dass die Speicherkapazität der Fahrzeugbatterie und damit das Gewicht des Fahrzeugs vermindert werden kann, zumal wenn als Solarspeicher lediglich Doppelschichtkondensatoren oder ähnliches eingesetzt werden. Während Photovoltaikstrukturen in Zusammenwirken mit Einfachverglasungen vorzugsweise für Scheiben oder Fenster der unterschiedlichen Transportmittel einsetzbar sind, können Photovoltaikstrukturen auf der Basis von flexiblen Folien für die übrigen Karosserieteile wie Dach, Heckklappenbereich, Motorhaubenbereich oder Kotflügelbereich sowie auch in dem Bereich der Fahrzeugtüren eingesetzt werden. Darüber hinaus haben die erfindungsgemäßen flexiblen Photovoltaikstrukturen den Vorteil, dass sie auf gekrümmten und gebogenen Scheiben und Außenflächen des Fahrzeugs anbringbar sind und somit eine maximale Solarenergieausbeute ermöglichen.
Dazu ist der Wirkungsgrad dieser Solarzellen entscheidend, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen wird, dass mehrere Farbstoff-Photovoltaikstrukturen für unterschiedliche Wellenlängenbereiche der Solarstrahlung übereinander gestapelt werden und die Photovoltaikschicht mit dem größten Bandabstand als nächstliegende Photovoltaikschicht zur Solareinstrahlung vorgesehen wird, während Photovoltaikschichten mit geringer werdendem Bandabstand beispielsweise für den nahen Infrarotbereich und den fernen Infrarotbereich entsprechend entfernter von der Solareinstrahlung in einem Stapel aus Farbstoff-Photovoltaikschichten angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Transportmittel mehrschichtige transparente Scheiben auf, die eine Sicht aus dem Transportmittel ermöglichen und einen Innenraum vor Witterungsbeeinträchtigung schützen, wobei eine Schicht der mehrschichtigen transparenten Scheibe eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht ist, die zwischen mindestens einer ersten Einfachverglasung mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage als Anode und einer einseitig elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode angeordnet ist. Eine zwischen der Anode und der Kathode angeordnete Generatorlage weist ein erstes ionisches Material aus Titanoxid oder Zinkoxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionischen Partner für einen ersten Wellenlängenbereich einer Solarstrahlung auf.
Des Weiteren ist vorgesehen, die mehrschichtige transparente Scheibe als eine Verbundglasscheibe auszubilden, wobei die Scheibe eine beidseitig elektrisch leitende Polymerfolie als Kathode aufweist, auf der eine zweite Generatorlage eines ionischen Materials aus Titanoxid oder Zinkoxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner für einen zweiten Wellenlängenbereich einer Solarstrahlung angeordnet ist, und wobei eine zweite Einfachverglasung mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage das ionische Material als zweite Anode kontaktiert. Diese Stapelung hat den Vorteil, dass mit der beidseitig elektrisch leitenden polymeren Zwischenfolie zwischen den beiden Farbstoff-Photovoltaikschichten eine zentrale Kathode geschaffen wird, die einen einfachen, kostengünstigen und im Wirkungsgrad deutlich verbesserten Aufbau der mehrschichtigen transparenten Scheibe mit Photovoltaikstrukturen darstellt.
Anstelle einer beidseitig mit elektrisch leitendem Material beschichteten Polymerfolie kann auch vorzugsweise eine Polymerfolie, die selbst elektrisch leitend ist, als zentrale Kathode eingesetzt werden, was mit dem Vorteil verbunden ist, dass die Struktur der Farbstoff-Photovoltaikschichten weiter vereinfacht und verbilligt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Transportmittel mehrschichtige Folien auf, die einer Außenkontur von Metall- oder Kunststoffflächen des Transportmittels angepasst sind. Dabei ist eine Schicht der mehrschichtiger Folie eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht, die zwischen mindestens einer auf der Außenkontur liegenden elektrisch leitenden Kontaktlage und/oder Reflektorlage als Anode und einer elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode angeordnet ist. Dabei ist zwischen der Anode und der Kathode eine Generatorlage aus einem ionischen Material aus Titandioxid oder Zinkdioxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner angeordnet. Dabei kann die elektrisch leitende Kontaktlage und/oder die Reflektorlage unmittelbar auf die Karosserieteile aufgebracht sein.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die elektrisch leitende und/oder reflektierende Kontaktlage zunächst auf einer dünnen Trägerfolie aufzubringen, die nach Fertigstellung der mehrschichtigen Folie mindestens eine eingelagerte Farbstoff-Photovoltaikschicht aufweist und den unterschiedlichen Karosserieteilen angepasst und auf diese gefügt ist. Besteht die mehrschichtige Folie ausschließlich aus transparenten Materialien, so ist es vorzugsweise auch möglich, eine derartige Folie sowohl für die Bereiche der Scheiben als auch für die Karosseriebereiche eines Transportmittels einzusetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht zusätzlich eine Wärmedämmung auf, wobei die Absorption von beispielsweise IR-Strahlung mit zunehmender Sonneneinstrahlung unter Verdunklung der Scheiben zunimmt. Diese Wirkung der Farbstoff-Photovoltaikschichten kann darüber hinaus genutzt werden, um Wärmestrahlen weitestgehend vom Innenraum des Fahrzeugs abzuhalten und damit den Energiebedarf von Klimaanlagen zu reduzieren, was sich indirekt auch auf den CO₂-Ausstoß eines mit Brennstoff angetriebenen Motors auswirken kann. Bei reinen Elektrofahrzeugen wird sich durch die Solarenergiegewinnung der Verbrauch an elektrischer Energie dadurch vermindern, dass beispielsweise der Energiebedarf von Kommunikationsgeräten, Radios und/oder Navigationsgeräten sowie von Innenbeleuchtungen des Transportmittels ausschließlich durch den Solarstrom gedeckt werden können.
Darüber hinaus ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Einfachverglasung mit einer elektrochromen Farbpigmentschicht zu beschichten, wobei die elektrochrome Farbpigmentschicht Elektrotropie-Eigenschaften aufweist, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung den Tönungsgrad der Farbpigmentschicht ändern. Mit dieser zusätzlichen elektrochromen Farbpigmentschicht, die auch von der Photovoltaikschicht mit Strom versorgt werden kann, ist es möglich, auf Klimaanlagen für den Innenbereich des Fahrzeugs vollständig zu verzichten, da sich die sonst für Wärmestrahlen transparenten Scheiben soweit verdunkeln lassen, dass ein Aufheizen des Innenraums vermindert wird und dennoch gleichzeitig eine ausreichende Sicht nach draußen gewährleistet bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Reflektorlage auf einer der Solareinstrahlung abgewandten Oberfläche der Photovoltaikstruktur vorgesehen. Da diese Reflektorlagen jedoch nicht transparent sind, sondern vielmehr reflektierende Metallschichten aufweisen, ist diese Art der mehrschichtigen Folie mit einer Farbstoff-Photovoltaikschicht ausschließlich für den Karosserie-, Türen-, Hauben- und Klappenbereich geeignet.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine Antireflexionslage auf einer der Solareinstrahlung zugewandten Oberfläche des Transportmittels angeordnet ist. Derartige Antireflexionslagen tragen dazu bei, dass die Reflexion von Solareinstrahlung auf den Außenflächen des Transportmittels, soweit sie Farbstoff-Photovoltaikstrukturen aufweisen, minimiert und der Wirkungsgrad der Farbstoff-Photovoltaikstrukturen verbessert ist.
Vorzugsweise weisen die mehreren Lagen der Photovoltaikschicht eine erste transparente elektrische Kontaktlage, eine Generatorlage mit Absorberschicht, die eingestrahlte Photonen der Solarstrahlung in Elektronen-Lochpaare umsetzt, einen Trennbereich zur Trennung der Elektronen-Lochpaare und eine zweite transparente elektrische Kontaktlage auf, die auf den Trennbereich aufgebracht ist. Dabei stellen den Trennbereich die Oberflächen von nanostrukturierten Titanoxid- oder Zinkoxidpartikeln dar, die auf der ersten transparenten elektrischen Kontaktlage als Absorberschicht abgeschieden sind und deren Nanoporen mit einer binären ionischen Flüssigkeit eines nichtflüchtigen Elektrolyten zu einem Farbstoff-Hybrid-Dünnfilm aufgefüllt sind, dem eingelagerte Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle zur Generation von Elektronen-Lochpaaren bei Solareinstrahlung zugegeben sind.
Aufgrund der Nanostruktur der Titanoxid- bzw. Zinkoxidpartikel ergeben sich in der Generatorschicht hochwirksame Oberflächen, die mit den eingelagerten Donor-Akzeptor Farbstoffmolekülen in Wechselwirkung treten und den Trennmechanismus der Ladungsträgerpaare bewirken. Dabei sind die Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle Derivate eines metallorganischen Rutheniumkomplexes, während die transparenten Kontaktlagen vorzugsweise aus elektrisch leitenden Oxiden, wie Indiumoxid und Zinnoxid bestehen.
Statt dieser elektrisch leitenden Beschichtung entweder auf einer Verglasung oder auf einer transparenten Kunststofffolie ist es auch vorgesehen, für die Abdeckfolie und für die Substratfolie der Farbstoff-Photovoltaikschicht als Materialien selbst leitende Folien vorzusehen, so dass auf das Aufbringen von elektrisch leitenden und transparenten Beschichtungen verzichtet werden kann. Die ionisch wirksamen Farbstoffpigmente werden nach ihrer Wirksamkeit für die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche der Solarstrahlung ausgesucht, so dass UV-empfindliche Farbstoff-Photovoltaikschichten auf IR-empfindlichen Photovoltaikschichten angeordnet sind. Die infrarotempfindlichen Photovoltaikschichten können mit entsprechenden hochwirksamen Farbpigmenten einerseits für nahes und andererseits für fernes Infrarot vorgesehen sein, so dass eine Farbstoffphotovoltaikstruktur mit Solarwirkungsgraden größer 10% aus drei übereinander gestapelten Farbstoff-Photovoltaikschichten aufgebaut ist.
Ein Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Photovoltaikstrukturen eines Transportmittels mit mindestens einer Photovoltaikschicht weist die nachfolgenden Verfahrenschritte auf. Zunächst wird eine transparente Kunststofffolie als flexibles Substrat für die Photovoltaikschicht bereitgestellt. Anschließend wird eine erste strukturierte elektrisch leitende Schicht als eine erste transparente elektrische Kontaktlage auf die Kunststofffolie aufgebracht. Danach erfolgt das Aufbringen einer nanostrukturierten porösen Absorberschicht, die Zinkoxide und/oder Titanoxide als Nanopartikel aufweist.
Ein Einlagern einer binären ionischen Flüssigkeit eines nichtflüchtigen Elektrolyten in die Nanoporen der Absorberschicht kann folgen, wobei in den Elektrolyten Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle zur Fertigung einer Farbstoff-Photovoltaik-Generatorschicht eingelagert werden. Anstelle eines nacheinander Aufbringens von Absorberschicht mit anschließendem Auffüllen des die Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle enthaltenden Elektrolyten, kann auch eine colloidale Dispersion vorgesehen werden, die auf die Kontaktlage aufgebracht wird. Anschließend erfolgt das Aufbringen einer zweiten elektrisch leitenden Schicht, die eine zweite transparente elektrische Kontaktlage darstellt. Abschließend wird die zweite Kontaktlage mit einer Glasur, mit einer anpassbaren Glasplatte oder einer weiteren transparenten und flexiblen Kunststofffolie als Abdeckfolie abgedeckt.
Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass sich mit einfachen kostengünstigen Beschichtungstechniken wie Sputtern, Aufsprühen und/oder Tauchbeschichten auf eine Kunststofffolie eine mehrlagige Photovoltaikschicht aufbringen lässt, die als Zwischenlage von Verbundglasscheiben eingesetzt werden kann oder auch auf gebogenen und gekrümmten Karosserieoberflächen des Transportmittels aufgebracht werden kann. Dabei kann diese mehrschichtige Folie in Verbundglasscheiben die sonst üblichen Kunststofffolien bzw. als Splitterschutz eingesetzten transparenten Folien ersetzen.
Da die Dicke einer Farbstoff-Photovoltaikschicht unter 300 nm liegt, lassen sich mehrschichtige Submikrometerfolien herstellen, die an die Außenkontur von Transportmitteln ideal anpassbar sind. In einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens werden als zweite Kontaktlage Kohlenstoffnanopartikel als langkettige Kohlenstoffnanorohre aufgebracht. Diese als CNT bekannten leitenden Partikel haben den Vorteil, dass mit ihnen eine äußerst dünne, transparente und elektrisch leitende zweite Kontaktlage realisiert werden kann, die zudem aufgrund der elastischen Eigenschaften der Kohlenstoffnanorohre äußerst flexibel ist.
Derartige Farbstoff-Photovoltaikschichten können auch in vorteilhafter Weise auf großflächigen Glasscheiben der Gebäudetechnik angeordnet sein. So können große Glasfassaden von derartigen Photovoltaikschichten bedeckt sein und sowohl zur Stromerzeugung als auch zum Klimaschutz eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Transportmittels mit Farbstoff-Photovoltaikschicht auf den Innenseiten der Fondscheiben im Fahrgastbereich;
2 zeigt eine schematische Darstellung des Transportmittels gemäß 1 mit zusätzlichen Farbstoff-Photovoltaikschichten im Karosseriebereich des Transportmittels;
3 zeigt eine schematische Darstellung des Transportmittels gemäß 1 mit Solarenergiegewinnung durch Farbstoff-Photovoltaikschichten im Parkzustand des Transportmittels;
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Verbundglasscheibe eines Transportmittels mit einer Farbstoff-Photovoltaikschicht;
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Einfachverglasung mit einer Farbstoff-Photovoltaikschicht auf der Innenseite der Einfachverglasung;
6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Verbundglasscheibe mit mehreren Farbstoff-Photovoltaikschichten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche einer Solarstrahlung;
7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrschichtige Folie mit Farbstoff-Photovoltaikschicht für einen einzelnen Wellenlängenbereich der Solarstrahlung;
8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrschichtige Folie mit mehreren Farbstoff-Photovoltaikschichten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche der Solarstrahlung;
9 bis 15 zeigen schematische Querschnitte von Komponenten zur Herstellung einer mehrschichtigen Folie mit Farbstoff-Photovoltaikschicht und die Verwendung der Folie in einer Verbundglasscheibe eines Transportmittels;
16 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit eingebautem Solarbus zur Weiterleitung der gewonnenen Solarenergie.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Transportmittels 1 mit Farbstoff-Photovoltaikschicht in Seitenscheiben 2 bis 5 und Heckscheibe 7 eines Fahrgastbereichs des Transportmittels 1. Die Fahrzeugscheiben ermöglichen trotz der vorgesehenen Farbstoff-Photovoltaikschichten eine Sicht aus einem Innenraum 8 des Fahrzeugs 20 nach draußen. Bei diesem Transportmittel 1 handelt es sich um einen Pkw, d. h. um ein Fahrzeug 20 mit sehr wenigen Fahrgästen und somit auch mit lediglich vier Seitenscheiben 2 bis 5 und Heckscheibe 7, die zur Solarenergiegewinnung eingesetzt werden können. Bei Transportmitteln 1 wie Bussen, Bahnen, Schiffen oder Flugzeugen erhöht sich die Energiegewinnung durch die Vielzahl der vorhandenen Seitenscheiben für Fahrgäste, wenn diese mit entsprechenden Farbstoff-Photovoltaikstrukturen ausgestattet sind, um ein Vielfaches.
Für die Solarenergie, die mit Hilfe der Seitenscheiben 2, 3, 4 und 5 dieses Fahrzeugs 20 in Form einer Gleichspannung und eines Solarstromes in Abhängigkeit von der Solareinstrahlung abgegeben wird, ist ein DC/DC-Wandler 17 vorgesehen, um in diesem Fall die Transportmittelbatterie 18 als Solarenergiespeicher 16 mitzubenutzen und von der Transportmittelbatterie 18 aus elektrische und elektronische Verbraucher des Fahrzeugs 20 zu versorgen. Dies hat den Vorteil, dass ohne großen technischen Aufwand lediglich herkömmliche Seitenscheiben gegen Seitenscheiben 2 bis 5 und Heckscheibe 7 mit Farbstoff-Photovoltaikschichten auszuwechseln sind und als Zusatzkosten ein DC/DC-Wandler für das Speichern der Solarenergie in der Transportmittelbatterie 18 vorzusehen ist.
Durch die zusätzliche Solarenergie, die auch während des Parkens des Fahrzeugs 20 gewonnen werden kann, ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs in gleicher Größenordnung zu reduzieren, so dass geringere CO₂-Emissionen während der Lebensdauer des Fahrzeugs 20 anfallen. Wenn gleichzeitig entweder die Lichtmaschine kleiner dimensioniert wird oder eine entsprechende elektronische Schaltung dafür sorgt, dass die Lichtmaschine nur betrieben wird, wenn Ladungsbedarf für die Transportmittelbatterie 18 erforderlich wird, können zusätzlich das Gewicht und/oder die Kosten und/oder die CO₂-Emissionen vermindert werden. Einen direkteren Nutzeffekt dieser Verglasung der Seitenscheiben und Heckscheibe mit Farbstoff-Photovoltaikstrukturen ergibt sich bei Elektrofahrzeugen oder Bussen, die mit Elektroantrieben betrieben werden, die dadurch eine größere Reichweite erreichen können.
In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung bleiben eine Windschutzscheibe 6 sowie eine Seitenscheibe 30 auf der Fahrerseite und eine Seitenscheibe 31 auf der Beifahrerseite frei von Farbstoff-Photovoltaikstrukturen, um eine vollständige Sicht während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs für den Fahrzeugführer zu gewährleisten. Für diese Fahrzeugscheiben können vorzugsweise hochtransparente Photovoltaikschichten vorgesehen werden, die in dem sichtbaren Wellenlängenbereich des Solarspektrums durch physikalische Lichtstreueffekte einer durch 50–80 nm tiefe Laser- oder Elektronenstrahl Kalotten eingebrachten Textur eine Photoneu-Energieabsorption ermöglichen.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Transportmittels 1 gemäß 1 mit zusätzlichen Farbstoff-Photovoltaikschichten im Karosseriebereich des Transportmittels 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Im Unterschied zu 1 ist besonders die große Fläche des Fahrzeugdaches für einen Dachgenerator 32 und die der Motorhaube für einen Motorhaubengenerator 33 geeignet, obgleich auch die Beschichtung der Außenflächen der Türen, der Kotflügel und natürlich auch der Heckklappe mit einer transparenten mehrschichtigen Folie mit Farbstoff-Photovoltaikschicht möglich ist.
Die Ausstattung von Karosseriebereichen mit Farbstoff-Photovoltaikstrukturen ist im Wesentlichen von den damit verbundenen Kosten pro cm² Photovoltaikfläche abhängig. Durch die Möglichkeit, Farbstoff-Photovoltaikstrukturen in flexiblen Folien anzuordnen, können die an Krümmungen und Wölbungen der Außenkontur einer Fahrzeugkarosserie sowie an Fahrzeugtüren, Fahrzeughauben oder Fahrzeugklappen ideal angepasst und mit deren Oberflächen gefügt werden. Die einzelnen Photovoltaikschichten der unterschiedlichen Scheiben und Karosseriebereiche können entweder wie hier parallel geschaltet sein oder zur Erhöhung der Photovoltaikspannung in Serie geschaltet werden. In beiden Fällen ist wiederum ein DC/DC-Wandler 17 erforderlich, um die Transportmittelbatterie 18 als Solarspeicher 16 einzusetzen.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Transportmittels 1 gemäß 1 mit Solarenergiegewinnung durch Farbstoff-Photovoltaikschichten im Parkzustand des Transportmittels. In diesem Fall werden mit Hilfe des Zündschlüssels sowohl Photovoltaikstrukturen der Windschutzscheibe 6, der Heckscheibe 7, der Seitenscheibe 30 auf der Fahrerseite und der Seitenscheibe 31 auf der Beifahrerseite zugeschaltet, was in 3 durch entsprechende Schaltkontakte symbolisiert wird, jedoch üblicherweise durch entsprechende Transistorschaltungen erfolgt, wobei auch in dieser Ausführungsform der Erfindung zunächst eine Parallelschaltung sämtlicher Photovoltaikstrukturen vorgesehen ist, die jedoch zur Erhöhung der photovoltaischen Gleichspannung durchaus auch in Serie geschaltet sein können.
Über einen DC/DC-Wandler 17 wird die Solarenergie einer Lithiumionenbatterie 19 als separater Solarenergiespeicher 16 zugeführt und über einen Verteiler 34, der beispielsweise in dem zentralen Steuergerät des Transportmittels integriert sein kann, an unterschiedliche Verbraucher wie Radio, Navigationsgerät oder Innenbeleuchtung des Transportmittels angeschlossen. In dem Augenblick, wo das Fahrzeug gestartet wird, können über den Zündschlüssel die Schalter S betätigt werden und damit die Windschutzscheibe 6, die Heckscheibe 7 sowie die Fahrerseitenscheibe 30 und die Beifahrerscheibenseite 31 freigegeben werden, um eine klare Sicht für den Fahrzeugführer zu gewährleisten. Während des Parkens kann nicht nur Solarenergie gewonnen werden, sondern auch bei geeigneter Wahl der Farbpigmente der Farbstoff-Photovoltaikstrukturen eine Scheibenverdunklung erreicht werden, was den Innenraum 8 vor einem Aufheizen durch Solarstrahlung schützt.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Verbundglasscheibe 45 eines Transportmittels 1 mit einer Photovoltaikschicht 10, wie sie beispielsweise für eine Windschutzscheibe 6 eingesetzt werden kann. Die Verbundglasscheibe weist zwischen zwei Einfachverglasungen 28 und 29 die mehrlagige Photovoltaikschicht 10 auf. Diese Photovoltaikschicht 10 hat eine Dicke d von weniger als 300 nm, vorzugsweise 250 nm. Sie besteht aus mehreren Lagen, nämlich einer ersten Kontaktlage 11, die auf einer Einfachverglasung 29 aufgebracht sein kann und auf der sich eine Generatorschicht 12 befindet, die im Wesentlichen Titandioxid- oder Zinkdioxidnanopartikel 48 aufweist, umgeben von einer binären ionischen Flüssigkeit eines nichtflüchtigen Elektrolyten 22, der eingelagerte Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle zur Generation von Elektronen-Lochpaaren bei Solareinstrahlung 25 aufweist.
Ein derartiger Farbstoff-Hybrid-Dünnfilm 23 liefert bei Solarstrahlung 25 einen Photostrom I_s bei einer mittels DC/DC Wandler 17 transformierten Solarspannung U_s beispielsweise in eine Lithiumbatteriezelle 19. In dieser in 4 dargestellten Ausführungsform einer Verbundglasscheibe 45 ist eine transparente Innenfolie 36 aufgebracht mit einer dazwischen liegenden elektrochromatischen Farbpigmentschicht 40, die Elektrotropie-Eigenschafen aufweist, so dass sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung der Tönungsgrad der Farbpigmentschicht 40 ändert. Dieses kann genutzt werden, um beispielsweise die Klimaanlage eines Fahrzeugs zu unterstützen, insbesondere in der Parkposition, damit sich das Fahrzeug während des Parkens nicht unnötig aufheizt und anschließend mit Hilfe einer entsprechenden Klimaanlage Kühlenergie aufzuwenden ist, um das Fahrzeug auf eine erträgliche Temperatur herunterzukühlen.
Die 5 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung für unterschiedliche Anwendungen, wie für die Ausrüstung von Transportmittelscheiben mit Photovoltaikschichten und/oder Karosseriebereichen mit mehrschichtigen Folien mit mindestens einer Farbstoff-Photovoltaikschicht.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Einfachverglasung 28, wie sie beispielsweise für Seiten- und Heckscheiben eines Transportmittels eingesetzt werden kann, mit einer innenseitig angeordneten Farbstoff-Photovoltaikschicht 10, die unmittelbar auf der Innenseite 44 der Einfachverglasung 28 aufgebracht ist. Diese werden vorzugsweise im Fahrzeugbau als Heckscheibe und als Seitenscheibe eingesetzt. Im Einfassungsbereich der Fahrzeugscheibe können gedruckte Filmschaltungen angeordnet werden, die über standardisierte Herausführungen der elektrischen Leiter mit einem Solarbus-System elektrisch in Verbindung stehen.
Dazu ist zunächst auf die Einfachverglasung 28 eine erste Kontaktschicht 11 als Anode A auf eine solarstrahlungsnahe Oberfläche 43 aufgetragen, anschließend wird eine Generatorschicht 12 der oben mehrfach beschriebenen Zusammensetzung aufgebracht und schließlich eine zweite Kontaktlage 14 auf einer solarstrahlungsfernen Oberfläche 41 abgeschieden, die als Kathode K dient. Dabei kann diese zweite Kontaktlage 14 zunächst auf eine Abdeckfolie 27 aufgebracht werden und mit der Abdeckfolie 27 die Generatorschicht 12 kontaktiert werden. In dieser Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 ist es vorgesehen, dass ein Wellenlängenbereich beispielsweise der Infrarotbereich der Solarstrahlung 25 für das Erzeugen von Photovoltaikstrom genutzt wird. Um eine Kontaktlage aufzubringen, werden vorzugsweise leitende Nanopartikel aus Kohlenstoff oder Zink aufgebracht, welche die Sicht nicht behindern.
6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Verbundglasscheibe 45 mit mehreren Farbstoff-Photovoltaikschichten 10 für unterschiedliche Wellenlängenbereiche wie UV und IR der Solarstrahlung 25. Dazu ist die Farbstoff-Photovoltaikschicht 10 für den ultravioletten Bereich des Solarstrahlungsspektrums nächstliegend zur Solarstrahlung 25 angeordnet. Die Einfachverglasung 28 ist dafür ein Spezialglas, das UV-transparent ist, was bei Transportmittelscheiben nicht immer gegeben ist. Die Einfachverglasung 28 weist dazu eine erste Kontaktlage 11 auf. Auf der UV-empfindlichen Generatorschicht 12 ist in diesem Fall eine Zwischenfolie 38 angeordnet, die beidseitig mit einer elektrisch leitenden Beschichtung als zweite Kontaktlage 14 sowohl für die UV-empfindliche Generatorschicht 12 als auch für die nachfolgende IR-empfindliche Generatorschicht 12 vorgesehen ist.
Damit ergibt sich eine zentrale Kathode K auf der Zwischenfolie 38, während die beiden Anoden A1 und A2 jeweils durch elektrisch leitende Beschichtungen der Einfachverglasungen 28 und 29 realisiert werden. Die elektrisch leitenden Kontaktlagen 11 und 14 sind in dieser Ausführungsform der Erfindung transparente Indiumoxid- oder Zinnoxidschichten. Anstelle der hier gezeigten zwei Kontaktlagen auf der Zwischenfolie 38 für eine zentrale Kathode K kann die Zwischenfolie selbst elektrisch leitend sein. Außerdem können zusätzlich zu den hier gezeigten zwei Farbstoff-Photovoltaikschichten 10 weitere Farbstoff-Photovoltaikschichten vorgesehen werden, beispielsweise für das ferne Infrarot bzw. fIR mit einem noch geringeren Bandabstand als eine Photovoltaikschicht für nahes Infrarot bzw. nIR, die dann unterhalb der hier gezeigten infrarotempfindlichen Generatorschicht 12 angeordnet wird.
7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrschichtige Folie mit Farbstoff-Photovoltaikschicht 10, wobei die mehrschichtige Folie eine Kunststofffolie 9 aufweist, auf der die Photovoltaikschicht 10 aufgebaut ist, und eine Abdeckschicht 27, die aus einem transparenten Kunststoff gefertigt ist und somit eine komplette mehrschichtige Folie mit Farbstoff-Photovoltaikschicht abschließt. Diese mehrschichtige Folie kann sowohl in Verbundglasscheiben angeordnet werden als auch als Folie zur Abdeckung von Karosserieteilen wie Fahrzeugdächern, Motorhauben, Heckklappen, Türen und/oder Kotflügeln eingesetzt werden.
8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mehrschichtige Folie mit mehreren Farbstoff-Photovoltaikschichten 10 für unterschiedliche Wellenlängenbereiche (UV, IR) der Solarstrahlung 25. Dieser Aufbau entspricht dem Aufbau in 6 mit einer zentralen Kathode K auf einer Zwischenfolie 38 und den beiden Anoden A1 und A2 für die jeweiligen Wellenlängenbereiche, wobei anstelle der in 6 gezeigten Einfachverglasungen 28 und 29 eine Kunststofffolie 9 als Träger und eine Abdeckfolie 27 zum Abschluss angeordnet sind.
Die 9 bis 15 zeigen schematische Querschnitte von Komponenten zur Herstellung einer mehrschichtigen Folie 21 mit Farbstoff-Photovoltaikschicht 10 sowie die Verwendung der Folie 21 in einer Verbundglasscheibe 45 eines Transportmittels.
9 zeigt dazu eine Kunststofffolie 9, die als Isolationsfolie ausgebildet sein kann oder selber elektrisch leitend ist und als Substrat für den Aufbau einer Photovoltaikstruktur dient.
10 zeigt die Kunststofffolie 9 als Isolationsfolie, die mit einer ersten Kontaktlage 11 beschichtet wurde, wobei diese erste Kontaktlage für die Anwendung im Scheibenbereich eines Transportmittels transparent sein muss und somit beispielsweise aus Indiumoxid oder Zinnoxid besteht. Auf diese erste Kontaktlage kann verzichtet werden, wenn die Kunststofffolie 9 nicht eine Isolationsfolie sondern eine elektrisch leitende Folie ist.
Auf die erste Kontaktlage 11 wird als nächstes eine Absorberschicht 26 aufgebracht, die im Wesentlichen aus Indiumoxid- oder Zinkoxidnanopartikeln 48 mit Nanoporen 35 besteht, wie es 11 schematisch zeigt.
12 zeigt die Struktur der 11 nach Auffüllen der Nanoporen 35 mit einer binären ionischen Flüssigkeit mit eingelagerten Donor-Akzeptor Farbstoffmolekülen 24 zu einem Farbstoff-Hybrid-Dünnfilm 23 zur Generation von Elektronen-Lochpaaren bei Sonneneinstrahlung. Die Titanoxid- oder Zinkoxidnanopartikel 48 liegen in einer Größenordnung von 20 nm bis 30 nm. Die binäre ionische Flüssigkeit des nichtflüchtigen Elektrolyten 22 weist vorzugsweise Polypropylenkarbonat oder Proprionitril oder Acetonitril oder auch Methyl-Hexyl-Imazoliumiodid auf. Die Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle 24 sind vorzugsweise Derivate eines metallorganischen Rutheniumkomplexes, welcher über zwei Carboxylatgruppen an die Titanoxid bzw. Zinkoxidnanopartikel ankoppelt.
Durch optimale Auswahl und Ausbildung der einzelnen Komponenten der Farbstoff-Photovoltaikschicht einschließlich der beiden Kontaktlagen, die aus transparentem Indium-Zinnoxid bestehen können, lassen sich Wirkungsgrade für einzelne Wellenlängenbereiche der Solarstrahlung bis zu 12,5% erreichen, während für mehrschichtige offenbart sind, ein deutlich höherer Wirkungsgrad über 20% erreichbar wird. Für den Einsatz im Automobilbereich ist das sehr nützlich, da die im Mobilbereich besonders geeigneten Flächen der Karosserie sowie der Scheiben nicht allzu groß sind. Auf derart begrenzten Flächen und den oben in 6 und 8 offenbarten Farbstoff-Photovoltaikstrukturen kann gegenüber großflächigen Anwendungen wie im Gebäudebereich ein hohes Maß an Wirkungsgrad verglichen mit den 4% bis 6% für Gebäudefensterflächen erreicht werden.
Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass der Wirkungsgrad weiter gesteigert werden kann, wenn die in 6 und 8 vorgestellten Strukturen für unterschiedliche Wellenlängenbereiche eingesetzt werden. Die einander im Wechsel stehenden Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle mit den Oberflächen der Titanoxid- oder Zinkoxidnanopartikel bilden eine Trennschicht 13, in der die Elektronen-Lochpaare getrennt werden und getrennt als Photovoltaikstrom bzw. Photovoltaikspannung abgeführt werden können.
13 zeigt einen weiteren Schritt der Herstellung einer Photovoltaikschicht 10, in dem nun auf die Generatorschicht 12, die aus den oben beschriebenen Komponenten besteht, eine zweite leitende Kontaktlage 14 aufgebracht wird oder wie es 14 zeigt eine Abdeckfolie 27 mit leitender zweiter Kontaktlage aufgebracht wird. Auch hier ist die zweite Kontaktlage 14 eine elektrisch leitende transparente Schicht, die entweder vorher auf die Abdeckfolie 27 aufgebracht wurde oder wie es 13 zeigt direkt auf die Generatorschicht 12 abgeschieden wird.
Eine derartige Folie kann im Mobilbereich an vielen Stellen eingesetzt werden. Im Karosseriebereich kann es zusätzlich von Vorteil sein, wenn eine metallische Reflektorlage auf den Bereich der Karosserie aufgebracht wird, die damit die Kunststofffolie 9 und die erste Kontaktlage 11 ersetzt und als Anode dienen kann, wobei durch die Reflexion ein höherer Wirkungsgrad erreichbar ist. Zum andern kann die mehrschichtige Folie 21 direkt in eine Verbundglasscheibe 45 eingefügt werden, wie es 15 zeigt.
Diese Verbundglasscheibe 45 hat neben der eingefügten mehrschichtigen Folie mit Farbstoff-Photovoltaikschicht 10 auch eine weitere elektrochromatische Farbpigmentschicht 40, die hier zusätzlich eingebracht ist, so dass diese Verbundglasscheibe 45 aus zwei Glaslagen 28, 29 und Innenfolie 36 besteht und zwischen den Glaslagen 29 und 36 die elektrochromatische Farbpigmentschicht 40 angeordnet, ist, welche bei Anlegen einer Spannung U_D an die ersten und zweiten Kontaktlagen 37 bzw. 47 eine Änderung des Tönungsgrades des Verbundglases 45 bewirkt. Ein derartiges Verbundglas 45 kann beispielsweise als Windschutzscheibe 6 eingesetzt werden, wobei die Mehrschichtfolie 21 gleichzeitig als Splitterschutz der Verbundglasscheibe 45 dienen kann.
16 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Rundumverglasung, welche mit mehrlagigen Farbstoff-Photovoltaikschichten ausgestattet sind. Die Pluspole 49, 50, 51 und 52 sind zu einem am Fahrzeugboden 53 angeordneten Solarbus 54 zusammengeführt, während die Minuspole 55, 56, 57, 58 mit der Karosserie elektrisch in Verbindung stehen. Ein derartiger Solarbus hat den Vorteil, dass die Solarströme der an der Verglasung angeordneten Farbstoff-Photovoltaikschichten zentral am Fahrzeugboden gesammelt und zu einem Energiespeicher geführt werden können. Die Eintrübung der Verglasung kann gleichzeitig die Klimaanlage des Fahrzeugs 20 unterstützen, da weniger Sonnenstrahlung den Innenraum und damit die Klimaanlage belastet.
Bezugszeichenliste

1: Transportmittel
2: Seitenscheibe
3: Seitenscheibe
4: Seitenscheibe
5: Seitenscheibe
6: Windschutzscheibe
7: Heckscheibe
8: Innenraum
9: Kunststofffolie
10: Photovoltaikschicht (mehrlagig)
11: erste Kontaktlage
12: Generatorlage
13: Trennbereich
14: zweite Kontaktlage
16: Solarenergiespeicher
17: DC/DC-Wandler
18: Transportmittelbatterie
19: Lithiumbatterie
20: Fahrzeug
21: mehrschichtige Folie
22: Elektrolyt
23: Farbstoff-Hybrid-Dünnfilm
24: Donor-Akzeptor Farbstoffmolekül
25: Solarstrahlung
26: Absorberschicht
27: Kunststoffabdeckfolie
28: Einfachverglasung
29: Einfachverglasung
30: Seitenscheibe (Fahrer)
31: Seitenscheibe (Beifahrer)
32: Dachgenerator
33: Motorhaubengenerator
34: Verteiler bzw. Steuergerät
35: Nanoporen
36: Innenfolie
37: erste Kontaktlage
38: Zwischenfolie
40: Farbpigmentschicht
41: Oberfläche (solarstrahlungsfern)
43: Oberfläche (solarstrahlungsnah)
44: Innenseite
45: Verbundglasscheibe
47: zweite Kontaktlage
48: Nanopartikel
49: Pluspol der Frontscheibe
50: Pluspol der Fahrer- bzw. Beifahrerseitenscheibe
51: Pluspol der Fahrgastseitenscheibe
52: Pluspol der hinteren Seitenscheiben und der Heckscheibe
53: Fahrzeugboden
54: Solarbus
55: Minuspol der Frontscheibe
56: Minuspol der Fahrer- bzw. Beifahrerseitenscheibe
57: Minuspol der Fahrgastseitenscheiben
58: Minuspol der hinteren Seitenscheiben und der Heckscheibe
A: Anode
K: Kathode
IR: Infrarotbereich
nIR: nahes Infrarot
fIR: fernes Infrarot
UV: Ultraviolettbereich
UD: Versorgungsspannung
US: mittels DC/DC-Wandler transformierte Solarspannung
nm: Nanometer < 10^–9 m
S: Schalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006016015 A1 [0002]
DE 10313000 A1 [0003]

Claims

Transportmittel mit mehrschichtigen transparenten Scheiben (2 bis 7), die eine Sicht aus dem Transportmittel (1) ermöglichen und einen Innenraum (8) vor Witterungsbeeinträchtigungen schützen, wobei eine Schicht der mehrschichtigen transparenten Scheibe (2 bis 7) eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht (10) ist, die zwischen mindestens einer ersten Einfachverglasung (28) mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage (11) als Anode (A) und einer einseitig elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode (K) angeordnet ist, wobei eine zwischen Anode (A) und Kathode (K) angeordnete Generatorlage (12) ein erstes ionisches Material aus Titanoxid oder Zinkoxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner für einen ersten Wellenlängenbereich (IR) einer Solarstrahlung (25) aufweist.
Transportmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtige transparente Scheibe (2 bis 7) eine Verbundglasscheibe (45) ist, und die Scheibe (6) eine beidseitig elektrisch leitende Polymerfolie als Kathode (K) aufweist, auf der eine zweite Generatorlage eines ionischen Materials aus Titanoxid oder Zinkoxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner für einen zweiten Wellenlängenbereich (UV) einer Solarstrahlung (25) angeordnet ist, und wobei eine zweite Einfachverglasung (29) mit innenseitiger elektrisch leitender Kontaktlage das ionische Material als zweite Anode (A2) kontaktiert.
Transportmittel mit mehrschichtiger Folie (21), die einer Außenkontur von Metall- oder Kunststoffflächen des Transportmittels (1) angepasst ist, wobei eine Schicht der mehrschichtigen Folie eine mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht (10) ist, die zwischen mindestens einer auf der Außenkontur liegenden elektrisch leitenden und/oder reflektierenden Kontaktlage (11) als Anode (A) und einer elektrisch leitenden Polymerfolie als Kathode (K) angeordnet ist, wobei die zwischen Anode (A) und Kathode (K) angeordnete Generatorlage (12) ein ionisches Material aus Titanoxid oder Zinkoxid mit künstlichen Farbpigmenten als ionische Partner aufweist.
Transportmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrlagige Farbstoff-Photovoltaikschicht (10) zusätzlich eine Wärmedämmung aufweist und die Absorption von IR-Strahlung mit zunehmender Sonneneinstrahlung unter Verdunklung der Scheiben (2 bis 7) zunimmt.
Transportmittel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfachverglasung (28) mit einer elektrochromen Farbpigmentschicht (40) beschichtet ist, wobei die elektrochrome Farbpigmentschicht (40) Elektrotropie-Eigenschaften aufweist, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung (U_D) den Tönungsgrad der Farbpigmentschicht (40) ändert.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reflektorlage auf einer der Solareinstrahlung abgewandten Oberfläche (41) und mindestens eine Antireflexionslage auf einer der Solareinstrahlung zugewandten Oberfläche (43) vorgesehen sind.
Transportmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagen der Photovoltaikschicht (10) eine erste transparente elektrische Kontaktlage (11), eine Generatorlage (12) mit Absorberschicht (26), die eingestrahlte Photonen der Solarstrahlung (25) in Elektronen-Lochpaare umsetzt, einen Trennbereich zur Trennung der Elektronen-Lochpaare und eine zweite transparente elektrische Kontaktlage (14), die auf den Trennbereich aufgebracht ist, aufweisen.
Transportmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste transparente elektrische Kontaktlage (11) eine elektrisch leitende strukturierte Oxidschicht auf einer transparenten Kunststofffolie (9) und/oder die Kunststofffolie selbst elektrisch leitend ist.
Transportmittel nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschicht nanostrukturiertes poriges halbleitendes Titandioxid oder Zinkdioxid oder Mischungen derselben aufweist, das mit einer binären ionischen Flüssigkeit eines nichtflüchtigen Elektrolyten zu einem Farbstoff-Hybrid-Dünnfilm (23) aufgefüllt ist, der eingelagerte Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle zur Generation von Elektronen-Lochpaaren bei Solareinstrahlung (25) aufweist.
Transportmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle Derivate eines metallorganischen Rutheniumkomplexes aufweisen.
Transportmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrlagige Photovoltaikstruktur (10) mehrere aufeinander angeordnete Photovoltaikschichten (10) für unterschiedliche Wellenlängenbereiche (UV, IR) aufweist, wobei eine UV-empfindliche Photovoltaikschicht (10) eine der Solareinstrahlung (25) nächstliegende Schicht ist, und danach Photovoltaikschichten (10) für nahes Infrarot (nIR) und anschließend für fernes Infrarot (fIR) folgen.
Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Photovoltaikstruktur eines Transportmittels (1) mit mindestens einer Photovoltaikschicht (10), wobei das Verfahren nachfolgende Verfahrenschritte aufweist: – Bereitstellen einer transparenten Kunststofffolie (9) als flexibles Substrat für die Photovoltaikschicht (10); – Aufbringen einer ersten strukturierten elektrisch leitenden Schicht als eine erste transparente elektrische Kontaktlage (11) auf die Kunststofffolie (9); – Aufbringen einer nanostrukturierten poröse Absorberschicht (26), die Zinkoxide und/oder Titanoxide aufweist; – Einlagern einer binären ionischen Flüssigkeit eines nichtflüchtigen Elektrolyten (22) in die Nanoporen (35) der Absorberschicht (26), wobei in den Elektrolyten (22) Donor-Akzeptor Farbstoffmoleküle zur Fertigung einer Farbstoff-Photovoltaik-Generatorschicht (12) eingelagert werden; – Aufbringen einer zweiten elektrisch leitenden Schicht als eine zweite transparente elektrische Kontaktlage (14); – Abdecken der zweiten Kontaktlage (14) mit einer Glasur, einer anpassbaren Glasplatte oder einer weiteren transparenten und flexiblen Kunststofffolie als Abdeckfolie (27).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Kontaktlage (14) Kohlenstoffnanopartikel, vorzugsweise langkettige Kohlenstoffnanorohre aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaikschicht (10) zwischen zwei vorgeformten Glasplatten (28, 29) angeordnet und zu einer Verbundglasscheibe gefügt wird.