DE102019215518A1

DE102019215518A1 - Fassadenelement und PV-Modul für ein Fassadenelement

Info

Publication number: DE102019215518A1
Application number: DE102019215518.9A
Authority: DE
Inventors: Marina Britvec; Hafis Hermann Issa; Pavel Schilinsky; Bas Cedric Van der Wiel
Original assignee: Armor Solar Power Films GmbH
Current assignee: ASCA GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15
Also published as: WO2021069325A1; US20220231631A1; EP4042565A1

Abstract

Es wird ein Fassadenelement (2) angegeben, welches mehrere PV-Module (4), insbesondere organische PV-Module (4), und mehrere Verbinder (6) aufweist, wobei die PV-Module (4) flächig angeordnet sind, sodass jedes PV-Modul (4) zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen (4) benachbart ist, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) zum Anschließen eines oder mehrerer der Verbinder (6) zwei Sammelleiter (8, 10) aufweist, welche mit einer oder mehreren Zellen (12) des PV-Moduls (4) verbunden sind, wobei mittels eines jeweiligen Verbinders (6) die Sammeleiter (8, 10) zweier benachbarter PV-Module (4) miteinander elektrisch verbunden sind und parallel miteinander verschaltet sind, sodass die Sammelleiter (8, 10) mit den Verbindern (6) ein Stromnetz bilden, in welchem Strom nacheinander durch benachbarte PV-Module (4) geführt ist. Weiter wird ein entsprechendes PV-Modul (4) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fassadenelement sowie ein PV-Modul für ein solches Fassadenelement.
Ein Fassadenelement dient typischerweise zur Ausbildung einer Fassade an einem Bauwerk und stellt entsprechend am fertigen Bauwerk einen Teil von dessen Fassade dar. Das Fassadenelement ist beispielsweise ein Wandelement oder ein Überdachungselement. Ein Fassadenelement kann nach sowohl im Innenraum eines Bauwerks als auch außen am Bauwerk montiert sein.
PV-Module, d.h. Photovoltaikmodule, werden auch als Solarzellen bezeichnet und dienen der Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Ein PV-Modul weist allgemein eine aktive Schicht auf, welche zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. In der aktiven Schicht wird Licht absorbiert und dadurch ein Strom generiert, welcher über zwei Anschlüsse abgeführt werden kann. PV-Module lassen sich in Gebäudefassaden integrieren, um die Außenfläche des Gebäudes zur Energieerzeugung zu nutzen. Die PV-Module werden hierbei an einzelnen Fassadenelementen angebracht, welche dann am Gebäude montiert werden.
In der DE 10 2017 214 347 A1 wird ein Fassadenelement beschrieben, bei welchem mehrere PV-Module zwischen zwei Flächenelementen einlaminiert sind. Die PV-Module sind mittels jeweiliger Kontaktelemente elektrisch miteinander verbunden. Die PV-Module können parallel oder seriell miteinander verschaltet sein oder eine Kombination hiervon.
Die konkrete Verschaltung mehrerer PV-Module miteinander zu einem PV-System unterliegt diversen Randbedingungen. Solche Randbedingungen sind z.B. elektrische Anforderungen hinsichtlich Strom und Spannung des PV-Systems, Bauraumbeschränkungen sowie Designaspekte. Dabei sind Designaspekte von besonderer Bedeutung, da Fassadenelemente typischerweise sichtbar sind und daher eine bestimmte Anmutung, d.h. optische Erscheinung, aufweisen sollen. Die Randbedingungen sind zudem von Bauwerk zu Bauwerk häufig unterschiedlich, sodass sich die Anforderungen mitunter ändern.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Anordnung mehrerer PV-Module eines Fassadenelements möglichst einfach und flexibel zu gestalten und ein möglichst ansprechendes Design des Fassadenelements zu erzielen. Hierzu sollen ein Fassadenelement sowie ein entsprechend hierfür geeignetes PV-Modul angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fassadenelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein PV-Modul mit den Merkmalen gemäß Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen zum Fassadenelement gelten sinngemäß auch für das PV-Modul und umgekehrt.
Das Fassadenelement dient insbesondere zur Ausbildung einer Fassade an einem Bauwerk und stellt entsprechend in montiertem Zustand am fertigen Bauwerk einen Teil von dessen Fassade dar. Das Fassadenelement ist beispielsweise ein Wandelement oder ein Überdachungselement. Das Fassadenelement ist im Innenraum eines Bauwerks oder außen am Bauwerk montierbar.
Das Fassadenelement weist mehrere PV-Module auf, d.h. Photovoltaikmodule, zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Das Fassadenelement weist mindestens zwei PV-Module auf, typischerweise jedoch 10 bis 100 PV-Module. Die Anzahl der PV-Module ist an sich aber nicht beschränkt und abhängig vom Anwendungszweck sowie der Größe des Fassadenelements und insbesondere auch von der jeweiligen Größe der PV-Module.
Bevorzugterweise sind die PV-Module organische PV-Module, kurz OPV-Module, welche sich durch eine besondere Flexibilität hinsichtlich deren Design einerseits und andererseits auch durch eine besondere mechanische Flexibilität auszuzeichnen. Die Form von OPV-Modulen und somit deren äußere Anmutung sind besonders frei gestaltbar und somit an einen konkreten Anwendungsfall oder Nutzerwunsch anpassbar. Die Designfreiheit ermöglicht auch eine Anpassung an bestimmte elektrische Anforderungen hinsichtlich Strom und Spannung des PV-Moduls.
Die PV-Module sind flächig angeordnet, sodass jedes PV-Modul zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen benachbart ist. Dabei sind die PV-Module üblicherweise plan in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Möglich und geeignet ist aber auch eine flächige Anordnung, bei welcher die PV-Module flächig entlang einer gebogenen, gewölbten, gekrümmten oder sonstwie geformten Oberfläche angeordnet sind.
Zur Verbindung der PV-Module miteinander weist das Fassadenelement mehrere Verbinder auf. Ein jeweiliges PV-Modul weist zum Anschließen der Verbinder zwei Sammelleiter auf, welche mit einer oder mehreren Zellen des PV-Moduls verbunden sind. Die Zellen sind durch eine aktive Schicht in Verbindung mit zwei Elektroden gebildet. Zur Ausbildung mehrerer Zellen sind die aktive Schicht und die Elektroden entsprechende strukturiert. Die Zellen sind über geeignete Durchkontaktierungen (sogenannte interconnects) miteinander elektrisch verschaltet. Die Zellen bilden insbesondere ein Zellarray, welches zusätzlich zumindest zwei Anschlusspunkte aufweist, über welche die Zellen mit den Sammelleitern verbunden sind. Die Sammelleiter bilden dann jeweils einen Pol des PV-Moduls, zum Abgreifen von Strom, allgemein von elektrischer Energie, welche durch die Zellen generiert wird.
Mittels eines jeweiligen Verbinders sind die Sammelleiter zweier benachbarter PV-Module miteinander elektrisch verbunden und parallel miteinander verschaltet. Ein jeweiliger Verbinder verbindet hierzu die beiden jeweiligen Sammelleiter der PV-Module paarweise miteinander, sodass zwei elektrische Verbindungen für die beiden Pole ausgebildet sind. Mittels eines jeweiligen Verbinders sind die Sammeleiter zweier benachbarter PV-Module miteinander elektrisch verbunden und parallel miteinander verschaltet, sodass die Sammelleiter mit den Verbindern ein Stromnetz bilden, in welchem Strom nacheinander durch benachbarte PV-Module geführt ist. Ein einzelner Verbinder ist insbesondere ausschließlich mit PV-Modulen elektrisch verbunden, d.h. nicht mit anderen Verbindern, sondern ein einzelner Verbinder ist lediglich mittelbar über die Sammelleiter der PV-Module mit anderen Verbindern verbunden. Auf eine serielle Verschaltung mehrerer PV-Module wird vorzugsweise verzichtet, sodass eine reine Parallelschaltung realisiert ist. Die Verbinder verbinden insbesondere lediglich direkt zueinander benachbarte PV-Module und dienen gerade nicht der Überbrückung oder Umgehung eines PV-Moduls, welches zwischen zwei zu verbindenden PV-Module liegt. In dem Stromnetz sind mehrere Strompfade dadurch gebildet, dass der Strom abwechselnd durch die Sammelleiter und die Verbinder geführt wird. Durch die flächige Anordnung ist das Stromnetz zudem verzweigt, d.h. die Anordnung der PV-Module in zwei Dimensionen führt zur Ausbildung mehrerer Strompfade in unterschiedlichen Richtungen. Insgesamt ist somit ein Netzwerk oder auch Gitter von PV-Modulen realisiert und somit ein Stromnetz, bei welchem ein jeweiliges PV-Modul lediglich mit dessen unmittelbar benachbarten PV-Modulen verbunden ist. Der Strom wird insbesondere nicht lediglich entlang einer einfachen Kette von PV-Modulen geführt, sondern sozusagen zweidimensional durch ein Stromnetz, in welchem die einzelnen PV-Module jeweils einen Verknüpfungspunkt für mehrere Strompfade bilden. Ein jeweiliges PV-Modul stellt dadurch für den Strom einen Verteiler dar, auch als „junction box“ bezeichnet, zur Verteilung und Weiterleitung des Stroms an die benachbarten PV-Module. Insbesondere ist die konkrete Geometrie der PV-Module und speziell der Sammelleiter und der Zellen vorteilhaft weitestgehend frei wählbar, um eine solche Verteilerfunktion zu realisieren.
Die Verbindung sämtlicher PV-Module miteinander erfolgt durch das Zusammenspiel der Sammelleiter mit den Verbindern. Entsprechend sind die Verbinder besonders kurz und typischerweise deutlich kürzer als ein jeweiliges PV-Modul, da ein jeweiliger Verbinder lediglich den Abstand zwischen den Sammelleitern zweier benachbarter PV-Module überbrückt. Eine Ansammlung von übermäßig langen Kabeln zur parallelen Verbindung der PV-Module wird dadurch vermieden. Weiter entfernt liegende PV-Module sind lediglich mittelbar über die dazwischenliegenden PV-Module verbunden. Das Stromnetz ist somit insbesondere auch dezentral, denn jedes PV-Modul verteilt den Strom nach Art eines Verteilers oder eine Abzweigdose auf die benachbarten PV-Module, welche ihrerseits auf dieselbe Weise den Strom wiederum auf benachbarte PV-Module verteilen. Dennoch ist insgesamt eine Parallelschaltung aller PV-Module ausgebildet. Dies ergibt sich durch die spezielle Kombination der Verbinder mit den Sammelleitern, welche zusammen das Stromnetz bilden, welches dann ein verzweigtes, zweipoliges Stromnetz ist. Vorzugsweise weist das Fassadenelement einen Zentralanschluss auf, welcher mit dem Stromnetz und somit mit den PV-Modulen verbunden ist und welcher mittig am Fassadenelement angeordnet ist, sodass insgesamt möglichst kurze Strompfade realisiert sind.
Die Erfindung geht zunächst von der Beobachtung aus, dass mehrere PV-Module grundsätzlich seriell oder parallel miteinander verschaltet werden können oder eine Kombination hiervon. Sowohl serielle als auch parallele Verschaltungen weisen spezifische Vor- und Nachteile auf.
Bei einer Serienschaltung werden mehrere PV-Module hintereinander in sogenannten Strings (d.h. Ketten) verschaltet, sodass sich die einzelnen Spannungen der PV-Module addieren. Dies ist vorteilhaft bei großen Systemen, da sich hohe Ströme und entsprechende elektrische Verluste reduzieren lassen. Problematisch ist jedoch, dass bei einem Ausfall eines einzelnen PV-Moduls die gesamte Serienschaltung ausfällt. Da die Serienschaltung nicht beliebig unterbrochen werden kann, ist die Anordnung der PV-Module wenig flexibel. Speziell ist es schwierig, Freiräume zwischen den PV-Modulen auszubilden, um beispielsweise in einem Fassadenelement Ausnehmungen für ein Fenster oder eine Tür zu schaffen. Weiterhin ist es bei einer Serienschaltung nicht ohne Weiteres möglich, PV-Module unterschiedlicher Größe miteinander zu kombinieren, da alle seriell verschalteten PV-Module idealerweise den gleichen Strom liefern. Grundsätzlich ist es möglich, die PV-Module nach Größe zu sortieren und dann PV-Module gleicher Größe zu einem jeweiligen String zusammenzuschließen. Möglich ist auch, die PV-Module unterschiedlicher Größe derart zu gestalten, dass diese den gleichen Strom erzeugen, dann jedoch auch unterschiedliche Spannungen erzeugen. Ein weiteres Problem besteht dann darin, dass die unterschiedlichen Strings idealerweise die gleiche Spannung aufweisen, um optimal parallel miteinander verschaltbar zu sein. Dies ist jedoch nicht zwingend gegeben und eine Erfüllung dieser Bedingung schränkt die Designfreiheit der gesamten Anordnung deutlich ein.
Umgekehrt ist es möglich, alle PV-Module parallel miteinander zu verschalten und hierzu derart auszulegen, dass alle PV-Module die gleiche Spannung aufweisen. Eine Parallelschaltung ermöglicht eine deutlich flexiblere Anordnung der PV-Module, führt jedoch typischerweise zu einem hohen Verkabelungsaufwand, da von jedem einzelnen PV-Modul aus ein entsprechender Leiter zu einem zentralen Sammelpunkt oder einer gemeinsamen Sammelschiene gezogen werden muss. Dies beeinträchtigt zum Einen das Design, speziell die optische Anmutung, der Anordnung und erschwert zum Anderen die Integration der PV-Module in ein Fassadenelement. Zudem lässt sich die Spannung nicht weiter erhöhen, sodass jedes einzelne PV-Modul eine möglichst hohe Spannung bereitstellt, um die elektrischen Verluste möglichst gering zu halten, zumal sich aufgrund der Parallelschaltung die Ströme der PV-Module addieren.
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht nun insbesondere in der speziellen Ausgestaltung und Anordnung der Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls und in deren Zusammenwirken mit den Verbindern, welche die Sammelleiter benachbarter PV-Module elektrisch verbinden und auf diese Weise ein Stromnetz bilden, in welchem die PV-Module parallel miteinander verschaltet sind und zugleich als Verteiler für den Strom wirken. Daraus ergeben sich diverse Vorteile. Zum Einen ergibt sich durch die spezielle Verschaltung eine Verteilung des Stroms von einem jeweiligen PV-Modul an benachbarte PV-Module und somit ein verzweigtes Stromnetz mit vorteilhafterweise redundanten Strompfaden, sodass ein Ausfall eines einzelnen PV-Moduls weniger problematisch ist als z.B. bei einer seriellen Verschaltung. Zweitens ist es aufgrund der Parallelschaltung möglich, unterschiedlich große PV-Module beliebig miteinander zu kombinieren. Unterschiedlich große PV-Module erzeugen unterschiedlich viel Strom und sind daher für eine Serienschaltung wenig geeignet. Drittens wird eine aufwendige Verkabelung zur Herstellung der Parallelschaltung vermieden, indem die Verbinder kurz gehalten werden und insbesondere lediglich benachbarte PV-Module miteinander verbinden, sodass der Strom sozusagen nacheinander durch jeweils benachbarte PV-Module durchgereicht wird. Viertens sind aufgrund der Sammelleiter die PV-Module auf unterschiedliche und flexible Weise zusammensetzbar, speziell dann, wenn PV-Module unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden. Fünftens ist es auch möglich, in der flächigen Anordnung der PV-Module Lücken auszubilden, sodass sich ein Fassadenelement mit entsprechenden Öffnungen oder Aussparungen ergibt, z.B. für Fenster oder Türen oder dergleichen. Die Anordnung der PV-Module ist somit besonders flexibel und ermöglicht eine besonders hohe Designfreiheit bei der Gestaltung des Fassadenelements.
Ein jeweiliger Verbinder verbindet die beiden Sammelleiter eines PV-Moduls mit den beiden Sammelleitern eines hierzu benachbarten PV-Moduls. Eine gegebenenfalls zwischen der PV-Modulen vorhandene Fuge wird hierbei überbrückt. Weitere Distanzen werden jedoch insbesondere nicht überbrückt, ein Verbinder dient somit lediglich zur Verbindung unmittelbar benachbarter PV-Module. Ein Verbinder weist somit eine Länge auf, welche zumindest geringer ist als die Breite eines PV-Moduls und vorzugsweise nur wenige Zentimeter beträgt, beispielsweise 1 cm bis 5 cm. Je nach Beabstandung und Anordnung der PV-Module sind jedoch auch längere Verbinder denkbar und geeignet, z.B. zur Überbrückung größerer Abständen zwischen zwei benachbarten PV-Modulen. Ein jeweiliger Verbinder ist zweipolig ausgebildet und weist demnach zwei Leiter auf, je einen für jede der beiden Polaritäten der Sammelleiter. Der Verbinder ist entweder einteilig ausgebildet, d.h. beide Leiter sind zusammengefasst, oder mehrteilig, sodass die beiden Verbindungen voneinander unabhängig sind. Im einfachsten Fall weist ein Verbinder zwei Kabel auf oder zwei Metallstreifen oder Metallschienen.
Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn zwei benachbarte PV-Module über einen einzelnen Verbinder verbunden sind. Geeignet ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher zwei benachbarte PV-Module mittels mehrerer Verbinder mehrfach, d.h. redundant, verbunden sind. Dadurch werden weitere Strompfade hergestellt und das Stromnetz ist weiter verzweigt. Insbesondere sinkt dadurch auch der effektive Widerstand beim Weg von einem PV-Modul zu einem Zentralanschluss. Die Sammelleiter in einer geeigneten Ausgestaltung herstellungsbedingt eine schlechtere Leitfähigkeit auf als die Verbinder, sodass zusätzliche Verbinder entsprechend vorteilhaft sind. Auch die mechanische Kopplung der PV-Module ist robuster, was besonders bei der Herstellung des Fassadenelements vorteilhaft ist, wenn die PV-Module noch nicht durch eine gemeinsame Trägerschicht gehalten werden.
Die beiden Sammelleiter eines PV-Moduls sind jeweils vorzugsweise als langgestreckte Leiterbahnen oder als Leiterbahnnetz mit mehreren langgestreckten Abschnitten ausgebildet. Ein jeweiliger Sammelleiter wird auch mit dem Englischen Begriff „busbar“ bezeichnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung verlaufen die beiden Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls nebeneinander, d.h. zweispurig als Doppelleiter. Vorzugsweise verlaufen die beiden Sammelleiter dabei auch parallel zueinander. Die beiden Sammelleiter folgen nicht zwingend einem geraden Verlauf, sondern sind vorzugsweise abknickend oder umgebogen ausgebildet, um dem entsprechend verlaufenden Randbereich zu folgen. Ein gerader Verlauf ist aber je nach Anwendungsfall auch geeignet. Zwischen den beiden Sammelleitern ist ein entsprechend geringer Abstand ausgebildet, welcher in einer geeigneten Ausgestaltung im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegt und typischerweise 1 mm. Der Abstand ergibt sich insbesondere durch eine Deckungsabweichung (sogenannter registration error) bei der Herstellung des PV-Moduls und der Ausbildung der beiden Sammelleiter. Die Sammelleiter werden zunächst insbesondere zusammenhängend ausgebildet und anschließend mittels eines Lasers voneinander getrennt. Der Abstand zwischen den Sammelleitern ergibt sich dann als doppelte Deckungsabweichung. Beide Sammelleiter sind vorzugsweise von der aktiven Schicht vollständig überdeckt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Sammelleiter nebeneinander und entlang eines Randbereichs des PV-Moduls verlaufen, sodass einer der beiden Sammelleiter ein innerer Sammelleiter ist und der andere der beiden Sammelleiter ein äußerer Sammelleiter. Die Sammelleiter verlaufen dabei nicht notwendig entlang des gesamten Randbereichs, jedoch zweckmäßigerweise entlang mehrerer Seiten des PV-Moduls, sodass dieses in unterschiedlichen Richtungen mit anderen PV-Modulen verbindbar ist. Auf diese Weise sind die PV-Module besonders flexibel verbindbar und das Fassadenelement weist einen hohen Grad an Designfreiheit auf. Anstatt die Sammelleiter wie in der eingangs erwähnten DE 10 2017 214 347 A1 auf gegenüberliegenden Seiten der Zellen eines Halbleitermoduls entlangzuführen, werden vorliegend beide Sammelleiter nebeneinander, d.h. als Randleiter geführt.
Bei der Ausgestaltung mit Sammelleitern im Randbereich ist ein jeweiliges PV-Modul in einen Innenbereich und einen Randbereich unterteilt. Die Zellen sind insbesondere lediglich im Innenbereich angeordnet und erstrecken sich nicht bis in den Randbereich. Der Randbereich bildet nach außen hin eine Außenkante des PV-Moduls aus. Nach innen hin grenzt der Randbereich an den Innenbereich an und umringt diesen. Die beiden Sammelleiter sind insbesondere vollständig im Randbereich angeordnet und somit zwischen der Außenkante einerseits und den Zellen andererseits. Der äußere Sammelleiter verläuft zwischen der Außenkante und dem inneren Sammelleiter, der innere Sammelleiter verläuft entsprechend zwischen dem äußerem Sammelleiter und den Zellen. Die aktive Schicht ist insbesondere nicht auf den Innenbereich beschränkt, sondern erstreckt sich zweckmäßigerweise zur ästhetischen und optisch einheitlichen Gestaltung des PV-Moduls bis in den Randbereich hinein und überlappt dann gegebenenfalls mit den Sammelleitern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist bei einem jeweiligen PV-Modul wenigstens einer der Sammelleiter, vorzugsweise sind beide Sammelleiter, als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet. Der Sammelleiter umläuft dann den Innenbereich und die Zellen vollständig und schließt diese ein. Diese Ausgestaltung ist besonders flexibel hinsichtlich der möglichen Verbindungen, da das PV-Modul nun nach allen Seiten hin einen Anschluss ermöglicht. Der Sammelleiter folgt dabei zweckmäßigerweise der Außenkontur des PV-Moduls, sodass bei einem viereckigen PV-Modul der Sammelleiter entsprechend viereckig verläuft, gegebenenfalls mit abgerundeten Ecken oder sogar kreisförmig. Sind beide Sammelleiter als Leiterschleife ausgebildet, verlaufen diese vorzugsweise konzentrisch. Beide Sammelleiter eines PV-Moduls sind jeweils über wenigstens einen Anschlusspunkt elektrisch mit den Zellen verbunden. Ein Sammelleiter, welcher als Leiterschleife ausgebildet ist, weist den speziellen Vorteil auf, dass der Strompfad von einem Verbinder zu den Zellen immer höchstens einem halben Umlauf um die Zellen herum entspricht. Ausgehend vom Verbinder existieren nämlich immer zwei mögliche Strompfade zum Anschlusspunkt, von welchen der Strom demjenigen mit dem geringsten Widerstand folgt, sodass elektrische Verluste minimiert sind. Bei einem unterbrochenen Sammelleiter ist dagegen der Strompfad eindeutig vorgegeben.
Da die beiden Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls nebeneinander verlaufen, steht der innere Sammelleiter dem äußeren Sammelleiter bei der Kontaktierung mit den Zellen prinzipiell im Weg. Um den äußeren Sammelleiter mit den Zellen im Innenbereich zu kontaktieren, existieren diverse Möglichkeiten. Einige geeignete Ausgestaltungen sind nachfolgend genannt.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist bei einem jeweiligen PV-Modul der innere Sammelleiter von dem äußeren Sammelleiter zur Kontaktierung der Zellen unterbrochen. Der innere Sammelleiter ist demnach nicht als geschlossene Leiterschleife ausgebildet, sondern weist geeigneterweise zwei Arme auf, welche sich ausgehend vom Anschlusspunkt für die Zellen um diese herum erstrecken, bis zu einem Durchlass für den äußeren Sammelleiter. Vorzugsweise ist der innere Sammelleiter lediglich lokal unterbrochen und somit als unterbrochene Leiterschleife ausgebildet, welche die Zellen mit Ausnahme des Durchlasses vollständig umschließt. Zur Kontaktierung der Zellen weist der äußere Sammelleiter eine Abzweigung auf, welche durch den Durchlass zu dem Innenbereich hin verläuft und dort mit den Zellen verbunden ist. Diese Ausgestaltung ist speziell in der Herstellung besonders einfach, weist jedoch den Nachteil auf, dass der innere Sammelleiter unterbrochen ist. Dieser Nachteil wird vorzugsweise dadurch ausgeglichen, dass der innere Sammelleiter auf derjenigen Seite des PV-Moduls unterbrochen ist, welche dem Anschlusspunkt gegenüberliegt, an welchem der innere Sammelleiter mit den Zellen verbunden ist. Dadurch sind beide Arme des inneren Sammelleiters gleich oder zumindest ähnlich lang.
In einer anderen geeigneten Ausgestaltung ist bei einem jeweiligen PV-Modul der äußere Sammelleiter mit den Zellen mittels einer Brücke verbunden, welche den inneren Sammelleiter überbrückt. Der innere Sammelleiter muss dann nicht unterbrochen werden, sondern ist vorteilhafterweise als geschlossene Leiterschleife ausgebildet. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist die Brücke ein einfaches Leiterstück, z.B. analog zur oben beschriebenen Abzweigung des äußeren Sammelleiters bei unterbrochenem innerem Sammelleiter, mit dem Unterschied, dass die Abzweigung nun über den inneren Sammelleiter hinüber oder unter diesem hindurch geführt ist. Hierbei ist zwischen der Abzweigung und dem innerem Sammelleiter zweckmäßigerweise ein isolierendes Material angeordnet, um einen Kurzschluss zu verhindern.
In einer vorteilhaften Variante ist die Brücke durch einen der Verbinder gebildet, welcher den äußeren Sammelleiter, welcher außenseitig des inneren Sammelleiters liegt, mit einem Kontaktabschnitt verbindet, welcher innenseitig des inneren Sammelleiters liegt, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite. Auf der dem äußeren Sammelleiter gegenüberliegenden Seite des inneren Sammelleiters ist demnach ein Kontaktabschnitt angeordnet, welcher mit den Zellen verbunden ist. Der Kontaktabschnitt entspricht in einer Ausgestaltung dem Anschlusspunkt an die Zellen, in einer anderen Ausgestaltung ist der Kontaktabschnitt ein separater Leiter, welcher zum Anschlusspunkt führt und dabei vorzugsweise neben dem inneren Sammelleiter verläuft. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass keine mehrschichtige Fertigung des äußeren Sammelleiters notwendig ist, um den Strompfad zur Überbrückung des inneren Sammelleiters aus dessen Ebene herauszuführen. Vielmehr wird einfach der ohnehin vorhandene Verbinder als Brücke genutzt.
In einer vorteilhaften Variante weist die Brücke eine Diode auf, zur Festlegung der Stromrichtung durch die Zellen. Dadurch werden negative Effekte bei einem Ausfall des PV-Moduls oder bei einer Abschattung vermieden. Die Anordnung einer Diode entlang eines Sammelleiters selbst ist nicht ohne Weiteres möglich, da je nach Verschaltung der Strom in der einen oder der anderen Richtung durch den Sammelleiter fließt. Entlang der Brücke soll der Strom jedoch immer in derselben Richtung fließen, sodass hier die Anordnung einer Diode vorteilhaft ist. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung möglich und geeignet, bei welcher die Diode ein Teil eines Verbinder ist und dort zwischen den äußeren Sammelleiter und den Kontaktabschnitt geschaltet ist.
Alternativ zur oben beschriebenen Ausgestaltung eines PV-Moduls, bei welchem die beiden Sammelleiter als innerer und äußerer Sammelleiter in einem Randbereich angeordnet sind, sind auch andere Anordnungen der Sammelleiter denkbar und geeignet. Die Sammelleiter verlaufen nicht zwangsläufig im Randbereich, sondern verlaufen in einer geeigneten Variante durch das PV-Modul hindurch und unterteilen dadurch das Zellarray in mehrere Zellsektoren, welche nicht direkt miteinander verbunden sind, sondern lediglich mittelbar über die Sammelleiter. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen die beiden Sammelleiter nebeneinander und jeweils kreuzförmig durch ein Zentrum des PV-Moduls. Dabei überbrücken sich die beiden Sammelleiter gegenseitig. Entsprechend ist das Zellarray in vier Zellsektoren, d.h. dann Quadranten unterteilt. Jeder Zellsektor ist mit an die beiden Sammelleiter angeschlossen, vorzugsweise derart, dass sämtliche Zellen eines jeweiligen Zellsektors miteinander seriell verschaltet sind.
Aus dem bisher Gesagten ergibt sich, dass der Verlauf der beiden Sammelleiter und deren Anordnung entlang des PV-Moduls grundsätzlich frei wählbar ist, wobei einige Ausgestaltungen, z.B. die bereits genannten, spezielle Vorteile aufweisen. In jedem Fall verlaufen die Sammelleiter vorzugsweise wenigstens teilweise in einem Randbereich des PV-Moduls, sodass die Sammelleiter besonders einfach seitlich für die Verbinder zugänglich sind. Demnach sind die Verbinder vorzugsweise im Randbereich angeschlossen. Beispielsweise ist ein jeweiliges PV-Modul mehreckig ausgebildet und weist eine Außenkante mit mehreren Seiten auf. Dann weist jeder Sammelleiter vorzugsweise zu jeder Seite hin einen Anschlusspunkt für einen jeweiligen Verbinder auf. Bei einem viereckigen PV-Modul sind somit wenigstens acht Anschlusspunkte vorhanden, nämlich wenigstens zwei pro Seite und wenigstens vier pro Sammelleiter. Je nach Größe des PV-Moduls sind mehrere Anschlusspunkte pro Sammelleiter und Seit vorteilhaft.
Ein jeweiliges PV-Modul weist zwei leitfähige Schichten als Elektroden auf, welche gemeinsam mit einer aktiven Schicht zwischen zwei Barriereschichten eingekapselt sind. Die aktive Schicht und die beiden Elektroden sind nicht zwingend jeweils einzelne Schichten, sondern typischerweise selbst aus mehreren Schichten zusammengesetzt. Die aktive Schicht weist ein Halbleitermaterial auf, zur Erzeugung von Ladungsträgern, welche dann zu den Elektroden abwandern und einen entsprechenden Strom ergeben. Die gesamte Schichtstruktur aus aktiver Schicht und Elektroden ist zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse zwischen zwei Barriereschichten eingekapselt. Die Barriereschichten bilden eine Außenhülle des PV-Moduls. Vorzugsweise sind die aktive Schicht und die Elektroden zwischen den Barriereschichten einlaminiert. Die Barriereschichten werden dann auch als Primärlaminat bezeichnet. Die Barriereschichten bestehen vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff, beispielsweise aus PET. Die Barriereschichten bilden insbesondere einen vollständig umlaufenden Verpackungsrand, sodass das PV-Modul auch seitlich abgeschlossen ist.
Die Barriereschichten bestimmen eine Gesamtfläche des PV-Moduls, die aktive Schicht bildet eine Teilfläche der Gesamtfläche. Die Barriereschichten sind typischerweise transparent, während die aktive Schicht wenigstens einen Teil von einfallendem Licht absorbiert und sich dadurch optisch von Bereichen ohne aktive Schicht abhebt. Dadurch sich zwei Bereiche gebildet, nämlich ein absorbierender Bereich, welcher der Teilfläche, d.h. der aktiven Schicht entspricht und ein transparenter Bereich, insbesondere der Verpackungsrand, welcher der Differenz aus der Gesamtfläche und der Teilfläche entspricht und den absorbierenden Bereich insbesondere vollständig umringt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind zwischen den beiden Barriereschichten eines jeweiligen PV-Moduls auch die beiden Sammelleiter angeordnet, sodass diese in das PV-Modul integriert sind. Dies vereinfacht die Herstellung des PV-Moduls deutlich und entsprechend auch die Herstellung des Fassadenelements. Anstatt die Sammelleiter nachträglich als separate Bauteile am PV-Modul anzubringen, werden diese bereits bei der Herstellung in das PV-Modul integriert.
Vorzugsweise sind die Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls gemeinsam mit einer der Elektroden hergestellt, nämlich durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich geeignete Sammelleiter auch aus demjenigen Material herstellen lassen, welches zur Herstellung der Elektrode verwendet wird. Eine der Elektroden, insbesondere die sogenannte Top-Elektrode, wird geeigneterweise als sogenannte Gitterelektrode aufgedruckt. Hierzu wird als leitfähiges Material eine leitfähige Tinte verwendet, welche leitende Partikel enthält, z.B. Silber. Im gleichen Prozessschritt wie die Elektrode werden nun auch die Sammelleiter aufgedruckt, d.h. diese liegen in der Schichtstruktur des PV-Moduls auch in derselben Schicht wie die Elektrode. Die Fertigung der Sammelleiter ist dadurch besonders einfach, da kein zusätzlicher Prozessschritt hinzukommt. Auf zusätzliche Metallstreifen oder sogar Kabel wird zweckmäßigerweise verzichtet.
Vorteilhafterweise sind im Rahmen des Konzepts eines PV-Moduls als Verteiler sämtliche Sammelleiter sowie gegebenenfalls sämtliche zusätzlichen Leiter zur Anbindung der Zellen an die Sammelleiter in das PV-Modul integriert, sodass ein jeweiliges PV-Modul sozusagen einen vollständigen und abgeschlossen Baustein darstellt, welcher bei der Herstellung des Fassadenelements lediglich mittels Verbindern mit anderen PV-Modulen einfach verbunden wird. Ein einzelnes PV-Modul stellt dann eine insgesamt abgeschlossene und funktionsfähige kleinste Baueinheit dar. Alle Zellen, Sammelleiter, Anschlusspunkte und Kontaktpunkte eines einzelnen PV-Moduls sind hierfür insbesondere innerhalb dieses Moduls elektrisch verbunden. Auf externe Leiter, d.h. insbesondere Leiter außerhalb der Barriereschichten, zur Verbindung unterschiedlicher Teile eines einzelnen PV-Moduls wird vorzugsweise verzichtet. Externe Leiter werden vorzugsweise höchstens in der bereits beschriebenen Form als Teil eines Verbinders verwendet.
Ein aufgedruckter Leiter, also auch ein aufgedruckter Sammelleiter, weist typischerweise aufgrund des Herstellungsverfahrens eine schlechtere Leitfähigkeit auf, als ein massiver Leiter, welcher z.B. als Metallstreifen nachträglich aufgeklebt wird, selbst bei gleichen Abmessungen. Vorliegend wurde jedoch beobachtet, dass dieser Nachteil durch das verzweigte Stromnetz und die Vielzahl möglicher Strompfade innerhalb des Fassadenelements kompensiert wird und ein vertretbarer Verlust aufgrund des elektrischen Widerstands der Sammelleiter entsteht. So wurde in Simulationen ermittelt, dass der elektrische Verlust durch aufgedruckte Sammelleiter lediglich 5 % bis 10 % beträgt.
Sofern die Sammelleiter in ein jeweiliges PV-Modul integriert sind, werden die Sammelleiter von den Barriereschichten überdeckt. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung zur Kontaktierung eines Verbinders mit einem PV-Modul weist dessen eine Barriereschicht ein Kontaktloch auf, durch welches einer der Sammelleiter zugänglich ist. Ein jeweiliges Kontaktloch legt also an einem Sammelleiter einen Anschlusspunkt für einen Verbinder frei. Das Kontaktloch wird beispielsweise bei Herstellung des PV-Moduls in die Barriereschicht eingeschnitten, z.B. mittels eines Lasers. Dies ist ohne Weiteres in das Herstellungsverfahren integrierbar und vorzugsweise auch integriert, zumal die Barriereschichten häufig ohnehin noch abschließend mit einem Laser zurechtgeschnitten werden. Das Kontaktloch ist beispielsweise kreisrund ausgebildet, mit einem Durchmesser, welcher einer maximalen Breite des Sammelleiters entspricht. Ein jeweiliger Sammelleiter ist vorzugsweise zwischen 1 mm und 3 mm breit, beispielsweise 2 mm breit. Da bei jedem PV-Modul zwei Sammelleiter vorhanden sind, sind entsprechend wenigstens zwei Kontaktlöcher vorhanden, nämlich eines für jeden Sammelleiter. Um eine flexible Kontaktierung auf verschiedenen Seiten des PV-Moduls zu ermöglichen , sind jedoch vorzugsweise für jeden Sammelleiter mehrere Kontaktlöcher ausgebildet, zweckmäßigerweise wenigstens ein Kontaktloch auf jeder Seite des PV-Moduls. Die Kontaktlöcher sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung mittig im Randbereich eines jeweiligen PV-Moduls angeordnet, wobei die beiden Kontaktlöcher für die unterschiedlichen Pole relativ zueinander versetzt sind. Grundsätzlich sind aber auch andere Anordnungen der Kontaktlöcher je nach Design der PV-Module denkbar und geeignet. Grundsätzlich denkbar und geeignet ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher ein einzelnes Kontaktloch beispielsweise als ein Langloch ausgeführt ist und sich über beide Sammelleiter erstreckt, sodass ein einzelnes Kontaktloch zwei Anschlusspunkte freilegt.
Als Alternative zur Ausbildung von Kontaktlöchern ist ein jeweiliger Verbinder vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass dieser beim Verbinden mit einem PV-Modul dessen eine Barriereschicht im Bereich eines der beiden Sammelleiter durchbricht, um diesen zu kontaktieren. Hierzu ist der Verbinder beispielsweise als ein Crimp ausgebildet und weist einen oder mehrere Zähne oder Dornen auf, welche beim Andrücken an das PV-Modul die Barriereschicht durchbohren und dann einen elektrischen Kontakt mit dem darunterliegenden Sammelleiter herstellen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Position des Verbinders nicht durch die Herstellung des PV-Moduls vorbestimmt ist, sondern nachträglich bei der Zusammensetzung mehrerer PV-Modul frei wählbar ist.
Die Ausgestaltung mit dem Verbinder, welcher die Barriereschicht zur Kontaktierung durchbricht ist grundsätzlich auch mit einem PV-Modul mit Kontaktlöchern kombinierbar, sodass einerseits bestimmte Positionen für die Verbinder, speziell Verbinder ohne Zähne oder Dornen, vorbereitet und vorgegeben sind und andererseits auch spezielle Verbinder zur Kontaktierung abseits dieser Positionen verwendbar sind.
Grundsätzlich ist es möglich, dass ein jeweiliges PV-Modul lediglich eine einzige Zelle aufweist. Die resultierende Spannung ist dann jedoch entsprechend gering, sodass ein jeweiliges PV-Modul vorzugsweise mehrere Zellen aufweist, welche seriell miteinander verschaltet sind, sodass sich eine entsprechend hohe Spannung ergibt.
Eine besonders einfache Form für die Zellen ist eine Streifenform, sodass dann sämtliche Zellen eines PV-Moduls streifenförmig ausgebildet sind und parallel nebeneinander angeordnet sind, sodass sich ein Strompfad von einer auf die andere Seite der Zellen ergibt. Zwei benachbarte Zellen sind jeweils mittels einer Durchkontaktierung verbunden, um eine Serienschaltung zu realisieren. Je nach Größe des PV-Moduls und je nach angestrebter Spannung ergeben sich jedoch möglicherweise sehr schmal Streifen und sehr viel Totraum aufgrund der Durchkontaktierungen. Um dies zu vermeiden wird zweckmäßigerweise von der Streifenform abgewichen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind sämtliche Zellen eines jeweiligen PV-Moduls derart seriell miteinander verschaltet sind, dass ein mäanderförmiger Strompfad ausgebildet ist. Die Zellen sind also nicht streifenförmig nebeneinander angeordnet, sondern matrixartig angeordnet, nämlich in einem zweidimensionalen Zellarray. Dadurch sind mehrere Spalten gebildet, in welchen die Zellen jeweils seriell verschaltet sind. Die Spalten sind dann an deren Enden wechselseitig verbunden, sodass sich entsprechend eine mäanderförmige Verschaltung ergibt, in welcher alle Zellen in Serie geschaltet sind. Dadurch wird der Totraum minimiert und die zur Energiegewinnung nutzbare Fläche erhöht. Die Ausführungen gelten analog für PV-Module mit mehreren Zellsektoren, sodass dann in jedem Zellsektor sämtliche Zellen seriell miteinander verschaltet sind, vorzugsweise mäanderförmig. Die verschiedenen Zellsektoren sind zueinander allerdings parallel geschaltet.
Eine geeignete Spannung wird in einem jeweiligen PV-Modul insbesondere erzielt, indem 50 bis 100 Zellen in Serie geschaltet sind. Damit wird vorzugsweise eine Spannung im Bereich von 25 V bis 120 V erzeugt. Je nach Anwendung sind aber auch andere Anzahlen von Zellen geeignet. Unabhängig von der Anzahl der Zellen sind sämtliche Zellen eines PV-Moduls vorzugsweise gleich groß, sodass alle Zellen den gleichen Strom erzeugen, was in einer Serienschaltung vorteilhaft ist. Je nach Abmessung des PV-Moduls ist die Größe einer einzelnen Zelle möglicherweise sehr gering, dies ist aber nicht nachteilig, da aufgrund der Parallelschaltung mehrerer PV-Module sich deren Ströme addieren. In einer geeigneten Ausgestaltung weist eine einzelne Zelle eine Größe im Bereich von 0,3 cm² bis 4 cm² auf, je nach Größe des PV-Moduls. Zweckmäßigerweise ist die Größe der Zellen derart gewählt, dass sich eine möglichst hohe Spannung ergibt. Die Größe eines jeweiligen PV-Moduls liegt beispielsweise im Bereich von 40 cm² bis 400 cm² oder sogar bis 1400 cm². Insbesondere skaliert die Größe einer einzelnen Zelle mit der Größe des PV-Moduls und ist zu dieser proportional. Dies ist insbesondere der Fall bei unterschiedlich großen PV-Modulen für eine festgelegte Systemspannung des Fassadenelements.
Ein besonderer Vorteil der speziellen Gestaltung der Sammelleiter und der dadurch besonders flexiblen Verschaltung ist, dass PV-Module unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden können. Entsprechend weist das Fassadenelement in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mehrere unterschiedliche Typen von PV-Modulen auf, welche unterschiedlich groß sind. Die verschiedenen Typen unterscheiden sich demnach in deren Größe, d.h. den physischen Abmessungen. Insbesondere unterscheiden sich wenigsten zwei Typen dahingehend, dass diese unterschiedliche Flächen aufweisen, sodass auch die Größe der Zellen sich entsprechend unterscheidet und die PV-Module unterschiedliche Ströme erzeugen. Die Zellanzahl ist jedoch wie beschrieben vorzugsweise gleich, sodass die unterschiedlichen Typen die gleiche Spannung aufweisen und problemlos miteinander parallel verschaltbar sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung unterscheiden sich mehrere Typen von PV-Modulen in deren Größe und sind dabei an ein Rastermaß angepasst, welches eine bestimmte Größe als Basiseinheit aufweist und die Größen der verschiedenen Typen sind jeweils ganzzahlige Vielfache dieser Basiseinheit. Die Basiseinheit stellt somit sozusagen ein einzelnes Pixel in der insgesamt flächigen Anordnung der PV-Module als Vielzahl von Pixeln dar, wobei jedes PV-Modul einem oder mehreren Pixeln entspricht. Gegebenenfalls werden geringfügige Abzüge oder Zuschläge zur Größe vorgenommen, um zusätzliche Fugen zwischen benachbarten PV-Modulen zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung folgen die Verbinder dem Rastermaß, sodass die Verbinder in regelmäßigen Abständen über die gesamte flächige Anordnung der PV-Module verteilt angeordnet sind und dann gegebenenfalls entsprechend große PV-Module über mehrere Verbinder mit einem entsprechend großen, benachbarten PV-Modul mehrfach verbunden sind.
Bevorzugterweise sind die PV-Module jeweils mehreckig ausgebildet und kachelartig angeordnet. In einer geeigneten Ausgestaltung sind die PV-Module jeweils rechteckig und weisen entsprechend vier Ecken auf. Entsprechend ergibt sich insbesondere ein rechteckiges Rastermaß, entlang welchem die PV-Module positionierbar sind. Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei welcher das Rastermaß als Basiseinheit ein Quadrat aufweist, sodass dann die PV-Module entsprechend Rechtecke oder sogar Quadrate sind, deren Fläche einem ganzzahligen Vielfachen der Basiseinheit entspricht. Auf diese Weise lassen sich die PV-Module in optisch ansprechender Weise nach Art einer Backsteinwand oder eines Fliesenspiegels anordnen, was in einer bevorzugten Ausgestaltung auch der Fall ist.
Die optische Anmutung eines jeweiligen PV-Moduls ist vorteilhafterweise durch eine entsprechende Gestaltung der einzelnen Elemente eines jeweiligen PV-Moduls erzeugt, sodass sich auch für das Fassadenelement insgesamt ein bestimmtes Design ergibt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist hierzu die aktive Schicht eines jeweilige PV-Moduls derart gestaltet, dass sich eine unregelmäßige Kontur ergibt, vorzugsweise eine Backsteinoptik. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass die Barriereschichten üblicherweise transparent sind, die aktive Schicht und die Sammelleiter jedoch nicht, sodass die optische Anmutung eines einzelnen PV-Moduls und des Fassadenelements insgesamt maßgeblich durch die Form der aktiven Schicht bestimmt ist. Auch die Sammelleiter eignen sich zur optischen Gestaltung. Daher werden die aktive Schicht oder die Sammelleiter oder beide vorzugsweise zur Gestaltung verwendet. Beispielsweise folgen die Sammelleiter einem Verlauf, welcher eine entsprechende Kontur der aktiven Schicht nachbildet, sodass die aktive Schicht gleichsam durch die Sammelleiter eingerahmt ist. Besonders geeignet ist ein ungleichmäßiger, gewundener Verlauf, sodass sich eine Backsteinoptik ergibt, bei welcher die aktive Schicht und die Sammelleiter dann einen Ziegel darstellen und die durch die Barriereschichten erzeugte Beabstandung zwischen benachbarten PV-Modulen den entsprechenden Mörtel zwischen den Ziegeln. Sofern die Sammelleiter vollständig von der aktiven Schicht überdeckt sind, sind die Sammelleiter typischerweise nur von einer Seite aus sichtbar, vorzugsweise einer Rückseite, welche bei bestimmungsgemäßer Montage des Fassadenelements nicht sichtbar ist, sondern einer Montagefläche zugewandt ist, sodass nur eine Vorderseite sichtbar ist, deren Anmutung maßgeblich durch die aktive Schicht gestalten ist.
Zweckmäßigerweise ist das Fassadenelement selbst ein Laminat, bei welchem die PV-Module gemeinsam zwischen zwei Schichten einlaminiert sind. In einer geeigneten Ausgestaltung sind die PV-Module gemeinsam zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite eines Sekundärlaminats eingeschlossen. Die Vorderseite und die Rückseite bilden demnach zwei Schichten eines Laminats, die PV-Module sind dazwischen insbesondere befestigt. Die Vorderseite und/oder die Rückseite sind zweckmäßigerweise aus einem transparenten Material gefertigt. Zweckmäßig sind auch Ausgestaltungen bei welchen die Vorderseite und die Rückseite unterschiedlich transparent sind, z.B. ist die Rückseite opak oder nichttransparent. Geeignete Materialien für die Vorderseite und die Rückseite sind Glas und Polycarbonat (PC). Die Vorderseite und die Rückseite werden mit den PV-Modulen vorzugsweise mittels eines Klebstoffs verbunden und dadurch fixiert und aneinander befestigt. Der Klebstoff ist beispielsweise ein sogenannter „hot melt“, welcher zur Lamination zwischen der Vorderseite und der Rückseite aufgetragen wird.
Vorzugsweise werden auch die Verbinder bei der Herstellung des Fassadenelements gemeinsam mit den PV-Modulen zwischen der Vorderseite und der Rückseite eingeschlossen und sind als Ergebnis hiervon entsprechend innerhalb des Sekundärlaminats angeordnet und allgemein in das Fassadenelement integriert.
Zweckmäßigerweise sind bei der flächigen Anordnung der PV-Module zwischen diesen mehrere Aussparungen ausgebildet, in welche der Klebstoff eindringen kann, sodass dieser durch die Fläche der PV-Module hindurchreicht und die Vorderseite direkt mit der Rückseite verbindet. Solche Aussparungen können auf verschiedene Weise realisiert werden.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die PV-Module durch Fugen voneinander beabstandet, in welchen der Klebstoff angeordnet ist, welcher die Vorderseite mit der Rückseite verbindet. Die Fugen sind ähnlich solchen Fugen, wie beim Verlegen von Fliesen oder Aufbau einer Mauer ausgebildet werden. Die Fugen weisen eine Fugenbreite auf, welche deutlich geringer ist als die Breite eines PV-Moduls und insbesondere auch deutlich schmaler als das Rastermaß. Die Fugenbreite beträgt in einer geeigneten Ausgestaltung 5 mm bis 20 mm.
Alternativ oder zusätzlich zu den Fugen weist in einer ebenfalls geeigneten Ausgestaltung ein jeweiliges PV-Modul eine konturierte Außenkante auf, sodass benachbarte PV-Module lediglich abschnittsweise aneinander anstoßen und dabei eine oder mehrere Aussparungen bilden, in welchen ein Klebstoff angeordnet ist, welcher die Vorderseite mit der Rückseite verbindet. Dies sei beispielhaft anhand von rechteckigen PV-Modulen erläutert, findet jedoch analog auch Anwendung auf anders geformte PV-Module: ein rechteckiges PV-Modul weist eine allgemein rechteckige Außenkante auf, welche nun abschnittsweise zurückgesetzt ist, sodass entlang der Außenkante zusätzliche Stufen oder Einkerbungen gebildet sind. Zwei PV-Module, deren Außenkanten aneinandergelegt werden, stoßen dann aneinander an, jedoch nicht im Bereich der Stufen oder Einkerbungen, welche durch zusammenwirken der beiden Außenkanten der benachbarten PV-Module entsprechende Aussparungen bilden. Die Aussparungen werden generell vorzugsweise dadurch hergestellt, dass die Barriereschichten eines jeweiligen PV-Moduls zusätzlich bearbeitet werden, wobei eine oder mehrere Aussparungen ausgeschnitten oder eingestanzt werden. Die Aussparungen sind insbesondere lediglich im Randbereich ausgebildet und beeinflussen somit den Innenbereich, die Zellen und die aktive Schicht nicht. Die Aussparungen sind in einer geeigneten Ausgestaltung rechteckig oder streifenförmig, grundsätzlich sind jedoch viele andere Formen ebenso geeignet. Bevorzugterweise weist ein PV-Modul mehrere Aussparungen auf, welche zweckmäßigerweise auf unterschiedlichen Seiten des PV-Moduls angeordnet sind, sodass das PV-Modul im fertigen Fassadenelement von mehreren Seiten von Klebstoff eingefasst oder eingerahmt ist.
Alternativ oder zusätzlich sind die Aussparungen als Löcher in einem jeweiligen PV-Modul ausgebildet, vorzugsweise in dessen Randbereich. Ähnlich den Aussparungen bei einer konturierten Außenkante durchbrechen die Löcher das gesamte PV-Modul, speziell die beiden Barriereschichten und ermöglichen auf diese Weise ein Durchdringen des Klebstoffs von der einen Seite auf die andere Seite. Anders als bei der konturierten Außenkante sind die Löcher jedoch vollständig von den Barriereschichten eines einzelnen PV-Moduls umrandet und nicht von den Außenkanten zweier benachbarter PV-Module. Wie auch bei der konturierten Außenkante ist es bei einer Ausgestaltung mit Löchern vorteilhaft möglich, die PV-Module auf Stoß anzuordnen und eine Fuge zu vermeiden, sodass sich das Zusammensetzen und die Herstellung des Fassadenelements deutlich vereinfachen, da dann kein Fugenmaß berücksichtigt werden muss. Außerdem werden bei einer Anordnung auf Stoß auch die Verbinder mechanisch entlastet, da eine zusätzliche mechanische Verbindung der PV-Module direkt an deren Außenkanten erfolgt.
Zweckmäßig ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher ein jeweiliges PV-Modul eine derart konturierte Außenkante aufweist, dass eine Orientierung relativ zu benachbarten PV-Modulen eingeschränkt ist und dadurch ein Verpolungsschutz ausgebildet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn spezielle Kontaktlöcher zum Anschließen der Verbinder vorhanden sind. Aber auch allgemein ist es je nach Verlauf der Sammelleiter möglich, dass die Vorgabe einer bestimmten Orientierung vorteilhaft ist, um nicht unterschiedlich geformte Verbinder verwenden zu müssen und insgesamt eine korrekte Kontaktierung der PV-Module sicherzustellen. Geeigneterweise sind an der Außenkante zwei komplementäre Strukturen ausgebildet, beispielsweise einmal ein Vorsprung und einmal eine hierzu komplementäre Ausnehmung, z.B. eine Spitze und eine Kerbe auf gegenüberliegenden Seiten eines jeweiligen PV-Moduls. Durch eine derart konturierte Außenkante ist die Orientierung der PV-Module relativ zueinander festgelegt, ähnlich wie bei Puzzleteilen.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch einen Bausatz für ein Fassadenelement wie vorstehend beschrieben. Der Bausatz weist mehrere PV-Module und Verbinder wie beschrieben auf, welche in verschiedenen Anordnungen zusammensetzbar sind und dann in einem montierten Zustand ein Fassadenelement ergeben. Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst jeweils durch ein Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls oder eines Fassadenelements, wobei sich Verfahrensschritte zur jeweiligen Herstellung aus den bisherigen Ausführungen ergeben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

1 ein Fassadenelement,
2 einen Ausschnitt des Fassadenelements aus 1,
3 zwei PV-Module und einen Verbinder,
4 ein PV-Modul in einer Schnittansicht,
5 eine Variante eines PV-Moduls,
6 eine weitere Variante eines PV-Moduls,
7 einen Ausschnitt einer Variante des Fassadenelements aus 1,
8 ausschnittsweise einen Verbinder in einer Seitenansicht,
9 eine weitere Variante eines PV-Moduls,
10 vier Varianten von PV-Modulen mit unterschiedlicher Größe,
11 eine Variante des Fassadenelements in einer Schnittansicht,
12 eine weitere Variante eines PV-Moduls.

In 1 ist ein beispielhaftes Fassadenelement 2 gezeigt. Dieses dient zur Ausbildung einer Fassade an einem nicht näher dargestellten Bauwerk. Das Fassadenelement 2 weist mehrere PV-Module 4 auf, d.h. Photovoltaikmodule, zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Die Anzahl der PV-Module 4 ist abhängig vom Anwendungszweck sowie der Größe des Fassadenelements 2. Die PV-Module 4 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel organische PV-Module, kurz OPV-Module, welche sich durch eine besondere Flexibilität hinsichtlich deren Design einerseits und andererseits auch durch eine besondere mechanische Flexibilität auszuzeichnen. Dadurch ist die Form der PV-Module 4 und somit deren äußere Anmutung frei gestaltbar und anpassbar.
Wie aus 1 deutlich wird, sind die PV-Module 4 flächig angeordnet, sodass jedes PV-Modul 4 zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen 4 benachbart ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die PV-Module 4 plan in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. In einer nicht gezeigten Variante sind die PV-Module 4 flächig entlang einer gebogenen, gewölbten, gekrümmten oder sonstwie geformten Oberfläche angeordnet.
Zur Verbindung der PV-Module 4 miteinander weist das Fassadenelement 2 einen oder mehrere Verbinder 6 auf, welche in den 2 und 3 erkennbar sind, jedoch in 1 nicht explizit gezeigt sind. 2 zeigt einen Ausschnitt aus 1, 3 zeigt zwei PV-Module 4, welche mittels eines Verbinders 6 verbunden sind. In 3 ist deutlich erkennbar, dass ein jeweiliges PV-Modul 4 zum Anschließen der Verbinder 6 zwei Sammelleiter 8, 10 aufweist, welche mit einer oder mehreren Zellen 12 des PV-Moduls 4 verbunden sind. Die Zellen 12 sind durch eine aktive Schicht 14 in Verbindung mit zwei Elektroden 16, 18 gebildet. Dieser Aufbau eines einzelnen PV-Moduls 4 ist in 4 erkennbar, welche eine Schnittansicht eines PV-Moduls 4 zeigt. Zur Ausbildung mehrerer Zellen 12 sind die aktive Schicht 14 und die Elektroden 16, 18 entsprechend strukturiert. Die Elektrode 16 ist auf einem nicht explizit bezeichnete Substrat ausgebracht, z.B. aus PET und erstreckt sich vorliegend bis an die Außenkante A des PV-Moduls 4. Die Zellen 12 sind über nicht explizit dargestellte Durchkontaktierungen (sogenannte interconnects) miteinander elektrisch verschaltet und bilden ein Zellarray, welches zusätzlich zumindest zwei Anschlusspunkte 20, 22 aufweist, über welche die Zellen 12 mit den Sammelleitern 8, 10 verbunden sind. Die Sammelleiter 8, 10 bilden dann jeweils einen Pol des PV-Moduls 4, zum Abgreifen der elektrischen Energie, welche durch die Zellen 12 generiert wird.
Wie aus den 2 und 3 erkennbar ist, sind mittels eines jeweiligen Verbinders 6 je zwei benachbarte PV-Module 4 miteinander elektrisch verbunden und parallel miteinander verschaltet. Ein jeweiliger Verbinder 6 verbindet hierzu die beiden jeweiligen Sammelleiter 8, 10 der PV-Module 4 paarweise miteinander, sodass zwei elektrische Verbindungen für die beiden Pole ausgebildet sind. Auf eine serielle Verschaltung von PV-Modulen 4 wird hier gänzlich verzichtet, sodass eine reine Parallelschaltung realisiert ist. Insgesamt ist Stromnetz realisiert, mit anderen Worten: ein Netzwerk oder auch Gitter von PV-Modulen 4, bei welchem ein jeweiliges PV-Modul 4 lediglich mit dessen unmittelbar benachbarten PV-Modulen 4 verbunden ist. Die Verbinder 6 sind entsprechend kurz und wie gezeigt deutlich kürzer als ein jeweiliges PV-Modul 4. Weiter entfernt liegende PV-Module 4 sind lediglich mittelbar über die dazwischenliegenden PV-Module 4 verbunden. Die Sammelleiter 8, 10 bilden mit den Verbindern 6 ein Stromnetz, in welchem Strom nacheinander durch benachbarte PV-Module 4 geführt ist. Ein einzelner Verbinder 6 ist ausschließlich mit PV-Modulen 4 elektrisch verbunden, d.h. nicht mit anderen Verbindern 6, sondern ein einzelner Verbinder 6 ist lediglich mittelbar über die Sammelleiter 8, 10 der PV-Module 4 mit anderen Verbindern 6 verbunden. Dennoch ist insgesamt eine Parallelschaltung aller PV-Module 4 ausgebildet. Dies ergibt sich durch die spezielle Kombination der Verbinder 6 mit den Sammelleitern 8, 10, welche zusammen ein verzweigtes, dezentrales, zweipoliges Stromnetz bilden. In dem Stromnetz sind mehrere Strompfade S dadurch gebildet, dass der Strom abwechselnd durch die Sammelleiter 8, 10 und die Verbinder 6 geführt wird. Durch die flächige Anordnung ist das Stromnetz zudem verzweigt, d.h. die Anordnung der PV-Module 4 in zwei Dimensionen führt zur Ausbildung mehrerer Strompfade S in unterschiedlichen Richtungen. Drei beispielhafte Strompfade S zwischen zweien der PV-Module 4 sind in 1 explizit eingezeichnet. Entsprechende Strompfade S ergeben sich zwischen zwei beliebigen der PV-Module 4. Zusätzlich weist das hier gezeigte Fassadenelement 2 noch einen Zentralanschluss 24 auf, welcher mit dem Stromnetz und somit mit den PV-Modulen 4 verbunden ist und welcher hier mittig am Fassadenelement 2 angeordnet ist, sodass sich insgesamt besonders kurze Strompfade S ergeben.
Zusätzlich zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel für ein PV-Modul 4 sind in den 5 und 6 weitere Ausführungsbeispiele für ein PV-Modul 4 gezeigt. In jedem dieser Fälle sind die beiden Sammelleiter 8, 10 eines PV-Moduls 4 jeweils als langgestreckte Leiterbahnen 8, 10 ausgebildet. Ein jeweiliger Sammelleiter 8, 10 wird auch mit dem Englischen Begriff „busbar“ bezeichnet. Die beiden Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 verlaufen nebeneinander, d.h. zweispurig als Doppelleiter, entlang eines Randbereichs 26 des PV-Moduls 4, sodass einer der beiden Sammelleiter 8, 10 ein innerer Sammelleiter 8 ist und der andere der beiden Sammelleiter 8, 10 ein äußerer Sammelleiter 10. Die Sammelleiter 8, 10 verlaufen in den 3, 5 und 6 entlang des gesamten Randbereichs 26, dies ist jedoch nicht notwendigerweise immer der Fall, wie das Ausführungsbeispiel in 12 zeigt. In den 3, 5 und 6 jedoch verlaufen die Sammelleiter 8, 10 entlang mehrerer Seiten des PV-Moduls 4, sodass dieses in unterschiedlichen, hier vier Richtungen mit anderen PV-Modulen 4 verbindbar ist, wie auch aus 2 deutlich wird. Auf diese Weise sind die PV-Module 4 flexibel verbindbar und das Fassadenelement 2 weist einen hohen Grad an Designfreiheit auf. Anstatt die Sammelleiter 8, 10 auf gegenüberliegenden Seiten der Zellen 12 entlangzuführen, werden vorliegend beide Sammelleiter 8, 10 nebeneinander, d.h. als Randleiter geführt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen verlaufen die beiden Sammelleiter 8, 10 sogar parallel zueinander. Außerdem folgen die beiden Sammelleiter 8, 10 nicht einem geraden Verlauf, sondern sind abknickend oder umgebogen ausgebildet, um der entsprechend verlaufenden aktiven Schicht 14 zu folgen.
Ein jeweiliges PV-Modul 4 ist in einen Innenbereich 28 und einen Randbereich 26 unterteilt. Die Zellen 12 sind lediglich im Innenbereich 28 angeordnet und erstrecken sich nicht bis in den Randbereich 28. Der Randbereich 28 bildet nach außen hin eine Außenkante A des PV-Moduls 4 aus. Nach innen hin grenzt der Randbereich 26 an den Innenbereich 28 an und umringt diesen. Die beiden Sammelleiter 8, 10 sind vollständig im Randbereich 26 angeordnet und somit zwischen der Außenkante A einerseits und den Zellen 12 andererseits. Der äußere Sammelleiter 10 verläuft zwischen der Außenkante A und dem inneren Sammelleiter 8, der innere Sammelleiter 8 verläuft entsprechend zwischen dem äußerem Sammelleiter 10 und den Zellen12 . Die aktive Schicht 16 ist nicht auf den Innenbereich 28 beschränkt, sondern erstreckt sich vorliegend zur ästhetischen Gestaltung des PV-Moduls 4 bis in den Randbereich 26 hinein und überlappt mit den Sammelleitern 8, 10.
Wie speziell aus den 2 und 3 hervorgeht wirken die Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 und die Verbinder 6, welche die Sammelleiter 8, 10 benachbarter PV-Module 4 elektrisch verbinden, derart zusammen, dass ein Netzwerk gebildet ist, in welchem die PV-Module 4 parallel miteinander verschaltet sind. Daher ergibt sich ein verzweigtes Stromnetz mit redundanten Strompfaden S, von welchen einige beispielhaft in 1 eingezeichnet sind. Ein jeweiliges PV-Modul 4 wirkt somit als Verteiler, auch als „junction box“ bezeichnet, und ermöglicht verschiedene Strompfade S.
Außerdem wird aus den 1 und 2 deutlich, dass aufgrund der Parallelschaltung unterschiedlich große PV-Module 4 beliebig miteinander kombinierbar sind. Unterschiedlich große PV-Module 4 erzeugen unterschiedlich viel Strom und sind daher für eine Serienschaltung wenig geeignet. Eine aufwendige Verkabelung zur Herstellung der Parallelschaltung wird vermieden, indem die Verbinder 6 kurz gehalten werden und lediglich benachbarte PV-Module 4 miteinander verbunden sind. Aufgrund der nebeneinander im Randbereich 26 verlaufenden Sammelleiter 8, 10 sind die PV-Module 4 auf unterschiedliche und flexible Weise zusammensetzbar, speziell dann, wenn PV-Module 4 unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden, wie in den 2 und 3. In 7 ist ausschnittsweise eine Variante des Fassadenelements 7 gezeigt, bei welchem in der flächigen Anordnung der PV-Module 4 Lücken 30 ausgebildet sind, sodass sich ein Fassadenelement 2 mit entsprechenden Öffnungen oder Aussparungen ergibt, z.B. für Fenster oder Türen oder dergleichen, was speziell aufgrund der Parallelschaltung möglich ist.
Wie vor Allem in 3 aber auch in 2 erkennbar ist, ist ein jeweiliger Verbinder 6 zweipolig ausgebildet und weist demnach zwei Leiter 32 auf, je einen für jede der beiden Polaritäten der Sammelleiter 8, 10. Der Verbinder 6 ist entweder einteilig ausgebildet, d.h. beide Leiter 32 sind zusammengefasst, oder mehrteilig, sodass die beiden Verbindungen voneinander unabhängig sind. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn zwei benachbarte PV-Module 4 über einen einzelnen Verbinder 6 verbunden sind. Geeignet ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher zwei benachbarte PV-Module 4 mittels mehrerer Verbinder 6 mehrfach, d.h. redundant, verbunden sind, wie dies in den 2 und 7 für einige der größeren PV-Module 4 der Fall ist. Dadurch werden weitere Strompfade S hergestellt. Auch die mechanische Kopplung der PV-Module 4 ist robuster.
Bei den PV-Modulen 4 der 3, 5 und 6 ist wenigstens einer der Sammelleiter 8, 10 als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet. In den 5 und 6 sind sogar beide Sammelleiter 8, 10 jeweils als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet. Der als geschlossene Leiterschleife ausgebildete Sammelleiter 8, 10 umläuft den Innenbereich 28 und die Zellen 12 vollständig und schließt diese ein. Dadurch ermöglicht das PV-Modul 4 nach allen Seiten hin einen Anschluss. Der Sammelleiter 8, 10 folgt dabei der Außenkontur A des PV-Moduls 4, sodass bei den gezeigten viereckigen PV-Modulen 4 der Sammelleiter 8, 10 entsprechend viereckig verläuft, hier mit abgerundeten Ecken. In 12 verlaufen die Sammelleiter 8, 10 dagegen durch das PV-Modul 4 hindurch und unterteilen dadurch das Zellarray in mehrere, hier vier Zellsektoren 66, welche nicht direkt miteinander verbunden sind, sondern lediglich mittelbar über die Sammelleiter 8, 10. In 12 verlaufen die beiden Sammelleiter 8, 10 nebeneinander und jeweils kreuzförmig durch ein Zentrum des PV-Moduls 4 und überbrücken sich dabei gegenseitig. Jeder Zellsektor 66 ist an die beiden Sammelleiter 8, 10 angeschlossen, vorliegend derart, dass sämtliche Zellen 12 eines jeweiligen Zellsektors 66 miteinander seriell verschaltet sind.
Beide Sammelleiter 8, 10 eines PV-Moduls 4 sind jeweils über wenigstens einen Anschlusspunkt 20, 22 elektrisch mit den Zellen 12 verbunden. Ein Sammelleiter 8, 10, welcher als Leiterschleife ausgebildet ist, weist den speziellen Vorteil auf, dass der Strompfad S von einem Verbinder 6 zu den Zellen 12 immer höchstens einem halben Umlauf um die Zellen 12 herum entspricht. Ausgehend vom Verbinder existieren nämlich immer zwei mögliche Strompfade S zum Anschlusspunkt 20, 22, von welchen der Strom demjenigen mit dem geringsten Widerstand folgt. Bei einem unterbrochenen Sammelleiter 8, 10 wie in 3 ist dagegen der Strompfad S eindeutig vorgegeben.
Da die beiden Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 nebeneinander verlaufen, steht in den 3, 5 und 6 der innere Sammelleiter 8 dem äußeren Sammelleiter 10 bei der Kontaktierung mit den Zellen 12 prinzipiell im Weg. Um den äußeren Sammelleiter 10 mit den Zellen 12 im Innenbereich 28 zu kontaktieren, existieren diverse Möglichkeiten. Drei geeignete Ausgestaltungen sind in den 3, 5 und 6 gezeigt und werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
Bei den PV-Modulen 4 in 3 ist der innere Sammelleiter 8 von dem äußeren Sammelleiter 10 zur Kontaktierung der Zellen 12 unterbrochen. Der innere Sammelleiter 8 ist demnach nicht als geschlossene Leiterschleife ausgebildet, sondern weist zwei Arme 34 auf, welche sich ausgehend vom Anschlusspunkt 20 für die Zellen 12 um diese herum erstrecken, bis zu einem Durchlass 36 für den äußeren Sammelleiter 10. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der innere Sammelleiter 8 lediglich lokal unterbrochen und somit als unterbrochene Leiterschleife ausgebildet, welche die Zellen 12 mit Ausnahme des Durchlasses 36 vollständig umschließt. Zur Kontaktierung der Zellen 12 weist der äußere Sammelleiter 10 eine Abzweigung 38 auf, welche durch den Durchlass 36 zum Innenbereich 28 hin verläuft und dort mit den Zellen 12 verbunden ist. Vorliegend ist der innere Sammelleiter 8 speziell auf derjenigen Seite des PV-Moduls 4 unterbrochen, welche dem Anschlusspunkt 20 gegenüberliegt, an welchem der innere Sammelleiter 8 mit den Zellen 12 verbunden ist. Dadurch sind beide Arme 34 des inneren Sammelleiters 8 gleich oder zumindest ähnlich lang.
In den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 ist dagegen bei einem jeweiligen PV-Modul 4 der äußere Sammelleiter 10 mit den Zellen 12 mittels einer Brücke 40 verbunden, welche den inneren Sammelleiter 8 überbrückt. Der innere Sammelleiter 8 muss dann nicht unterbrochen werden, sondern ist hier dann ebenfalls als geschlossene Leiterschleife ausgebildet. In einer möglichen, nicht explizit gezeigten Ausgestaltung ist die Brücke 40 ein einfaches Leiterstück, z.B. analog zur oben im Zusammenhang mit 3 beschriebenen Abzweigung 38 des äußeren Sammelleiters 10, mit dem Unterschied, dass die Abzweigung 38 nun über den inneren Sammelleiter 8 hinüber oder unter diesem hindurch geführt ist.
Bei der in 5 gezeigten Variante ist die Brücke 40 durch einen der Verbinder 6 gebildet, welcher den äußeren Sammelleiter 10, welcher außenseitig des inneren Sammelleiters 8 liegt, mit einem Kontaktabschnitt 42 verbindet, welcher innenseitig des inneren Sammelleiters 8 liegt. Auf der dem äußeren Sammelleiter 10 gegenüberliegenden Seite des inneren Sammelleiters 8 ist demnach ein Kontaktabschnitt 42 angeordnet, welcher mit den Zellen 12 verbunden ist. Der Kontaktabschnitt 42 entspricht in einer nicht gezeigten Ausgestaltung dem Anschlusspunkt 22 an die Zellen 12, in der hier gezeigten Ausgestaltung ist der Kontaktabschnitt 42 ein separater Leiter, welcher zum Anschlusspunkt 22 führt und dabei hier sogar neben dem inneren Sammelleiter 8 und parallel zu diesem verläuft.
Bei der in 6 gezeigten Variante weist die Brücke 40 eine Diode 44 auf, zur Festlegung der Stromrichtung durch die Zellen 12, sodass negative Effekte bei einem Ausfall des PV-Moduls 4 oder bei einer Abschattung vermieden werden. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung möglich und geeignet, bei welcher die Diode 44 ein Teil des Verbinders 6 in einer Variante gemäß 5 ist und dort zwischen den äußeren Sammelleiter 10 und den Kontaktabschnitt 42 geschaltet ist.
Bei der Ausführungsform gemäß 12 laufen beide Sammelleiter 8, 10 quer durch das PV-Modul hindurch und sind entsprechend nicht als Leiterschleifen ausgebildet. Das Zellarray wird wie bereits beschrieben in mehrere Zellsektoren 66 unterteilt, welche jeweils einzelweise über jeweilige Anschlusspunkte 20, 22 an die Sammelleiter angeschlossen sind. Die einzelnen Zellsektoren 66 sind dann miteinander parallel verschaltet. Nichtsdestoweniger ist auch im Beispiel der 12 eine Überbrückung erforderlich, in diesem Fall im Zentrum, in welchem die Sammelleiter 8, 10 mittels nicht explizit bezeichneter Brücken sich gegenseitig überbrücken. Deutlich wird aber insgesamt, dass die Sammelleiter 8, 10 auf vielfältigste Weise gestaltbar sind, um PV-Module 4 zu erhalten, mit welchen ein Stromnetz herstellbar ist.
Zurückkommend auf 4 weist ein jeweiliges PV-Modul 4 zwei leitfähige Schichten als Elektroden 16, 18 auf. Diese sind nun gemeinsam mit der aktiven Schicht 14 zwischen zwei Barriereschichten 46 eingekapselt, d.h. die Barriereschichten 46 überdecken die Elektroden 16, 18 und die aktive Schicht 14 auf deren Ober- und Unterseite. Die aktive Schicht 14 und die beiden Elektroden 16, 18 sind nicht zwingend jeweils einzelne Schichten, sondern typischerweise selbst aus mehreren Schichten zusammengesetzt. Die aktive Schicht 14 weist ein Halbleitermaterial auf, zur Erzeugung von Ladungsträgern, welche dann zu den Elektroden 16, 18 abwandern und einen entsprechenden Strom ergeben. Die gesamte Schichtstruktur aus aktiver Schicht 14 und Elektroden 16, 18 ist zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse zwischen die beiden Barriereschichten 46 eingekapselt. Diese bilden eine Außenhülle des PV-Moduls 4. Vorliegend sind die aktive Schicht 14 und die Elektroden 16, 18 zwischen den Barriereschichten 46 einlaminiert, welche daher auch als Primärlaminat bezeichnet werden.
In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind zwischen den beiden Barriereschichten 46 eines jeweiligen PV-Moduls 4 auch die beiden Sammelleiter 8, 10 angeordnet, sodass diese in das PV-Modul 4 integriert sind. Vorliegend sind die Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 gemeinsam mit einer der Elektroden 16, 18 hergestellt, nämlich durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials. Eine der Elektroden 16, 18, hier die sogenannte Top-Elektrode 18, wird als sogenannte Gitterelektrode aufgedruckt, wobei als leitfähiges Material eine leitfähige Tinte verwendet wird, welche leitende Partikel enthält, z.B. Silber. Im gleichen Prozessschritt wie die Elektrode 18 werden nun auch die Sammelleiter 8, 10 aufgedruckt, d.h. diese liegen in der Schichtstruktur des PV-Moduls 4 auch in derselben Schicht wie die Elektrode 18.
Sofern die Sammelleiter 8, 10 in ein jeweiliges PV-Modul 4 integriert sind, werden die Sammelleiter 8, 10 von den Barriereschichten 46 überdeckt. Zur Kontaktierung eines Verbinders 6 mit einem PV-Modul 4 weist dessen eine Barriereschicht 46 wie in den 3, 5 und 6 gezeigt ein Kontaktloch 48 auf, durch welches einer der Sammelleiter 8, 10 zugänglich ist. Das Kontaktloch 48 wird beispielsweise bei Herstellung des PV-Moduls 4 in die Barriereschicht 46 eingeschnitten. Da bei jedem PV-Modul 4 zwei Sammelleiter 8, 10 vorhanden sind, sind entsprechend wenigstens zwei Kontaktlöcher 48 vorhanden, nämlich eines für jeden Sammelleiter 8, 10. In einer nicht gezeigten Variante erstreckt sich ein Kontaktloch 48 als gemeinsames Kontaktloch 48 über beide Sammelleiter 8, 10.Um eine flexible Kontaktierung auf verschiedenen Seiten des PV-Moduls 4 zu ermöglichen, sind wie in den 3, 5 und 6 erkennbar ist für jeden Sammelleiter 8, 10 mehrere Kontaktlöcher 48 ausgebildet, nämlich hier zwei auf jeder Seite des PV-Moduls 4. In einer nicht gezeigten Variante sind auf einer oder mehrere Seiten mehr als zwei Kontaktlöcher ausgebildet. In den vorliegenden Fällen sind die Kontaktlöcher 48 zudem mittig im Randbereich 26 eines jeweiligen PV-Moduls 4 angeordnet, wobei die beiden Kontaktlöcher 48 für die unterschiedlichen Pole relativ zueinander versetzt sind. Eine solche mittige Anordnung ist jedoch nicht zwingend und entsprechend sind in einer nicht gezeigten Variante die Kontaktlöcher auf einer oder mehreren Seiten nicht mittig angeordnet. Insgesamt hängen Position und Anzahl der Kontaktlöcher vom konkreten Anwendungsfall ab.
In 8 ist ausschnittsweise eine Variante eines Verbinders 6 gezeigt, welcher als Alternative zur Ausbildung von Kontaktlöchern 48 derart ausgebildet ist, dass der Verbinder 6 beim Verbinden mit einem PV-Modul 4 dessen eine Barriereschicht 46 im Bereich eines der beiden Sammelleiter 8, 10 durchbricht, um diesen zu kontaktieren. Hierzu ist der Verbinder 6 beispielsweise als ein Crimp ausgebildet und weist einen oder mehrere Zähne 50 oder Dornen auf, welche beim Andrücken an das PV-Modul 4 die Barriereschicht 46 durchbohren und dann einen elektrischen Kontakt mit dem darunterliegenden Sammelleiter 8, 10 herstellen. Diese Ausgestaltung ist grundsätzlich auch mit einem PV-Modul 4 mit Kontaktlöchern 48 kombinierbar.
Ein jeweiliges PV-Modul 4 weist vorliegend mehrere Zellen 12 auf, welche seriell miteinander verschaltet sind, sodass sich eine entsprechend hohe Spannung ergibt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind zudem sämtliche Zellen 12 eines jeweiligen PV-Moduls 4 derart seriell miteinander verschaltet, dass ein mäanderförmiger Strompfad S ausgebildet ist. Eine Ausführungsform hierfür ist in 9 gezeigt, woraus entnehmbar ist, dass die Zellen 12 nicht streifenförmig nebeneinander angeordnet sind, sondern matrixartig, nämlich in einem zweidimensionalen Zellarray. Dadurch sind mehrere Spalten 52 gebildet, in welchen die Zellen jeweils seriell verschaltet sind. Die Spalten 52 sind dann an deren Enden wechselseitig verbunden, sodass sich entsprechen eine mäanderförmige Verschaltung ergibt, in welcher alle Zellen 12 in Serie geschaltet sind. Dadurch wird der Totraum minimiert und die zur Energiegewinnung nutzbare Fläche erhöht. Die mäanderförmige Verschaltung ist auch auf einzelne Zellsektoren 66 wie in 12 gezeigt anwendbar.
Die in den Figuren gezeigten Anzahl an Zellen ist lediglich beispielhaft. Die Anzahl an Zellen 12 ist typischerweise abhängig von der geplanten Anwendung und der benötigten Spannung. Unabhängig von der Anzahl der Zellen 12 sind vorliegend sämtliche Zellen 12 eines PV-Moduls 4 gleich groß, sodass alle Zellen 12 den gleichen Strom erzeugen. Je nach Abmessung des PV-Moduls 4 ist die Größe einer einzelnen Zelle 12 möglicherweise sehr gering, dies ist aber nicht nachteilig, da aufgrund der Parallelschaltung mehrerer PV-Module 4 sich deren Ströme addieren.
Wie bereits erläutert wurde, können aufgrund der speziellen Gestaltung der Sammelleiter 8, 10 und der dadurch flexiblen Verschaltung mehrere PV-Module 4 unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden. In den 1, 2 und 7 weist das Fassadenelement 2 tatsächlich mehrere unterschiedliche Typen von PV-Modulen 4 auf, welche unterschiedlich groß sind. In 10 sind beispielhaft vier Typen von PV-Modulen 4 unterschiedlicher Größe gezeigt. Die verschiedenen Typen unterscheiden sich demnach in deren Größe, d.h. den physischen Abmessungen, d.h. hier speziell dahingehend, dass diese unterschiedliche Flächen aufweisen, sodass auch die Größe der Zellen 12 sich entsprechend unterscheidet und die PV-Module 4 unterschiedliche Ströme erzeugen. Die Zellanzahl ist jedoch wie beschrieben gleich, sodass die unterschiedlichen Typen die gleiche Spannung aufweisen und problemlos miteinander parallel verschaltbar sind. Für die größeren PV-Module 4 in 10 ist eine Ausgestaltung wie in 12 gezeigt vorteilhaft, sodass dann die einzelnen Zellsektoren 66 jeweils einer oder mehreren Basiseinheiten B des Rastermaßes R entsprechen und z.B. mit seriell verschalteten Zellen 12 gemäß 9 ausgestattet sind.
Vor allem in 1, aber auch in den 2 und 7, ist erkennbar, dass sich bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen mehrere Typen von PV-Modulen 4 nicht lediglich in deren Größe unterschieden, sondern dabei auch an ein Rastermaß R angepasst sind, welches eine bestimmte Größe als Basiseinheit B aufweist. Die Größen der verschiedenen Typen sind jeweils ganzzahlige Vielfache dieser Basiseinheit B. Demnach weist das in 10 kleinste PV-Modul 4 die Größe der Basiseinheit B auf und stellt somit sozusagen ein einzelnes Pixel in der insgesamt flächigen Anordnung der PV-Module 4 dar. Jedes PV-Modul 4 entspricht dann abhängig von dessen Größe einem oder mehreren Pixeln. Wie in 2 erkennbar, folgen in der dort gezeigten Ausgestaltung die Verbinder 6 ebenfalls dem Rastermaß R, sodass die Verbinder 6 in regelmäßigen Abständen über die gesamte flächige Anordnung der PV-Module 4 verteilt angeordnet sind. Dies ist allerdings nicht zwingend. Gegebenenfalls sind wie gezeigt entsprechend große PV-Module 4 über mehrere Verbinder 6 mit einem entsprechend großen, benachbarten PV-Modul 4 mehrfach verbunden.
Die PV-Module 4 sind zudem mehreckig ausgebildet und kachelartig angeordnet, wie z.B. in 1 deutlich wird. Vorliegend sind die PV-Module 4 speziell rechteckig und weisen entsprechend vier Ecken auf, sodass sich auch ein rechteckiges Rastermaß R ergibt. Genauer gesagt weist das hier gezeigte Rastermaß R als Basiseinheit B sogar ein Quadrat auf, sodass dann die PV-Module 4 entsprechend Rechtecke oder sogar Quadrate sind, deren jeweilige Fläche einem ganzzahligen Vielfachen der Basiseinheit B entspricht wie z.B. in 10 gezeigt. Auf diese Weise lassen sich die PV-Module 4 in optisch ansprechender Weise nach Art einer Backsteinwand oder eines Fliesenspiegels anordnen, wie in den 1, 2 und 7 gezeigt ist. Die Parallelschaltung der PV-Module 4 muss nicht zwingend in einem solchen Rastermaß angeordnet werden, vielmehr sind auch andere Anordnungen möglich und geeignet, auch solche, bei welchen die PV-Module 4 weiter voneinander beabstandet sind oder lose verteilt oder freistehend angeordnet sind oder eine Kombination hiervon.
Die optische Anmutung eines jeweiligen PV-Moduls 4 ist durch eine entsprechende Gestaltung der einzelnen Elemente eines jeweiligen PV-Moduls 4 erzeugt, sodass sich auch für das Fassadenelement 2 insgesamt ein bestimmtes Design ergibt. In den gezeigten Ausgestaltung sind hierzu die Sammelleiter 8, 10 und die aktive Schicht 14 eines jeweilige PV-Moduls 4 derart gestaltet, dass sich eine unregelmäßige Kontur ergibt, hier speziell eine Backsteinoptik. Die PV-Module 4 müssen jedoch nicht zwingend wie gezeigt bündig zueinander angeordnet sein, sondern sind in einer Variante demgegenüber freistehend angeordnet und entsprechend voneinander beabstandet. Die Barriereschichten 46 sind üblicherweise transparent, die aktive Schicht 14 und die Sammelleiter 8, 10 jedoch nicht, sodass die optische Anmutung eines einzelnen PV-Moduls 4 und des Fassadenelements 2 insgesamt maßgeblich durch die Form der Sammelleiter 8, 10 und der aktiven Schicht 14 bestimmt ist. Daher werden diese beiden Elemente zur Gestaltung verwendet.
Die hier gezeigten Fassadenelemente 2 sind selbst jeweils ein Laminat, bei welchem die PV-Module 4 gemeinsam zwischen zwei Schichten einlaminiert sind. Dies ist in 10 gezeigt, welche ein Fassadenelement 2 in einer Schnittansicht zeigt, um dessen Schichtstruktur zu verdeutlichen. Die PV-Module 4 sind gemeinsam zwischen einer Vorderseite 54 und einer Rückseite 56 eines Sekundärlaminats eingeschlossen. Die Vorderseite 54 und die Rückseite 56 sind vorliegend mit den PV-Modulen 4 mittels eines Klebstoffs 58 verbunden und dadurch fixiert und aneinander befestigt. Insgesamt sind die PV-Module 4 in das Fassadenelement 2 integriert.
Bei der flächigen Anordnung der PV-Module 4 sind zwischen diesen zudem mehrere Aussparungen ausgebildet, in welche der Klebstoff 58 eindringen kann, sodass dieser durch die Fläche der PV-Module 4 hindurchreicht und die Vorderseite 54 direkt mit der Rückseite 56 verbindet. Solche Aussparungen können auf verschiedene Weise realisiert werden. Der Klebstoff 58 überdeckt auch die PV-Module 4 und die Verbinder 6, sodass diese mit der Vorderseite 54 und der Rückseite 56 insgesamt verbunden sind.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die PV-Module 4 durch Fugen 60 als Aussparungen voneinander beabstandet, in welchen der Klebstoff 58 angeordnet ist. Eine Ausgestaltung mit Fugen 60 zwischen den PV-Modulen 4 ist in bereits in 1 gezeigt. Die Fugen 60 sind deutlich schmaler als ein jeweiliges PV-Modul 4 und auch deutlich schmaler als das Rastermaß R. Bei den Abmessungen der PV-Module 4 und deren Anpassung an das Rastermaß R sowie die Basiseinheit B werden gegebenenfalls geringfügige Abzüge oder Zuschläge zur Größe vorgenommen, um zusätzliche Fugen 60 zwischen benachbarten PV-Modulen 4 zu ermöglichen, sodass die Größe eines PV-Moduls nicht notwendigerweise exakt einem ganzzahligen Vielfachen der Basiseinheit entspricht.
Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Fugen 60 weist ein jeweiliges PV-Modul 4 eine konturierte Außenkante A auf, sodass benachbarte PV-Module 4 lediglich abschnittsweise aneinander anstoßen und dabei eine oder mehrere Aussparungen 62 bilden, in welchen ein Klebstoff 58 angeordnet ist, welcher die Vorderseite 54 mit der Rückseite 56 verbindet. Dies sei beispielhaft anhand der PV-Module 4 in 3 erläutert, welche entsprechende Aussparungen 62 aufweisen. Die Außenkante A eines jeweiligen PV-Moduls 4 ist allgemein rechteckig, hier sogar quadratisch, und nun abschnittsweise zurückgesetzt, sodass entlang der Außenkante A zusätzliche Stufen oder Einkerbungen gebildet sind. Zwei PV-Module 4, deren Außenkanten A aneinandergelegt werden, stoßen dann aneinander an, jedoch nicht im Bereich der Stufen oder Einkerbungen, welche durch zusammenwirken der beiden Außenkanten A der benachbarten PV-Module 4 entsprechende Aussparungen 62 bilden. Solche Aussparungen 62 werden beispielsweise dadurch hergestellt, dass die Barriereschichten 46 eines jeweiligen PV-Moduls 4 zusätzlich bearbeitet werden, wobei eine oder mehrere Aussparungen 62 ausgeschnitten oder eingestanzt werden. In einer nicht explizit gezeigten Variante sind alternativ oder zusätzlich die Aussparungen 62 als Löcher in den Barriereschichten 46 ausgebildet. Diese Löcher reichen vollständig durch ein jeweiliges PV-Modul 4 hindurch und ermöglichen so das Eindringen des Klebstoffs 58.
Die Aussparungen 62 sind lediglich im Randbereich 26 ausgebildet und beeinflussen somit den Innenbereich 28, die Zellen 12 und die aktive Schicht 14 nicht. Die gezeigten Aussparungen 62 sind rechteckig oder streifenförmig, grundsätzlich sind jedoch viele andere Formen ebenso geeignet. Vorliegend weist auch ein PV-Modul 4 mehrere Aussparungen 62 auf, welche auf unterschiedlichen Seiten des PV-Moduls 4 angeordnet sind, sodass das PV-Modul 4 im fertigen Fassadenelement 2 von mehreren Seiten von Klebstoff 58 eingefasst oder eingerahmt ist.
In einer möglichen Ausgestaltung weist ein PV-Modul 4 eine derart konturierte Außenkante A auf, dass eine Orientierung relativ zu benachbarten PV-Modulen 4 eingeschränkt ist und dadurch ein Verpolungsschutz ausgebildet ist. Ein Beispiel hierfür ist in 3 gezeigt. Dort sind an der Außenkante A zwei komplementäre Strukturen 64 ausgebildet, z.B. eine Spitze und eine Kerbe auf gegenüberliegenden Seiten eines jeweiligen PV-Moduls 4. Durch eine derart konturierte Außenkante A ist die Orientierung der PV-Module 4 relativ zueinander festgelegt.
Die diversen, vorstehend beschriebenen Konzepte sind grundsätzlich einzeln und auch in beliebiger Kombination anwendbar. Dies betrifft speziell aber nicht ausschließlich das Konzept mit Fugen 60 und Aussparungen 62, die Unterbrechung oder Überbrückung des inneren Sammelleiters 8, die mäanderförmige Verschaltung von Zellen 12 in einem PV-Modul 4 und den Verpolungsschutz.
Bezugszeichenliste

2: Fassadenelement
4: PV-Modul
6: Verbinder
8: Sammelleiter, innerer Sammelleiter
10: Sammelleiter, äußerer Sammelleiter
12: Zelle
14: aktive Schicht
16: Elektrode
18: Elektrode
20: Anschlusspunkt
22: Anschlusspunkt
24: Zentralanschluss
26: Randbereich
28: Innenbereich
30: Lücke
32: Leiter (eines Verbinders)
34: Arm
36: Durchlass
38: Abzweigung
40: Brücke
42: Kontaktabschnitt
44: Diode
46: Barriereschicht
48: Kontaktloch
50: Zähne
52: Spalte
54: Vorderseite
56: Rückseite
58: Klebstoff
60: Fuge
62: Aussparung
64: Struktur (für Verpolungsschutz)
66: Zellsektor
A: Außenkante
B: Basiseinheit
R: Rastermaß
S: Strompfad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017214347 A1 [0004, 0022]

Claims

Fassadenelement (2), - welches mehrere PV-Module (4), insbesondere organische PV-Module (4), und mehrere Verbinder (6) aufweist, - wobei die PV-Module (4) flächig angeordnet sind, sodass jedes PV-Modul (4) zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen (4) benachbart ist, - wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) zum Anschließen eines oder mehrerer der Verbinder (6) zwei Sammelleiter (8, 10) aufweist, welche mit einer oder mehreren Zellen (12) des PV-Moduls (4) verbunden sind, - wobei mittels eines jeweiligen Verbinders (6) die Sammeleiter (8, 10) zweier benachbarter PV-Module (4) miteinander elektrisch verbunden sind und parallel miteinander verschaltet sind, sodass die Sammelleiter (8, 10) mit den Verbindern (6) ein Stromnetz bilden, in welchem Strom nacheinander durch benachbarte PV-Module (4) geführt ist.
Fassadenelement nach Anspruch 1, wobei die beiden Sammelleiter (8, 10) eines jeweiligen PV-Moduls (4) nebeneinander entlang eines Randbereichs (26) des PV-Moduls (4) verlaufen, sodass einer der beiden Sammelleiter (8, 10) ein innerer Sammelleiter (8) ist und der andere der beiden Sammelleiter (8, 10) ein äußerer Sammelleiter (10).
Fassadenelement (2) nach Anspruch 2, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) wenigstens einer der Sammelleiter (8, 10) als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet ist.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) der innere Sammelleiter (8) von dem äußeren Sammelleiter (10) zur Kontaktierung der Zellen (12) unterbrochen ist.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) der äußere Sammelleiter (10) mit den Zellen (12) mittels einer Brücke (40) verbunden ist, welche den inneren Sammelleiter (8) überbrückt, wobei die Brücke (40) durch einen der Verbinder (6) gebildet ist, welcher den äußeren Sammelleiter (10), welcher außenseitig des inneren Sammelleiters (8) liegt, mit einem Kontaktabschnitt (42) verbindet, welcher innenseitig des inneren Sammelleiters (8) liegt.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) der äußere Sammelleiter (10) mit den Zellen (12) mittels einer Brücke (40) verbunden ist, welche den inneren Sammelleiter (8) überbrückt. wobei die Brücke (40) eine Diode (44) aufweist, zur Festlegung der Stromrichtung durch die Zellen (12).
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) zwei leitfähige Schichten als Elektroden (16, 18) aufweist, welche gemeinsam mit einer aktiven Schicht (14) zwischen zwei Barriereschichten (46) eingekapselt sind, zwischen welchen auch die beiden Sammelleiter (8, 10) angeordnet sind, sodass diese in das PV-Modul (4) integriert sind.
Fassadenelement (2) nach Anspruch 7, wobei die Sammelleiter (8, 10) eines jeweiligen PV-Moduls (4) gemeinsam mit einer der Elektroden (16, 18) hergestellt sind, nämlich durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei zur Kontaktierung eines Verbinders (6) mit einem PV-Modul (4) dessen eine Barriereschicht (46) ein Kontaktloch (48) aufweist, durch welches einer der Sammelleiter (8, 10) zugänglich ist.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein jeweiliger Verbinder (6) derart ausgebildet ist, dass dieser beim Verbinden mit einem PV-Modul (4) dessen eine Barriereschicht (46) im Bereich der beiden Sammelleiter (8, 10) durchbricht, um diese zu Kontaktieren.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sämtliche Zellen (12) eines jeweiligen PV-Moduls (4) derart seriell miteinander verschaltet sind, dass ein mäanderförmiger Strompfad (S) ausgebildet ist.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei dieses mehrere unterschiedliche Typen von PV-Modulen (4) aufweist, welche unterschiedlich groß sind.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die PV-Module (4) jeweils mehreckig ausgebildet sind und kachelartig angeordnet sind.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die PV-Module (4) gemeinsam zwischen einer Vorderseite (54) und einer Rückseite (56) eines Sekundärlaminats eingeschlossen sind, wobei die PV-Module (4) durch Fugen (60) voneinander beabstandet sind, in welchen ein Klebstoff (58) angeordnet ist, welcher die Vorderseite (54) mit der Rückseite (56) verbindet.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die PV-Module (4) gemeinsam zwischen einer Vorderseite (54) und einer Rückseite (56) eines Sekundärlaminats eingeschlossen sind, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) eine konturierte Außenkante (A) aufweist, sodass benachbarte PV-Module (4) lediglich abschnittsweise aneinander anstoßen und dabei eine oder mehrere Aussparungen (62) bilden, in welchen ein Klebstoff (58) angeordnet ist, welcher die Vorderseite (54) mit der Rückseite (56) verbindet.
Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) eine derart konturierte Außenkante (A) aufweist, dass eine Orientierung relativ zu benachbarten PV-Modulen (4) eingeschränkt ist und dadurch ein Verpolungsschutz ausgebildet ist.
PV-Modul (4) für ein Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.