DE102014117878A1

DE102014117878A1 - Eine Platte, ein Verfahren zum Herstellen einer Platte und ein Verfahren

Info

Publication number: DE102014117878A1
Application number: DE102014117878.5A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Goller; Denis Lenardic; Katharina Schmut
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2015-06-18
Also published as: CN104766898A; US10530018B2; US20150171484A1; CN104766898B

Abstract

Eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine transluzente Schichtanordnung und eine Batteriezelle, die zumindest teilweise in die transluzente Schichtanordnung eingebettet ist.

Description

GEBIET
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Platte, ein Verfahren zum Herstellen einer Platte und auf ein Verfahren.
HINTERGRUND
Platten werden häufig auf unterschiedlichen Anwendungsgebieten verwendet, die z. B. unterschiedliche Technikgebiete umfassen, wie z. B. Elektronik- und Automobil-Anwendungen, um nur zwei Beispiele zu nennen, sowie Architektur. Z. B. können Platten als Teile einer Gebäudefassade, als Teil eines Dachs oder z. B. für Innendekorationen verwendet werden. Aber auch auf anderen technischen Gebieten können Platten aus Entwurfs- und/oder Schutz-Gründen verwendet werden sowie als Teil einer Verglasung eines Autos oder eines anderen Fahrzeugs sowie als Teil einer Anzeige. Viele dieser Platten sind zumindest teilweise transluzent.
Auf vielen dieser Gebiete besteht ein Bedarf zum Bereitstellen elektrischer Energie an Bauelemente, Schaltungen oder andere Komponenten, die aus unterschiedlichen Gründen betrieben werden sollen. Gleichzeitig jedoch kann der verfügbare Raum sowie das Gewicht und ein Versuch, Bauelemente zu erzeugen und zu integrieren, die elektrische Energie erzeugen oder elektrische Energie speichern, eine ernsthafte technische Herausforderung sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Daher besteht ein Bedarf zum Integrieren eines elektrische Energie speichernden Bauelements, um eine einfachere Implementierung zu erlauben.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand von einem beliebigen der Ansprüche erfüllt werden.
Eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel weist eine transluzente Schichtanordnung und eine Batteriezelle auf, die zumindest teilweise in die transluzente Schichtanordnung eingebettet ist.
Optional ist die Platte zumindest teilweise räumlich transluzent ist, und die Batteriezelle ist in ein Sichtfeld der Platte eingebettet.
Wiederum optional weist die transluzente Schichtanordnung eine vorstrukturierte, transluzente Schicht auf, die eine Ausnehmung aufweist, die die Batteriezelle vollständig oder zumindest teilweise unterbringt.
Optional ist die vorstrukturierte, transluzente Schicht durch ein Glasmaterial gebildet.
Wiederum optional sind die Ausnehmung und die Batteriezelle durch eine Einkapselungsschicht abgedeckt.
Optional ist die Platte zumindest teilweise räumlich transluzent und die Einkapselungsschicht deckt eine Oberfläche der vorstrukturierten, transluzenten Schicht in einem Sichtfeld der Platte im Wesentlichen vollständig ab.
Wiederum optional weist die transluzente Schichtanordnung eine transluzente erste Schicht, eine zweite Schicht und eine Haftschicht auf, um die erste Schicht und die zweite Schicht zu bonden, wobei die Batteriezelle zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist, und wobei die Haftschicht die Batteriezelle zumindest lateral umgibt.
Optional weist die Haftschicht zumindest entweder Silikon oder ein Harz auf.
Wiederum optional ist die Batteriezelle an einer zumindest lokal glatten Oberfläche von zumindest entweder der ersten Schicht oder der zweiten transluzenten Schicht befestigt.
Optional weist die transluzente Schichtanordnung eine elektrische Kontaktstruktur auf, um die Batteriezelle elektrisch zu koppeln, um elektrische Energie aus der Batteriezelle zu extrahieren oder die Batteriezelle zu laden oder beides.
Wiederum optional ist die elektrische Kontaktstruktur transluzent.
Optional weist die elektrische Kontaktstruktur ein elektrisch leitendes, transluzentes Material auf.
Wiederum optional weist die Platte eine Mehrzahl von Batteriezellen auf.
Optional ist die Platte in ein Photovoltaikmodul integriert, wobei das Photovoltaikmodul ferner ein Photovoltaikelement aufweist, das mit der Batteriezelle koppelbar ist, um die Batteriezelle mit elektrischer Energie zu laden, die durch das Photovoltaikelement bereitgestellt wird.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Platte, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Batteriezelle, und das Einbetten der Batteriezelle zumindest teilweise in eine transluzente Schichtanordnung aufweist.
Optional weist das Einbetten der Batteriezelle das Erzeugen einer Ausnehmung zum Unterbringen der Batteriezelle vollständig oder zumindest teilweise in einer transluzenten Schicht der transluzenten Schichtanordnung, das Anordnen der Batteriezelle in der Ausnehmung und das Abdecken der Batteriezelle und der Ausnehmung mit einer Einkapselungsschicht auf.
Wiederum optional weist das Einbetten der Batteriezelle das Befestigen der Batteriezelle auf einer ersten Schicht und Bonden einer zweiten Schicht an die erste Schicht durch Bereitstellen einer Haftschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht derart auf, dass die Haftschicht die Batteriezelle zumindest teilweise lateral umgibt, wobei zumindest entweder die erste Schicht oder die zweite Schicht transluzent ist.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren, das das Bereitstellen einer Batteriezelle, die zumindest teilweise in eine transluzente Schichtanordnung eingebettet ist, und das Extrahieren elektrischer Energie aus der Batteriezelle aufweist, die in der transluzenten Schichtanordnung einer Platte enthalten ist.
Optional weist das Verfahren ferner das Laden der Batteriezelle auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele in den enthaltenen Figuren beschrieben.
1 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2a zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht für eine Autoverglasung;
2b zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Fassaden- oder Dach-Verglasung;
2c zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Fassaden- oder Dach-Verglasung, die Solarzellen umfasst;
3 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugsonnendachs als eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 zeigt eine Glasplatte für eine Fassade als eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 zeigt eine weitere Glasplatte für eine Fassade als eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 zeigt ein Abschattungssystem für eine Fassade, das als eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel implementiert ist;
9 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer transparenten Dachverglasung als eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 zeigt eine Querschnittansicht einer Batteriezelle;
11 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel in der Form einer Glasplatte;
12 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht eines Zwischenschritts einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel während der Herstellung;
13 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte, die unterschiedliche Zwischenschritte der Herstellung der Platte anzeigt;
14 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte für eine Anzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel;
15a zeigt eine schematische Querschnittansicht eines ersten Zwischenzustands einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel, das hergestellt wird;
15b zeigt eine schematische Querschnittansicht eines weiteren Zwischenzustands einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel, das hergestellt wird;
15c zeigt eine schematische Querschnittansicht eines weiteren Zwischenzustands einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel, das hergestellt wird;
16 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine Schaltung aufweist;
17 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
18 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben. In diesem Kontext werden zusammenfassende Bezugszeichen verwendet, um mehrere Objekte gleichzeitig zu beschreiben oder um gemeinsame Merkmale, Abmessungen, Charakteristika oder ähnliches dieser Objekte zu beschreiben. Die zusammenfassenden Bezugszeichen basieren auf ihren individuellen Bezugszeichen. Ferner werden Objekte, die in mehreren Ausführungsbeispielen oder mehreren Figuren erscheinen, die aber identisch sind oder zumindest im Hinblick auf einige ihrer Funktionen oder strukturellen Merkmale, mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, beziehen sich Teile der Beschreibung, die sich auf solche Objekte beziehen, auch auf die entsprechenden Objekte der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele oder der unterschiedlichen Figuren, außer dies ist explizit oder – unter Berücksichtigung des Kontextes der Beschreibung und der Figuren – implizit anderweitig angegeben. Daher können ähnliche oder verwandte Objekte mit zumindest einigen identischen oder ähnlichen Merkmalen, Abmessungen und Charakteristika implementiert sein, können jedoch auch mit unterschiedlichen Eigenschaften implementiert sein.
Platten können verbreitet auf unterschiedlichen Anwendungsgebieten verwendet werden, die z. B. sowohl die Gebiete der Technik als auch Architektur umfassen. Z. B. kann eine Platte als ein Teil einer Fassade oder eines Dachs eines Gebäudes oder einer ähnlichen Struktur verwendet werden. Jedoch auch auf anderen Gebieten von Anwendungen und Technik können Platten verwendet werden, z. B. aus Entwurfsgründen oder um ein System, eine Struktur oder ein Objekt zu schützen.
Diese Platten können z. B. implementiert sein, um zumindest teilweise oder – anders ausgedrückt – teilweise oder vollständig transluzent zu sein. Eine Platte kann z. B. teilweise transluzent sein im Hinblick auf eine räumliche Verteilung seiner Transluzenz, im Hinblick auf die Intensität von Licht, das in der Lage ist, durch die Platte oder Teile desselben übertragen zu werden, dessen Frequenz oder Wellenlänge oder eine beliebige Kombination derselben.
Anders ausgedrückt kann ein Medium, wie z. B. eine Platte, einen oder mehrere Bereiche aufweisen, die transluzent sind, während andere Bereiche des Mediums nicht transluzent sind. Zusätzlich oder alternativ kann der transluzente Bereich oder die transluzenten Bereiche eines solchen Mediums transluzent im Hinblick auf einen einzelnen, einige, einen Bereich von oder mehrere Bereiche eines elektromagnetischen Spektrums sein, was z. B. das sichtbare Spektrum, das Infrarotspektrum und das ultraviolette Spektrum umfasst, um nur einige zu nennen. Abhängig von der vorgesehenen Anwendung kann die Transluzenz des Mediums im Hinblick auf die Frequenzen oder Wellenlängen entsprechend angepasst sein, z. B. unter Verwendung einer Beschichtung oder einer entsprechenden Schicht, die in das Medium integriert ist.
Folglich kann das Medium vollständig oder nur teilweise tansluzent sein, nicht nur im Hinblick auf die Transluzenz betreffend die unterschiedlichen Wellenlängen oder Frequenzen sondern auch im Hinblick auf einen Betrag der spektralen Energie, die durch das Medium übertragen wird, im Hinblick auf die einfallende Energie der entsprechenden Wellenlänge oder Frequenz. Dies kann als spektrale Transluzenz bezeichnet werden.
Unter Betrachtung der Transluzenz oder Durchlässigkeit (Transmittanz) als eine Funktion, die in der Lage ist, Werte zwischen 0 und 1 anzunehmen, die einen Betrag einer spektralen Energie im Hinblick auf eine bestimmte Wellenlänge oder Frequenz anzeigen, die durch das Medium lokal an einer vordefinierten Position übertragen wird, in Bezug auf die Gesamtenergie, die von der anderen Seite des Mediums einfällt, im Hinblick auf dieselbe Position, und dieselbe Frequenz oder Wellenlänge, kann die Transmittanz jeglichen Wert in dem zumindest teilweise transluzenten Bereich annehmen, der größer als 0 ist, bis zu Werten, die 1 umfassen.
Während die Transluzenz die Fähigkeit eines Materials, oder z. B. des Mediums beschreibt, Licht oder andere elektromagnetische Strahlung durch das entsprechende Objekt passieren zu lassen, impliziert die Eigenschaft der Transluzenz nicht notwendigerweise, dass die Photonen der elektromagnetischen Strahlen im Allgemeinen dem Snelliusschen Gesetz folgen. Das Snelliussche Gesetz beschreibt die Lichtbrechung. Während ein transparentes oder zumindest teilweise transparentes Medium nicht nur in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung von einem, einigen, einem Bereich oder mehreren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums durch das Medium passieren zu lassen, unterliegen die Photonen weiterhin dem Snelliusschen Gesetz. Anders ausgedrückt ist ein transparentes Medium auch ein transluzentes Medium aber nicht notwendigerweise umgekehrt.
Wiederum anders ausgedrückt ermöglicht ein transluzentes Medium den Transport von Licht oder elektromagnetischer Strahlung, während ein transparentes Medium nicht nur den Transport des Lichts oder der entsprechenden elektromagnetischen Strahlung sondern auch eine Bilderzeugung durch das transportierte Licht oder die elektromagnetische Strahlung durch das zumindest teilweise transparente Medium erlaubt. Die entgegengesetzte Eigenschaft von Transluzenz ist Opazität. Daher können transparente Materialien als durchsichtig erscheinen, optional mit einem Gesamterscheinungsbild einer Farbe oder einer Kombination aus verschiedenen Farben.
Ähnlich zu einem Medium, das zumindest teilweise transluzent ist, kann ein Medium auch zumindest teilweise transparent im Hinblick zumindest entweder darauf, dass eine räumliche Verteilung von Bereichen transparent oder nicht-transparent ist, im Hinblick auf dessen Frequenzabhängigkeit oder Wellenlängenabhängigkeit oder im Hinblick auf dessen Transmittanz sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein nicht-transparenter Bereich oder Teil eines Mediums transluzent oder nicht-transluzent sein kann. Ein transluzentes Medium oder eine Struktur kann vollständig oder teilweise – oder anders ausgedrückt – zumindest teilweise transluzent sein. Anders ausgedrückt kann jegliche Struktur, Medium oder Objekt, das als transluzent beschrieben ist, zumindest teilweise transluzent sein. Anders ausgedrückt kann jegliches Medium, Struktur oder Objekt, das transluzent ist, teilweise transluzent, vollständig transluzent, teilweise transparent oder vollständig transparent sein, wie oben ausgeführt wurde.
1 zeigt eine Querschnittansicht einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Platte weist eine transluzente Schichtanordnung 110 auf, in die zumindest teilweise eine Batteriezelle 120 eingebettet ist. Die transluzente Schichtanordnung 110 kann zumindest teilweise transluzent oder zumindest teilweise transparent sein, abhängig von der Implementierung. Die Batteriezelle 120 selbst kann ebenfalls transparent, transluzent oder nicht-transluzent sein.
Die Platte 100 kann optional zumindest teilweise räumlich transluzent sein. In diesem Fall kann die Batteriezelle in ein Sichtfeld der Platte eingebettet sein, wie durch ein Auge 130 eines Beobachters dargestellt ist. Z. B. kann die Platte 100 eine Glasplatte, eine Glasscheibe, eine Frontscheibe, eine Dachscheibe oder eine ähnliche Struktur sein, die z. B. in der Architektur oder auf anderen Gebieten der Technik verwendet werden kann.
Bevor jedoch weitere Ausführungsbeispiele detaillierter beschrieben werden, könnte es interessant sein, zuerst einige Anwendungen zu betrachten. Die ersten Anwendungsgebiete kommen aus der Architektur und aus Fahrzeugen, wie z. B. motorisierten Fahrzeugen, wie z. B. Autos. Transparente oder semi-transparente, laminierte Verglasungen werden verbreitet als Teil eines Fahrzeugs oder einer Gebäudefassade, eines Dachs oder einer Ummantelung verwendet. Z. B. kann eine Verglasung in der Form einer Windschutzscheibe oder eines Schiebedachfensters in einem Fahrzeug oder von üblichen Fenstern oder größeren, dedizierten Glasteilen implementiert sein, die für eine Integration in transparente Gebäudefassaden und/oder Dächer gedacht sind, um nur einige Beispiele zu nennen. Diese Verglasungen können unterschiedlichen Funktionen und Zwecken dienen. Z. B. können sie ein Inneres eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes mit Tageslicht versorgen und gleichzeitig einen gewissen Wärmeschutz bereitstellen, durch Isolieren des Inneren. Diese Funktionen und Zwecke sind die verbreitetsten und daher die am häufigsten eingesetzten Funktionen.
Die Verglasung selbst kann z. B. Solarzellen umfassen und in der Folge eine zusätzliche Funktionalität zum Erzeugen elektrischer Energie oder Elektrizität erfüllen. Ähnlich zu Wafer-basierten Solarzellen können Mikrobatterien in eine Verglasung gemäß einem Ausführungsbeispiel integriert sein. Z. B. kann das Einsetzen eines Ausführungsbeispiels gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Integration von Glas, transparenten oder transluzenten Materialien erlauben, die zusammen mit einem Batteriegehäuse verwendet werden sollen, das eine neue und bislang unerforschte Funktion zeigt, die Funktion der Elektrizitätsspeicherung innerhalb einer in ein Fahrzeug oder Gebäude integrierten Verglasung, wo das transparente oder transluzente Material oder Medium als ein Mikrobatteriegehäuse funktioniert. Wie vorangehend erwähnt wurde, kann ein solches transluzentes oder transparentes Material z. B. laminiertes Glas sein.
Wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird, kann eine Batteriezelle oder eine Mikrobatterie oder Batterie als jegliche Vorrichtung betrachtet werden, die in der Lage ist, Energie elektrochemisch zu speichern. Optional können diese elektrochemischen Energiespeicherungsvorrichtungen wieder aufladbar sein. Dies ist jedoch keinesfalls notwendig. Nichtsdestotrotz kann eine Batteriezelle 120 als eine sekundäre galvanische Zelle oder Batterie implementiert sein, wenn z. B. Ausführungsbeispiele in dem Kontext eines Energieertrags z. B. aus Solarenergie verwendet werden.
Wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird, kann eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel als eine transparente Verglasung zusammen mit Solarzellen verwendet werden. Eine solche Struktur kann auch als ein transparentes Solarmodul bezeichnet werden, das z. B. in Reihe in eine oder mehrere Stränge geschaltet sein kann. Diese Stränge können dann mit einem Inverter verbunden sein, der dann in der Lage sein kann, die elektrische Energie in ein öffentliches Energienetz zu speisen. Natürlich können als eine alternative oder zusätzliche Implementierung Mikroinverter für jedes der Module oder jeden der Stränge verwendet werden. Herkömmlicherweise wird die Elektrizität, die durch die Solarzellen erzeugt wird, üblicherweise in das öffentliche Netz ohne die Möglichkeit einer Energiespeicherung gespeist. Alternativ können Ladungssteuerungen und alleinstehende Batterien zum Speichern von Energie verwendet werden.
Eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel kann verwendet werden, um Energie zu sichern und zu speichern, die durch photovoltaische Systeme erzeugt wird, wie z. B. Solarzellen in Gebäuden, wenn die Platte z. B. in eine Gebäudeverglasung integriert ist. In diesem Fall können die Batteriezelle 120 oder die Batteriezellen 120 verwendet werden, um die Energie zu speichern und die Energie in das öffentliche Netz zuzuführen, um nur ein Beispiel zu nennen. Falls die Platte 100 in ein Auto integriert ist, z. B. als eine Autoverglasung, kann die Batteriezelle 120 (Mikrobatterie) verwendet werden, um elektrische Energie zu sichern, die durch einen Alternator (Lichtmaschine) erzeugt wird, während das Auto fährt, und eine Hauptbatterie des Fahrzeugs zu unterstützen, z. B. während der Nacht oder während des Parkens. Die Energie, die in der Batteriezelle 120 oder einer Mehrzahl von Batteriezellen 120 gespeichert ist, kann z. B. zur Klimaanlagenunterstützung, für Sicherheitssysteme wie z. B. Sensoren und Kameras des geparkten Autos verwendet werden. Ausführungsbeispiele sind jedoch keineswegs auf größere Fahrzeuge wie z. B. Autos oder LKWs beschränkt sondern können auch in kleineren Fahrzeugen implementiert sein, wie z. B. Stadtfahrrädern und ähnlichen Fahrzeugen. Z. B. kann in dem Fall eines Stadtfahrrads eine Platte 100 ein Teil eines Dachs oder einer vorderen Windschutzscheibe des entsprechenden Fahrrads sein. Anders ausgedrückt, können eine oder mehrere Batteriezellen 120 z. B. in ein Dach, eine Frontwindschutzscheibe oder ähnliches integriert sein.
2a zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Autoverglasung 200, wie z. B. einer Windschutzscheibe oder eines Schiebedachs. Die Autoverglasung 200 weist einen Rahmen 210 auf, der auf beiden lateralen Seiten einer Autoverglasung 200 angeordnet ist. Senkrecht zu einer Einfallsrichtung des Lichts 220 weist die Autoverglasung 200 eine Folie 230 auf, die z. B. eine PVB-Folie (PVB = Polyvinyl-Butyral) oder eine EVA-Folie (EVA = Ethylenvinylacetat) aufweisen oder sein kann. Diese zwei Materialien werden als Einkapselungsmaterialien bei einer herkömmlichen Autoverglasungsherstellung verwendet. Jedoch können nicht nur diese Materialien, sondern auch andere Materialien in Platten 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet werden, wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird.
Auf beiden Seiten der Folie 230 ist eine Schicht aus Glas 240-1, 240-2 auf die Folie 230 laminiert. Durch Laminieren der Glasschichten 240 auf die Folie 230 kann eine erforderliche Sicherheitseigenschaft der Autoverglasung 200 in dem Fall eines Unfalls und dabei eines Glasbruchs sichergestellt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Querschnittansicht von 2a nur eine vereinfachte, allgemeine Konstruktion einer solchen Fahrzeugverglasung 200 darstellt.
2b zeigt eine andere, herkömmlichere Verglasung in einer vereinfachten Querschnittansicht. Um genauer zu sein zeigt 2b eine Querschnittansicht einer üblichen Fassaden- oder Dach-Verglasung 250, die z. B. als Glasscheibe oder Fenster verwendet werden kann. Die Verglasung 250 weist wiederum einen Rahmen 210 auf, der lateral auf beiden Seiten in der Querschnittansicht von 2b angeordnet ist. Der Rahmen 210 wird auch als ein Verglasungsrahmen bezeichnet.
Die Verglasung 250 weist wiederum eine Folie 230 auf, wobei auf beiden Seiten einer Folie 230 Glasschichten 240-1, 240-2 laminiert sind. Aufgrund der laminierten Struktur der Folie 230 und der zwei Glasschichten 240-1, 240-2 bietet die Verglasung 250 eine Sicherheits- oder Schutz-Eigenschaft, die die Verglasung z. B. interessant für Sicherheits- oder Schutz-bezogene Anwendungen machen kann, wie z. B. ein Schaufenster oder ein Anzeigefenster.
Die Verglasung 250 weist jedoch ferner ein eingekapseltes Volumen 260 auf, das z. B. mit einem Gas gefüllt sein kann, um eine Wärmeisolierung zu verbessern. Das Volumen 260 ist durch den Rahmen 210 begrenzt, wobei der Einkapselungsstoff die Folie 230 und die zwei Glasschichten 240 und ein weitere Glasschicht 270 aufweist, die auf einer Seite gegenüberliegend zu der Glasschicht 240-1 im Hinblick auf das Volumen 260 angeordnet ist. Durch Implementieren des Volumens 260, das optional mit einem Gas gefüllt sein kann oder ein Vakuum aufweisen kann, können die thermischen Eigenschaften der Verglasung 250 auch positiv beeinflusst werden im Vergleich zu einer Implementierung ohne das Volumen 260. Wie nachfolgend ausgeführt wird, kann eine solche Verglasung 250 als eine Basis zum Integrieren von einer oder mehreren Batteriezellen 120, z. B. Mikrobatterien verwendet werden, um eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel bereitzustellen.
Bevor jedoch eine weitere Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel detaillierter im Hinblick auf 2c beschrieben wird, wird eine weitere Fassaden- oder Dachverglasung 250 beschrieben. 2c zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Fassaden- oder Dach-Verglasung 250, die sich von der, die in 2b gezeigt ist, hauptsächlich im Hinblick auf die weitere Glasschicht 270 unterscheidet, die durch eine Anordnung 280 ersetzt wurde, die Solarzellen 290 aufweist, die in eine Einkapselungsschicht 300 eingebettet sind, wobei auf jede Seite der Einkapselungsschicht 300 eine weitere Glasschicht 310-1, 310-2 laminiert ist. Anders ausgedrückt umfasst die Fassaden- oder Dach-Verglasung 250, die in 2c gezeigt ist, Solarzellen 290, die zwischen eine Verglasung laminiert sind, die durch die weiteren Glasschichten 310 auf einer Vorderseite einer Verglasung 250 gebildet sind, wie durch die Pfeile angezeigt ist, die das Licht 220 anzeigen. Wie nachfolgend ausgeführt wird können sogar in einer solchen Struktur Batteriezellen 120, wie z. B. Mikrobatterien, integriert sein, um eine Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel zu bilden. Wie die nachfolgende Beschreibung detaillierter zeigen wird, können Mikrobatterien oder andere Batteriezellen 120 in eine Verglasung derart integriert sein, dass die resultierende Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel allein als eine Verglasungsplatte verwendet werden kann. Mikrobatterien oder andere Batteriezellen 120 jedoch können auch Teil einer isolierenden Verglasung sein, wie z. B. in 2b gezeigt ist, die optional Solarzellen 290 umfassen kann, um ein transparentes Solarmodul zu bilden. Die Mikrobatterien oder Batteriezellen 120 können mit einem Mikroinverter verbunden sein, um Energie in ein öffentliches Netz zuzuführen, wenn sie z. B. in einer in einem Gebäude integrierten Verglasung verwendet werden, oder sie können als zusätzliche Leistungsquelle verwendet werden, z. B. in einem Standby-Modus.
Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass die vorgeschlagene Lösung keineswegs auf Fahrzeug- und Gebäude-Verglasungen beschränkt ist, sondern auch in zahlreichen anderen Anwendungen im kleinen oder großen Maßstab verwendet werden kann, wie z. B. gehäuselose Integration von Mikrobatterien in Glassubstrate für Anzeigen, wie z. B. LC-Anzeigen (LC = Liquid Crystal; Flüssigkristall) oder ähnliche Anwendungen. Mikrobatterien oder andere Batteriezellen 120 können nicht nur in allgemeines Glas sondern auch in transluzente oder transparente Kunststoffverglasungen integriert sein, wie z. B. Polycarbonat oder ähnliche Materialien.
Wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird, kann eine Integration einer Batteriezelle 120 in eine Verglasung oder eine transluzente Schichtanordnung 110 z. B. durch einen Laminierungsprozess von zwei Verglasungen erreicht werden, wobei die Batteriezellen 120 dazwischen platziert sind. Zusätzlich oder alternativ kann ein profiliertes oder vorstrukturiertes Glas als ein Substrat für die Mikrobatterien oder andere Batteriezellen 120 verwendet werden und ein zusätzlicher Laminierungsprozess kann verwendet werden, um die Batteriezellen 120 einzukapseln.
3 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wiederum weist die Platte 100 eine transluzente Schichtanordnung 110 auf, in die eine Batteriezelle 120 zumindest teilweise eingebettet ist. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Batteriezelle 120 – um genauer zu sein – vollständig in die transluzente Schichtanordnung 110 eingebettet. Die transluzente Schichtanordnung 110, die in 3 gezeigt ist, weist eine vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 auf, die eine Ausnehmung 330 aufweist, die angepasst ist, um die Batteriezelle 120 vollständig oder zumindest teilweise unterzubringen. 3 zeigt als durchgezogene Linie die Batteriezelle 120, die vollständig durch die Ausnehmung 330 der vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 untergebracht ist. Wenn jedoch die Batteriezelle 120 z. B. implementiert ist, wie durch die gepunktete Linie in 3 gezeigt ist, ist die Ausnehmung 330 möglicherweise nur in der Lage, die Batteriezelle 120 teilweise unterzubringen.
Die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 kann durch ein Glasmaterial gebildet sein. Das Glasmaterial kann z. B. jegliches amorphe oder nicht-kristalline, solide Material sein, das eine Nahordnung aufweist. Z. B. kann das Glasmaterial ein Silica-basiertes (SiO₂) Material sein, das einen Hauptbestandteil des Glasmaterials darstellen kann.
Das Glasmaterial kann jedoch auch synthetische oder organische Feststoffe aufweisen, z. B. PMMA (PMMA = Poly(Methylmethacrylat)) oder ähnliche Materialien.
Die Platte 100 kann ferner eine Einkapselungsschicht 340 aufweisen, die auf solche Weise aufgebracht sein kann, dass sie die Ausnehmung 330 und die Batteriezelle 120 abdeckt. Die Einkapselungsschicht 340 kann ferner EVA (Ethylenvinylacetat) und/oder PVB (Polyvinyl-Butyral) aufweisen. Ferner können Silokone und einige Kunststoffsilikon-basierte Materialien gleichermaßen verwendet werden. Transparentes Polyurethan, Ionomere, UV-härtbare Harze (UV = ultraviolettes Licht) und andere neue Polymermaterialen können ebenfalls in einem Material für die Einkapselungsschicht 340 enthalten sein oder als solches verwendet werden. Im Vergleich zu dem üblicherweise verwendeten EVA und PVB können neuere Einkapselungsmaterialien und Verfahren möglicherweise bei einer niedrigeren Laminier-Prozesstemperatur verwendet werden, was die Prozesszeit verkürzen kann, die Möglichkeit eines geringeren Aufwands im Hinblick auf Herstellung und daher geringere Kosten bieten kann und besser kompatibel sein kann mit Temperaturanforderungen, die durch andere Strukturen und Prozesse gefordert werden. Durch Verwenden von einem beliebigen dieser Einkapselungsmaterialen zwischen zwei Schichten, die ein Glasmaterial aufweisen, können mechanische Eigenschaften eines resultierenden Laminats verbessert werden, z. B. im Hinblick auf Glasbruch oder ähnliches.
Optional kann auf der Einkapselungsschicht 340 auf einer Seite gegenüberliegend zu der der vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 die transluzente Schichtanordnung 110 ferner eine weitere, transluzente Schicht 350 aufweisen. Anders ausgedrückt kann die weitere, transluzente Schicht 350 im Wesentlichen ausnehmungsfrei implementiert sein. Natürlich, um die Platte 100 zu befestigen, können einige Ausnehmungen implementiert sein, wie z. B. Löcher oder ähnliches. In dem Bereich der Batteriezellen 120 kann die weitere, transluzente Schicht 350 ausnehmungsfrei sein. Natürlich kann anstelle einer weiteren, transluzenten Schicht 350 auch eine nicht-transluzente Schicht verwendet werden.
Obwohl die weitere, transluzente Schicht 350 in 3 als eine nicht-strukturierte Schicht gezeigt ist, kann die weitere, transluzente Schicht 350 gleichermaßen als vorstrukturierte, transluzente Schicht implementiert sein, ähnlich zu der vorstrukturierten transluzenten Schicht 320, z. B. wenn die Batteriezelle 120 nur teilweise durch die Ausnehmung 330 der vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 untergebracht ist.
In dem Fall, dass die Platte 100 zumindest teilweise räumlich transluzent ist, kann die Einkapselungsschicht 340 eine Oberfläche 360 einer vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 in einem Sichtfeld der Platte 100 im Wesentlichen vollständig abdecken. In diesem Fall kann die Einkapselungsschicht 340 z. B. selbst ein transluzentes oder transparentes Material aufweisen. Z. B. kann die Einkapselungsschicht 340 ein Harz oder Silikon aufweisen.
Wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird, kann ein vorangeordnetes, profiliertes Glas oder vorstrukturierte, transluzente Schichten 320 durch unterschiedliche Herstellungsverfahren erzeugt werden, die z. B. Glasrollen oder Ätzen umfassen, um nur zwei Beispiele zu nennen.
Die transluzente Schichtanordnung 110, wie in 3 gezeigt ist, weist ferner eine elektrische Kontaktstruktur 370 auf, um die Batteriezelle 120 elektrisch zu koppeln, um elektrische Energie aus der Batteriezelle 120 zu extrahieren und/oder die Batteriezelle zu laden, falls die Batteriezelle 120 eine sekundäre Batteriezelle ist. Die elektrische Kontaktstruktur 370 kann z. B. auf die Oberfläche 360 aufgebracht sein, z. B. durch Drucken, strukturiertes Aufbringen der elektrischen Kontaktstruktur 370 oder durch Aufbringen einer Schicht, die das Material der elektrischen Kontaktstruktur 370 aufweist, und nachfolgendes Strukturieren der Schicht, um die elektrische Kontaktstruktur 370 zu erhalten.
Abhängig von der Anwendung kann es bevorzugt sein, die elektrische Kontaktstruktur 370 transluzent zu implementieren. Dies kann z. B. erreicht werden durch Verwenden eines elektrisch leitenden, transluzenten Materials für die elektrisch leitende Struktur.
Ein solches transluzentes Material kann z. B. ein transluzentes, leitfähiges Oxid (TCO) oder ein anderes, transparentes oder transluzentes leitendes Filmmaterial sein, das in der Lage ist, als eine Dünnschicht aufgebracht zu werden. Beispiele für transparente, leitende Polymere, die als transparente, leitende Filmmaterialien verwendet werden können, sind z. B. Poly(3,4-Ethylendioxythiophen) (PEDOT), Poly(3,4-Ethylendioxythiophen) PEDOT, Poly(styren-Sulfonat) (PSS) und Poly(4,4-Dioctylcyclopentadithiophen).
Die elektrisch leitende Struktur kann jedoch auch auf solche Weise hergestellt werden, dass im Prinzip ein nicht-transluzentes Material, wie z. B. Gold (Au), Kupfer (Cu), Aluminium (Al) oder jegliches andere leitende Material mit einer Dicke derart verwendet werden kann, dass eine Transmittanz (Durchlässigkeit) der elektrischen Kontaktstruktur immer noch hoch genug ist, sodass die transluzente Schichtanordnung 110 zumindest teilweise transluzent ist. Z. B. kann abhängig von den verwendeten Materialien eine Dicke von wenigen Nanometern eines Materials die elektrische Kontaktstruktur 370 immer noch transluzent machen.
4 zeigt eine weitere, vereinfachte Querschnittansicht einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wiederum weist die Platte 100 eine transluzente Schichtanordnung 110 auf, die zumindest eine Batteriezelle 120 aufweist, die zumindest teilweise in die transluzente Schichtanordnung 110 eingebettet ist. Um genauer zu sein weist die Platte 100, wie in 4 gezeigt ist, eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 auf oder anders ausgedrückt zwei oder mehr Batteriezellen 120-1, 120-2. Natürlich kann anstelle des Implementierens einer Mehrzahl von Batteriezellen 120 in der Platte 100 von 4 nur eine einzelne Batteriezelle 120 implementiert sein. Entsprechend kann bei den vorangehend beschriebenen Platten 100, wo die entsprechenden Figuren nur eine einzelne Batteriezelle 120 zeigten, gleichermaßen eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 implementiert sein.
Falls eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 implementiert ist, können die Batteriezellen verwendet werden und gekoppelt sein, um eine höhere Spannung im Vergleich zu einer einzelnen Batteriezelle bereitzustellen und/oder um einen höheren Strom als eine einzelne Batteriezelle 120 bereitzustellen. Durch Koppeln von mehr als einer Batteriezelle 120 in eine Reihenverbindung wird die entsprechende Ausgangsspannung der Batteriezellen erhöht, während bei einer Parallelverbindung die Ströme sich addieren, die durch die Batteriezellen bereitgestellt werden. Folglich ist z. B. durch Koppeln von Batteriezellen in Reihenverbindung und durch Koppeln einer Mehrzahl von Reihenverbindungen in eine Parallelverbindung oder umgekehrt eine Erhöhung sowohl der Spannung als auch des Stroms erreichbar.
Die transluzente Schichtanordnung 110, wie sie in 4 gezeigt ist, weist eine transluzente erste Schicht 400 und eine zweite Schicht 410 sowie eine Haftschicht 420 auf, die in der Lage ist, die erste Schicht 400 und die zweite Schicht 410 zu bonden. Die einzelne Batteriezelle 120 oder die Mehrzahl von Batteriezellen 120 sind in diesem Fall zwischen der ersten Schicht 400 und der zweiten Schicht 410 auf solche Weise angeordnet, dass die Haftschicht 420 die Batteriezelle 120 oder die Batteriezellen 120 zumindest lateral umgibt. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel deckt die Haftschicht 420 auch die Batteriezellen 120 ab.
Unabhängig voneinander können sowohl die zweite Schicht 410 als auch die Haftschicht 410 transluzent sein. Z. B. kann die Haftschicht 420 zumindest entweder Silizium oder ein Harz aufweisen.
Im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Beispiel sind die Batteriezellen 120, wie in 4 gezeigt ist, an einer zumindest lokal glatten Oberfläche 430 der ersten Schicht 400 befestigt. Bei anderen Ausführungsbeispielen jedoch können die Batteriezellen 120 an einer zumindest lokal glatten Oberfläche der zweiten Schicht 410 befestigt sein. Anders ausgedrückt besteht eine Umgebung um jede der entsprechenden Batteriezellen 120, die an einer lokal glatten Oberfläche befestigt ist, in der die Oberfläche 430 durch einen einzelnen Vektor beschrieben sein kann, der senkrecht zu der Oberfläche 430 durch die Umgebung ist. Z. B. kann die Umgebung einen Bereich aufweisen, der zumindest 1,1 Mal die Größe der Batteriezelle 120 auf der Oberfläche 430 ist. Bei anderen Beispielen kann die Umgebung sogar größer sein, z. B. zumindest 1,2 Mal, 1,3 Mal oder sogar 1,5 Mal die Größe der Batteriezelle 120 auf der Oberfläche 430 der ersten Schicht 400 aufweisen. Abhängig von der Geometrie sind die Batteriezellen 120 nicht in einer Ausnehmung befestigt, wie in dem Kontext von 1 beschrieben ist. Anders ausgedrückt sind die entsprechenden Batteriezellen 120, die an der zumindest lokal glatten Oberfläche 430 befestigt sind, in einem Bereich der ersten Schicht 400 befestigt, der ausnehmungsfrei ist.
Natürlich kann dasselbe auch für die zweite Schicht 410 gelten. Natürlich kann auch eine Kombination der Ausführungsbeispiele implementiert sein, die in 3 und 4 gezeigt sind. Z. B., um nur ein Beispiel zu nennen, kann die weitere transluzente Schicht 350 aus 3 als die erste oder zweite Schicht 400, 410 der Platte 100 implementiert sein, gezeigt in 4.
Wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird, kann die Autoverglasung 200 sowie die Verglasungen 250, die in 2a, 2b bzw. 2c gezeigt sind, auch als eine Basis zum Integrieren von Batteriezellen 120 verwendet werden, um Platten 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel zu implementieren. Obwohl jedoch nachfolgend einige mögliche Anwendungen für Fahrzeugverglasungen und Gebäudeverglasungen mit integrierten Batteriezellen 120 präsentiert werden, sind Ausführungsbeispiele nicht auf diese Anwendungsgebiete beschränkt.
5 zeigt eine Draufsicht einer Autoverglasung 200 in der Form eines Fahrzeugschiebedachs. Wiederum weist die Autoverglasung 200 einen Rahmen 210 und eine transluzente Schichtanordnung 110 auf, wobei eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 in die transluzente Schichtanordnung 110 integriert oder eingebettet ist. Somit kann die Autoverglasung 200 aus 5 eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel sein. Ein ähnlicher Ansatz kann auch für Dächer und andere Teile der Fahrzeuge, wie z. B. Freizeitfahrzeuge, verwendet werden.
6 zeigt eine weitere Anwendung einer Verglasung 250, die integrierte Mikrobatterien oder andere Batteriezellen 120 aufweist, die in oder an eine Fassade 440 eines Gebäudes befestigt sein können. Die Verglasung 250 weist wiederum einen Rahmen 210 auf, der in einer Öffnung 450 der Fassade 440 befestigt ist. Ähnlich zu der Implementierung von 2c weist die Verglasung 250 eine Anordnung 280 auf, die ein transparentes Solarmodul bilden kann, das zwei weitere Glasschichten 310-1, 310-2 aufweist, die an eine Einkapselungsschicht 300 laminiert sind, die Solarzellen 290 aufweist. Die Verglasung 250 bildet entsprechend ein transparentes Solarmodul.
Die Verglasung 250 weist ferner eine transluzente Schichtanordnung 110 auf, die angeordnet ist, um ein Volumen 260 zwischen dem Rahmen 210, der Anordnung 280 und der transluzenten Anordnung 110 zu bilden. Wiederum kann das Volumen 260 z. B. ein Gas oder ein Vakuum aufweisen, um eine Wärmeisolierung bereitzustellen.
Die transluzente Schichtanordnung 110 weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 auf, die in die transluzente Schichtanordnung 110 eingebettet sind. Z. B. kann die transluzente Schichtanordnung 110 laminierte Glasschichten aufweisen, die auf eine Folie laminiert sind, um eine laminierte Verglasung mit integrierten Batterien oder Batteriezellen 120 zu bilden. In diesem Fall kann die transluzente Schichtanordnung 110 z. B. eine transluzente erste Schicht in der Form einer Glasscheibe, eine Haftschicht und eine transluzente zweite Schicht aufweisen, die z. B. durch eine transluzente oder transparente Folie gebildet sind. Wie in 6 dargestellt ist, kann die Folie dann eine Basis für eine ähnliche Anordnung einer weiteren transluzenten ersten Schicht und einer entsprechenden weiteren Haftschicht bilden, die eine gegenüberliegende Seite bilden, die auf die Folie oder die vorangehend erwähnte zweite Schicht laminiert werden soll, wie in 6 gezeigt ist. Die Verglasung 250 stellt daher eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar.
Die Platte 100 oder die Verglasung 250, wie in 6 gezeigt ist, ist ein transparentes Solarmodul, das als eine Fensterscheibe verwendet werden kann. Die Solarzellen 290 können verwendet werden, um elektrische Energie zu erzeugen, die dann in den Batteriezellen 120 gespeichert werden kann. Um den Solarzellen 290 zu ermöglichen, das Licht 220 möglichst effizient umzuwandeln, kann es empfehlenswert sein, die Verglasung 250 auf solche Weise zu verwenden, dass die Solarzellen 290 dem Licht 220 zugewandt sind. Aufgrund des Volumens 260, das optional mit einem Gas oder einem Vakuum gefüllt sein kann, kann das transparente Solarmodul mit integrierten Batteriezellen 120 als ein wärmeisolierendes Solarmodul oder eine Fensterscheibe implementiert sein. Natürlich können die Batteriezellen 120 als Mikrobatterien implementiert sein, wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird.
7 zeigt eine Querschnittansicht einer weiteren Verglasung 250, die wiederum als eine Fensterscheibe oder eine ähnliche Struktur in einer Öffnung 450 einer Fassade 440 verwendet werden kann. Im Gegensatz zu der Verglasung 250 jedoch, wie sie in 6 gezeigt ist, weist die Verglasung 250 von 7 nur die transluzente Schichtanordnung 110 auf, wie vorangehend ausgeführt wurde. Anders ausgedrückt ist die Verglasung 250 – im Vergleich zu der Verglasung 250 von 6 – eine einfacher laminierte Verglasung 250 mit Batteriezellen 120, z. B. Mikrobatterien, die in eine transluzente Schichtanordnung 110 integriert sind.
8 zeigt eine Querschnittansicht einer Fassade 440, die eine Öffnung 450 aufweist. Im Gegensatz zu den vorangehend beschriebenen Verglasungen 250 jedoch ist in der Öffnung 450 eine Fensterscheibe 460 befestigt.
An einer Außenseite einer Fassade 440, von wo das Licht 220 auf die Fensterscheibe 460 fällt, ist ein Schatten bereitstellende voltaische Platte 470 an der Fassade 440 über ein Winkelstück 480 befestigt. Das Winkelstück 480 kann derart angepasst sein, dass die Schatten bereitstellende voltaische Platte 470 ungefähr senkrecht zu dem einfallenden Licht 220 ausgerichtet ist. Das Implementieren eines Winkelstücks 480 mit einem festen Winkel ist jedoch keinesfalls notwendig. Um genauer zu sein kann es möglich sein, den Winkel einzustellen oder überhaupt kein Winkelstück 480 zu installieren.
Die Schatten bereitstellende voltaische Platte 470 weist einen Rahmen 210 auf, der an dem Winkelstück 480 befestigt ist und zumindest teilweise eine transluzente Schichtanordnung 110 umgibt, die z. B. eine Folie 230 aufweist, wie vorangehend in dem Kontext von 6 und 7 ausgeführt wurde. In die transluzente Schichtanordnung 110 ist eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 integriert oder eingebettet. Die Batteriezellen 120 können wiederum z. B. als Mikrobatterien integriert sein.
Die transluzente Schichtanordnung 110 weist ferner Solarzellen 290 auf, die angeordnet sein können, um dem einfallenden Licht 220 zugewandt zu sein. Die Batteriezellen 120 können auf einer gegenüberliegenden Seite der transluzenten Schichtanordnung 110 angeordnet sein. Allgemeiner ausgedrückt kann es empfehlenswert sein, die Batteriezellen 120 weiter weg von dem einfallenden Licht 220 zu implementieren als die Solarzellen 290, um zu erlauben, dass die Solarzellen 290 das Licht 220 so ungestört wie möglich sammeln. Anders ausgedrückt stellt 8 Batterien oder andere Batteriezellen 120 dar, die in ein Schattierungssystem zusammen mit Solarzellen integriert sind. Daher stellt die Schatten bereitstellende voltaische Platte 470 auch eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar.
9 zeigt in einer schematischen Querschnittansicht eine transparente Dachverglasung 490 mit integrierten Batterien oder Batteriezellen 120. Um genauer zu sein weist die transparente Dachverglasung 490, wie in 9 gezeigt ist, einen ersten Abschnitt 500-1 und einen zweiten Abschnitt 500-2 auf, die beide in einem Rahmen 210 befestigt sind, für eine einfachere Befestigung in einer entsprechenden Öffnung eines Daches oder einer ähnlichen Struktur. Die Verwendung eines Rahmens 210 jedoch, wie z. B. in 9 gezeigt ist, ist keineswegs notwendig. Anstelle eines Rahmens 210 können auch andere Befestigungstechniken verwendet werden.
Sowohl der erste als auch zweite Abschnitt 500-1, 500-2 weisen eine transluzente Schichtanordnung 110-1 bzw. 110-2 auf, die jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 aufweisen, die in die transluzenten Schichtanordnungen 110-1, 110-2 eingebettet sind. Wie oben beschrieben ist können die Batteriezellen 120 z. B. in ihre entsprechenden, transluzenten Schichtanordnungen 110 durch Verwenden einer Folie oder einer ähnlichen Technik eingebettet sein. Die transluzenten Schichtanordnungen 110 sind an dem Rahmen 210 befestigt.
Jeder der Abschnitte 500-1, 500-2 weist ein Volumen 260-1 bzw. 260-2 auf, das wiederum mit einem Gas oder einem Vakuum gefüllt sein kann, um eine Wärmeisolierung bereitzustellen. Die Volumen 260-1, 260-2 sind durch den Rahmen 210 und die transluzente Schichtanordnung 110 sowie eine weitere Anordnung 280 bzw. eine Glasscheibe 510 begrenzt. Anders ausgedrückt weist der zweite Abschnitt 500-2 die Glasscheibe 510 auf, um dessen Volumen 260-2 zu begrenzen. Durch die Glasscheibe 510 kann Licht 220 auf die transluzente Schichtanordnung 110 fallen.
Im Gegensatz dazu weist der erste Abschnitt 500-1 die vorangehend erwähnte Anordnung 280 auf, die ihrerseits Solarzellen 290 aufweist, wie vorangehend beschrieben wurde. Wiederum kann es bevorzugt sein, die Anordnung 280 zusammen mit ihren Solarzellen 290 so anzuordnen, dass das einfallende Licht 220 zuerst auf die Solarzellen 290 fällt.
Die Batteriezellen 120 können z. B. verwendet werden, um die Energie zu speichern, die durch die Solarzellen 290 erzeugt wird.
Die transparente Dachverglasung 490 kann als eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Dach befestigt sein, um elektrische Energie bereitzustellen, Wärmeisolierung und optional Schatten bereitzustellen. Anders ausgedrückt zeigt die transparente Dachverglasung 490, wie in 9 gezeigt ist, eine mögliche Anwendung von in einer Verglasung integrierten Mikrobatterien, die die transluzente Schichtanordnung 110 umfassen, z. B. mit Mikrobatterien, die als Teil eines Solarmoduls oder einer transparenten Verglasung mit oder ohne die Solarzellen 290 integriert sind.
Die vorangehende Erörterung hat einige mögliche Anwendungen gezeigt, wo Glas oder Verglasung mit integrierten Mikrobatterien oder Batteriezellen 120 verwendet wurden. Beispiele können z. B. fahrzeugbezogene Anwendungen aufweisen, wie z. B. ein Dachfenster für ein Fahrzeug, wie z. B. in 5 gezeigt ist, eine Integration in einen oberen Teil einer Windschutzscheibe, ein transparentes Dach für kleine Citybikes bzw. Stadträder, ein transparentes Dach oder eine Verglasung für elektrische Freizeitfahrzeuge wie Golffahrzeuge oder ähnliche Fahrzeuge und Fahrzeugrückspiegel, die z. B. einen Stapel aus Glas mit integrierten Batterien oder Mikrozellen und einen üblichen Spiegel aufweisen. Im Hinblick auf gebäudebezogene Anwendungen kann z. B. eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel als ein transparentes Fenster, ein Dach mit oder ohne wärmeisolierende Eigenschaften und optional Solarzellen verwendet werden, wie z. B. in 6, 7 und 8 gezeigt ist. Weitere gebäudebezogene Anwendungen können z. B. das Integrieren einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel als Carportdach, Bushäuschen oder ähnliche kleine Dächer und Dächer von Notfalltelefonen oder Touristeninformationshäuschen aufweisen.
Andere kleinere Anwendungen einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel können Batterien oder Batteriezellen aufweisen, die in Glas- oder Kunststoff-Substrate integriert sind. Z. B. können Batterien oder Batteriezellen in ein Glas-Substrat von kleinen Anzeigen integriert sein, wie z. B. LC-Anzeigen (LC = Liquid Crystal; Flüssigkristall) oder Solarzellen, wie nachfolgend detaillierter im Hinblick auf 14 ausgeführt wird. Platte 100 können ferner als Rückseite oder Substrate für LED-Sicherheits-Blinklichter für Fahrradfahrer, Passagiere und andere ähnliche Anwendungen (LED = Lichtimitierende Diode) verwendet werden. Ferner können Batterien in einen oberen Teil eines Helmvisiers integriert sein und z. B. Leistung für Kommunikationsausrüstung und ähnliches bereitstellen.
Solche Verglasungen wie jene, die oben beschrieben sind, können z. B. Teil einer E-Mobil-Füllstation sein. Z. B. können die Batteriezellen 120, die in eine transluzente Schichtanordnung 110 einer Platte 100 eingebettet sind, als eine Teilenergiequelle für Elektrofahrzeuge verwendet werden, z. B. wenn sie als transparentes Carportdach integriert sind. Mit einer Energiespeicherung in Mikrobatterien oder anderen Batteriezellen 120 kann es möglich sein, eine bessere Energieverwaltung zu implementieren, wodurch es zu einer verbesserten Netzstabilität, einer besseren Netzverwaltung und/oder geringeren Energieverlusten führen kann, da Energie nur in das Gitter zugeführt werden kann, wenn sie wirklich benötigt wird.
Bevor weitere Beispiele einer Integration von gehäuselosen Mikrobatterien und anderen Batteriezellen 120, die als Verglasungen mit einem Batteriegehäuse zur Energiespeicherung verwendet werden sollen, detaillierter beschrieben werden, wird eine mögliche Implementierung einer Batteriezelle 120 in der Form einer Mikrobatterie, die in eine laminierte Verglasung oder eine andere transluzente Schichtanordnung 110 integriert werden soll, beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass unterschiedliche Arten von Batteriezellen 120 und Mikrobatterien in transluzenten Schichtanordnungen integriert oder eingebettet sein können.
Bevor unterschiedliche Techniken für Batterien und Batteriezellen beschrieben werden, sollte erwähnt werden, dass eine Batterie eine oder mehrere Batteriezellen 120 aufweisen kann. Falls eine Batterie nur eine einzelne Batteriezelle 120 aufweist, können die Ausdrücke Batteriezelle und Batterie synonym verwendet werden. Eine Batterie kann jedoch auch eine Mehrzahl von Batteriezellen 120 aufweisen, die z. B. in Reihe gekoppelt sein können, um eine verfügbare Spannung zu erhöhen, und parallel, um einen verfügbaren Strom zu erhöhen und einen internen Widerstandswert zu reduzieren, oder eine beliebige Kombination derselben.
Batteriezellen 120 können als primäre Batteriezellen oder sekundäre Batteriezellen implementiert sein. Primäre Batteriezellen transformieren üblicherweise chemische Energie unumkehrbar in elektrische Energie. Wenn eine Versorgung an Reaktanten erschöpft ist, kann Energie nicht ohne weiteres in der Batterie wiederhergestellt werden.
Im Gegensatz dazu können sekundäre Batteriezellen wieder aufgeladen werden. Anders ausgedrückt können ihre chemischen Reaktionen, die elektrische Energie bereitstellen, durch Liefern elektrischer Energie an die Batteriezelle umgekehrt werden, was zu einer näherungsweisen Wiederherstellung ihres Originalzustands führen kann. Aufgrund praktischer Betrachtungen jedoch sind sogar sekundäre Batteriezellen üblicherweise nicht unbeschränkt wieder aufladbar, aufgrund der Dissipation der aktiven Materialen, Verlust von Elektrolyten, interner Korrosion und anderer parasitärer Effekte.
Primäre Batteriezellen können im Prinzip einen Strom oder eine Spannung direkt bei Einbau bereitstellen. Aufgrund ihres Wesens werden sie primär als energiebereitstellende Wegwerfvorrichtungen verwendet, da ihre chemischen Reaktionen üblicherweise nicht ohne weiteres umkehrbar sind. Primäre Batteriezellen können jedoch höhere Energiedichten im Vergleich zu sekundären Batteriezellen bereitstellen, abhängig von den verwendeten Typen.
Sekundäre Batteriezellen, die auch als wieder aufladbare Batterien oder wieder aufladbare Batteriezellen bezeichnet werden, müssen üblicherweise vor ihrer ersten Verwendung geladen werden. Sie können jedoch auch in einem vorgeladenen oder vollständig geladenen Zustand eingebaut werden. Wieder aufladbare oder sekundäre Batteriezellen können geladen oder wieder geladen werden durch Anlegen eines elektrischen Stroms an ihre Elektroden, was die chemischen Reaktionen umkehren kann, die während der Entladung oder Verwendung auftreten. Sekundäre Batteriezellen können z. B. als abgedichtete Trockenzelltypen implementiert sein, die nützlich bei mobilen Anwendungen sein können. Zellen dieses Typs können z. B. auf einer Nickel-Kadmium-Technik (NiCd), einer Nickel-Zink-Technik (NiZn), einer Nickel-Metall-Hydrat-Technik (NiMH) und einer Lithiumionen-Technik (Li-Ionen) basieren. Lithiumionen-Zellen können z. B. unter Verwendung von Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO₂), Lithium-Mangan-Oxid (LiMn₂O₄), Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO₄), Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (LiNiMnCoO₂), Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (LiNiCoAlO₂) oder Lithium-Titanat (Li₄Ti₅O₁₂) implementiert sein, um nur einige Beispiele zu nennen.
Batteriezellen 120 können als Nasszellen implementiert sein, die einen Flüssigelektrolyten aufweisen. Der Flüssigelektrolyt kann die gesamte oder zumindest einige interne Teile der Batteriezelle abdecken. Sie können auch als Trockenzellen implementiert sein, die z. B. einen Pastenelektrolyten verwenden können, der nur ausreichend Feuchtigkeit aufweisen kann, um einen Stromfluss zu erlauben. Ferner können Batteriezellen auch basierend auf geschmolzenem Salz implementiert sein, sowohl als primäre als auch sekundäre Batteriezellen.
Nachfolgend werden drei unterschiedliche Batteriezellen, die als Mikrobatterien implementiert sein können, detaillierter beschrieben. In dem Fall eines Prozesses zum Herstellen einer Platte 100 mit einer üblicherweise verwendeten EVA-(Ethylenvinylacetat-) oder PVB-(Polyvinylbutyral-)-Folien kann ein Vakuum-Laminier-Prozess unter vergleichsweise hohen Temperaturen im Bereich von 120°C bis 150°C umfasst sein. Abhängig von dem Prozessfluss kann es empfehlenswert und unter einigen Umständen sogar notwendig sein, eine Batteriezellentechnik einzusetzen, die erlaubt, dass diese hohen Temperaturen während eines Hochtemperatur-Laminier-Prozesses verwendet werden. Beispiele können z. B. Festkörper-Batterien oder -Batteriezellen sein, die auch adäquate mechanische Eigenschaften im Hinblick auf Belastungswiderstand aufweisen können, um dem Laminierprozess standzuhalten. Eine Festkörper-Batteriezelle kann eine Batteriezelle sein, die sowohl Festkörper-Elektroden als auch einen soliden bzw. festen Elektrolyten aufweist.
In einem Fall eines Laminierprozesses, während dem die Mikrobatterien oder Batteriezellen 120 unter Verwendung eines TPSE (Thermo Plastic Silicone-Based Encapsulant; thermoplastischer, silikonbasierter Einkapselungsstoff) laminiert werden, können der silikonbasierte Einkapselungsstoff, ein ähnlicher thermoplastischer Einkapselungsstoff oder ein anderer Einkapselungsstoff mit ähnlichen Merkmalen und Eigenschaften und einer niedrigen Aushärttemperatur verwendet werden. Materialen wie diese können erlauben, eine Aushärttemperatur des Einkapselungsstoffs im Vergleich zu anderen Prozessen zu senken, wie z. B. dem oben erwähnten Hochtemperatur-Laminier-Prozess. In diesen Fällen kann der Einkapselungsstoff Silikon und/oder TPSE aufweisen. Ferner kann abhängig von dem tatsächlichen Prozessfluss eine mechanische Belastung, die auf die Batteriezellen 120 während der Herstellung ausgeübt wird, niedriger sein. Folglich kann eine Lebensdauer einer Platte 100, die unter Verwendung eines solchen Laminierverfahrens hergestellt wird, länger sein.
Jedoch können auch andere mögliche Einkapselungsmaterialien verwendet werden, die z. B. Ionomere, UV-härtende Harze und andere Materialien umfassen. Bei diesem Integrationskonzept kann es möglich sein, Mikrobatterien und Batteriezellen mit Flüssigelektrolyt zu implementieren, wie z. B. Lithiumionen-Batteriezellen. Diese Zellensysteme können jedoch empfindlicher in Verbindung mit Anordnungstemperaturen sein, können aber ihrerseits eine viel bessere Energiedichte im Vergleich z. B. zu anderen Festkörper-Batterietechniken besitzen. Wie nachfolgend ausgeführt wird, können Lithiumionen-basierte Batteriezellen z. B. basierend auf einer Siliziumanode (Si) implementiert sein.
Es kann jedoch auch möglich sein, die Mikrobatterien oder Batteriezellen 120 direkt in ein vorpräpariertes oder vorstrukturiertes zu integrieren, z. B. durch Kleben ohne zusätzliche Einkapselungsmaterialien, aber Verwenden des Glases selbst als Einkapselungsstoff. Um einen elektrischen Kontakt zu implementieren, kann ein transparentes, leitendes Oxid (TCO; Transparent Conductive Oxide) oder andere transparente, leitende Polymere und Materialien oder Filme bzw. Folien (TCF; Transparent Conducting Film; transparenter, leitender Film) verwendet werden, wie oben ausgeführt wurde.
Eine Platte 100 kann z. B. gehäuselose Mikrobatterien verwenden, die ein oder mehrere Batteriezellen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können Mikrobatterien oder Batteriezellen, die in ein Glas integriert sind, auch laminiert werden, wie nachfolgend ausgeführt wird, was zu einer laminierten Verglasung führt, z. B. durch Verwenden von einem geeigneten Einkapselungsmaterial, wie z. B. Silikon, PVB-Folie oder ähnlichem. Zusätzliche Verglasungsschichten können verwendet werden.
Nachfolgend werden Beispiele detaillierter basierend auf Mikrobatterien mit einer einzelnen Batteriezelle 120 ausgeführt und beschrieben, die in eine transluzente Schichtanordnung 110 integriert oder eingebettet sind, unter Verwendung eines silikonbasierten oder ähnlichen Einkapselungsmaterials mit einer niedrigen Aushärttemperatur von z. B. weniger als 100°C. Die Einkapselung kann z. B. durch eine übliche Einkapselungsausrüstung ausgeführt werden, die in der Industrie für eine Solarmodullaminierung verwendet werden kann, oder mit einer dedizierten Ausrüstung, die nur zum Laminieren einer Verglasung mit Mikrobatterien oder ähnlichen Batteriezellen verwendet wird.
Bevor diese Beispiele jedoch detaillierter beschrieben werden, wird zuerst eine Mikrobatterie 520 beschrieben, die eine einzelne Batteriezelle 120 aufweist. 10 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Mikrobatterie 520, die eine einzelne Batteriezelle 120 aufweist. Folglich ist die Mikrobatterie 520 als eine einzelne Batteriezelle 120 implementiert. Die Batteriezelle 120 weist ein Substrat 530 auf, das z. B. dotiertes Silizium-Substrat (Si-Substrat) sein kann. Das Substrat 530 weist einen Hohlraum 540 auf, der in Kontakt mit einem ersten Elektrodenmaterial 550 und einem zweiten Elektrodenmaterial 560 ist. Der Hohlraum 540 ist entlang einer geraden Linie zwischen dem ersten und zweiten Elektrodenmaterial 550, 560 angeordnet.
Das erste Elektrodenmaterial 550 kann z. B. eine dotierte Region des Substrats 530 sein. Im Gegensatz dazu weist das zweite Elektrodenmaterial 560 z. B. Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (LiNiCoAlO₂) als Kathodenmaterial auf, das auch als NCA bezeichnet wird. Anders ausgedrückt kann die dotierte Siliziumregion (Si), die das erste Elektrodenmaterial 550 bildet, das Anodenmaterial sein.
Der Hohlraum 540 kann z. B. den Elektrolyten aufweisen, der als eine Quelle für die Lithiumionen wirken kann. Der Elektrolyt und die Lithiumionen-Quelle können z. B. als ein poriger Schlamm implementiert sein. Der Elektrolyt kann z. B. ein Flüssig- oder Feststoff-Elektrolyt sein. Optional kann der Hohlraum 540 ferner einen Separator aufweisen, um den Hohlraum 540 in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt zu trennen, die in Kontakt mit einem ersten Elektrodenmaterial bzw. einem zweiten Elektrodenmaterial 550 bzw. 560 sind.
Das erste Elektrodenmaterial 550, das z. B. als die Anode der Batteriezelle 120 wirkt, kann elektrisch mit einer Außenstruktur unter Verwendung des Substrats 530 als ein elektrischer Leiter gekoppelt sein. Daher kann die Dotierungskonzentration des Substrats 530 schließlich hoch genug ausgewählt werden, um den ausreichend niedrigen ohmschen Kontakt des ersten Elektrodenmaterials 550 sicherzustellen. Das Substrat 530 kann daher nicht nur als ein Batteriegehäuse sondern auch als ein elektrischer Leiter wirken, um das erste Elektrodenmaterial 550 auf einer Seite gegenüberliegend zu der eines ersten Elektrodenmaterials 550 zu kontaktieren.
Die Batteriezelle 120, die in 1 gezeigt ist, kann z. B. eine Dicke von mehreren 10 bis mehreren 100 μm und einen typischen Durchmesser von 100 μm bis zu mehreren Millimetern aufweisen. Natürlich kann die Batteriezelle 120 weitere Strukturen aufweisen, wie z. B. einen Randabschluss.
11 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Platte 100, die ein komplexeres Layout der transluzenten Schichtanordnung 110 aufweist. Die transluzente Schichtanordnung 110 weist eine vorstrukturierte Schicht 320 auf, z. B. ein präpariertes Glas, das wie in 11 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 330 aufweist, in die Mikrobatterien 520 als Batteriezellen 120 und wie vorangehend beschrieben wurde angeordnet sind. Um die Mikrobatterien 520 elektrisch zu kontaktieren ist auf der vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 eine elektrische Kontaktstruktur 370 z. B. in der Form einer TCO-Kontaktschicht aufgebracht, um sowohl die Anoden als auch die Kathoden der Mikrobatterien 520 elektrisch zu kontaktieren.
Auf der elektrischen Kontaktstruktur 370 ist ein Einkapselungsstoff oder eine Einkapselungsschicht 340 aufgebracht, z. B. TPSE oder ein anderes, geeignetes Material. Auf der Einkapselungsschicht 340 ist eine Anordnung 280, die zwei Glasschichten 240-1 und 240-2 aufweist, zusammen mit einem Einkapselungsstoff, z. B. einer PVB-Folie 230 laminiert. Wie in dem Kontext von 12 und 13 ausgeführt wird, kann abhängig von der beabsichtigten Anwendung die detaillierte Struktur der Verglasung mit den integrierten Mikrobatterien 520 angepasst werden, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen.
Wie in der schematischen Querschnittansicht von 12 dargestellt ist, können in einer vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 die Mikrobatterien 520 (Batteriezellen 120) in ihren entsprechenden Ausnehmungen 330 angeordnet sein, um die Mikrobatterien 320 in das präparierte Glas zu integrieren. Um den elektrischen Kontakt bereitzustellen, kann bei einem nachfolgenden Prozess die elektrische Kontaktstruktur 370, die z. B. eine Kontaktschicht aus TCO aufweist, aufgebracht werden, um sowohl das erste Elektrodenmaterial 550 (in 12 nicht gezeigt), das als die Anode der Mikrobatterie 520 wirkt als auch das zweite Elektrodenmaterial 560, das als die Kathode der Mikrobatterie 520 wirkt, über das Substrat 530 elektrisch zu kontaktieren.
Abhängig von der vorgesehenen Anwendung kann die in 12 gezeigte Struktur gemäß den Anforderungen der spezifischen Anwendung ausgedehnt werden. Wie z. B. in 13 gezeigt ist, kann die Struktur aus 12, die durch den Buchstaben A bezeichnet ist, durch eine Einkapselungsschicht 340 abgedeckt sein, wie vorangehend beschrieben wurde. Anders ausgedrückt kann die Struktur, die in 12 gezeigt ist, in eine laminierte Verglasung ausgedehnt werden, durch Bereitstellen der Einkapselungsschicht als eine Einkapselungsabdichtung. Natürlich kann auf der Einkapselungsschicht 340 eine weitere Schicht aus Glas oder einem ähnlichen, transparenten oder transluzenten Material 240-1 laminiert oder anderweitig befestigt sein. Durch Bereitstellen der Schicht 240-1, was zu der Struktur führt, die in 13 als Struktur B bezeichnet wird, kann die mechanische Stabilität der resultierenden Platte 100 im Vergleich zu der Platte 100, wie es vorher gezeigt wurde, verbessert werden, die die Struktur A zusammen mit der Einkapselungsschicht 340 aufweist.
Um jedoch sicherheitsbezogene oder schutzbezogene Merkmale und Eigenschaften weiter zu verbessern, kann anstatt die einzelne Schicht aus Glas 240-1 zu laminieren, eine Anordnung, wie vorangehend im Zusammenhang mit 11 beschrieben wurde, auf die Einkapselungsschicht 340 laminiert werden. Anders ausgedrückt kann eine Anordnung 280, die zwei Schichten aus Glas 240-1, 240-2 mit einer Folie 230, z. B. einer PVB-Folie, umfasst, auf die Einkapselungsschicht 340 laminiert werden.
Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass jegliche Schicht aus Glas, wie vorangehend beschrieben wurde, oder jegliche weitere Schicht aus Glas, jegliches Glasmaterial aufweisen kann. Z. B. kann ein Silika-basiertes Glas als das Glasmaterial verwendet werden. Jedoch kann ein solches Material auch durch Polycarbonat, Poly(methylmetacrylat) (PMMA) oder ein ähnliches transparentes oder transluzentes Material ersetzt werden.
14 zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer weiteren Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das z. B. als ein Glas-Substrat 570 für eine Anzeige verwendet werden kann, um nur ein Beispiel zu nennen. Das Glas-Substrat 570, wie in 14 gezeigt ist, weist eine transluzente Schichtanordnung 110 auf, die eine vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 in der Form eines präparierten Glases aufweist. Wie vorangehend ausgeführt wurde, weist die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 330 auf, in die Batteriezellen 120 in der Form von Mikrobatterien 520 zumindest teilweise eingebettet sind. Um einen elektrischen Kontakt einer Anode (erstes Elektrodenmaterial 550; in 14 nicht gezeigt) bereitzustellen, wird das Substrat 530 zusammen mit der Kathode (zweites Elektrodenmaterial 560) elektrisch durch eine Elektrodenkontaktstruktur 370 kontaktiert, z. B. eine TCO-Kontaktschicht. Auf der transluzenten Schichtanordnung 110, die weg von den Batteriezellen 120 gewandt ist, weist das Glas-Substrat 570 ferner eine Anzeige 580 auf, die z. B. als eine Flüssigkristallanzeige (LCD; Liquid Crystal Display) implementiert sein kann.
14 stellt andere mögliche Anwendungen mit kleiner Abmessung einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Bei diesen Anwendungen können Batterien oder Batteriezellen 120 z. B. in eine Rückseite, wie z. B. ein Glas-Substrat 570 einer IC-Anzeige oder Solarzellen integriert sein, um nur zwei Beispiele zu nennen.
Für eine Fahrzeug- oder Fassaden- und Dach-Integration, wo sicherheitsbezogene und/oder schutzbezogene Eigenschaften einer Verglasung wichtig oder sogar essentiell sein können, wo gebrochenes Glas Personen verletzen oder das menschliche Leben gefährden kann, können Mikrobatterien 520 und andere Batteriezellen 120 durch Laminieren derselben zwischen bestehenden Schichten implementiert werden, z. B. durch Verwenden einer PVB-Folie, wie z. B. vorangehend ausgeführt wurde. Anders ausgedrückt kann es möglich sein, ein Verfahren auszudehnen, um eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel herzustellen, durch zusätzliches Integrieren oder Einbetten von Batteriezellen z. B. in einem Laminierungsprozess, der eine PVB-Folie aufweist. Natürlich können die Batteriezellen 120 Teil einer Wärmeisolierverglasung sein, zusammen mit Solarzellen 290, oder können unabhängig implementiert sein.
Wie vorangehend ausgeführt wurde, kann es technisch empfehlenswert sein, die PVB-Laminier-Prozesse von anderen Herstellungsprozessen zu trennen oder vorzusehen, dass die PVB-Laminier-Prozesse zuerst stattfinden, aufgrund der hohen Temperatur, die für PVB-Laminier-Prozesse erforderlich ist. Abhängig von der beteiligten Batteriezellentechnik kann es empfehlenswert sein, die Batteriezellen 120 oder Mikrobatterien 520 im Hinblick auf einen Niedrigtemperatur-Laminier-Prozess nachfolgend oder getrennt zu verarbeiten.
Wie nachfolgend detaillierter ausgeführt wird, kann ein Montage- oder Herstellungs-Prozess auf eine Vielzahl von Weisen implementiert sein. Z. B. können die Kontakte oder die elektrische Kontaktstruktur 370 für die Batteriezellenverbindung durch Aufbringen eines geeigneten Materials, wie z. B. TCO (Transparent Conductive Oxide; transparentes, leitfähiges Oxid) auf ein vorstrukturiertes oder präpariertes Glas realisiert werden und nachfolgend geätzt werden. Die Batterien können z. B. mit den elektrischen Kontakten, die auf dem Glas aufgebracht sind, durch Verwenden eines leitfähigen Klebers oder eines ähnlichen Prozesses, z. B. durch Drucken der entsprechenden Strukturen, verbunden sein. Für empfindliche Batteriezellen und Batterien kann es empfehlenswert sein, eine vordefinierte oder feste Distanz zwischen Verglasungen zu implementieren.
Alternativ oder zusätzlich kann es möglich sein, die Batterien auf Glas anzuordnen und z. B. TCO-Kontakte oder andere elektrische Kontaktstrukturen 370 nachfolgend aufzubringen. Abhängig von einer Größe der Batteriezellen können die Batteriezellen 120 in Wannen in einem präparierten oder vorstrukturierten Glas angeordnet sein. Die Aufbringung und Strukturierung der elektrischen Kontaktstruktur 370 kann danach folgen, wie z. B. in dem Kontext von 12 und 13 ausgeführt ist.
Im Hinblick auf 15a, 15b und 15c wird als nächstes eine vereinfachte Batterieanordnung beschrieben. Der beschriebene Prozess kann z. B. zu einer Konstruktion einer laminierten Verglasung führen, wie sie z. B. in 13 gezeigt ist.
15a zeigt eine vereinfachte Querschnittansicht einer vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320, wie z. B. von einem vorpräparierten Glas. Die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 330 auf, in denen die Batteriezellen 120, wie z. B. die Mikrobatterien 520, angeordnet sein können. Die Ausnehmungen 330 können z. B. hergestellt werden zuerst durch Reinigen eines Glas-Substrats oder eines ähnlichen Substrats, das nach der Verarbeitung die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 bildet. Dann können die Hohlräume oder Ausnehmungen 330 graviert werden, z. B. unter Verwendung von Gravierlasern großer Abmessung. Um dies zu erreichen, können programmierbare CAD-Laser (CAD = Computer-Aided Design; computergestützter Entwurf), wie z. B. Nd:YAG-Industrielaser, verwendet werden. Abhängig von der Kontur oder Geometrie der Ausnehmungen 330 kann das Eingravieren mehrere Schritte wiederholter Lasergravierprozesse aufweisen.
Nachfolgend kann es empfehlenswert sein, die gravierten Bereiche zu reinigen.
Als nächstes kann die elektrische Kontaktstruktur 370 aufgebracht und wenn nötig strukturiert werden. Um die elektrische Kontaktstruktur 370 herzustellen, die z. B. TCO oder ein ähnliches Material aufweist, kann Tintenstrahldrucken, Sprühen, Aufbringen und Strukturieren oder andere Prozessschritte verwendet werden. Die Situation nach dem Aufbringen der elektrischen Kontaktstruktur 370 ist zumindest teilweise in 15b gezeigt. Hier ist die Situation von 15a dargestellt. Im Vergleich zu 15a jedoch ist zumindest auf einige Teile einer Oberfläche 360 der vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 die elektrische Kontaktstruktur 370 (ebenfalls zumindest teilweise) aufgebracht.
15b zeigt ferner zwei Mikrobatterien 520 als Beispiele von Batteriezellen 120, die bei den weiteren Prozessen in eine transluzente Schichtanordnung 110 eingebettet werden sollen. Im Gegensatz zu den Mikrobatterien 520 jedoch, wie in dem Kontext von 10 beschrieben wurde, wird der elektrische Kontakt des ersten Elektrodenmaterials 550 zumindest nicht vollständig durch das Substrat 530 übernommen. Bei dem in 15a, 15b und 15c gezeigten Beispiel erstreckt sich die elektrische Kontaktstruktur 370 in die Ausnehmungen 330, was erlaubt, dass das erste Elektrodenmaterial 550 elektrisch entweder direkt oder über einen kleineren Abschnitt des Substrats 530 kontaktiert wird. Das Batteriegehäuse oder Substrat 530 kann z. B. Silizium (Si) oder ein anderes Material aufweisen und einen Feststoff- oder Fluid-Elektrolyten umfassen, wie vorangehend in dem Kontext von 10 beschrieben wurde.
Bei einem nachfolgenden Prozess, der ebenfalls in 15b dargestellt ist, können die Mikrobatterien 520 oder Batteriezellen 120 in die gravierten Ausnehmungen 330 geklebt oder positioniert werden, z. B. durch ein programmierbares Werkzeug, wie z. B. ein übliches Aufnahmewerkzeug, das in der Elektroindustrie verwendet wird. Der elektrische Kontakt kann durch eine elektrisch leitende Schleife oder ein Harz erreicht werden.
Nach dem Entfernen von ungewollten Kleber- oder Harz-Resten, einem optionalen Härten oder Trocknen des Klebers oder Harzes z. B. durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) kann der Bereich, der durch den Kleber oder Harz abgedeckt ist, poliert werden. Wenn notwendig oder empfehlenswert kann die elektrische Kontaktstruktur 370 z. B. durch Aufbringen einer zusätzlichen Kontaktschicht, wie z. B. dem vorangehend erwähnten TCO, komplettiert werden.
Diese Situation ist schematisch in 15c gezeigt. Hier weist die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 innerhalb der Ausnehmungen 330 die Mikrobatterien 520 oder Batteriezellen 120 derart auf, dass die Batteriezellen 120 zumindest teilweise in eine transluzente Schichtanordnung 110 eingebettet sind, die die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 aufweist. Anders ausgedrückt zeigt 15c eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei diesem vereinfachten Batterieanordnungsprozess, wie er vorangehend ausgeführt wurde, kann die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320, z. B. in der Form eines vorpräparierten Glases erzeugt werden, um Teil der laminierten Verglasung zu werden. Nach der Herstellung der Mikrobatterien 520 oder anderer Batteriezellen 120 können die Mikrobatterien 520 oder die Batteriezellen 120 in die Verglasung integriert werden, die optional eine vorpräparierte, elektrische Kontaktstruktur 370 aufweist, die zu der Platte 100 führt, wie in 15 gezeigt ist, mit den integrierten Mikrobatterien 520 oder den Batteriezellen 120.
Ein alternativer Prozess anstelle des Gravierens zum Herstellen der vorstrukturierten, transluzenten Schicht 320 kann z. B. das Ätzen von Glas mit Hydrogenflurid (HF), Glasformen, z. B. Formen von warmem Glas, um die erforderliche Form zu bilden, die die Hohlräume oder Ausnehmungen 330 umfasst, Glasrollen, Erzeugen von Kanälen in dem Glas durch Rollen von warmem Glas unter Verwendung eines vorpräparierten Rollers, Weichsandstrahlen, was zu einer Bildung von Kanälen und Hohlräumen führt, Ultraschallbohren oder andere mechanische Prozesse wie Bohren, Sägen oder Gravieren umfassen.
16 zeigt schließlich eine Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 aufweist, die zumindest teilweise die transluzente Schichtanordnung 110 bildet. Wie vorangehend beschrieben wurde, weist die vorstrukturierte, transluzente Schicht 320 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 330 auf, in denen Batteriezellen 120 oder Mikrobatterien 520 angeordnet sind. Eine elektrische Kontaktstruktur 370 ist ebenfalls implementiert, wie vorangehend beschrieben wurde.
In einer der Ausnehmungen 330 ist jedoch eine Schaltung 580 mit einer ähnlichen Geometrie wie die Mikrobatterien 520 implementiert, die verwendet werden kann, um die elektrischen Signale zu verarbeiten oder zu manipulieren, die durch die Mikrobatterien oder an die Mikrobatterien 520 bereitgestellt werden. Z. B. kann die Schaltung 580 in der Lage sein, ein Wechselstromsignal basierend auf einem Gleichstromsignal bereitzustellen, das von den Mikrobatterien 520 empfangen wird. Anders ausgedrückt kann die Schaltung 580 einen Inverter aufweisen.
Falls sekundäre Batteriezellen 120 als Mikrobatterien 520 implementiert sind, kann die Schaltung 580 zusätzlich oder alternativ als eine Batterieverwaltungs-Schaltung oder ein -System verwendet werden, das an die individuellen Mikrobatterien 520 oder Batteriezellen 120 den entsprechenden Strom und die Spannung bereitstellt, um die Mikrobatterien 520 zu laden. Z. B. kann die Schaltung 580 ausgebildet sein, um basierend auf einem Wechselstromsignal ein Gleichstromsignal an die individuellen Mikrobatterien 520 bereitzustellen, um sie zu laden.
Hier kann dieselbe Batterieverwaltungsschaltung 580 für verschiedene oder alle Batteriezellen 120 verwendet werden, wie in 16 gezeigt ist. Natürlich kann für jede Batterie eine individuelle Schaltung 580 in einer anderen Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel implementiert sein. Dies kann z. B. von dem verwendeten Batteriezellentyp oder Mikrobatterietyp abhängen. Die elektrischen Verbindungen zwischen der Batterieverwaltungsschaltung 580 und einer externen Leistungsquelle, wie z. B. einer anderen Batterie, einem Solarmodul oder ähnlichem können unter Verwendung derselben Verbindungstechniken ausgeführt sein, die zum Verbinden der Mikrobatterien 520 mit der Schaltung 580 verwendet werden. Anders ausgedrückt kann die externe Leistungsquelle z. B. unter Verwendung der elektrischen Kontaktstruktur 370, die z. B. ein TCO aufweist, wie in den vorangehend beschriebenen Implementierungen gezeigt ist, verbunden sein. Anders ausgedrückt zeigt 16 eine Querschnittansicht einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Batterieverwaltungsschaltung, die zusammen mit den Batterien 520 integriert ist.
Natürlich kann, anstatt die Mikrobatterien 520 zusammen mit der Batterieverwaltungsschaltung 580 zu integrieren, wie in 16 gezeigt ist, die elektronische Batterieverwaltungsschaltung monolithisch in die Batteriezelle 120 oder die Mikrobatterie 520 integriert sein.
Ähnliche Lösungen, die sich auf einige der beschriebenen Anwendungsbeispiele beziehen, können auch durch Integrieren von Solarzellen und Mikrobatterien in eine Einheit und Integrieren derselben in eine Platte 100 implementiert sein. Anstatt der vorangehend beschriebenen Mikrobatterien 500 jedoch, die in Glas oder Verglasung integriert sind, können natürlich alle anderen Batteriezellen 100 verwendet werden. Auf ähnliche Weise können die Batteriezellen 120 in eine transluzente Schichtanordnung 110 implementiert sein, wie vorangehend ausgeführt wurde.
17 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Platte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren weist bei einem Prozess P100 das Einbetten einer Batteriezelle 120 zumindest teilweise in eine transluzente Schichtanordnung 110 auf. Optional kann das Einbetten der Batteriezelle (Prozess P100) bei einem Prozess P110 das Erzeugen einer Ausnehmung 330 aufweisen, um die Batteriezelle 120 vollständig oder zumindest teilweise in eine transluzente Schicht der transluzenten Schichtanordnung unterzubringen. Es kann ferner bei einem Prozess 120 das Anordnen der Batteriezelle 120 in der Ausnehmung 330 und bei einem Prozess P130 das Abdecken der Batteriezelle 120 und der Ausnehmung 330 mit einer Einkapselungsschicht 340 aufweisen.
Das Erzeugen der Ausnehmung bei dem Prozess P110 kann das Erzeugen der Ausnehmung in einem Glasmaterial einer transluzenten Schicht zumindest entweder durch Gravieren des Glasmaterials, Ätzen des Glasmaterials, Formen des Glasmaterials, Glasrollen, Sandstrahlen, Ultraschallbohren, Bohren, Sägen und mechanisches Gravieren aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Einbetten der Batteriezelle bei dem Prozess P100 das Befestigen der Batteriezelle in einer ersten Schicht bei einem Prozess P140 und bei einem Prozess P150 das Bonden einer zweiten Schicht an die erste Schicht durch Bereitstellen einer Haftschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht derart aufweisen, dass die Haftschicht die Batteriezelle 120 zumindest teilweise lateral umgibt. In diesem Fall ist zumindest entweder eine erste Schicht oder eine zweite Schicht transluzent.
Natürlich können die beschriebenen Prozessflüsse auch kombiniert werden. Ferner kann die beschriebene Ordnung der Prozesse verändert werden. Die Prozesse können auch vollständig oder teilweise gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend ausgeführt werden.
18 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Z. B. kann im Hinblick auf das Betreiben einer Platte 100 ein solches Verfahren bei einem Prozess P200 das Extrahieren elektrischer Energie aus einer Batteriezelle 120 aufweisen, die in einer transluzenten Schichtanordnung 110 der Platte 100 enthalten ist. Die Batteriezelle 120 ist zumindest teilweise in die transluzente Schichtanordnung 110 eingebettet. Optional kann das Verfahren ferner bei einem Prozess P210 das Laden der Batteriezelle 120 aufweisen. 18 zeigt ein geeignetes Flussdiagramm dieses Verfahrens.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Prozesse in der Reihenfolge ausgeführt werden können, wie sie in 17 und 18 angegeben sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen jedoch können die Prozesse möglicherweise in einer unterschiedlichen Reihenfolge, zeitlich überlappend oder sogar gleichzeitig ausgeführt werden.
Die Beschreibung und die Zeichnungen stellen nur die Prinzipien der Erfindung dar. Fachleute auf dem Gebiet werden in der Lage sein, verschiedene Anordnungen zu erdenken, die, obwohl sie hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt sind, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und innerhalb ihres Wesens und Schutzbereichs umfasst sind. Ferner sind alle hierin angeführten Beispiele ausdrücklich nur zu pädagogischen Zwecken gedacht, um den Leser beim Verständnis der Prinzipien der Erfindung und der Konzepte zu unterstützen, die durch den oder die Erfinder beigetragen wurden, um die Technik weiterzuentwickeln, und sollen nicht als Einschränkung für solche hierin angeführten Beispiele und Bedingungen angesehen werden. Ferner sollen alle hierin angeführten Aussagen, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung angeben, sowie spezifische Beispiele derselben, auch Entsprechungen derselben umfassen.
Funktionale Blöcke, bezeichnet als „Mittel zum ...” (die eine bestimmte Funktion ausführen), sollen als funktionale Blöcke angesehen werden, die eine Schaltungsanordnung aufweisen, die angepasst ist zum Ausführen bzw. zur Ausführung einer bestimmten Funktion. Somit kann ein solches „Mittel zum ...” auch als ein „Mittel, angepasst oder geeignet zum ...” verstanden werden. Ein Mittel, das zum Ausführen einer bestimmten Operation angepasst ist impliziert nicht, dass ein solches Mittel notwendigerweise die Funktion ausführt (zu einem gegebenen Zeitpunkt).
Die hierin beschriebenen Verfahren können als Software implementiert sein, z. B. als Computerprogramm. Die Teilprozesse können durch ein solches Programm, z. B. durch Schreiben in einen Speicherort, ausgeführt werden. Auf ähnliche Weise kann das Lesen oder Empfangen von Daten durch Lesen aus demselben oder einem anderen Speicherort ausgeführt werden. Ein Speicherort kann ein Register oder ein anderer Speicher einer geeigneten Hardware sein. Die Funktionen der verschiedenen in den Figuren gezeigten Elemente, die jegliche Funktionsblöcke umfassen, die als „Mittel”, „Mittel zum Bilden”, „Mittel zum Bestimmen” etc. gekennzeichnet sind, können durch die Verwendung dedizierter Hardware bereitgestellt werden, wie z. B. eine Bildungseinrichtung”, einen „Bestimmer”, etc., sowie Hardware, die in der Lage ist, Software in Zuordnung zu einer geeigneten Software auszuführen. Wenn sie durch einen Prozessor bereitgestellt werden, können die Funktionen durch einen einzelnen, dedizierten Prozessor, einen einzelnen, gemeinschaftlich verwendeten Prozessor, oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt werden, wobei einige derselben gemeinschaftlich verwendet werden können. Ferner sollte die explizite Verwendung des Ausdrucks „Prozessor” oder „Steuerung” nicht derart ausgelegt werden, dass sie sich ausschließlich auf Hardware bezieht, die in der Lage ist, Software auszuführen, und kann implizit und ohne Einschränkung eine Digitalsignalprozessor-Hardware (DSP-Hardware; DSP = digital signal processor), einen Netzwerkprozessor, eine anwendungsspezifische, integrierte Schaltung (ASIC; application specific integrated circuit), ein feldprogrammiergares Gate-Array (FPGA; field programmable gate array), einen Nur-Lese-Speicher (ROM = read only memory) zum Speichern von Software, einen Direktzugriffsspeicher (RAM = random access memory) und eine nichtflüchtige Speicherung umfassen. Andere Hardware, ob herkömmlich und/oder kundenspezifisch, kann ebenfalls umfasst sein. Auf ähnliche Weise sind jegliche, in den Figuren gezeigten Schalter ausschließlich konzeptionell. Ihre Funktion kann durch die Operation einer Programmlogik, durch dedizierte Logik, durch die Wechselwirkung von Programmsteuerung und dedizierter Logik ausgeführt werden, wobei die bestimmte Technik durch den Implementierer auswählbar ist, da sie aus dem Kontext besser verständlich ist.
Fachleute auf dem Gebiet sollten erkennen, dass jegliche Blockdiagramme hierin konzeptionelle Ansichten einer darstellenden Schaltungsanordnung darstellen, die die Prinzipien der Erfindung verkörpern. Auf ähnliche Weise wird darauf hingewiesen, dass jegliche Flussdiagramme, Ablaufdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in einem computerlesbaren Medium verkörpert sein können und somit durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, egal ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist oder nicht.
Ferner sind die nachfolgenden Ansprüche hierdurch in die detaillierte Beschreibung eingelagert, wobei jeder Anspruch für sich als separates Ausführungsbeispiel stehen kann. Während jeder Anspruch für sich als separates Ausführungsbeispiel stehen kann, sollte darauf hingewiesen werden, dass – obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand von jedem anderen abhängigen Anspruch umfassen können. Solche Kombinationen sind hierin vorgeschlagen, außer es ist angegeben, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist.
Ferner ist es die Absicht, auch Merkmale eines Anspruchs in jeglichen anderen unabhängigen Anspruch zu integrieren, auch wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig ist.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass Verfahren, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, durch eine Vorrichtung implementiert sein können, die ein Mittel zum Ausführen von jeglichem der entsprechenden Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht darauf beschränkt sein soll, dass sie in der spezifischen Reihenfolge ist. Daher schränkt die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmt Reihenfolge ein, außer solche Schritte oder Funktionen sind aus technischen Gründen nicht austauschbar.
Ferner kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte umfassen oder in diese aufgeteilt sein. Solche Teilschritte können in der Offenbarung dieses einzelnen Schrittes umfasst und Teil desselben sein, außer dies ist ausdrücklich ausgeschlossen.

Claims

Eine Platte (100), umfassend: eine transluzente Schichtanordnung (110); und eine Batteriezelle (120), die zumindest teilweise in die transluzente Schichtanordnung (110) eingebettet ist.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Platte (100) zumindest teilweise räumlich transluzent ist, und wobei die Batteriezelle (120) in ein Sichtfeld der Platte (100) eingebettet ist.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die transluzente Schichtanordnung (110) eine vorstrukturierte, transluzente Schicht aufweist, die eine Ausnehmung aufweist, die die Batteriezelle (120) vollständig oder zumindest teilweise unterbringt.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 3, wobei die vorstrukturierte, transluzente Schicht durch ein Glasmaterial gebildet ist.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Ausnehmung und die Batteriezelle (120) durch eine Einkapselungsschicht abgedeckt sind.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Platte (100) zumindest teilweise räumlich transluzent ist und wobei die Einkapselungsschicht eine Oberfläche der vorstrukturierten, transluzenten Schicht in einem Sichtfeld der Platte (100) im Wesentlichen vollständig abdeckt.
Die Platte (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die transluzente Schichtanordnung (110) eine transluzente erste Schicht, eine zweite Schicht und eine Haftschicht aufweist, um die erste Schicht und die zweite Schicht zu verbinden, wobei die Batteriezelle (120) zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist, und wobei die Haftschicht die Batteriezelle (120) zumindest lateral umgibt.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Haftschicht zumindest entweder Silikon oder ein Harz aufweist.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Batteriezelle (120) an einer zumindest lokal glatten Oberfläche von zumindest entweder der ersten Schicht oder der zweiten transluzenten Schicht befestigt ist.
Die Platte (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die transluzente Schichtanordnung (110) eine elektrische Kontaktstruktur aufweist, um die Batteriezelle (120) elektrisch zu koppeln, um elektrische Energie aus der Batteriezelle (120) zu extrahieren oder die Batteriezelle (120) zu laden oder beides.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 10, wobei die elektrische Kontaktstruktur transluzent ist.
Die Platte (100) gemäß Anspruch 11, wobei die elektrische Kontaktstruktur ein elektrisch leitendes, transluzentes Material aufweist.
Die Platte (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Platte (100) eine Mehrzahl von Batteriezellen (120) aufweist.
Die Platte (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Platte (100) in ein Photovoltaikmodul integriert ist, wobei das Photovoltaikmodul ferner ein Photovoltaikelement aufweist, das mit der Batteriezelle (120) koppelbar ist, um die Batteriezelle (120) mit elektrischer Energie zu laden, die durch das Photovoltaikelement bereitgestellt wird.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Platte (100), das Verfahren umfassend: Bereitstellen einer Batteriezelle (120); und Einbetten der Batteriezelle (120) zumindest teilweise in eine transluzente Schichtanordnung (110).
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Einbetten der Batteriezelle (120) das Erzeugen einer Ausnehmung zum Unterbringen der Batteriezelle (120) vollständig oder zumindest teilweise in einer transluzenten Schicht der transluzenten Schichtanordnung (110), das Anordnen der Batteriezelle (120) in der Ausnehmung und das Abdecken der Batteriezelle (120) und der Ausnehmung mit einer Einkapselungsschicht aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das Einbetten der Batteriezelle (120) das Befestigen der Batteriezelle (120) auf einer ersten Schicht und Bonden einer zweiten Schicht an die erste Schicht durch Bereitstellen einer Haftschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht derart aufweist, dass die Haftschicht die Batteriezelle (120) zumindest teilweise lateral umgibt, wobei zumindest entweder die erste Schicht oder die zweite Schicht transluzent ist.
Ein Verfahren, umfassend: Bereitstellen einer Batteriezelle (120), die zumindest teilweise in eine transluzente Schichtanordnung (110) eingebettet ist; und Extrahieren elektrischer Energie aus der Batteriezelle (120), die in der transluzenten Schichtanordnung (110) einer Platte (100) enthalten ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 18, das ferner das Laden der Batteriezelle (120) aufweist.