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Die vorliegende Erfindung betrifft Solarmodule mit Vorder- und Rückseite und einer vorder- und rückseitigen Abdeckung aus Glas.
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Solarmodule mit einer vorder- und rückseitigen Abdeckung aus Glas sind im Prinzip bekannt und in der Literatur beschrieben und werden von verschiedenen Herstellern auch kommerziell angeboten. Im Vergleich zu Modulen mit einer rückseitigen Abdeckung aus speziellen Folien weisen Module mit einer beiderseitigen Abdeckung aus Glas bei der automatisierten Herstellung Vorteile auf und wären daher prinzipiell von Vorteil.
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Alle beschriebenen bzw. kommerziell angebotenen Produkte mit einer beiderseitigen Glasabdeckung haben als gemeinsames Merkmal, dass die Schichtdicke der vorderseitigen Glasabdeckung mindestens 3 mm oder mehr beträgt. Diese Mindest-Schichtdicke der vorderseitigen Abdeckung ergibt sich bei den bekannten Modulen aus der geforderten Stabilität gegen mechanische Belastungen, insbesondere gegen Wind- und Druckbelastung, denen die Module bei der Nutzung im Außenbereich ausgesetzt sind.
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Als Material für die vorderseitige Abdeckung von derartigen Solarmodulen wird bislang praktisch ausschließlich spezielles, eisenoxydarmes und damit eine hohe Transmission aufweisendes Solarglas eingesetzt, welches einen entsprechend hohen Preis aufweist. Standard-Fensterglas weist bei Schichtdicken von 3 mm oder mehr eine zu geringe Transmission auf und führt damit zu einem zu niedrigen und aus wirtschaftlichen Gründen nicht mehr akzeptablen Wirkungsgrad der Solarmodule.
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Auch für die rückseitige Abdeckung aus Glas werden bislang bei allen kommerziell erhältlichen entsprechenden Solarmodulen Dicken von mindestens 3 mm aus dem genannten Solarglas verwendet.
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Durch die hohe Schichtdicke der verwendeten Glasabdeckungen und die Notwendigkeit der Verwendung von speziellem, im Vergleich zu konventionellem Glas, wie es beispielsweise bei der Gebäuderverglasung zum Einsatz kommt (oft auch als Standard-Fensterglas oder einfach Fensterglas bezeichnet) deutlich kostenintensiverem Solarglas sind die bislang kommerziell erhältlichen Module mit einer vorder- und rückseitigen Abdeckung aus Glas schwer und teuer, was sowohl einen anwendungstechnischen als auch einen ökonomischen Nachteil darstellt.
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Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, Solarmodule mit einer aktiven Vorder- und einer passiven Rückseite mit einer vorder- und rückseitigen Glasabdeckung zur Verfügung zu stellen, die die vorstehend geschilderten Nachteile nicht aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Solarmodulen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen.
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Überraschenderweise wurde gefunden, dass entsprechende Solarmodule mit einer, beispielsweise aktiven, vorder- und einer, beispielsweise passiven, rückseitigen Abdeckung aus Glas die geforderte Stabilität auch dann aufweisen, wenn als vorderseitige Abdeckung eine Glasdicke von maximal 2,5 mm eingesetzt wird. Durch die Kombination von vorder- und rückseitiger Glasabdeckung weist der durch die Laminierung der beiden Glasscheiben entstehende Verbund mit den dazwischen angeordneten Solarzellen bzw. photoaktiven Schichten im Fall von Dünnschichtsolarmodulen eine Stabilität gegen mechanische Belastungen (insbesondere Wind- und Druckbelastungen) auf, die den einschlägigen Vorschriften entspricht. Im Stand der Technik ist bislang davon ausgegangen worden, dass die Druckbelastung vollständig von der vorderen Abdeckung aufzunehmen ist, was die Verwendung von Glasdicken von weniger als 3 mm für die vorderseitige Abdeckung ausschloss.
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Um bei den bislang geforderten Glasdicken von 3 mm oder mehr eine zufrieden stellende Transmission der eingebrachten Strahlung durch das Glas und damit einen guten Wirkungsgrad des Solarmoduls zu erzielen, musste spezielles Solarglas eingesetzt werden. Dieses ist in der Herstellung aufwändig und damit entsprechend teuer, was auch die Kosten für die Solarmodule negativ beeinträchtigt.
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Bei den erfindungsgemäßen Solarmodulen hat sich gezeigt, dass es durch die Reduzierung der Glasdicke der vorderseitigen Abdeckung auf maximal 2,5 mm möglich ist, sogenanntes Standard-Fensterglas, wie es z. B. in der konventionellen Gebäudeverglasung Anwendung findet, einzusetzen. Durch die geringere Schichtdicke wird der etwas schlechtere Transmissionsgrad von Fensterglas weitgehend ausgeglichen und insgesamt eine Transmission erreicht, die nicht signifikant schlechter ist als die Transmission bei Solarglas mit Glasdicken von 3 mm oder mehr.
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Der mögliche Ersatz von teurem Solarglas durch Standard-Fensterglas führt damit zu einem deutlichen wirtschaftlichen Vorteil bei der Herstellung der Module.
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Hinzu kommt, dass durch die geringere Dicke der vorderseitigen Abdeckung auch das Gewicht der Solarmodule pro Fläche deutlich reduziert werden kann, was montagetechnisch einen erheblichen Vorteil darstellt und auch die Transportkosten reduziert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Solarmodule eine vorderseitige Glasabdeckung im Bereich von 1,6 bis 2,5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1,6 bis 2 mm auf.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke der rückseitigen Glasabdeckung der Solarmodule maximal 2,5 mm, und liegt vorzugsweise im Bereich von 1,6 bis 2,5 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 1,6 bis 2 mm.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird für die vorderseitige und/oder für die rückseitige Glasabdeckung handelsübliches Fensterglas verwendet.
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Der Aufbau der Solarmodule zwischen der vorder- und rückseitigen Abdeckung aus Glas entspricht dem üblichen Aufbau konventioneller Solarmodule und unterliegt keiner besonderen Beschränkung in dieser Hinsicht. Die Vorteile der Erfindung werden sowohl für kristalline Solarmodule als auch für sogenannte Dünnschichtmodule erzielt, in denen die kristallinen Solarzellen durch photoaktive Schichten geringerer Dicke ersetzt sind.
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Nachstehend werden die Vorteile der Erfindung in erster Linie für kristalline Solarzellen beschrieben, was jedoch keine Beschränkung der Erfindung auf derartige Module darstellt.
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Ein gängiges Fotovoltaikmodul besteht in der Regel aus mehreren serienverschalteten Solarzellen oder im Falle von Dünnschichtmodulen aus mehreren photovoltaischen Schichten, welche entsprechend elektrisch verschaltet sind, um ein möglichst optimales Strom/Spannungsverhältnis zu erreichen und insgesamt den Wirkungsgrad des Moduls zu optimieren. Dem Fachmann ist der prinzipielle Aufbau solcher Solarmodule bekannt und auch in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere Angaben diesbezüglich zu den einzelnen Komponenten bzw. zum spezifischen Aufbau erübrigen.
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Auch die Anbringung der elektrischen Anschlüsse an die Solarzellen bzw. die Herstellung und der Anschluss der photovoltaischen Schichten bei Dünnschichtmodulen innerhalb des Moduls und die Verschaltung der einzelnen Zellen bzw. Schichten in Serie zum Modul ist dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben.
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Verfahren zu erforderlichen luftdichten Laminierung von Glasscheiben auf der Vorder- und Rückseite von Solarmodulen sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und in der Literatur beschrieben. Wesentlich ist eine luftdichte Laminierung um schädliche Umwelteinflüsse von den empfindlichen Solarzellen bzw. photovoltaischen Schichten im Inneren des Moduls fernzuhalten und eine lange Lebensdauer und einen guten Wirkungsgrad aufrecht zu erhalten.
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Die erfindungsgemäßen Solarmodule eignen sich aufgrund ihres im Vergleich zu herkömmlichen Glas-Glas-Solarmodulen geringeren Gewichts auch für Einsatzzwecke, die derartigen Modulen bislang verschlossen waren. Durch das geringere Gewicht der erfindungsgemäßen Solarmodule können auch einfachere Dachkonstruktionen oder Ständerkonstruktionen zur Montage verwendet werden, was die Anwendbarkeit in einer größeren Anzahl von Fällen ermöglicht.
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Im Vergleich zu Modulen mit einer rückseitigen Abdeckung mit speziellen Folien haben die erfindungsgemäßen Module mit einer beiderseitigen Glasabdeckung neben den eingangs erwähnten Vorteilen bei der automatisierten Herstellung den weiteren Vorteil des besseren Schutzes der empfindlichen Teile im Innern des Moduls. Glasabdeckungen sind in der Regel besser diffusionshemmend und auch besser isolierend als die für die rückseitige Abdeckung bisweilen verwendeten speziellen Folien, die zudem auch vergleichbar teuer wie spezielles Solarglas sind.
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Die in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln aus auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.