DE102011104376A1

DE102011104376A1 - Solarzellenmodul

Info

Publication number: DE102011104376A1
Application number: DE102011104376A
Authority: DE
Inventors: Peer-Olaf Kober; Jürgen Schrader
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul (10) mit zumindest einer Solarzelle (12), welche an einem Trägerelement (16) gehalten ist, wobei das Trägerelement (16) selbsttragend ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul mit zumindest einer Solarzelle nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Solche Solarzellenmodule sind dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu entnehmen. Üblicherweise umfassen sie zumindest eine Solarzelle, die auf eine optisch transparente Abdeckung laminiert wird. Auf der der optisch transparenten Seite entgegengesetzten Seite der wenigstens einen Solarzelle ist zudem üblicherweise noch ein Trägerelement vorgesehen, so dass die Solarzelle insgesamt eingekapselt und gestützt ist.
Zur Montage derartiger Solarzellenmodule an Hausdächern, Gebäudefassaden, im Rahmen von frei stehenden Photovoltaikanlagen und gegebenenfalls zukünftig auch im Fahrzeugbau sind zusätzliche Trägerstrukturen in Form von Stützstreben oder dergleichen erforderlich, da bekannte Solarzellenmodule eine gewisse Verwindungsneigung aufweisen und ab einer bestimmten Flächenabdeckung daher gestützt werden müssen, um Beschädigungen zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Solarzellenmodul nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welches besonders einfach zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Solarzellenmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein derartiges Solarzellenmodul umfasst zumindest eine Solarzelle, welche an einem Trägerelement gehalten ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Trägerelement selbsttragend ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Trägerelement eigensteif und benötigt keine zusätzlichen Stützstreben oder dergleichen zur Montage. Mit derartigen Solarzellenmodulen können daher auf einfachste Weise flächige Konstruktionen geschaffen werden, die kein komplexes Tragwerk benötigen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, Hausdächer zu konstruieren, die beinahe ausschließlich aus solchen Solarzellenmodulen bestehen, ohne dass zusätzliche Dachabdeckungen notwendig sind. Dies ist besonders kostengünstig und schafft neue Einsatzgebiete. Auch vollständige Fassadenverkleidungen und dergleichen können mit dem erfindungsgemäßen Solarzellenmodul realisiert werden.
Dabei ist das Trägerelement als strukturierte Platte, vorzugsweise als Wabenplatte ausgebildet. Eine derartige wabenstrukturierte Platte verknüpft ein besonders geringes Eigengewicht mit einer besonders hohen Eigensteifigkeit, so dass auf diese Art besonders leichte, selbsttragende Solarzellenmodule geschaffen werden können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an zumindest einer Seitenfläche des Solarzellenmoduls ein Formschlusselement vorgesehen, welches zu einem an einer jeweils gegenüberliegenden Seitenfläche ausgebildeten Formschlusselement komplementär ist. Die Solarzellenmodule können daher nach Art eines Klicksystems auf einfachste Weise formschlüssig miteinander Montiert werden, so dass sich in dieser Ausführungsform ein besonders geringer Montageaufwand ergibt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Solarzellenmodul wenigstens ein elektrisches Leiterelement zum elektrischen Kontaktieren der wenigstens einen Solarzelle. Diese Leiterelemente sind vorzugsweise ebenfalls mit Schnellverbindern ausgestattet, so dass die Montage größere Modulgruppen auch hier durch einfache Formschlussverbindungen geschaffen werden kann.
Es ist ferner zweckmäßig, in einer Oberfläche des Solarzellenmoduls zumindest eine Regenablaufrinne vorzusehen. Im Bereich der Regenablaufrinne kann das Solarzellenmodul besonders einfach gedichtet werden, so dass sich eine problemlose Trennung zwischen einem „Nassbereich” und einem „Trockenbereich” innerhalb des Solarzellenmoduls realisieren lässt. Die elektrischen Komponenten werden dabei besonders gut vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit geschützt, während das Solarzellenmodul gleichzeitig die Zusatzfunktion der Wasserableitung von einer Fassade oder einem Dach, gegebenenfalls auch einem Fahrzeugsdach, übernehmen kann. Durch die zuverlässige Wasserableitung vom Solarzellenmodul wird des weiteren sichergestellt, dass die Lichtausbeute der Solarzelle nicht durch Stauwasser beeinträchtigt werden kann.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarmoduls;
2 eine Verbindungsanordnung aus mehreren Solarzellenmodulen gemäß 1;
3A bis C zwei Solarzellenmodule gemäß 1 in unterschiedlichen Stadien ihrer Montage;
4 eine geschnittene Detailansicht eines Kantenbereichs eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls mit Formschlusselement;
5 einen Verbindungsbereich zweier Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Solarzellenmodule mit integriertem Regenablauf;
6 eine geschnittene Darstellung des Verbindungsbereichs zweier Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls mit integriertem Regenablauf und elektrischer Verkabelung;
7 ein Kontaktelement zum elektrischen Verbinden mehrerer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Solarzellenmodule untereinander; und
8 eine Anordnung einer Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Solarmodulen gemäß 1.
Ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Solarzellenmodul umfasst eine Solarzelle 12, die eine Abdeckung 14, beispielsweise aus Mineralglas aufweist. Die Abdeckung kann auch aus anderen wie Kunststoff bestehen.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Solarzelle 12 ist ein Trägerelement 16 angeordnet. Das Trägerelement 16 ist als Wabenplatte ausgebildet und daher selbsttragend. Das Solarzellenmodul 10 muss daher nicht weiter abgestützt werden und kann zur lückenlosen Abdeckung von Dächern, Gebäudefassaden, Fahrzeugoberflächen und dergleichen verwendet werden. Die Seitenkanten 18 des Solarzellenmoduls 10 sind mit Kunststoffelementen 20 umspritzt, die zusätzliche Formschlussmittel zum Verbinden mehrerer Solarzellenmodule 10 untereinander bereitstellen können. Auf der Unterseite 22 des Trägerelements 16 können zusätzliche Funktionsstrukturen, wie beispielsweise Dämmkörper 24 zur Gebäudedämmung angebracht werden. Mehrere miteinander verbundene Solarmodule 10 können schließlich auf weiteren Gebäudestrukturen 26 befestigt werden und so in ihrer Gesamtheit die komplette Dachabdeckung bzw. Außenfassade bilden.
Ein Beispiel für eine Anordnung mehrerer solcher Solarmodule 10 ist in 2 dargestellt. Wie zu erkennen, schließen die Solarzellenmodule 10 lückenlos aneinander an. Die Querkanten 28 der einzelnen Module 10 sind für die einzelnen Reihen 30 an Solarzellenmodulen 10 jeweils gegeneinander versetzt, um eine besonders stabile Struktur zu bilden. In Randbereichen der Struktur sind daher gegebenenfalls beschnittene Solarzellenmodule 10' zu verwenden.
Um die Montage der in 2 gezeigten Struktur zu erleichtern, sind an den Kantenbereichen 18 der Solarzellenmodule 10 zueinander komplementäre Formschlusselemente 32, 34 angebracht. Ein Zapfen 36 des Formschlusselements 34 kann dabei in eine Aufnahme 38 des Formschlusselements 32 eingefügt werden, wodurch sich eine Verrastung ergibt. Gleichzeitig greift eine Zunge 40 des Formschlusselements 32 in eine komplementäre Ausnehmung 42 des Formschlusselements 34 ein, so dass in allen Bewegungsrichtungen eine Festlegung der Solarzellenmodule 10 gegeneinander erfolgt. Die Solarzellenmodule 10 können somit ohne weitere Befestigungsmittel auf einfachste Weise formschlüssig nach Art eines Klicksystems verbunden werden.
Wie 4 zeigt, können die Formschlusselemente 32, 34 als an die Seitenkanten 18 der Solarzellenmodule 10 angespritzte Kunststoffstrukturen ausgebildet sein, um so eine besonders einfache Fertigung zu erlauben.
5 veranschaulicht eine weitere Funktion der Formschlusselemente 32, 34. Im zusammengebauten Zustand kann das Formschlusselement 34 ein Dichtungselement 44 gegen die Ausnehmung 38 im Formschlusselement 32 andrücken, so dass die Solarmodule 10 wasserdicht gegeneinander abgeschlossen werden. Zwischen den beiden Modulen verbleibt dabei ein Spalt 46, der als Wasserablaufrinne genutzt werden kann.
Wie 6 zeigt, kann dies mit einer zusätzlichen elektrischen Verbindung kombiniert werden. Elektrische Leitungen 48 erstrecken sich durch den Träger 16 der Solarzellenmodule 10 bis in die Formschlusselemente 32, 34 hinein. An der Berührungsstelle zwischen den Formschlusselementen 32, 34 sind elektrische Schnellkupplungen 50 vorgesehen, über die die Leitungen 48 beim Zusammenstecken der Solarzellenmodule 10 verbunden werden. Diese Schnellkupplungen 50 können beispielsweise wie in 7 dargestellt, durch Pins 52 realisiert werden, wobei eine Feder 54 für eine Anpresskraft zwischen den komplementären Elementen sorgt, so dass die Leitungen 48 zuverlässig verbunden werden. Solche Kontaktelemente 50 können sich, wie in 8 gezeigt, entlang der Kanten der Solarzellenmodule 10 erstrecken, so dass diese entweder lediglich reihenweise, wie in 8 gezeigt oder reihen- und spaltenweise miteinander verbinden lassen.
Insgesamt wird so ein Solarzellenmodul 10 geschaffen, welches besonders einfach zu montieren ist und vorhandene Flächen besonders gut ausnutzt, so dass ein besonders hoher Energieertrag sichergestellt wird.
Die Anordnung der Solarzellen auf einem Leichtbauträger ermöglichen Anwendungen insbesondere im architektonischen, aber auch im Bereich der Fahrzeugtechnik, wobei hier insbesondere Anwendungen im Güterverkehr denkbar sind.

Claims

Solarzellenmodul (10) mit zumindest einer Solarzelle (12), welche an einem Trägerelement (16) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) als selbsttragende, strukturierte Platte, vorzugsweise als Wabenplatte ausgebildet ist.
Solarzellenmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Seitenfläche (18) des Solarzellenmoduls (10) ein Formschlusselement (32, 34) vorgesehen ist, welches zu einem an einer jeweils gegenüberliegenden Seitenfläche (18) ausgebildeten Formschlusselement (32, 34) komplementär ist.
Solarzellenmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul (10) wenigstens ein elektrisches Leiterelement (48) zum elektrischen Kontaktieren der wenigstens einen Solarzelle (12) umfasst.
Solarzellenmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Oberfläche des Solarzellenmoduls (10) zumindest eine Regenablaufrinne (46) ausgebildet ist.