DE102020116295B4 - Energieerzeugende Verscheibung für ein Automobil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine energieerzeugende Verscheibung (10) für ein Automobil (1100), aufweisend eine äussere Scheibe (11) und eine innere Scheibe (12). Zwischen der äusseren Scheibe (11) und der inneren Scheibe (12) ist eine energieerzeugende Schicht (15) mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen (20) angeordnet ist, wobei die Konzentrator-Photovoltaik-Module (20) eine Kondensorlinse (21) als primäre Optik und einen Photovoltaik-Chip (22) aufweisen, der in ein oberflächenmontierbares Gehäuse (30) integriert ist. Das oberflächenmontierbare Gehäuse (30) weist wenigstens zwei elektrische Kontakte (22a, 22b) zur Kontaktierung des Photovoltaik-Chips (22), eine transparente Abdeckung (36) und einen integrierten Reflektor (23) als sekundäre Optik auf.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine energieerzeugende Verscheibung für ein Automobil. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Automobil mit einer energieerzeugenden Verscheibung.
  • Hintergrund
  • Photovoltaik ist die Umwandlung von Lichtenergie, meist aus Sonnenlicht, in elektrische Energie mittels Solarzellen bzw. Photovoltaikzellen.
  • Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen nimmt stark zu. Derartige Fahrzeuge sind mit Batterien ausgerüstet, welche regelmässig geladen werden müssen. Das Laden erfolgt üblicherweise über das Stromnetz, beispielsweise an öffentlichen oder halböffentlichen Ladestationen oder zu Hause.
  • Zudem ist es bekannt, Fahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge mit Solarzellen auszustatten, um den Lüfterbetrieb bzw. ein Laden der Batterie unabhängig vom Stromnetz zu ermöglichen. Ein derartiges Elektrofahrzeug ist beispielsweise in der US 2011 / 0 297 459 A1 A1 beschrieben. In diesem Dokument wird insbesondere vorgeschlagen, die Solarzellen in die Fenster des Elektrofahrzeugs zu integrieren. Zudem wird in allgemeiner Weise die Verwendung von optischen Konzentratoren erwähnt. Aus US 2019 / 0 077 254 A1 ist es beispielsweise bekannt, Konzentrator-Photovoltaikmodule bei energieerzeugenden Verscheibungen von Automobilen einzusetzen. Aus US 2014 / 0 090 687 A1 ist eine energieerzeugende Verscheibung mit einer äußeren und einer inneren Scheibe bekannt, wobei zwischen der äußeren und inneren Scheibe eine energieerzeugende Schicht mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen angeordnet ist, wobei die Photovoltaikmodule jeweils eine Linse und eine Solarzelle aufweisen. Aus US 2010 / 0 012 171 A1 ist eine Vorrichtung mit einer äußeren Scheibe und mehreren Konzentrator-Photovoltaikmodulen bekannt, wobei die Photovoltaikmodule jeweils eine Linse und eine in einem Gehäuse montierte Solarzelle aufweisen, wobei das Gehäuse jeweils wenigstens zwei elektrische Kontakte zum Kontaktieren der Solarzelle und einen integrierten Reflektor aufweist.
  • Die Konzentrator-Photovoltaik verwendet Linsen und/oder Reflektoren, um das Sonnenlicht auf Photovoltaikzellen zu konzentrieren. Dies ermöglicht eine Verringerung der Zellgröße. Die Energieumwandlung wird in der Regel von einer Die Konzentrator-Photovoltaik verwendet Linsen und/oder Reflektoren, um das Sonnenlicht auf Photovoltaikzellen zu konzentrieren. Dies ermöglicht eine Verringerung der Zellgröße. Die Energieumwandlung wird in der Regel von einer speziellen Hochleistungs-Solarzelle durchgeführt, insbesondere mittels hocheffizienten Mehrfach (Multi-Junction) Solarzellen aus beispielsweise III-V Halbleitermaterialien.
  • Konzentrator-Photovoltaik Systeme werden nach der Menge ihrer Sonnenkonzentration kategorisiert, gemessen in „Sonnen“. Dabei unterscheidet man niedrigkonzentrierte Systeme, Systeme mit mittlerer Konzentration und hochkonzentrierte Systeme.
  • Eine steigende Konzentration erhöht in der Regel auch die Komplexität des Systems. Insbesondere steigen die Anforderungen an die Kühlung und die Optik.
  • Niedrigkonzentrierte Systeme verfügen oft über einen einfachen Booster-Reflektor, der die solare elektrische Leistung aber teilweise bereits um mehr als 30% gegenüber Nicht-Konzentrator-Systemen erhöhen kann.
  • Hochkonzentrierte Systeme dagegen verwenden komplexere optische Systeme. Diese können z.B. aus einer Fresnel-Linse als primäre Optik und einem Reflektor als sekundäre Optik bestehen.
  • Für flächige Anwendungen sind zudem Solarmatten bekannt, welche sich flexibel an diversen Flächen anbringen lassen. Solche Solarmatten, z.B. basierend auf Cadmiumtellurid oder CIGS haben allerdings einen begrenzten Wirkungsgrad.
  • Insgesamt bleibt es eine Herausforderung, Photovoltaik-Systeme, insbesondere Konzentrator-Photovoltaik Systeme, in effizienter Weise und mit hohem Wirkungsgrad in Automobile bzw. deren Bauteile zu integrieren und eine hohe Solarleistung zu generieren.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine energieerzeugende Verscheibung für ein Automobil zu schaffen, welche Nachteile des Bekannten vermeidet.
  • Eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine energieerzeugende Verscheibung zu schaffen, welche eine verbesserte Ausnutzung der Sonnenenergie in Automobilen ermöglicht, und dies insbesondere in kostengünstiger und effizienter Weise sowie mit vorteilhaftem Wirkungsgrad.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine energieerzeugende Verscheibung für ein Automobil gemäss Anspruch 1.
  • Demgemäss weist die energieerzeugende Verscheibung eine äussere Scheibe und eine innere Scheibe auf. Zwischen der äusseren Scheibe und der inneren Scheibe ist eine energieerzeugende Schicht mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen angeordnet. Die Konzentrator-Photovoltaik-Module weisen wenigstens eine Kondensorlinse als primäre Optik und einen Photovoltaik-Chip auf. Der Photovoltaik-Chip ist in ein oberflächenmontierbares Gehäuse integriert. Das oberflächenmontierbare Gehäuse weist wenigstens zwei elektrische Kontakte zur Kontaktierung des Photovoltaik-Chips, eine transparente Abdeckung und einen integrierten Reflektor als sekundäre Optik auf.
  • Eine derartige energieerzeugende Verscheibung kann in effizienter und zuverlässiger Weise gefertigt werden. Zudem kann durch die Integration der energieerzeugenden Schicht zwischen die äussere und die innere Scheibe eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit der energieerzeugenden Schicht erzielt werden, insbesondere im Vergleich zu auf die Fahrzeugaussenhaut aufgebrachten Schichten oder Folien.
  • Gemäss Ausgestaltungen der Erfindung sind somit Konzentrator-Photovoltaik-Module in die Verscheibung des Fahrzeugs integriert. Dies ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad, insbesondere im Vergleich zu Solarfolien aus beispielsweise CadmiumTellurid.
  • Die Integration des Photovoltaik-Chips in ein oberflächenmontierbares Gehäuse ermöglicht eine effiziente (Vor)Produktion des Photovoltaik-Chips in sehr grossen Stückzahlen. Gleichzeitig ist in das Gehäuse des Chips schon ein Reflektor integriert. Derartige oberflächenmontierbare Module, welche auch als SMD-Module (Surface Mounted Device) bezeichnet werden, können in besonders effizienter und automatisierter Weise montiert und verarbeitet werden. Insbesondere können die oberflächenmontierbaren Gehäuse mit den integrierten Photovoltaik-Chips und den integrierten Reflektoren in effizienter Weise auf das jeweilige Trägermaterial der jeweiligen Anwendung, z.B. auf eine Trägerfolie, mittels Reflow-Löten aufgebracht werden.
  • Im Solarbetrieb konzentriert bzw. sammelt die Kondensorlinse bzw. Sammellinse als primäre Optik des Konzentrator-Photovoltaikmoduls durch die erste Scheibe einfallendes Sonnenlicht auf die transparente Abdeckung des Gehäuses und den Photovoltaik-Chip. Die in das Gehäuse integrierten Reflektoren fungieren als sekundäre Optik des Konzentrator-Photovoltaik-Moduls und operieren als Lichtsammler für das von den Kondensorlinsen weitergeleitete Licht. Somit lässt sich ein hoher Wirkungsgrad in fertigungstechnisch effizienter Weise verwirklichen.
  • Die äussere Scheibe weist vorzugsweise eine hohe Transmission auf. Die innere Scheibe kann gemäss Ausführungsformen ebenfalls eine hohe Transmission oder eine geringere Transmission als die äussere Scheibe aufweisen.
  • Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung können die äussere Scheibe und/oder die innere Scheibe der Verscheibung aus Glas bestehen und somit als Glasbauteil ausgeführt sein. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die äussere Scheibe und/oder die innere Scheibe der Verscheibung aus einem Kunststoff bestehen und somit als Kunststoffbauteil ausgeführt sein.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung wird unter einer Verscheibung ein Bauteil für ein Automobil verstanden, welches zumindest teilweise transparent ausgebildet ist. Gemäss Ausführungsformen der Erfindung bildet eine Verscheibung einen Teil der Aussenhaut des Automobils. Gemäss Ausführungsformen kann die Verscheibung auch als Solarverscheibung oder Verbundverscheibung bezeichnet werden.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Verscheibung eine Reflexionsschicht auf, welche unter der energieerzeugenden Schicht angeordnet ist. Die Reflexionsschicht ist dazu konfiguriert, durch die erste Scheibe einfallendes Sonnenlicht, welches noch nicht von den Konzentrator-Photovoltaikmodulen empfangen wurde, zu reflektieren.
  • Dadurch kann der Wirkungsgrad des Konzentrator-Photovoltaikmoduls weiter verbessert werden. Die Reflexionsfolie kann gemäss Ausgestaltungen zwischen der energieerzeugenden Schicht und der inneren Scheibe oder unter der inneren Scheibe bzw. der Unterseite der inneren Scheibe angeordnet werden. Hierbei beziehen sich die Begriffe «unter» bzw. «unterhalb» und «ober» bzw. «oberhalb» auf die Sonne bzw. das einfallende Sonnenlicht.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse eine Aufnahmewanne bildende Aussparung mit einem vertieften Bodenabschnitt zur Aufnahme des Photovoltaik-Chips auf, wobei die Aufnahmewanne Seitenwände mit reflektierenden Bereichen aufweist, die den Reflektor bilden.
  • Gemäss einer Ausgestaltung weist die Aufnahmewanne Seitenwände mit wenigstens einem ersten und einem zweiten reflektierenden Bereich auf, wobei der erste reflektierende Bereich in einem ersten Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet ist und der zweite reflektierende Bereich in einem zweiten Winkel gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet ist. Der erste Winkel ist dabei unterschiedlich zu dem zweiten Winkel.
  • Ein derart ausgestaltetes Konzentrator-Photovoltaik-Modul ermöglicht es, die beiden unterschiedlichen Winkel des ersten reflektierenden Bereichs und des zweiten reflektierenden Bereichs individuell zu wählen und an die jeweiligen äusseren Gegebenheiten, insbesondere die jeweilige Ausrichtung der zum Einbau vorgesehenen Flächen und die jeweilige Sonnenexposition der zum Einbau vorgesehenen Flächen zu berücksichtigen. Der erste und der zweite reflektierende Bereich bilden reflektierende Flächen, welche das Sonnenlicht über die transparente Abdeckung empfangen, reflektieren und in Richtung des Photovoltaik-Chips weiterleiten bzw. es auf den Photovoltaik-Chip konzentrieren. Somit bilden die wenigstens zwei reflektierenden Bereiche der Aufnahmewanne einen Reflektor.
  • Es ist hierbei zu beachten, dass der Begriff horizontale Ebene des Gehäuses sich auf die Grundfläche bzw. Bodenfläche des Gehäuses bezieht und insbesondere parallel zu der Bodenfläche des Gehäuses verlaufen soll. Der Begriff horizontale Ebene des Gehäuses soll sich somit nicht notwendigerweise auf die jeweilige Einbausituation des Gehäuses beziehen. So kann z.B. bei einem senkrechten Einbau des Gehäuses in einem Automobil die horizontale Ebene des Gehäuses senkrecht zu dem Boden des Automobils verlaufen.
  • Gemäss Ausgestaltungen der Erfindung können somit die Winkel der verschiedenen Reflexionsbereiche jeweils individuell an die jeweilige Einbausituation in der Karosserie des Automobils angepasst werden. Insbesondere können die Winkel der Reflexionsbereiche in Bezug auf die Elevation angepasst werden.
  • Durch die unterschiedlichen Winkel des ersten reflektierenden Bereichs und des zweiten reflektierenden Bereichs kann die Konzentrations- bzw. Reflexionswirkung und der Wirkungsgrad des Konzentrator-Photovoltaik-Moduls und der Verscheibung in einfacher, kostengünstiger und effizienter Weise erhöht werden.
  • Die transparente Abdeckung besteht vorzugsweise aus Glas, insbesondere aus Dünnglas, z.B. Gorilla®-Glas oder ultradünnem Glas. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann die transparente Abdeckung aus Kunststoff bestehen. Die transparente bzw. lichtdurchlässige Abdeckung lässt gemäss bevorzugten Ausführungsformen das Sonnenlicht möglichst ungehindert in den Reflektor der Aufnahmewanne passieren und ist daher gemäss Ausführungsformen als plane Fläche ausgebildet. Im Querschnitt ist die transparente Abdeckung insbesondere rechteckig, wobei die Dicke der Abdeckung möglichst klein gewählt ist, beispielsweise 0.01 mm bis 1mm.
  • Gemäss weiteren Ausführungsformen kann die transparente Abdeckung aber auch eine konkave oder konvexe Form aufweisen und das Sonnenlicht somit umlenken und/oder fokussieren.
  • Der Photovoltaik-Chip kann gemäss Ausführungsformen als Einfach- oder als Mehrfachsolarzelle ausgebildet sein, insbesondere als 3-fach Solarzelle („triplejunction“) oder Vierfach-Solarzelle („quadrupel-junction“). Gemäss besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der Photovoltaik-Chip eine Mehrfachsolarzelle aus einem III-V Halbleitermaterial, z.B. aus Galliumarsenid (GaAs) oder Galliumantimonid (GaSb). Der Photovoltaik-Chip ist insbesondere als ein photovoltaischer DIE, d.h. ein ungehäustes Stück eines Halbleiter-Wafers, ausgeführt.
  • Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Verscheibung eine Kontaktierungsschicht mit Leiterbahnen zur Kontaktierung der Konzentrator-Photovoltaikmodule bzw. des Photovoltaik-Chips auf. Die Kontaktierungsschicht stellt eine Leiterplatte bzw. einen Träger für die Konzentrator-Photovoltaik-Module dar. Die Kontaktierungsschicht kann insbesondere als eine Beschichtung auf der Scheibe oder als eine flexible Folie ausgebildet sein.
  • Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Konzentrator-Photovoltaikmodule und die Kondensorlinsen in ein Kunststoffmaterial integriert, insbesondere in ein transparentes Kunststoffmaterial.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die energieerzeugende Schicht mittels einer äusseren und einer inneren Verbundschicht aus Kunststoff zwischen der äusseren und der inneren Scheibe integriert. Die Verbundschicht kann vorteilhaft eine Kunststofffolie, insbesondere aus PVB oder EVA, oder ein anderer Kunststoff, z.B. PU oder ein Acrylat oder ein anderes Kunststoffharz sein.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Komponenten der Verscheibung, insbesondere das oberflächenmontierbare Gehäuse, die Konzentrator-Photovoltaikmodule und die Kontaktschicht, transparent oder weitgehend transparent ausgebildet.
  • Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hinter der energieerzeugenden Schicht eine wärmeabsorbierende Folie angeordnet. Dies kann beispielsweise eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums vermindern.
  • Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hinter der energieerzeugenden Schicht eine wärmeableitende Folie angeordnet ist. Dies kann ebenfalls eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums sowie die Aufheizung der Verscheibung vermindern.
  • Die wärmeabsorbierende Folie und/oder die wärmeableitende Folie können insbesondere unter der inneren Scheibe oder zwischen der inneren Scheibe und der energieerzeugenden Schicht angeordnet sein.
  • Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktierungsschicht als wärmeableitende Schicht oder Folie ausgebildet. Hierbei können insbesondere die metallischen Leiterbahnen zur Wärmeableitung genutzt werden.
  • Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Verscheibung eine mittlere Scheibe auf, welche zwischen der äusseren und der inneren Scheibe angeordnet ist. Zudem ist die energieerzeugende Schicht als erste energieerzeugende Schicht zwischen der äusseren Scheibe und der mittleren Scheibe angeordnet und eine zweite energieerzeugende Schicht ist zwischen der mittleren Scheibe und der inneren Scheibe angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung sind somit zwei Ebenen von energieerzeugenden Schichten vorgesehen. Dadurch kann die produzierte Solarenergie erhöht werden.
  • Insbesondere kann die zweite energieerzeugende Schicht horizontal versetzt zu den Konzentrator-Photovoltaikmodulen der zweiten energieerzeugenden Schicht angeordnet sein. Dies kann die produzierte Solarenergie weiter erhöhen.
  • Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist der Photovoltaik-Chip in Bezug auf wenigstens eine vertikale Symmetrieebene des Gehäuses asymmetrisch angeordnet. Mittels einer derartigen asymmetrischen Anordnung des Photovoltaik-Chips in dem Gehäuse lassen sich unterschiedlichen Winkel des ersten und des zweiten reflektierenden Bereichs besonders effizient und platzsparend in dem Gehäuse realisieren.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen sich der erste und der zweite reflektierende Bereich in Bezug auf eine erste vertikale Symmetrieebene des Photovoltaik-Chips gegenüber. Mit anderen Worten, der erste und der zweite reflektierende Bereich sind an gegenüberliegenden Seiten des Photovoltaik-Chips angeordnet.
  • Eine derartige Ausführungsform mit sich gegenüberliegenden reflektierenden Flächen mit unterschiedlichen Winkeln ermöglicht eine verbesserte Konzentration des Sonnenlichts auf den Photovoltaik-Chip, insbesondere bei Sonnenlicht, welches nicht parallel zu der ersten vertikalen Symmetrieebene des Photovoltaik-Chips einfällt.
  • Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung unterscheiden sich der erste Winkel und der zweite Winkel um wenigstens 10°, insbesondere um wenigstens 20° voneinander.
  • Derartig ausgebildete unterschiedliche Winkel sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Sonneneinstrahlung nicht senkrecht bzw. symmetrisch in Bezug auf die Senkrechte auf das Konzentrator-Photovoltaik-Modul fällt. Bei derartigen Gegebenheiten ermöglichen derart unterschiedliche Winkel eine verbesserte optische Konzentrationswirkung des Reflektors.
  • Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste reflektierende Bereich und der zweite reflektierende Bereich als reflektierende Beschichtung der Aufnahmewanne ausgebildet. Eine derartige Beschichtung kann gemäss Ausführungsformen z.B. mittels eines entsprechenden Beschichtungsverfahrens auf einem Basiskörper des oberflächenmontierbaren Gehäuses aufgebracht werden.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der erste reflektierende Bereich und der zweite reflektierende Bereich als reflektierende Folie ausgebildet.
  • Eine derartige reflektierende Folie, z.B. eine Metallfolie, kann gemäss Ausführungsformen z.B. mittels eines entsprechenden Klebeverfahrens auf dem Basiskörper aus Kunststoff aufgebracht werden.
  • Gemäss weiteren Ausführungsformen der Erfindung weist die Aufnahmewanne Seitenwände mit einem dritten und einem vierten reflektierenden Bereich auf. Der dritte reflektierende Bereich ist in einem dritten Winkel gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet und der vierte reflektierende Bereich ist in einem vierten Winkel gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet. Gemäss weiteren Ausführungsformen ist der dritte Winkel unterschiedlich zu dem vierten Winkel.
  • Derartige Ausführungsformen weisen somit vier unterschiedliche Reflexionsbereiche bzw. Reflexionsflächen auf, welche jeweils mit individuellen und unterschiedlichen Winkeln gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet sein können.
  • Durch die bis zu vier unterschiedlichen Winkel des Reflektors kann für das Licht bzw. die solare Strahlung eine weitere Verbesserung der Konzentrationswirkung bzw. Reflexionswirkung des Reflektors ermöglicht.
  • Dementsprechend können Verscheibungen gemäss Ausführungsformen der Erfindung sowohl für nahezu vertikal verbaute und damit ungünstig zur Sonneneinstrahlung ausgerichtete Fahrzeugscheiben, wie Tür- und Seitenscheiben, als auch für nahezu horizontal angeordnete Scheiben, wie für Dachflächen, und außerdem für Scheiben mit einer bestimmten Einbaulage, z.B. zwischen 20° und 80°, wie beispielsweise Frontscheiben oder Heckscheiben, mit jeweils optimierten Winkelkombinationen gefertigt werden.
  • Gemäss einer Ausführungsform sind der dritte Winkel und der vierte Winkel um wenigstens 10°, insbesondere um wenigstens 20° unterschiedlich.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung liegen der erste Winkel, der zweite Winkel, der dritte Winkel und der vierte Winkel in einem Bereich zwischen 0° und 90°.
  • Gemäss Ausführungsformen kann der erste Winkel in einem Bereich zwischen 45° und 90°, insbesondere in einem Bereich zwischen 60° und 75° und der zweite Winkel in einem Bereich zwischen 0° und 45°, insbesondere in einem Bereich zwischen 10° und 35°, liegen. Derartige Winkel können insbesondere für senkrechte Einbausituationen vorteilhaft sein.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung ist das Gehäuse gegen feste Fremdkörper und gegen Flüssigkeiten geschützt. Gemäss Ausführungsformen weist das Gehäuse einen Schutzumfang gemäss dem International Protection (IP-Code) gegen feste Fremdkörper von wenigstens 5 und einen Schutzumfang gegen Flüssigkeiten von wenigstens 5 auf. Ein derart geschütztes Gehäuse gewährleistet einen zuverlässigen und langlebigen Betrieb auch bei widrigen Umweltbedingungen. Dabei kann das Gehäuse insbesondere gemäss den IP Schutzklassen 65 bis 68 geschützt sein.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung sind der erste reflektierende Bereich, der zweite reflektierende Bereich, der dritte reflektierende Bereich und/oder der vierte reflektierende Bereich jeweils als konkave Fläche ausgebildet.
  • Mittels derartiger konkaver Flächen kann die Konzentrationswirkung der reflektierenden Bereiche für das Licht bzw. die solare Strahlung erhöht werden.
  • Gemäss anderen Ausführungsformen der Erfindung sind der erste reflektierende Bereich, der zweite reflektierende Bereich, der dritte reflektierende Bereich und/oder der vierte reflektierende Bereich jeweils als plane Fläche ausgebildet.
  • Dies ist fertigungstechnisch besonders vorteilhaft.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung weist das Gehäuse eine integrierte Bypass-Diode, insbesondere eine Schottky-Diode, auf. Die Bypass-Diode kann insbesondere in den Basiskörper, der insbesondere aus Kunststoff bestehen kann, integriert werden. Durch eine derartige Integration der Bypass-Diode in jedes einzelne Gehäuse wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit erzielt. Ist ein Photovoltaik-Chip defekt oder nicht voll funktionsfähig, so kann der Strom über die Bypass-Diode umgeleitet werden und die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems wird nicht bzw. kaum beeinträchtigt.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine energieerzeugende Verscheibung für ein Automobil gemäss Anspruch 19.
  • Demgemäss weist die energieerzeugende Verscheibung eine äussere Scheibe und eine innere Scheibe auf. Zwischen der äusseren Scheibe und der inneren Scheibe ist eine energieerzeugende Schicht mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen angeordnet ist, wobei die Konzentrator-Photovoltaik-Module einen Photovoltaik-Chip aufweisen, der in ein oberflächenmontierbares Gehäuse integriert ist, wobei das oberflächenmontierbare Gehäuse wenigstens zwei elektrische Kontakte zur Kontaktierung des Photovoltaik-Chips, eine transparente Abdeckung und eine eine Aufnahmewanne bildende Aussparung mit einem vertieften Bodenabschnitt zur Aufnahme des Photovoltaik-Chips aufweist. Die Aufnahmewanne weist Seitenwände mit wenigstens einem ersten und einem zweiten reflektierenden Bereich auf, wobei der erste reflektierende Bereich in einem ersten Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet ist und der zweite reflektierende Bereich in einem zweiten Winkel gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses ausgerichtet ist. Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der erste Winkel unterschiedlich zu dem zweiten Winkel.
  • Eine derart ausgestaltete Verscheibung ermöglicht es, die beiden unterschiedlichen Winkel des ersten reflektierenden Bereichs und des zweiten reflektierenden Bereichs individuell zu wählen und an die jeweiligen äusseren Gegebenheiten, insbesondere die jeweilige Ausrichtung der zum Einbau vorgesehenen Flächen und die jeweilige Sonnenexposition der zum Einbau vorgesehenen Flächen, anzupassen. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Reflektors erhöht werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Automobil mit einer oder mehreren Verscheibungen gemäss den obigen Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Dabei kann die Verscheibung oder auch mehrerer Verscheibungen insbesondere Teil der tragenden Aussenhaut des Automobils sein. Das Automobil kann insbesondere als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgestaltet sein. Das Automobil kann ein Personenkraftwagen, ein Bus oder ein Lastkraftwagen sein.
  • Figurenliste
  • Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
    • 1 eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
    • 4 eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
    • 5 eine schematische Draufsicht auf eine Aussenseite der Dachverscheibung eines Automobils mit einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss Ausführungsformen der Erfindung;
    • 6 eine schematische Draufsicht auf eine Innenseite einer Dachverscheibung eines Automobils mit einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss Ausführungsformen der Erfindung;
    • 7 eine Querschnittsansicht eines Konzentrator-Photovoltaik-Moduls gemäss einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 8a eine Querschnittsansicht eines Konzentrator-Photovoltaik-Moduls in einer x-z-Ebene;
    • 8b eine Querschnittsansicht des Konzentrator-Photovoltaik-Moduls 20 in einer y-z-Ebene;
    • 8c eine Draufsicht auf das Konzentrator-Photovoltaik-Modul in der x-y- Ebene;
    • 9 eine Querschnittsansicht eines Konzentrator-Photovoltaik-Moduls mit elektrischen Kontakten;
    • 10a eine Verscheibung für einen vorwiegend horizontalen Einbau in ein Automobil;
    • 10b eine Verscheibung mit einer bestimmten Einbaulage, z.B. zwischen 20° und 80;
    • 10C eine Verscheibung für einen vorwiegend vertikalen Einbau in ein Automobil;
    • 11 ein Automobil mit einer Verscheibung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 12 eine Draufsicht auf ein Photovoltaik-Chip Array;
    • 13 ein Linsenarray gemäss einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Vielzahl von in einer Ebene angeordneten Kondensorlinsen;
    • 14 eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ohne Kondensorlinsen; und
    • 15 eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung 10 in einer x-z-Ebene gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Die energieerzeugende Verscheibung 10 weist eine äussere Scheibe 11 und eine innere Scheibe 12 auf. Die äussere Scheibe 11 und die innere Scheibe 12 können gemäss Ausführungsformen aus Glas oder aus Kunststoff bestehen. Die äussere Scheibe 11 hat vorzugsweise eine hohe Transmission im gewünschten Wellenlängenbereich und kann insbesondere als Klarglasscheibe oder als nicht gefärbte Kunststoffscheibe ausgeführt sein. Die innere Scheibe 12 kann gemäss Ausführungsformen ebenfalls mit hoher Transmission ausgeführt sein. Gemäss anderen Ausführungsformen kann die innere Scheibe 12 eine geringere Transmission als die äussere Scheibe 11 aufweisen. Insbesondere kann die innere Scheibe 12 als getöntes Glas oder gefärbter Kunststoff ausgeführt sein.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung können die äussere Scheibe 11 und die innere Scheibe 12 aus Glas, wie z.B. Kalk-Natron-Silicatglas, Borosilicatglas, Alumosilicatglas oder aus Kunststoff, wie z.B. aus Polycarbonat oder PMMA, bestehen. Gemäss Ausführungsformen der Erfindung können die äussere Scheibe 11 und die innere Scheibe 12 verschiedene Dicken aufweisen, und die äussere Glasscheibe 11 und die innere Glasscheibe 12 können mit oder ohne thermische oder chemische Vorspannung ausgeführt sein. Gemäss einer Ausführungsform können sowohl die erste Scheibe als auch die zweite Scheibe aus Glas bestehen. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann die erste Scheibe aus Glas und die zweite Scheibe aus Kunststoff bestehen. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann die zweite Scheibe aus Glas und die erste Scheibe aus Kunststoff bestehen. Gemäss einer Ausführungsform können sowohl die erste Scheibe als auch die zweite Scheibe aus Kunststoff bestehen.
  • Zwischen der äusseren Scheibe 11 und der inneren Scheibe 12 ist eine energieerzeugende Schicht 15 vorgesehen. Die energieerzeugende Schicht 15 weist eine Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 auf. Die Konzentrator-Photovoltaikmodule 20 weisen jeweils eine Kondensorlinse bzw. Sammellinse 21 und einen Photovoltaik-Chip 22 auf, welcher in ein oberflächenmontierbares Gehäuse 30 integriert ist. Die Kondensorlinse 21 ist dazu konfiguriert, das einfallende Sonnenlicht zu fokussieren und auf den Photovoltaik Chip 30 bzw. eine transparente Abdeckung des Gehäuses 30 zu leiten. Die Kondensorlinse 21 fungiert als primäre Optik des Konzentrator-Photovoltaik-Moduls 20. Ein in das Gehäuse 30 integrierter Reflektor 23 fungiert als Lichtsammler bzw. Kollektor und sammelt das auf die transparente Abdeckung des Gehäuses 30 einfallende Licht. Durch eine derartige zweistufige Optik kann der Wirkungsgrad der Photovoltaik Chips 22 signifikant erhöht werden.
  • Die energieerzeugende Schicht 15 umfasst eine Kontaktierungsschicht 14 mit Leiterbahnen. Die Kontaktierungsschicht 14 kann beispielsweise als Leiterplatte, insbesondere als flexible Leiterplatte und insbesondere als flexible sowie transparente Folie ausgebildet sein. Die Kontaktierungsfolie 14 kann als wärmeableitende Folie ausgebildet sein.
  • Die oberflächenmontierbaren Gehäuse 30 können mittels Löten, insbesondere mittels Reflow-Löten, auf der Kontaktierungsschicht 14 angeordnet werden und elektrisch mit den Photovoltaik Chips 22 verbunden werden.
  • Gemäss Ausgestaltungen der Erfindung kann die energieerzeugende Schicht 15 bzw. die Zwischenräume 15z der energieerzeugenden Schicht 15 mit transparentem Kunststoff aufgefüllt sein. Gemäss anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann die energieerzeugende Schicht 15 bzw. die Zwischenräume 15z der energieerzeugenden Schicht 15 als Vakuum ausgebildet sein.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung 10 in einer x-z-Ebene gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Verscheibung 10 entspricht zu grossen Teilen der Verscheibung 10 von 1. Zusätzlich weist die Verscheibung 10 eine Reflexionsschicht 16 auf, welche unter der energieerzeugenden Schicht 15 angeordnet ist. Die Begriffe «unter» und «über» sind dabei in der vorliegenden Beschreibung in Bezug auf die Sonne bzw. die Richtung des einfallenden Sonnenlichts zu verstehen. Die Reflexionsschicht 16 ist dazu konfiguriert, das durch die erste Scheibe 11 einfallende Sonnenlicht, welches noch nicht von den Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 empfangen und in elektrische Energie umgewandelt wurde, zu reflektieren. Das so reflektierte Sonnenlicht kann dann durch weitere Reflexionen bzw. Streuungen, z.B. durch eine Reflexion bzw. Streuung an der äusseren Scheibe 11, doch noch von den Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 empfangen werden. Dies kann den Wirkungsgrad weiter erhöhen. Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Reflexionsschicht 16 auch zwischen der inneren Scheibe 12 und der energieerzeugenden Schicht 15 angeordnet werden.
  • 3 zeigt eine Querschnittsansicht in einer x-z-Ebene einer energieerzeugenden Verscheibung 10 gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Verscheibung 10 entspricht zu grossen Teilen der Verscheibung 10 von 2. Gemäss der Ausgestaltung von 3 ist die energieerzeugende Schicht 15 mittels einer äusseren Verbundschicht 17a und einer inneren Verbundschicht 17b zwischen der äusseren Scheibe 11 und der inneren Scheibe 12 integriert. Die Verbundschichten 17a, 17b können insbesondere als Laminationsfolien ausgebildet sein und aus Kunststoff bestehen, z.B. aus PVB oder EVA. Derartige Verbundschichten erleichtern die Fertigung der energieerzeugenden Verscheibung.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung 10 gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Verscheibung 10 weist zunächst die in der 1 dargestellten Komponenten auf, namentlich eine äussere Scheibe 11, eine innere Scheibe 12, eine energieerzeugende Schicht und eine Kontaktierungsschicht 14.
  • Zusätzlich weist die Verscheibung 10 eine mittlere Scheibe 13 auf, welche zwischen der äusseren Scheibe 11 und der inneren Scheibe 12 angeordnet ist. Gemäss dieser Ausgestaltung der Erfindung weist die Verscheibung 10 zwei energieerzeugende Schichten auf, namentlich eine erste energieerzeugende Schicht 15a zwischen der äusseren Scheibe 11 und der mittleren Scheibe 13 und eine zweite energieerzeugende Schicht 15b zwischen der mittleren Scheibe 13 und der inneren Scheibe 12. Sowohl die energieerzeugende Schicht 15a als auch die energieerzeugende Schicht 15b weisen eine Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 auf. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Konzentrator-Photovoltaikmodule 20 der Schicht 15a horizontal versetzt zu den Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 der Schicht 15b angeordnet. Insbesondere sind die Konzentrator-Photovoltaikmodule 20 der unteren zweiten energieerzeugenden Schicht 15b in den horizontalen Zwischenräumen der oberen ersten energieerzeugenden Schicht 15a angeordnet. Dies ermöglicht es, Sonnenlicht, das nicht von den Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 der ersten Schicht 15a empfangen wurde, mittels der darunter angeordneten Konzentrator-Photovoltaikmodule 20 der zweiten Schicht 15b aufzufangen. Dadurch kann der Wirkungsgrad zusätzlich erhöht werden.
  • Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Verscheibungen 10 auch weitere Schichten, insbesondere Folien aufweisen. So können gemäss Ausgestaltungen der Erfindung hinter bzw. unter der energieerzeugenden Schicht 15 eine wärmeabsorbierende Folie oder eine wärmeableitende Folie angeordnet werden. Gemäss Ausgestaltungen der Erfindung kann die Reflexionsschicht 16 durch eine wärmeabsorbierende Folie oder eine wärmeableitende Folie ersetzt werden oder zusätzlich eine wärmeabsorbierende oder wärmeableitende Folie vorgesehen sein.
  • Gemäss Ausgestaltungen können die Folien transparent oder teiltransparent ausgebildet sein und als Laminationsfolie appliziert werden. Gemäss Ausgestaltungen können die Verscheibungen 10 mit einer Kratzschutzbeschichtung im Falle von Kunststoff und/oder einer low-E-Beschichtung im Falle von Glas versehen sein.
  • 5 zeigt eine schematische Draufsicht 500 auf eine Aussenseite der Dachverscheibung eines Automobils mit einer energieerzeugenden Verscheibung 10 gemäss Ausführungsformen der Erfindung. In dieser Figur sind insbesondere die Kondensorlinsen 21 der Konzentrator-Photovoltaikmodule 20 erkennbar.
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht 600 auf eine Innenseite einer Dachverscheibung eines Automobils mit einer energieerzeugenden Verscheibung 10 gemäss Ausführungsformen der Erfindung. In dieser Figur sind insbesondere die Leiterbahnen 14a der Kontaktierungsschicht 14 erkennbar, auf welcher die oberflächenmontierbaren Gehäuse mit den Photovoltaik-Chips gelötet sind.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Konzentrator-Photovoltaik-Moduls 20 in einer x-z-Ebene gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Gemäss dieser Ausführungsform ist der Photovoltaik-Chip 22 symmetrisch in Bezug auf eine vertikale Symmetrieebene 39a des Gehäuses 30 angeordnet.
  • Das Konzentrator-Photovoltaik-Modul 20 weist eine als Kondensorlinse bzw. Sammellinse ausgeführte Linse 21 als primäre Optik zur Fokussierung des Sonnenlichtes auf. Die Linse 21 ist in einem vordefinierten Abstand d1 von dem Gehäuses 30 angeordnet. Die Höhe des Gehäuses 30 ist mit d2 bezeichnet.
  • Das Gehäuse 30 umfasst einen Basiskörper 31. Der Basiskörper 31 kann insbesondere aus Kunststoff bestehen und beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Das Gehäuse 30 bzw. der Basiskörper 31 weist eine Aussparung 32 auf. Die Aussparung 32 formt bzw. bildet eine Aufnahmewanne 33 mit einem vertieften Bodenabschnitt 34 zur Aufnahme des Photovoltaik-Chips 22. Der Photovoltaik-Chip 22 ist gemäss bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung als Multi-Junction Solarzelle ausgebildet, kann aber gemäss anderen Ausführungsformen der Erfindung auch als Single-Junction Solarzelle ausgebildet sein. Unter einem Photovoltaik-Chip wird gemäss Ausführungsformen der Erfindung insbesondere ein photovoltaischer DIE, d.h. ein ungehäustes Stück eines Halbleiter-Wafers mit einer Multi-Junction oder Single-Junction Solarzelle verstanden.
  • Das Konzentrator-Photovoltaik-Modul 20 weist wenigstens zwei elektrische Kontakte zur Kontaktierung des Photovoltaik-Chips 22 auf, welche in der 7 zur Vereinfachung der Illustration nicht dargestellt sind. Das Konzentrator-Photovoltaik-Modul 20 weist ferner eine transparente Abdeckung 36 auf, welche das Gehäuse 30 und insbesondere die Aussparung 32 verschliesst, insbesondere wasserdicht und staubdicht verschliesst.
  • Die transparente Abdeckung 36 besteht gemäss Ausführungsformen aus Glas, insbesondere aus Dünnglas oder ultradünnem Glas. Vorzugsweise ist das Gehäuse 30 mittels der transparenten Abdeckung 36 gegen feste Fremdkörper und gegen Flüssigkeiten geschützt. Hierzu kann das Gehäuse 36 insbesondere gemäss der IP Schutzklasse 66 ausgebildet sein. Gemäss Ausführungsformen weist Gehäuse 36 einen Schutzumfang gemäss dem International Protection (IP-Code) gegen feste Fremdkörper von wenigstens 4 und einen Schutzumfang gegen Flüssigkeiten von wenigstens 4 auf. Die transparente Abdeckung 36 kann beispielsweise mittels Ultraschallschweissen an dem Gehäuse 30, insbesondere an dem Basiskörper 31, befestigt werden.
  • Die Aufnahmewanne 33 weist Seitenwände mit reflektierenden Bereichen 35a und 35b auf. Die Aufnahmewanne 33 bildet mittels der reflektierenden Bereiche einen Reflektor 23. Der Reflektor 23 stellt eine sekundäre Optik des Konzentrator-Photovoltaikmoduls 20 dar und ist dazu konfiguriert, als Lichtsammler bzw. optischer Homogenisierer zu funktionieren. Der Reflektor 23 kann gemäss Ausführungsformen als konischer Zylinder oder als konischer Quader ausgeführt sein.
  • 8a zeigt eine Querschnittsansicht eines Konzentrator-Photovoltaik-Moduls 20 in einer x-z- Ebene gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 8b zeigt eine Querschnittsansicht des Konzentrator-Photovoltaik-Moduls 20 in einer y-z-Ebene, die senkrecht zu der x-z-Ebene verläuft. 8c zeigt eine Draufsicht auf das Konzentrator-Photovoltaik-Modul 20 in der x-y- Ebene.
  • In den 8a bis 8c ist die primäre Optik mit der Kondensorlinse 21 aus Gründen der vereinfachten Illustration nicht dargestellt.
  • Das Konzentrator-Photovoltaik-Modul 20 ist ähnlich zu dem in der 7 dargestellten Modul aufgebaut und weist dementsprechend ein Gehäuse 30 mit einem Basiskörper 31 und einer Aussparung 32 auf, die eine Aufnahmewanne 33 mit einem vertieften Bodenabschnitt 34 zur Aufnahme des Photovoltaik-Chips 22 bildet.
  • Die Aufnahmewanne 33 weist Seitenwände mit einem ersten reflektierenden Bereich 35a, einem zweiten reflektierendem Bereich 35b, einem dritten reflektierenden Bereich 35c und einem vierten reflektierendem Bereich 35d auf. Der erste reflektierende Bereich 35a ist in einem ersten Winkel φ1 gegenüber einer horizontalen x-y-Ebene 38 des Gehäuses 30 ausgerichtet ist. Der zweite reflektierende Bereich 35b ist in einem zweiten Winkel φ2 gegenüber der horizontalen x-y-Ebene 38 des Gehäuses 30 ausgerichtet ist. Der dritte reflektierende Bereich 35c ist in einem dritten Winkel φ3 gegenüber der horizontalen x-y-Ebene 38 des Gehäuses 10 ausgerichtet ist. Der vierte reflektierende Bereich 35d ist in einem vierten Winkel φ4 gegenüber der horizontalen x-y-Ebene 38 des Gehäuses ausgerichtet ist. Gemäss der in den 8a bis 8c dargestellten Ausführungsform ist der erste Winkel φ1 unterschiedlich zu dem zweiten Winkel φ2, während der dritte Winkel φ3 und der vierte Winkel φ4 in diesem Beispiel gleich gross bzw. in etwa gleich gross sind. Gemäss anderen Ausführungsformen können auch der dritte Winkel φ3 und der vierte Winkel φ4 unterschiedlich gross sein.
  • Wie insbesondere aus den 8a und 8b ersichtlich, ist der Photovoltaik-Chip 22 in Bezug auf die vertikale Symmetrieebene 39a des Gehäuses 30 asymmetrisch angeordnet, während er in Bezug auf die vertikale Symmetrieebene 39b des Gehäuses 30 symmetrisch angeordnet ist.
  • Wie insbesondere aus den 8a und 8c ersichtlich ist, liegen sich der erste reflektierende Bereich 35a und der zweite reflektierende Bereich 35b in Bezug auf den Photovoltaik-Chip 22 gegenüber, insbesondere in Bezug auf eine in der 1c gezeigte erste vertikale Symmetrieebene 22c des Photovoltaik-Chips 22.
  • Gemäss dem gezeigten Beispiel beträgt der erste Winkel φ1 ungefähr 65° und der zweite Winkel φ2 ungefähr 35°.
  • Gemäss Ausführungsformen der Erfindung liegen die Winkel φ1, φ2, φ3 und φ4 in einem Bereich zwischen 0° und 90°. Gemäss bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung liegt der erste Winkel φ1 in einem Bereich zwischen 45° und 90°, insbesondere in einem Bereich zwischen 60° und 75° und ist somit relativ steil, während der zweite Winkel φ2 in einem Bereich zwischen 0° und 45°, insbesondere in einem Bereich zwischen 10° und 35°, liegt, und somit relativ flach ist.
  • Eine derartige Ausgestaltung ist z.B. für Photovoltaik-Module vorteilhaft, welche für den Einbau in vertikale Verscheibungen, z.B. Tür- und Seitenscheiben des Automobils vorgesehen sind. Damit wird es ermöglicht, die Leistungsausbeute des Photovoltaik-Moduls bei vertikalem Einbau deutlich zu verbessen, indem insbesondere die „untere“ reflektierende Fläche stärker in Bezug auf die horizontale Ebene des Gehäuses geneigt ist als die „obere“ reflektierende Fläche.
  • Gemäss Ausführungsformen sind der erste reflektierende Bereich 35a, der zweite reflektierende Bereich 35b, der dritte reflektierende Bereich 35c und der vierte reflektierende Bereich 35d als Beschichtung auf dem Basiskörper 31 der Aufnahmewanne 33 aufgebracht.
  • Gemäss anderen Ausführungsformen sind der erste reflektierende Bereich 35a, der zweite reflektierende Bereich 35b, der dritte reflektierende Bereich 35c und der vierte reflektierende Bereich 35d als reflektierende Folie ausgebildet, welche z.B. mittels Kleben oder anderen Verfahren auf den Basiskörper 31 der Aufnahmewanne 33 aufgebracht werden kann.
  • Gemäss den in den 8a bis 8c gezeigten Ausführungsformen sind die reflektierenden Bereiche 35a, 35b, 35c und 35d jeweils als plane Flächen ausgebildet, insbesondere als trapezförmige Flächen.
  • Gemäss anderen nicht dargestellten Ausführungsformen können die reflektierenden Bereiche 35a, 35b, 35c und 35d jedoch auch andere Formen aufweisen, insbesondere konkave Formen und konvexe Formen.
  • Ein derart ausgestaltetes Modul ermöglicht es, die Winkel φ1, φ2, φ3 und φ4 der reflektierenden Bereiche 35a 35b, 35c und 35d jeweils individuell und unterschiedlich zu wählen und an die jeweilige Ausrichtung der Module an die zum Einbau vorgesehenen Flächen und die damit korrespondierende Sonnenexposition der Module im Hinblick auf die Elevation zu berücksichtigen.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Konzentrator-Photovoltaik-Moduls 20 in einer x-z-Ebene gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. In der 9 sind die elektrischen Anschlüsse des Moduls näher dargestellt. Insbesondere weist das Konzentrator-Photovoltaik-Modul 20 einen ersten elektrischen Kontakt 22a und einen zweiten elektrischen Kontakt 22b auf. Die elektrischen Kontakte 22a, 22b sind auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 30 angeordnet und als sogenannte Leads ausgebildet, welche in dem Basiskörper 31 aus Kunststoff eingebettet sind. Der Photovoltaik-Chip 22 ist mittels Wire-Bonding mit den Leads der elektrischen Kontakte 22a und 22b elektrisch verbunden. Somit ist das Modul 20 als oberflächenmontierbares Modul in SMD-Technik (Surface Mount Technology) ausgebildet. Das Modul 20 weist zudem eine in das Gehäuse 30 integrierte Bypass-Diode 45 auf, welche insbesondere als Schottky-Diode ausgeführt sein kann. Die Bypass-Diode ist parallel zu dem Photovoltaik-Chip 22 geschaltet und dementsprechend einerseits mit dem elektrischen Kontakt 22a und andererseits mit dem elektrischen Kontakt 22b verbunden, ebenfalls gemäss Ausführungsformen mittels Wire-Bonding. Der Photovoltaik-Chip 22 kann beispielsweise mit Leiterbahnen der Kontaktierungsschicht 14 mittels Löten elektrisch kontaktiert werden.
  • Die 10a bis 10C zeigen verschiedene Einbausituationen von Verscheibungen 10 und den darin integrierten oberflächenmontierbaren Gehäusen. Die Winkel φ1 und φ2 beziehen sich auf die Winkel der Reflexionsflächen der in die Gehäuse 30 integrierten Reflektoren.
  • In den 10a bis 10C ist der Sonnenstand 50 in exemplarischer Weise dargestellt, z.B. zu der Mittagszeit.
  • Zudem sind in den 10a bis 10C der Verlauf der Reflexionsflächen der Reflektoren 23 in exemplarischer Weise mittels gestrichelter Linien dargestellt.
  • 10a zeigt eine Verscheibung 10, die für einen vorwiegend horizontalen Einbau in ein Automobil vorgesehen ist, z.B. als Dachverscheibung.
  • 10b zeigt eine Verscheibung 10, die für Scheiben mit einer bestimmten Einbaulage, beispielsweise zwischen 20° und 80°, vorgesehen ist, z.B. als Frontscheibe oder Heckscheibe.
  • 10C zeigt eine Verscheibung 10, die für einen vorwiegend vertikalen Einbau in ein Automobil vorgesehen ist, z.B. als Tür- und Seitenverglasung.
  • Der erste Winkel φ1 und der zweite Winkel φ2 können gemäss Ausgestaltungen der Erfindung jeweils individuell an die jeweilige Einbausituation im Automobil angepasst werden, um den Lichteinfang des Reflektors für die jeweilige Einbausituation zu optimieren. Während bei einem horizontalen Einbau der erste Winkel φ1 und der zweite Winkel φ2 vorzugsweise gleich gross gewählt werden, sind bei einer schrägen und einer vertikalen Einbausituation der erste Winkel φ1 und der zweite Winkel φ2 vorzugsweise unterschiedlich gewählt, um den Lichteinfang in Bezug auf die Elevation der Sonnenstrahlung zu erhöhen.
  • 11 zeigt ein Automobil 1100 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. Das Automobil 1100 weist als Dach eine Dachverscheibung mit einer energieerzeugenden Verscheibung 10 auf. Die Verscheibung 10 ist als tragendes Bauteil der Karosserie des Automobils 1100 ausgebildet und stellt somit einen Teil der Fahrzeugaussenhaut dar. Das Automobil kann insbesondere als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug oder als Brennstoffzellenfahrzeug ausgestaltet sein und weist dementsprechend mindestens einen elektrischen Antrieb, z.B. Elektromotor 1101 und mindestens eine Batterie 1102 auf. Die Verscheibung 10 ist beispielsweise zum Laden der Batterie 1102 konfiguriert. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Fahrzeug 1100 auch ohne elektrischen Antrieb ausgestaltet sein und z.B. nur einen Verbrennermotor oder einen anderen Antrieb aufweisen. In einem solchen Fall kann die energieerzeugende Verscheibung 10 dazu verwendet werden, die Solarenergie ins Bordnetz einzuspeisen und somit die elektrischen Verbraucher zu versorgen oder die Niedervolt-Batterie, welche zum Betrieb der Fahrzeugelektrik notwendig ist, aufzuladen.
  • 12 zeigt eine Draufsicht auf ein Photovoltaik-Chip Array 1200. Das Photovoltaik-Chip Array 1200 weist eine Vielzahl von SMD- Gehäusen 30 mit integrierten Photovoltaik-Chips und Reflektoren auf, welche auf einer als Folie ausgebildeten Leiterplatte bzw. Kontaktschicht 14 als oberflächenmontierte Bauteile aufgelötet sind.
  • 13 zeigt ein Linsenarray 1300 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Vielzahl flächig in einer Ebene angeordneten Kondensorlinsen 21. Das Linsenarray 1300 kann z.B. mittels Spritzgiessen aus transparentem Kunststoff vorgefertigt werden. Die einzelnen Kondensorlinsen 21 sind mit dünnen Stegen 21a verbunden. Das so vorgefertigte Linsenarray kann gemäss einer Ausführungsform an der Unterseite der äusseren Scheibe 11 befestigt werden, z.B. durch Kleben. Gemäss einer anderen Ausgestaltung kann das vorgefertigte Linsenarray 1100 zunächst auf dem Photovoltaik-Chip Array 1200 befestigt werden und danach zwischen den Scheiben befestigt werden.
  • 14 zeigt eine Querschnittsansicht einer energieerzeugenden Verscheibung 10 in einer x-z-Ebene gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die energieerzeugende Verscheibung 10 weist ebenfalls eine äussere Scheibe 11 und eine innere Scheibe 12 auf. Die äussere Scheibe 11 und die innere Scheibe 12 können gemäss Ausführungsformen aus Glas oder aus Kunststoff bestehen, wie oben bereits zu den 1 bis 4 erläutert.
  • Zwischen der äusseren Scheibe 11 und der inneren Scheibe 12 ist eine energieerzeugende Schicht 15 vorgesehen. Die energieerzeugende Schicht 15 weist eine Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen 20 auf. Die Konzentrator-Photovoltaikmodule 20 weisen im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen keine Kondensorlinse auf, sondern lediglich einen Photovoltaik-Chip 22 auf, welcher in ein oberflächenmontierbares Gehäuse 30 integriert ist. Ein in das Gehäuse 30 integrierter Reflektor 23 fungiert als Lichtsammler bzw. Kollektor und sammelt das durch die erste Scheibe 11 auf die transparente Abdeckung des Gehäuses 30 einfallende Licht. Damit stellt die in der 14 gezeigte Anordnung eine einstufige Optik dar.
  • Die in der 14 gezeigte einstufige Optik lässt sich fertigungstechnisch besonders günstig und effizient herstellen. Zwar ist der Wirkungsgrad gegenüber der in den 1 bis 4 dargestellten zweistufigen Optik vermindert, aber bereits durch den integrierten Reflektor kann für diverse Anwendungsbereiche ein ausreichender Wirkungsgrad erzielt werden. Dies gilt insbesondere für Ausführungsformen, bei denen wie oben beschrieben der Reflektor 30 Seitenwände aufweist, welche mit unterschiedlichen Winkeln zu der horizontalen Ebene des oberflächenmontierbaren Gehäuses ausgerichtet ist.
  • Der übrige Aufbau der in der 14 dargestellten Verscheibung 10 kann wie zu den 1 bis 4 beschrieben ausgeführt sein. Insbesondere kann die energieerzeugende Schicht 15 eine Kontaktierungsschicht 14 mit Leiterbahnen umfassen. Ferner kann die energieerzeugende Schicht 15 bzw. die Zwischenräume 15z der energieerzeugenden Schicht 15 mit transparentem Kunststoff aufgefüllt sein. Schliesslich kann die in der 14 dargestellte Verscheibung auch eine Reflexionsschicht 16 aufweisen.
  • 15 zeigt eine Querschnittsansicht in einer x-z-Ebene einer energieerzeugenden Verscheibung 10 gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Verscheibung 10 entspricht zu grossen Teilen der Verscheibung 10 von 3. Dementsprechend weist die Verscheibung 10 der 15 eine energieerzeugende Schicht 15 auf, welche mittels einer äusseren Verbundschicht 17a und einer inneren Verbundschicht 17b zwischen der äusseren Scheibe 11 und der inneren Scheibe 12 integriert ist. Die Verbundschichten 17a, 17b können insbesondere aus Kunststoff bestehen, z.B. aus PVB oder EVA. Die Verscheibung 10 weist zudem eine Schicht 150 auf. Die Schicht 150 kann insbesondere als Beschichtung ausgeführt sein.
  • Ist die innere Scheibe 12 als Kunststoffscheibe ausgeführt, so kann die Schicht 150 insbesondere als Kratzschutz bzw. Kratzschutzbeschichtung ausgeführt sein. Ist die innere Scheibe 12 als Glasscheibe ausgeführt, so kann die Schicht 150 insbesondere als low-E Beschichtung ausgeführt sein.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (21)

  1. Energieerzeugende Verscheibung (10) für ein Automobil (1100), aufweisend, eine äussere Scheibe (11); und eine innere Scheibe (12); wobei zwischen der äusseren Scheibe (11) und der inneren Scheibe (12) eine energieerzeugende Schicht (15) mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen (20) angeordnet ist, wobei die Konzentrator-Photovoltaik-Module (20) wenigstens eine Kondensorlinse (21) als primäre Optik und einen Photovoltaik-Chip (22) aufweisen, der in ein oberflächenmontierbares Gehäuse (30) integriert ist, wobei das oberflächenmontierbare Gehäuse (30) wenigstens zwei elektrische Kontakte (22a, 22b) zur Kontaktierung des Photovoltaik-Chips (22), eine transparente Abdeckung (36) und einen integrierten Reflektor (23) als sekundäre Optik aufweist.
  2. Verscheibung nach Anspruch 1, wobei die Verscheibung (10) eine Reflexionsschicht (16) aufweist, welche unter der energieerzeugenden Schicht (15) angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, durch die erste Scheibe (11) einfallendes Sonnenlicht, welches noch nicht von den Konzentrator-Photovoltaikmodulen (20) empfangen wurde, zu reflektieren.
  3. Verscheibung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) eine eine Aufnahmewanne (33) bildende Aussparung (32) mit einem vertieften Bodenabschnitt (34) zur Aufnahme des Photovoltaik-Chips (22) aufweist, wobei die Aufnahmewanne (33) Seitenwände mit reflektierenden Bereichen (35a, 35b) aufweist, die den Reflektor (23) bilden.
  4. Verscheibung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmewanne (33) Seitenwände mit wenigstens einem ersten und einem zweiten reflektierenden Bereich (35a, 35b) aufweist, wobei der erste reflektierende Bereich (35a) in einem ersten Winkel (φ1) gegenüber einer horizontalen Ebene (38) des Gehäuses (30) ausgerichtet ist und der zweite reflektierende Bereich (35b) in einem zweiten Winkel (φ2) gegenüber der horizontalen Ebene (38) des Gehäuses (30) ausgerichtet ist; und der erste Winkel (φ1) unterschiedlich zu dem zweiten Winkel (φ2) ist.
  5. Verscheibung nach Anspruch 4, wobei die Aufnahmewanne (33) Seitenwände mit einem dritten und einem vierten reflektierenden Bereich (35c, 35d)aufweist, wobei der dritte reflektierende Bereich (35c) in einem dritten Winkel (φ3) gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses (30) ausgerichtet ist und der vierte reflektierende Bereich (35d) in einem vierten Winkel (φ4) gegenüber der horizontalen Ebene des Gehäuses (30) ausgerichtet ist, wobei insbesondere der dritte Winkel unterschiedlich zu dem vierten Winkel ist.
  6. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verscheibung (10) eine Kontaktierungsschicht (14) mit Leiterbahnen zur Kontaktierung der Konzentrator-Photovoltaikmodule (20) aufweist.
  7. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konzentrator-Photovoltaikmodule (20) in ein Kunststoffmaterial integriert sind.
  8. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die energieerzeugende Schicht (15) mittels einer äusseren und einer inneren Verbundschicht (17a, 17b) aus Kunststoff zwischen der äusseren und der inneren Scheibe integriert ist.
  9. Verscheibung nach Anspruch 8, wobei die äussere Verbundschicht und/oder die innere Verbundschicht (17a, 17b) eine Kunststofffolie, insbesondere aus PVB oder EVA ist.
  10. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der energieerzeugenden Schicht (15) eine wärmeabsorbierende Folie (16) angeordnet ist.
  11. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der energieerzeugenden Schicht (15) eine wärmeableitende Folie (16) angeordnet ist.
  12. Verscheibung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsschicht (14) als wärmeableitende Folie ausgebildet ist.
  13. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verscheibung eine mittlere Scheibe (13) aufweist, welche zwischen der äusseren und der inneren Scheibe angeordnet ist, wobei die energieerzeugende Schicht als erste energieerzeugende Schicht (15a) zwischen der äusseren Scheibe (11) und der mittleren Scheibe (13) angeordnet ist und eine zweite energieerzeugende Schicht (15b) mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen (20) zwischen der mittleren Scheibe (13) und der inneren Scheibe (12) angeordnet ist.
  14. Verscheibung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentrator-Photovoltaikmodule (20) der zweiten energieerzeugenden Schicht (15b) horizontal versetzt zu den Konzentrator-Photovoltaikmodulen der ersten energieerzeugenden Schicht (15a) angeordnet sind.
  15. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) eine integrierte Bypass-Diode (45), insbesondere eine Schottky-Diode, aufweist.
  16. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Photovoltaik-Chip (22) eine Mehrfachsolarzelle, insbesondere eine Mehrfachsolarzelle aus einem III-V Halbleitermaterial ist.
  17. Verscheibung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verscheibung als Dachverscheibung, als Frontscheibe, als Heckscheibe oder als Seitenverscheibung eines Automobils ausgebildet ist.
  18. Verscheibung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Scheibe und die äussere Scheibe der Verscheibung aus Glas oder aus Kunststoff bestehen.
  19. Energieerzeugende Verscheibung (10) für ein Automobil (1100), aufweisend, eine äussere Scheibe (11); und eine innere Scheibe (12); wobei zwischen der äusseren Scheibe (11) und der inneren Scheibe (12) eine energieerzeugende Schicht (15) mit einer Mehrzahl von Konzentrator-Photovoltaikmodulen (20) angeordnet ist, wobei die Konzentrator-Photovoltaik-Module (20) einen Photovoltaik-Chip (22) aufweisen, der in ein oberflächenmontierbares Gehäuse (30) integriert ist, wobei das oberflächenmontierbare Gehäuse (30) wenigstens zwei elektrische Kontakte (22a, 22b) zur Kontaktierung des Photovoltaik-Chips (22), eine transparente Abdeckung (36) und eine eine Aufnahmewanne (33) bildende Aussparung (32) mit einem vertieften Bodenabschnitt (34) zur Aufnahme des Photovoltaik-Chips (22) aufweist, wobei die Aufnahmewanne (33) Seitenwände mit wenigstens einem ersten und einem zweiten reflektierenden Bereich (35a, 35b) aufweist, wobei der erste reflektierende Bereich (35a) in einem ersten Winkel (φ1) gegenüber einer horizontalen Ebene (38) des Gehäuses (30) ausgerichtet ist und der zweite reflektierende Bereich (35b) in einem zweiten Winkel (φ2) gegenüber der horizontalen Ebene (38) des Gehäuses (30) ausgerichtet ist; und wobei der erste Winkel (φ1) unterschiedlich zu dem zweiten Winkel (φ2) ist.
  20. Automobil (1100) mit einem oder mehreren Verscheibungen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  21. Automobil nach Anspruch 20, wobei die eine Verscheibung (10) oder die mehreren Verscheibungen (10) einen Teil der tragenden Aussenhaut des Automobils (1100) bilden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100012171A1 (en) 2008-03-05 2010-01-21 Ammar Danny F High efficiency concentrating photovoltaic module with reflective optics
US20110297459A1 (en) 2007-12-18 2011-12-08 Hayek Engineering Ag Solar powered electric motor vehicle
US20140090687A1 (en) 2010-04-26 2014-04-03 Guardian Industries Corp. Multifunctional static or semi-static photovoltaic skylight and/or methods of making the same
US20190077254A1 (en) 2017-09-12 2019-03-14 II Robert E. Stanley Renewable energy powering system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110297459A1 (en) 2007-12-18 2011-12-08 Hayek Engineering Ag Solar powered electric motor vehicle
US20100012171A1 (en) 2008-03-05 2010-01-21 Ammar Danny F High efficiency concentrating photovoltaic module with reflective optics
US20140090687A1 (en) 2010-04-26 2014-04-03 Guardian Industries Corp. Multifunctional static or semi-static photovoltaic skylight and/or methods of making the same
US20190077254A1 (en) 2017-09-12 2019-03-14 II Robert E. Stanley Renewable energy powering system

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