DE102010004831A1

DE102010004831A1 - Fahrzeug mit photovoltaischer Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010004831A1
Application number: DE102010004831A
Authority: DE
Inventors: Philipp 84030 Mohr
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-21

Abstract

Die Sichtscheibe eines Fahrzeuges wird durch eine Verbundsicherheitsglasscheibe (1) gebildet, wobei zwischen den Einzelscheiben (5, 6) des Verbundsicherheitsglases eine transparente Solarzelle (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit einer durch eine Sicherheitsglas-Sichtscheibe mit einer transparenten Solarzelle gebildeten photovoltaische Vorrichtung.
Aus DE 198 52 184 A1 ist eine Windschutz- und Heckscheibe bekannt, die von der Motorhaube bzw. dem Kofferraumdeckel bis in Kopfhöhe einen Sichtbereich aufweist, an den sich ein undurchsichtiger Dachbereich mit einer elektrischen Funktion anschließt. Dabei wird ein Einscheiben-Sicherheitsglas verwendet, wenn die elektrische Funktion durch eine Solarzelle gebildet wird.
Aus DE 43 23 140 A1 geht ein Schiebedach aus einem Einscheiben-Sicherheitsglas hervor, an dessen Innenseite eine durch Durchbrechungen transparent ausgebildete Solarzelle mit einer Klebefolie befestigt ist.
Die an dem Einscheiben-Sicherheitsglas angeordnete Solarzelle muss in beiden Fällen durch zusätzliche Maßnahmen geschützt werden, die weitere Prozessschritte und Materialien erfordern.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung einer Sichtscheibe aus Sicherheitsglas für ein Fahrzeug wesentlich zu vereinfachen. Dies wird erfindungsgemäß mit dem Fahrzeug nach dem Anspruch 1 erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen wiedergegeben.
Erfindungsgemäß wird die Verscheibung des Fahrzeugs durch Verbundsicherheitsglas gebildet, wobei die Solarzelle zwischen den Einzelscheiben der Verbundsicherheitsglasscheibe angeordnet und transparent ausgebildet ist.
Damit kann die Sichtscheibe im Wesentlichen nach dem bekannten Produktionsprozess für Verbundsicherheitsglas hergestellt werden, bei dem die Einzelscheiben mit einer Schmelzklebefolie durch Laminieren verbunden werden. Bis auf das Einlegen der Solarzelle und das Verbinden der Solarzelle mit den Einzelscheiben können die bekannten Prozessschritte der Verbundsicherheitsglasherstellung unverändert angewendet werden. Durch die Einkapselung durch die Schmelzklebefolie zwischen den Einzelscheiben des Verbundsicherheitsglases ist die Solarzelle zudem hervorragend gegen äußere Einflüsse geschützt.
Die Solarzelle kann an der dem Sonnenlicht zugewandten Außenseite des Fahrzeugs aus einer transparenten Frontelektrodenschicht, einer sich in Richtung des Fahrzeuginnenraums daran anschließenden photoaktiven Schicht und einer Rückelektrodenschicht an der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite bestehen.
Mit der Frontelektrodenschicht und der Rückelektrodenschicht werden die durch das Sonnenlicht in der photoaktiven Schicht erzeugten Ladungsträger und damit die elektrische Energie abgeführt. Um den Strom von den Elektrodenschichten abzuführen, weist die Solarzelle auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Band oder dergleichen elektrischen Leiter zur Stromabnahme an der einen bzw. anderen Elektrodenschicht auf.
Die transparente Frontelektrodenschicht besteht aus einem elektrisch leitenden, transparenten Material, beispielsweise einem Metalloxid, wie Zinkoxid, Zinnoxid oder Indium-Zinnoxid.
Desgleichen kann die Rückelektrodenschicht aus einem transparenten, elektrisch leitenden Material bestehen, beispielsweise aus einem solchen elektrisch leitfähigen transparenten Metalloxid. Die Rückelektrodenschicht kann jedoch auch durch eine Metallschicht gebildet sein.
Die photoaktive Schicht kann durch eine Halbleiterschicht gebildet werden. Dazu kann sie aus amorphem, mikromorphem oder mikrokristallinem Silizium bestehen. Sie kann jedoch auch eine Verbundhalbleiterschicht sein, beispielsweise ein II-IV-Halbleiter wie Cadmium-Tellurid, ein III-V-Halbleiter wie Gallium-Arsenid, ein I-II-V-Halbleiter wie Kupfer-Indium-Diselenid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid. Auch kann sie aus einem Silizium-Wafer bestehen. Vorzugsweise ist die Solarzelle jedoch als Dünnschichtsolarzelle ausgebildet, also nur wenige hundert Mikrometer dick.
Die photoaktive Schicht kann zudem aus einer organischen Verbindung mit elektrisch halbleitenden Eigenschaften bestehen. Eine solche Schicht auf der Basis konjugierter Kunststoff ist beispielsweise in DE 103 48 118 A beschrieben. Die photoaktive Schicht kann dabei mit Fullerenen angereichert sein.
Die Solarzelle kann zudem durch eine Solarfolie gebildet sein. Die photoaktive Schicht der Solarfolie kann auf einer Trägerfolie aus Metall oder Thermoplast mit einer Schichtdicke von beispielsweise 40 bis 200 μm aufgebracht sein. Um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen, sind Schutzschichten vorgesehen, die durch Schutzfolien gebildet werden können. So kann auf beiden Seiten der Solarfolie eine Schutzfolie mit einer Klebefolie aufgebracht sein. Dieser Sandwich-Aufbau wird in einem Laminator zusammengefügt.
Zwar ist die Halbleiterschicht, aus der die photoaktive Schicht besteht, insbesondere bei einer Dünnschichtsolarzelle, meist durchscheinend, aber nicht transparent. Dies gilt erst recht für eine Rückelektrodenschicht aus Metall oder beispielsweise einer Stahlfolie als Trägerfolie der Solarfolie.
Um der Halbleiterschicht und/oder der Metallschicht, an der die Rückelektrodenschicht der Solarzelle oder die Trägerschicht der Solarfolie besteht, Transparenz zu verleihen, kann die Halbleiterschicht und/oder die Metallschicht mit Unterbrechungen versehen werden.
So ist es möglich, die Halbleiterschicht und/oder die Metallschicht mit sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Scheibe erstreckenden streifenförmigen Unterbrechungen zu versehen. Die streifenförmigen Unterbrechungen können dabei dünne Linien mit geringem Abstand voneinander sein. Die Streifen können sich dabei in Stromflussrichtung der Solarzelle von einer zur anderen Seite der Scheibe erstrecken. Statt oder zusätzlich zu solchen Linien können die Unterbrechungen in der Halbleiterschicht und/oder Metallschicht beispielsweise auch durch ein Muster z. B. aus punktförmigen Unterbrechungen gebildet werden, z. B. durch kreisförmige Punkte.
Damit wird der Sichtscheibe eine Transparenz, ähnlich einem Storevorhang verliehen. Da der Abstand der Insassen des Fahrzeugs von der teiltransparenten Scheibe gering ist, ist eine ausreichende Sicht vom Fahrzeuginnenraum nach außen gewährleistet, jedoch nicht in umgekehrter Richtung von außen in den Fahrzeuginnenraum. Damit wir der Fahrzeuginnenraum ähnlich wie durch eine getönte Scheibe gegen Blicke von außen abgeschirmt und zugleich der Sonneneinfall in den Fahrzeuginnenraum gehemmt.
Um die Sonnenenergie optimal zur Stromgewinnung zu nutzen, ist die Sichtscheibe vorzugsweise vollflächig mit der transparenten Solarzelle versehen.
Die photovoltaische Vorrichtung ist erfindungsgemäß, also vorzugsweise ein Laminat, das als mittlere Schicht eine Solarzelle, insbesondere in Form einer Solarfolie aufweist, während die Außenflächen der Solarzelle bzw. der Solarfolie den bekannten Verbundsicherheitsglasaufbau im Automobilbereich aufweisen. Dadurch wird das Eindringen von Wasserdampf, Sauerstoff und UV-Licht verhindert.
Die Verbindung der beiden Einzelscheiben des Verbundsicherheitsglases mit der dazwischen angeordneten Solarzelle bzw. Solarfolie erfolgt durch jeweils eine Schmelzklebefolie auf der einen bzw. anderen Seite der Solarzelle bzw. Solarfolie. Die Schmelzklebefolie besteht vorteilhafter Weise aus EVA (Ethylenvinylacetat), PVB (Polyvinylbutyral) oder aus TPU (thermoplastisches Polyurethan).
Die erfindungsgemäße Sichtscheibe, die mit der transparenten Solarzelle bzw. Solarfolie versehen ist, kann die Windschutz-, Heck- und/oder wenigstens eine Seitenscheibe des Fahrzeugs sein. D. h. die Erfindung ist für alle Verscheibungen am Fahrzeug anwendbar.
Mit der Erfindung kann damit die gesamte Verscheibung eines PKW zur Stromgewinnung genutzt werden. Der gewonnene Strom kann für indirekte Verbraucher, wie beispielsweise Lüfter, verwendet werden. Zudem kann der Strom direkt in die Fahrzeugbatterie eingespeist werden, beispielsweise in die Hochvoltbatterie eines Elektrofahrzeugs. Damit lässt sich eine Reichweitenverlängerung des Elektrofahrzeugs um einige Kilometer pro Tag erreichen. Selbst wenn nur 5 km pro Tag mit Solarengerie gefahren werden kann, entspricht das bei einem Durchschnittspendler, der pro Tag etwa 40 km fährt, einer Reichweitenverlängerung von etwa 12%. Entsprechend dieser Reichweitenverlängerung sinkt auch der CO₂-Ausstoß.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert, deren einzige Figur schematisch einen Querschnitt durch eine Verbundsicherheitsglasscheibe mit einer darin angeordneten photovoltaischen Vorrichtung zeigt.
Die Scheibe 1 weist danach als mittlere Schicht eine transparente Solarzelle 2 auf, die mit jeweils einer Schmelzklebefolie 3, 4 mit den Einzelscheiben 5, 6 des Verbundsicherheitsglases verbunden ist. Die transparente Solarzelle 2 kann auch durch eine transparente Solarfolie gebildet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19852184 A1 [0002]
DE 4323140 A1 [0003]
DE 10348118 A [0013]

Claims

Fahrzeug mit einer durch eine Sicherheitsglas-Sichtscheibe mit einer transparenten Solarzelle (2) gebildeten photovoltaischen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Solarzelle (2) zwischen den Einzelscheiben (5, 6) einer Verbundsicherheitsglasscheibe (1) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (2) durch je eine Schmelzklebefolie (3, 4) auf beiden Seiten mit den Einzelscheiben (5, 6) des Verbundsicherheitsglases verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (2) durch eine transparente Solarfolie gebildet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarfolie eine Trägerschicht aus einer Folie aus Metall oder Thermoplast aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarfolie auf beiden Seiten mit einer Schutzfolie versehen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundsicherheitsglasscheibe (1) vollflächig mit der transparenten Solarzelle (2) oder der transparenten Solarfolie versehen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der transparenten Solarzelle (2) oder transparenten Solarfolie versehene Verbundsicherheitsglasscheibe (1) die Windschutz-, Heck- und/oder wenigstens eine Seitenscheibe des Fahrzeugs bildet.