DE102009034794A1

DE102009034794A1 - Fahrzeug mit einer photovoltaischen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102009034794A1
Application number: DE102009034794A
Authority: DE
Inventors: Philipp Mohr
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-07-25
Filing date: 2009-07-25
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Ein Fahrzeug mit einer photovoltaischen Vorrichtung weist wenigstens eine vorzugsweise lichtundurchlässige Solarzelle (12) auf, die in der Parkposition des Fahrzeugs über ein Fenster (3) des Fahrzeugs bewegbar ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit einer photovoltaischen Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Fahrzeug ist aus DE 33 28 942 A1 bekannt. Danach ist beispielsweise auf dem Dach des Fahrzeugs eine untere Trägerplatte mit einer Solarzelle befestigt, an der beiderseits zwei Trägerplatten mit jeweils einer halb so großen Solarzelle verschwenkbar angeordnet sind. In der Fahrtposition des Fahrzeuges sind die beiden angelenkten Trägerplatten auf die am Dach befestigte mittlere Trägerplatte geklappt. Damit das Sonnenlicht auf die Solarzelle der mittleren Trägerplatte auch dann auftrifft, wenn die seitlichen Trägerplatten auf die mittlere Trägerplatte geklappt sind, sind die seitlichen Trägerplatten lichtdurchlässig ausgebildet.
Aus DE 43 23 140 A1 ist bereits ein Scheibenaufbau für ein Fahrzeug-Schiebedach bekannt, bei dem an der Unterseite einer Glasscheibe eine Halbleiterschicht angeordnet ist, an der auf der von der Glasscheibe abgewandten Seite mit einer Klebefolie eine transparente Abdeckung befestigt ist.
Ferner geht aus DE 103 44 118 A1 eine auf ein Karosserieteil eines Fahrzeugs aufgebrachte organische Solarzelle hervor, deren photoaktive Schicht durch eine Schicht auf der Basis konjugierter Kunststoffe gebildet oder als Farbstoffsensibilisierte Schicht mit halbleitenden Partikeln in einem Elektrolyten ausgebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die die Sonnenstrahlung empfangende Fläche einer an einem Fahrzeug angeordneten photovoltaischen Vorrichtung wesentlich zu vergrößern.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Fahrzeug erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.
Nach der Erfindung weist die photovoltaische Vorrichtung wenigstens eine Solarzelle auf, die in der Parkposition des Fahrzeugs über ein Fenster des Fahrzeugs bewegt werden kann.
Damit kann die Fläche der photovoltaischen Vorrichtung, die Sonnenstrahlung empfängt, wesentlich vergrößert werden. Da beispielsweise ein Automobil am Tag durchschnittlich nur relativ kurze Zeit, beispielsweise eine Stunde, bewegt wird, steht das Fahrzeug fast den gesamten Tag in der Parkposition. Durch die erfindungsgemäß vergrößerte Fläche der photovoltaischen Vorrichtung in der Parkposition kann damit eine entsprechend vergrößerte Menge an elektrischer Energie über den Tag verteilt eingesammelt werden. Mit dieser Energiemenge kann beispielsweise die Batterie eines Elektrofahrzeugs gespeist werden. Damit lässt sich eine Reichweitenverlängerung des Fahrzeugs um einige Kilometer pro Tag erreichen. Selbst wenn nur wenige Kilometer pro Tag mit der erfindungsgemäß gewonnenen solaren elektrischen Energie gefahren werden können, entspricht das bei einem Durchschnittspendler einer deutlichen Reichweitenverlängerung. Auch kann der erfindungsgemäß mit der photovoltaischen Vorrichtung gewonnene Strom auch indirekten Verbrauchern zugeführt werden, beispielsweise einem Lüfter.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Solarzelle, die erfindungsgemäß über ein Fenster des Fahrzeugs bewegbar ausgebildet ist, lichtundurchlässig. Sie bildet damit in der Parkposition des Fahrzeugs zugleich eine Beschattungseinrichtung für das Fenster und damit den Fahrzeuginnenraum.
Dazu braucht die wenigstens eine über das Fenster des Fahrzeugs bewegbare Solarzelle nicht völlig lichtundurchlässig zu sein. Vielmehr reicht eine weitgehende Lichtundurchlässigkeit aus. D. h. der Sonnenlicht-Transmissionsgrad der Solarzelle beträgt vorzugsweise weniger als 30%, insbesondere weniger als 10%, um eine möglichste wirksame Abschattung zu gewährleisten.
Um die wenigstens eine Solarzelle über das Fenster zu bewegen, ist die Solarzelle vorzugsweise auf das Fenster klappbar ausgebildet. Dazu kann die Solarzelle beispielsweise vor der Windschutzscheibe, also im Bereich der Frontklappe oder Motorhaube an der Karosserie angelenkt sein oder am Dach oder im Heckbereich des Fahrzeugs.
Die Klappachse, um die die Solarzelle am Fahrzeug verschwenkbar angelenkt ist, kann sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken, z. B. bei einer auf die Windschutzscheibe klappbaren Solarzelle oder in Fahrzeuglängsrichtung beispielsweise bei einer verschwenkbaren Anlenkung der Solarzelle am Dach, um sie auf die Seitenfenster zu klappen.
Die wenigstens eine klappbare Solarzelle kann dabei in der Fahrtposition auf wenigstens eine weitere Solarzelle klappbar sein, die im Bereich der Frontklappe, am Dach oder im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
In der Parkposition wird dann die dem Sonnenlicht ausgesetzte Fläche der photovoltaischen Vorrichtung durch die wenigstens eine Solarzelle, die an dem Fenster angeordnet ist, sowie die wenigstens eine Solarzelle, die im Bereich der Frontklappe des Dachs oder Heckklappe des Fahrzeugs angeordnet ist, gebildet. Die gewonnene elektrische Energie wird dadurch entsprechend vergrößert.
Dabei kann die wenigstens eine klappbare Solarzelle einen Teil der Frontklappe oder Heckklappe in der Fahrposition bilden. D. h. die Frontklappe bzw. Heckklappe setzt sich dann im Wesentlichen aus beiden Solarzellen, nämlich der unteren Solarzelle und der darauf geklappten, dazu parallelen oberen Solarzelle zusammen.
Die wenigstens eine klappbare Solarzelle die in der Parkposition von der Frontklappe zur Windschutzscheibe bzw. von der Heckklappe zur Heckscheibe klappbar ist, kann durch ein Viergelenk am Fahrzeug schwenkbar angelenkt sein. Auch können in der A-Säule des Fahrzeugs Führungsschienen vorgesehen sein, in denen die zu der Windschutzscheibe bewegbare Solarzelle geführt ist, um in der Parkposition die Windschutzscheibe abzuschatten.
Weiterhin kann die wenigstens eine Solarzelle in eine Tür des Fahrzeugs versenkbar und in die Fensteröffnung der Tür hebbar ausgebildet sein. D. h. die Solarzelle kann damit in der Parkposition wie eine Fensterscheibe aus dem Innenraum der Tür mit einer einem Fensterheber vergleichbaren Einrichtung nach oben ausgefahren werden.
Die photoaktive Schicht kann durch eine Halbleiterschicht gebildet werden. Dazu kann sie aus amorphem, mikromorphem oder mikrokristallinem Silizium bestehen. Sie kann jedoch eine Verbundhalbleiterschicht sein, beispielsweise ein II-IV-Halbleiter wie Cadmium-Tellurid, ein III-V-Halbleiter wie Gallium-Arsenid, ein I-II-IV-Halbleiter wie Kupfer-Indium-Diselenid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid.
Auch kann sie aus einem Siliziumwafer bestehen. Vorzugsweise ist die Solarzelle jedoch als Dünnschichtsolarzelle ausgebildet.
Ferner kann die photoaktive Schicht eine Schicht auf der Basis konjugierter Kunststoffe sein, oder eine Farbstoff-sensibilisierte Schicht mit Farbpartikeln und mit halbleitenden Partikeln in einem Elektrolyten. Diese photoaktive Schichten werden in DE 103 48 118 A1 näher beschrieben. Die konjungierten Kunststoffe können dabei Polyphenylene, Polyvinylphenylene, Polythiophene oder Polyaniline sein. Bei der Farbstoff-sensibilisierten photoaktiven Schicht können die halbleitenden Teilchen aus halbleitendem Titandioxid bestehen. Die Farbpartikel dienen dazu, das eingestrahlte Sonnenlicht im optimalen Spektralbereich zu absorbieren.
Um die durch das Sonnenlicht erzeugten Ladungsträger und damit die elektrische Energie abzuführen, weist die photoaktive Schicht vorzugsweise auf der Lichteinfallseite eine transparente Frontelektrodenschicht und auf ihrer gegenüberliegenden Seite eine Rückelektrodenschicht auf. Die transparente Frontelektrodenschicht kann dazu aus einem elektrisch leitenden Metalloxid bestehen, z. B. Zinkoxid, Zinnoxid, Indium-Zinnoxid oder dergleichen.
Die photoaktive Schicht kann als Folie ausgebildet sein. Dazu kann die photoaktive Schicht auf eine Trägerschicht aufgebracht sein, wobei die auf der Trägerschicht angeordnete photoaktive Schicht mit der Trägerschicht einen Verbund bildet. Die Trägerschicht kann aus einer Folie aus Metall oder Kunststoff bestehen, deren Schichtdicke vorzugsweise bei 10 bis 500 μm, insbesondere 40 bis 200 μm liegt. Anstelle einer solchen Folie kann auch ein Siliziumwafer verwendet werden.
Das Trägerbauteil kann aus Blech oder Kunststoff bestehen. Der Kunststoff kann beispielsweise durch Glasfasern oder Kohlefasern faserverstärkt sein.
Die Solarzelle ist auf der Seite der photovoltaischen Schicht, die von der Lichteinfallseite abgewandt ist, lichtundurchlässig.
Zur lichtundurchlässigen Ausbildung der Solarzelle kann beispielsweise die Trägerschicht, auf der die photoaktive Schicht angeordnet ist, lichtundurchlässig ausgebildet sein, also z. B. aus einer Metallfolie oder aus einer lichtundurchlässigen Kunststofffolie bestehen.
Auch kann das Trägerbauteil lichtundurchlässig ausgebildet sein, um eine lichtundurchlässige Solarzelle zu bilden, also beispielsweise aus Blech oder einem lichtundurchlässigen Kunststoff, gegebenenfalls lichtundurchlässigen faserverstärkten Kunststoff bestehen. Außerdem kann die Rückelektrodenschicht lichtundurchlässig ausgebildet sein, beispielsweise aus Metall bestehen, um die Solarzelle lichtundurchlässig auszubilden.
Die photoaktive Schicht kann mit einer Schmelzklebefolie mit dem Trägerbauteil verbunden sein.
Die Schutzabdeckung kann durch eine transparente Schutzfolie und/oder einen transparenten Lack gebildet sein. Die Schutzfolie kann dabei mit der photoaktiven Schicht mit einer transparenten Schmelzklebefolie verbunden werden.
D. h. die Solarzelle besteht vorzugsweise aus einem Laminat, in dem im mittleren Bereich die photoaktive Schicht, insbesondere die als Folie ausgebildete photoaktive Schicht angeordnet ist, welche auf der Lichteinfallsseite und der gegenüberliegenden Seite mit einer oder mehreren Schutzfolien und/oder einer oder mehreren Schutzschichten, beispielsweise einem Lack oder einer Glasscheibe, abgedeckt ist. Die Schutzabdeckung verhindert das Eindringen von Wasser, Sauerstoff und anderen Stoffen aus der Umgebung in die Solarzelle und schützt sie vor UV-Licht.
Vorteilhafterweise erfolgt die Verbindung zwischen den beiden Außenflächen und der Schutzfolie auf der einen bzw. anderen Seite der photoaktiven Schicht oder der die photoaktive Schicht enthaltenden Folie durch zwei Schmelzklebefolien.
Die Schutzfolie kann aus ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer), Polyolefin, insbesondere PE (Polyethylen), EVOH (Polyethylenvinylalkohol), PCTFE (Polychlortrifluorethylen), PVC (Polyvinylchlorid), PVdC (Polyvinylidenchlorid), PET (Polyethylentherephthalat) oder aus FEP (Fluor-Propylen-Ethylen-Copolymer) bestehen. Die Schmelzklebefolie besteht vorteilhafterweise aus EVA (Polyethylenvinylacetat), PVB (Polyvinylbutyral) oder TPU (thermoplastisches Polyurethan).
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
1 und 3 eine Seitenansicht eines PKW in der Fahrposition mit einer ersten an der Frontklappe oder Motorhaube angebrachten Solarzelle, auf der eine zweite Solarzelle geklappt ist;
2 und 4 eine der 1 bzw. 3 entsprechende Seitenansicht des Automobils, jedoch in der Parkposition, in der die zweite Solarzelle nach oben zur Windschutzscheibe geklappt und dadurch die erste Solarzelle freigelegt ist; und
5 und 6 einen Schnitt durch eine erste bzw. zweite Ausführungsform einer Solarzelle.
Gemäß 1 bis 4 ist im Bereich der Frontklappe F auf dem PKW eine photovoltaische Vorrichtung 10 aus einer ersten Solarzelle 1 und einer zweiten Solarzelle 2 angeordnet. Während die erste Solarzelle 1 fest installiert ist, ist die zweite Solarzelle 2 bewegbar ausgebildet und ist in der Fahrtposition gemäß 1 und 3 auf die zweite Solarzelle 2 geklappt.
Inder Parkposition gemäß 2 und 4 ist das zweite Solarmodul 2 nach oben über die Windschutzscheibe 3 geklappt. Damit ist in der Parkposition die durch die Pfeile 4 und 5 dargestellte Lichteinfallsseite beider Solarzellen 1 und 2 dem Sonnenlicht ausgesetzt. D. h. während in der Fahrposition die die Sonnenstrahlung aufnehmende Fläche der Solarzellen 1 und 2 praktisch null ist, weil sie mit ihrer Lichteinfallsseiten 4 und 5 aufeinanderliegen, besteht die die Sonnenstrahlung aufnehmende Fläche in der Parkposition aus der Fläche beider Solarzellen 1 und 2. Die in der Parkposition gewonnene elektrische Energie kann zur Batterieladung verwendet werden.
Die auf die Windschutzscheibe 3 klappbare Solarzelle 2 ist lichtundurchlässig ausgebildet. Sie bewirkt damit in der Parkposition gemäß 2 und 4 zugleich eine Abschattung der Windschutzscheibe 3 und damit des Innenraums des Fahrzeugs.
Die klappbare Solarzelle 2 ist vor der Windschutzscheibe 3 an dem Fahrzeug verschwenkbar angelenkt.
Bei der Ausführungsform nach 1 und 2 ist dazu ein Viergelenk 6 bis 9 vorgesehen, und bei der Ausführungsform nach 3 und 4 eine Schwenkachse 11, die an dem an der Windschutzscheibe 3 zugewandten, hinteren Ende der Frontklappe F am Fahrzeug angeordnet ist. Das Viergelenk besteht aus den beiden am Fahrzeug angeordneten Gelenken 6 und 7 und den beiden an der Solarzelle 2 angeordneten Gelenken 8 und 9. Die Gelenke 6 und 9 und die Gelenke 7 und 8 sind durch ein Gestänge 16 bzw. 17 miteinander verbunden. Die Achsen der Gelenke 6 bis 9 verlaufen parallel in Fahrzeugquerrichtung.
Gemäß 5 besteht die Solarzelle 1, 2 aus einer photovoltaischen Schicht 12, die auf ein Trägerbauteil 13 laminiert ist. Auf der Lichteinfallsseite 4 ist als Schutzabdeckung 14 eine Schutzfolie vorgesehen. Der Verbund wird durch die Schmelzklebefolien 15a, 15b realisiert.
Bei der Ausführungsform nach 6 wird die photoaktive Schicht 12 direkt von dem Trägerbauteil 13 aufgenommen. Das Trägerbauteil 13 kann dazu beispielswiese aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. Anschließend wird die Schutzabdeckung 14, beispielsweise ein Schutzlack aufgetragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3328942 A1 [0002]
- DE 4323140 A1 [0003]
- DE 10344118 A1 [0004]
- DE 10348118 A1 [0020]

Claims

Fahrzeug mit einer photovoltaischen Vorrichtung (10) mit wenigstens einer Solarzelle (2), die eine photoaktive Schicht (12) auf einem Trägerbauteil (13) aufweist und auf der Lichteinfallsseite (5) mit einer transparenten Schutzabdeckung (14) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle (2) in der Parkposition des Fahrzeugs über ein Fenster (3) des Fahrzeugs bewegbar ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle (2) lichtundurchlässig ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtundurchlässige Solarzelle (2) in der Parkposition des Fahrzeugs, in der sie über ein Fenster (3) bewegt ist, zur Abschattung des Fensters (3) ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle (2) über ein Fenster (3) des Fahrzeugs klappbar ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine klappbare Solarzelle (2) im Bereich der Frontklappe (F), am Dach oder im Heckbereich am Fahrzeug angelenkt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine klappbare Solarzelle (2) in der Fahrtposition auf wenigstens eine im Bereich der Frontklappe (F), am Dach oder im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnete Solarzelle (1) klappbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die klappbare Solarzelle (1) wenigstens einen Teil der Frontklappe (F) oder der Heckklappe des Fahrzeugs bildet.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die klappbare Solarzelle (2) mit einem Viergelenk (6 bis 9) im Bereich der Frontklappe (F) oder Heckklappe am Fahrzeug angelenkt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle (2) in eine Tür des Fahrzeugs versenkbar und in die Fensteröffnung der Tür hebbar ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) durch eine Halbleiterschicht gebildet wird.
Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) eine Schicht auf der Basis wenigstens eines konjugierten Kunststoffs ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) als Farbstoff-sensibilisierte Schicht mit halbleitenden Partikeln in einem Elektrolyten ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) eine transparente Frontelektrodenschicht auf der Lichteinfallsseite (4, 5) und eine Rückelektrodenschicht auf der gegenüberliegenden Seite aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückelektrodenschicht lichtundurchlässig ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) als Folie ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) auf einer Trägerschicht angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht lichtundurchlässig ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine Metallfolie oder eine Kunststofffolie ist.
Fahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall- oder Kunststofffolie eine Dicke von 10 bis 500 μm aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (13) lichtundurchlässig ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (13) aus Blech oder Kunststoff besteht.
Fahrzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff faserverstärkt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photoaktive Schicht (12) mit einer Schmelzklebefolie (15a) mit dem Trägerbauteil (13) verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (14) durch eine transparente Schutzfolie oder einen transparenten Lack oder Glas gebildet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (14), bzw. die Schutzfolie mit einer transparenten Schmelzklebefolie (15b) mit der photoaktiven Schicht (12) verbunden ist.