DE102021202835A1

DE102021202835A1 - Solarpanel und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102021202835A1
Application number: DE102021202835.7A
Authority: DE
Inventors: Nico Gennrich; Samuel Lange
Original assignee: Aleo Solar GmbH
Current assignee: Aleo Solar GmbH
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarpanel, eine Verwendung eines Solarpanels und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarpanels. Ein Solarpanel (10) umfasst eine Solarzelleneinheit (12), einen Rahmen (20) und mindestens ein Abstandselement (30). Die Solarzelleneinheit (12) ist in dem Rahmen (20) eingefasst. Das mindestens eine Abstandselement (30) ist so eingerichtet, dass bei paralleler Anordnung zweier Solarpanels (10) ein Abstand zwischen einander zugewandten Oberflächen (26) der jeweiligen Rahmen (20) der Solarpanels (10) verbleibt. Der Rahmen (20) weist mindestens ein Loch (40) auf. Das mindestens eine Abstandselement (30) wird durch Einbringen in das Loch (40) am Rahmen (20) befestigt. So kann auf besonders einfache und ressourcensparende Weise die Unversehrtheit von Solarpanels während Lagerung und Transport sichergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarpanel, eine Verwendung eines Solarpanels und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarpanels.
Solarenergie findet zunehmende Verbreitung als kohle- und kernenergiefreie, nachhaltige Stromquelle. Es besteht der Wunsch, auch Herstellung, Lagerung und Transport von Solarpanels nachhaltig und ressourcensparend zu gestalten.
Bei der Lagerung und beim Transport von Solarpanels, die auch als Solarmodule bezeichnet werden, ist es wünschenswert, dass sich die einzelnen Solarpanels nicht berühren. Auf diese Weise kann eine Beschädigung verhindert werden. Beispielsweise wird so ein Zerkratzen oder Brechen der Oberflächen auch bei einem Schütteln während des Transports, etwa auf holprigen Strecken, verhindert. Sowohl die beispielsweise aus Glas hergestellten Oberflächen der Solarzelleneinheiten als auch die metallischen Rahmen, insbesondere deren sichtbare Oberflächen, werden auf diese Weise geschützt.
Beispielsweise können vollflächige Abstandhalter wie etwa Lagen aus Pappe zwischen jeweils benachbarte Solarpanels gelegt werden, um diese während des Transports zu schützen. Solche Abstandshalter werden nach dem Transport typischerweise entsorgt. Damit sind ein hoher Ressourcenverbrauch, große Mengen an Abfall und zusätzliche Arbeitsschritte zum Verpacken und Auspacken verbunden.
In einer anderen Lösung wird ein Abstandhalter auf eine zu schützende Oberfläche aufgeklebt. Diese müssen geklebt und positioniert werden. Es wird Klebstoff zusätzlich zum Abstandshalter benötigt. Der Aufwand, aufgeklebte Abstandhalter nach dem Transport zu entfernen, ist relativ hoch. Werden aufgeklebte Abstandshalter nach dem Transport nicht entfernt, so droht, dass diese sich im Laufe des Betriebs von Solarzellen lösen und so die Umwelt verschmutzen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Solarpanel zur Verfügung zu stellen, welches die genannten Nachteile zumindest teilweise überwindet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Solarpanel gemäß Anspruch 1 sowie eine Verwendung und ein Herstellungsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur Lösung der Aufgabe dient ein Solarpanel. Das Solarpanel umfasst eine Solarzelleneinheit, einen Rahmen und mindestens ein Abstandselement. Die Solarzelleneinheit ist in dem Rahmen eingefasst. Das mindestens eine Abstandselement ist so eingerichtet, dass bei paralleler Anordnung zweier Solarpanels ein Abstand zwischen einander zugewandten Oberflächen der jeweiligen Rahmen der Solarpanels verbleibt. Der Rahmen weist mindestens ein Loch auf. Das mindestens eine Abstandselement ist durch Einbringen in das Loch am Rahmen befestigt oder kann durch Einbringen in das Loch am Rahmen befestigt werden.
Auf diese Weise kann bei einer Lagerung oder einem Transport der Solarpanels ein Abstand zwischen benachbarten Solarpanels sichergestellt werden. So kann eine Beschädigung von Solarpanels verhindert werden. Es werden somit zur Lagerung oder zum Transport der Solarpanels keine weiteren Abstandhalter benötigt. Insbesondere werden keine vollflächigen Abstandhalter wie beispielsweise Papplagen benötigt, die zwischen jeweils benachbarte Solarpanels gelegt werden. So können erhebliche Mengen an Pappe eingespart werden und entsprechende Mengen an Abfall vermieden werden. Auch wird kein Klebstoff benötigt. Dennoch ist durch das Loch eine sichere Befestigung des Abstandselements am Rahmen möglich, sodass das Abstandselement auch bei einem Schütteln während des Transports fest am Platz verbleibt. Es wird eine nachhaltige und ressourcensparende Lösung bereitgestellt, um Solarpanels sicher zu transportieren und die Unversehrtheit der Solarpanels zu gewährleisten.
Das Herstellen des Lochs erfolgt zusätzlich zu den Herstellungsschritten eines herkömmlichen Solarpanels. Dies erhöht zunächst einmal den Fertigungsaufwand. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist ein solcher Schritt nämlich nicht notwendig. Es hat sich aber überraschend erwiesen, dass der zusätzliche Aufwand für das Herstellen des Lochs äußerst gering ist, da in Rahmen von Solarpanels oftmals weitere Löcher vorhanden sind, beispielsweise Entwässerungslöcher zur Ableitung von Kondenswasser aus dem Hohlraum, Montagelöcher zur Befestigung des Solarpanels oder Massenanschlusslöcher zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit der Masse. Das Loch kann in einem Arbeitsschritt mit den genannten anderen Löchern hergestellt werden.
Da der Abstandshalter nicht durch Klebstoff befestigt ist, besteht nicht die Gefahr, dass sich der Abstandshalter aufgrund von Witterungseinflüssen lösen wird. Es ist daher nicht erforderlich, den Abstandshalter vor einer Montage des zugehörigen Solarpanels zu entfernen, um Umweltverschmutzungen zu vermeiden. Der Abstandshalter kann und soll also dauerhaft mit dem Solarpanel verbunden sein. Es wird damit der separate Arbeitsschritt des Entfernens eines Abstandshalters vor einer Montage im Vergleich zum Stand der Technik eingespart.
Dadurch ist insgesamt der technische Aufwand für die Herstellung sowie für die Lagerung bzw. den Transport des erfindungsgemäßen Solarpanels einschließlich der Arbeitsschritte für eine Montage geringer als bei den herkömmlichen Lösungen.
Die Solarzelleneinheit dient der Herstellung elektrischer Energie aus einfallendem Licht. Eine Solarzelleneinheit umfasst eine oder mehrere Solarzellen, die typischerweise mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind. Insbesondere ist die Solarzelleneinheit ein flächiges Element. Bei paralleler Anordnung zweier Solarpanels sind demnach die Solarzelleneinheiten der beiden Solarpanels parallel zueinander ausgerichtet. Typischerweise ist die mittlere Dicke der Solarzelleneinheit im Vergleich zu ihrer Länge und Breite gering. Insbesondere beträgt die mittlere Dicke der Solarzelleneinheit weniger als 5% ihrer Länge und/oder ihrer Breite, typischerweise weniger als 3% der Länge und/oder der Breite und bevorzugt weniger als 1 % der Länge und/oder der Breite. Die Solarzelleneinheit hat typischerweise eine Vorderseite, die dazu eingerichtet ist, einstrahlendes Sonnenlicht zu empfangen, um sie in elektrischen Strom umzuwandeln. An der Vorderseite können die Solarzellen z. B. mit einer Glasschicht vor Witterungseinflüssen und mechanischer Beanspruchung geschützt sein. Die der Vorderseite gegenüberliegende Seite der Solarzelleneinheit wird als Rückseite bezeichnet.
Grundsätzlich beziehen sich „vorn“, „Vorderseite“ und ähnliche Begriffe auf die bei bestimmungsgemäßem Betrieb der Sonne zugewandte Seite und „hinten“, „Rückseite“, „rückwärtig“ und ähnliche Begriffe auf die von der Sonne abgewandte Seite.
Der Rahmen dient dem Schutz der Solarzelleneinheit bei Herstellung, Lagerung, Transport, Handhabung, Montage, Betrieb, der Befestigung des Solarpanels am Einsatzort und/oder der Versteifung des Solarpanels. Der Rahmen ist insbesondere innen hohl, beispielsweise als Hohlprofil oder in Kastenbauweise ausgestaltet. So kann mit geringem Materialeinsatz eine hohe Steifigkeit erreicht werden.
Der Rahmen fasst die Solarzelleneinheit ein. Demnach umgibt der Rahmen die Solarzelleneinheit, insbesondere umlaufend. Der Rahmen kann die stirnseitigen Außenkanten der Solarzelleneinheit vollständig aufnehmen. Insbesondere überragt der Rahmen die Solarzelleneinheit bei Blick auf die vordere Oberfläche umlaufend. Insbesondere überragt der Rahmen die Solarzelleneinheit in vorderer Richtung, sodass der Rahmen der am weitesten nach vorn ragende Teil des Solarpanels ist. In vorderer Richtung überragt der Rahmen die Solarzelleneinheit jedoch typischerweise nicht mehr als einige Millimeter. Insbesondere überragt der Rahmen die Solarzelleneinheit in rückwärtige Richtung, sodass der Rahmen der am weitesten nach hinten ragende Teil des Solarpanels ist. In einer Ausgestaltung überragt der Rahmen die Solarzelleneinheit in alle Richtungen.
Das Solarpanel kann auch als Solarmodul bezeichnet werden. Insbesondere ist das Solarpanel ein flächiges Element. Typischerweise ist die mittlere Dicke des Solarpanels im Vergleich zu seiner Länge und Breite gering. Insbesondere beträgt die mittlere Dicke weniger als 10% der Länge und/oder der Breite, typischerweise weniger als 5% der Länge und/oder der Breite und bevorzugt weniger als 3% der Länge und/oder der Breite.
Das Solarpanel kann eine Breite aufweisen, die größer ist als 20 cm, insbesondere als 50 cm und bevorzugt als 75 cm und/oder kleiner ist als 200 cm, insbesondere als 150 cm und insbesondere als 125 cm. Das Solarpanel kann eine Länge aufweisen, die größer ist als 30 cm, insbesondere als 70 cm und bevorzugt als 100 cm und/oder kleiner ist als 300 cm, insbesondere als 220 cm und insbesondere als 180 cm. Das Solarpanel kann eine Dicke aufweisen, die kleiner ist als 10 cm, insbesondere als 5 cm und/oder größer ist als 1 cm, insbesondere als 2 cm.
Das Solarpanel kann ferner eine Anschlusseinrichtung zum elektrischen Anschluss des Solarpanels aufweisen, sodass eine Einspeisung des elektrischen Stroms möglich ist. Die Anschlusseinrichtung ist insbesondere an der Rückseite angeordnet. Insbesondere überragt der Rahmen die Anschlusseinrichtung in rückwärtige Richtung, sodass der Rahmen der am weitesten nach hinten ragende Teil des Solarpanels ist. Auf diese Weise wird die Anschlusseinrichtung bei Lagerung und Transport vom Rahmen geschützt.
Das Abstandselement ist so eingerichtet, dass bei paralleler Anordnung zweier Solarpanels ein Abstand zwischen einander zugewandten Oberflächen der jeweiligen Rahmen der Solarpanels verbleibt. Das Abstandselement stellt diesen Abstand her. Insbesondere ist das Abstandselement ein vom Rahmen separates Bauteil.
Die zwei Solarpanels, zwischen denen der Abstand gewährleistet wird, sind insbesondere gleichartig ausgestaltet. Mit anderen Worten ragt das Abstandselement nach vorn und/oder hinten über den Rahmen hinaus. Ebenso kann das Abstandselement bei paralleler Anordnung des Solarpanels an einem flächigen Element wie einer Wand oder einer Behälterwandung den Abstand zwischen der Oberfläche des Rahmens und dem flächigen Element gewährleisten.
Jedes Abstandselement kann in einem Loch am Rahmen befestigt werden. Insbesondere ist das Abstandselement an der vorderseitigen Rahmenoberfläche oder an der rückseitigen Rahmenoberfläche befestigt. Es ragt dann typischerweise über die vordere bzw. hintere Rahmenoberfläche hinaus. So wird ein Abstand zwischen der jeweiligen Rahmenoberfläche und einer daran anliegenden Oberfläche gehalten.
Das Loch ist insbesondere ein Durchgangsloch, welches die Außenwand des Rahmens durchdringt. Somit ist der Hohlraum von außen durch das Loch zugänglich. Das Loch kann beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt haben. Auf diese Weise kann es besonders einfach durch Bohren hergestellt werden. Das Loch kann alternativ einen anderen Querschnitt haben. Es kann durch Stanzen hergestellt sein.
Das Abstandselement kann im Loch befestigt sein oder im Loch befestigt werden. Demnach kann das Solarpanel im zusammengebauten Zustand das im Loch angeordnete Abstandselement enthalten oder das Abstandselement kann separat bereitgestellt werden, um im Loch befestigt zu werden.
Das Abstandselement kann durch Einbringen in das Loch befestigt werden. Es ist nicht auszuschließen, dass das Abstandselement zusätzlich in dem Loch befestigt wird, beispielsweise durch Klebstoff und/oder ein separates Befestigungsmittel. Es ist jedoch so, dass das Abstandselement so ausgestaltet ist, dass es nach dem Einbringen in das Loch dort fest angebunden ist und ohne Klebstoff in dieser Position gehalten wird. Das Abstandselement wird insbesondere durch Formschluss gehalten. Vorzugsweise wird das Abstandselement so durch Formschluss gehalten, dass es nicht zerstörungsfrei gelöst werden kann oder aber nur mithilfe von Werkzeug zerstörungsfrei gelöst werden kann.
In einer Ausgestaltung ist das Loch an einer rückseitigen Oberfläche des Rahmens angeordnet. Mit anderen Worten kann das Abstandselement an der rückseitigen Oberfläche befestigt werden.
Insbesondere weist das Loch in Richtung der Flächennormalen der rückseitigen Oberfläche des Rahmens. Die rückseitige Oberfläche des Rahmens ist die nach hinten weisende Oberfläche an der Rückseite des Rahmens. Das Abstandselement ragt dann insbesondere über die rückseitige Oberfläche des Rahmens hinaus. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Erscheinungsbild der im montierten Zustand sichtbaren Vorderseite nicht beeinträchtigt ist und dass ggf. weitere Löcher häufig ebenfalls an der Rückseite vorhanden sind.
In einer Ausführungsform ist das Abstandselement so eingerichtet, dass eine elastische Verformung möglich ist, sodass der Abstand zwischen den zwei parallel angeordneten Solarpanels verringert und/oder vergrößert werden kann. Insbesondere ist es so eingerichtet, dass es eine reversible elastische Verformung ermöglicht. Die Verformung kann eine Verformung des Abstandselement selbst und/oder des Materials des Rahmens umfassen. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Rahmenelemente bei einer die beiden Rahmenelemente zusammenpressenden Kraft um mindestens 10% oder mindestens 20% verringert werden.
Insbesondere weist das Abstandselement eine geringere Härte auf als der Rahmen. So wird eine Beschädigung des Rahmens sicher verhindert.
In einer Ausgestaltung ist das Abstandselement so ausgestaltet, dass es zwischen den einander zugewandten Oberflächen einen Abstand hält, der größer ist als 1 mm, insbesondere größer als 2 mm. Alternativ oder ergänzend ist der Abstand kleiner als 15 mm, insbesondere als 10 mm. Bevorzugt ist das Abstandselement so ausgestaltet, dass es einen Abstand hält, der größer ist als 3 mm und/oder kleiner ist als 6 mm, insbesondere kleiner als 5 mm.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Rahmen mehrere längliche Rahmenteile. In einer Ausgestaltung sind an jedem Rahmenteil zwei Löcher vorhanden, an denen jeweils ein Abstandselement befestigt ist oder befestigt werden kann. Somit sind mehrere Abstandselemente am Rahmen angeordnet oder anordbar. Die Anordnung mehrerer verteilter Abstandselemente ermöglicht, die Abstandselemente klein zu dimensionieren und trotzdem den Abstand sicher einzuhalten. So kann eine dichtere Packung der Solarpanels erreicht werden.
Der Rahmen kann mehrteilig aufgebaut sein. In einer Ausführungsform umfasst jedes Rahmenteil ein oder mehrere Wandelemente, die jeweils einen länglichen Hohlraum umschließen. Beispielsweise kann ein Rahmenteil als Kasten und/oder Vierkantprofil ausgestaltet sein, beispielsweise mit drei oder vier Blechteilen als Seitenflächen.
Typischerweise ist der Rahmen aus den länglichen Rahmenteilen zusammengesetzt. Diese können beispielsweise als Profilelemente hergestellt sein. Insbesondere umfasst der Rahmen vier längliche Rahmenteile, wobei benachbarte Rahmenteile jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet sein können. Ein Rahmenteil bildet eine Kante des Rahmens aus und/oder fasst eine Seite der Solarzelleneinheit ein. Die Rahmenteile können miteinander verbunden oder einstückig hergestellt sein.
Insbesondere sind die Abstandselemente an unterschiedlichen Längenpositionen der Rahmenteile angeordnet. Dabei sind die Abstandselemente typischerweise so angeordnet, dass jedem Ende jedes Rahmenteils ein jeweiliges Abstandselement zugeordnet ist. Das Abstandselement ist mit einem bestimmten Abstand zum nächsten Ende des Rahmenteils angeordnet.
In einer Ausgestaltung weist jedes Loch einen Abstand größer als 5 cm und/oder kleiner als 18 cm von einem Ende eines Rahmenteils auf. Ein Ende eines Rahmenteils meint eine äußerste Position in Bezug zur Längserstreckung des Rahmenteils.
Mit anderen Worten ist im Bereich eines jeden äußeren Rahmenendes ein Abstandselement vorgesehen. Selbstverständlich kann das Solarpanel zusätzlich weitere Löcher aufweisen, die einem anderen Zweck dienen und die an anderen Positionen angeordnet sind. Eine gleichmäßige Verteilung der Abstandselemente über den Umfang des Rahmens ist wünschenswert, um den Abstand möglichst sicher zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform ist jedes Loch in einem Abstand größer als ca. 2,5%, insbesondere größer als ca. 5% und bevorzugt größer als ca. 8% der Längserstreckung des Rahmenteils und/oder weniger als ca. 25%, insbesondere weniger als ca. 20% und bevorzugt weniger als ca. 15% der Längserstreckung des Rahmenteils von einem Ende eines Rahmenteils angeordnet.
In einer Ausführungsform weist der Rahmen, insbesondere an der Rückseite, zumindest ein weiteres Loch wie beispielsweise ein Entwässerungsloch, ein Montageloch und/oder ein Masseanschlussloch auf.
In einer Ausgestaltung ist das Abstandselement aus Kunststoff hergestellt. Insbesondere besteht das Abstandselement aus Kunststoff. Auf diese Weise wird ein kostengünstiges, ausreichend flexibles, witterungsbeständiges und leichtes Abstandselement bereitgestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Rahmen aus Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt. Ein metallischer Rahmen ist dauerhaft, stabil und recyclingfähig. Insbesondere ist der Rahmen aus Metallblech hergestellt. Ein Rahmen aus Aluminium ist zudem leicht, steif und korrosionsbeständig.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Abstandselement einen Kopf und einen Schaft auf. Es kann so ausgebildet sein, dass der Schaft in das Loch eingebracht werden kann und der Kopf außerhalb des Lochs verbleibt.
Hierbei hält der Kopf den Abstand zu dem Rahmen des benachbarten Solarpanels und der Schaft dient der Befestigung am Rahmen. Die Haupterstreckungsrichtung des Schafts ist insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Kopfes angeordnet. Der Kopf befindet sich an einer Seite des Schaftes und ragt gegenüber diesem insbesondere radial umlaufend hervor, sodass das Abstandselement im Allgemeinen eine Pilzform bzw. Schraubenform aufweist. Der Kopf und insbesondere das gesamte Abstandselement kann eine rotationssymmetrische Grundform aufweisen. So wird ein unauffälliges und kostengünstiges Abstandselement bereitgestellt.
In einer Ausführungsform sind das Abstandselement und das Loch so ausgebildet, dass der Schaft in das Loch eingesteckt werden kann. In einer anderen Ausführungsform sind das Abstandselement und das Loch so ausgebildet, dass der Schaft in das Loch eingedreht bzw. eingeschraubt werden kann.
In einer Ausführungsform ist die zum Schaft weisende Seite des Kopfes eben geformt. Dies ermöglicht einen verliersicheren Sitz des Abstandselements im Loch, da die ebene Seite flächig eng an der äußeren Oberfläche des Rahmens anliegen kann. Es besteht also kein Zwischenraum zwischen Rahmenoberfläche und Kopf. Ein versehentliches Entfernen wird so auf besonders einfache und kostengünstige Weise verhindert. In einer Ausführungsform hat der radial äußere Rand des Kopfes eine Höhe kleiner als 10 mm, insbesondere kleiner als 6 mm und in bevorzugt kleiner als 3 mm. Die Höhe des Kopfes oder eines Bereichs des Kopfes wird entlang der Längsachse des Schafts gemessen. Auf diese Weise wird das Risiko eines versehentlichen Entfernens des Kopfes weiter verringert, da der Kopf keine mechanische Angriffsfläche zur Entfernung des Abstandselements bietet.
In einer Ausführungsform ist der Kopf flach ausgebildet. Er kann beispielsweise eine maximale Höhe größer als 1 mm, insbesondere größer als 2 mm und bevorzugt größer als 3 mm und/oder kleiner als 15 mm, insbesondere als 10 mm und bevorzugt kleiner als 6 mm aufweisen. Der durch das Abstandselement gehaltene Abstand entspricht hierbei im Wesentlichen der Höhe des Kopfes.
In einer Ausgestaltung kann das Abstandselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem Loch befestigt werden. Hierbei sind das Abstandselement und das Loch typischerweise so beschaffen, dass das Abstandselement ohne weitere Befestigungsmaßnahmen im Loch hält. Dies kann durch Formschluss und/oder durch Kraftschluss geschehen.
Der Durchmesser des Kopfes ist größer als der Durchmesser des Lochs. Der Durchmesser des Schafts kann geringer sein als der Durchmesser des Lochs. Das Abstandselement kann zumindest ein Halteelement aufweisen, um das Abstandselement im Loch zu halten. Das Halteelement ist insbesondere an dem Bereich des Schaftes angeordnet, der bei Positionierung des Abstandselements im Loch hinter dem den Rahmen ausbildenden Material angeordnet ist. Das Halteelement verhindert ein Herausziehen durch das Loch. Das Halteelement ragt insbesondere radial vom Schaft ab, typischerweise in mehrere Richtungen oder umlaufend nach Art einer Manschette. Das Halteelement ist typischerweise derart flexibel, dass es zeitweilig elastisch verformt wird, z. B. in Richtung des Kopfes gebogen wird, während der Schaft in das Loch eingesteckt wird. Nach Passage des das Loch ausbildenden Materials verformt sich das Halteelement flexibel wieder zurück, um einen formschlüssigen Halt des Schafts im Loch zu bewirken. So kann das Abstandselement fest und ohne weitere Teile, Klebstoff oder Werkzeug am Rahmen fixiert werden.
In einer Ausführungsform weist das Abstandselement am Schaft mehrere entlang der Länge des Schaftes angeordnete Halteelemente auf. Auf diese Weise kann ein Abstandselement für verschiedene Wandstärken des Rahmens ausgebildet sein. In Abhängigkeit von der Wandstärke werden eines, mehrere oder alle Halteelemente durch das Loch eingesteckt und verbleiben dort. Diese Ausgestaltung ermöglicht auch ein besonders dichtes Verschließen des Lochs.
Ein Halteelement kann zur dem Kopf entgegengesetzten Spitze des Schafts konisch zulaufen. Auf diese Weise ist das Einführen in das Loch erleichtert. Ein Halteelement kann so ausgestaltet sein, dass für das Einstecken in das Loch eine geringere Kraft benötigt wird als für das Herausziehen aus dem Loch. Ein Halteelement kann auch als zur genannten Spitze des Schafts hin geneigte Manschette ausgebildet sein. Dies erleichtert weiter das Einführen in das Loch und sorgt für einen festen Formschluss gegen Herausziehen.
Der Durchmesser des Schafts kann dem Durchmesser des Lochs ungefähr entsprechen. So kann eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden. Der Durchmesser des Schafts kann größer sein als der Durchmesser des Lochs. In diesem Fall ist der Schaft typischerweise derart flexibel ausgestaltet, dass der Schaft dennoch in das Loch eingebracht werden kann. Auf diese Weise entsteht eine besonders feste Presspassung.
In einer Ausführungsform ist die vom Kopf abgewandte Seite des Schafts konisch geformt. Dies erleichtert das Einbringen des Abstandselements in das Loch.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Solarpanels zur Herstellung von elektrischem Strom aus Licht, wobei das Abstandselement am Rahmen befestigt ist.
Insbesondere ist das Solarpanel so ausgestaltet, dass eine bestimmungsgemäße Nutzung des Solarpanels durch das am Rahmen befestigte Abstandselement nicht beeinträchtigt wird. Dies hat den Effekt, dass das Abstandselement dauerhaft am Rahmen verbleiben kann. Auf diese Weise wird ein weiterer Arbeitsschritt eingespart und das Solarpanel kann nach dem Auspacken beim Endkunden direkt montiert werden.
Die Verwendung kann ferner die Montage des Solarpanels an einer Tragstruktur, die Herstellung des elektrischen Anschlusses, die Wartung und/oder die Reinigung des Solarpanels oder von Teilen desselben umfassen. Alle Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungen des eingangs beschriebenen Solarpanels gelten auch für die Verwendung und umgekehrt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Solarpanels. Das Verfahren umfasst Bereitstellen einer Solarpanel-Vorstufe. Diese umfasst eine Solarzelleneinheit und einen Rahmen. Die Solarzelleneinheit ist in dem Rahmen eingefasst. Der Rahmen weist mindestens ein Loch auf. Das Verfahren umfasst ferner Befestigen eines Abstandselements an dem Rahmen durch Einbringen eines Schafts des Abstandselements in das Loch. Alle Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungen des eingangs beschriebenen Solarpanels gelten auch für das Verfahren und umgekehrt.
Das Solarpanel ist insbesondere ein erfindungsgemäßes Solarpanel. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Bereitstellen einer Solarzelleneinheit und eines Rahmens, Einfassen der Solarzelleneinheit in dem Rahmen und/oder Herstellen eines Lochs in dem Rahmen. Das Herstellen des Lochs kann vor oder nach dem Einfassen der Solarzelleneinheit in dem Rahmen erfolgen.
Insbesondere umfasst das Verfahren Bereitstellen eines Abstandselements. Das Abstandselement kann einen Kopf und einen Schaft aufweisen. Insbesondere verbleibt der Kopf außerhalb des Lochs, wenn der Schaft in das Loch eingebracht wird. Die Solarpanel-Vorstufe ist so ausgestaltet, dass das Abstandselement am Rahmen befestigt werden kann. Dies erfolgt insbesondere durch Einstecken des Schafts in das Loch.
Insbesondere erfolgt nach dem Anordnen des Abstandselements ein Transport des Solarpanels gemeinsam mit zumindest einem anderen Solarpanel, welches insbesondere ebenfalls ein erfindungsgemäßes Solarpanel ist. Hierbei sind die beiden Solarpanels im Wesentlichen parallel angeordnet und ein Abstand zwischen einander zugewandten Oberflächen der jeweiligen Rahmen der Solarpanels verbleibt.
In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner Herstellen eines weiteren Lochs in dem Rahmen. Das weitere Loch kann beispielsweise ein Entwässerungsloch, ein Montageloch oder ein Masseanschlussloch sein. Insbesondere erfolgen das Herstellen des Lochs und das Herstellen des weiteren Lochs in einem Arbeitsgang.
In dieser Ausgestaltung wird zusätzlich zum Loch zumindest ein weiteres Loch im Rahmen hergestellt. Es können auch mehrere gleichartige oder unterschiedliche weitere Löcher, beispielsweise Kombinationen der genannten, hergestellt werden. Das Loch und das weitere Loch können in einem Blech zur Herstellung des Rahmens, in einem Rahmenteil, im fertiggestellten Rahmen und/oder in der fertiggestellten Solarmodul-Vorstufe hergestellt werden.
Ein Entwässerungsloch ist ein im Rahmen angeordnetes Durchgangsloch, welches einen Abfluss von Kondenswasser aus dem Hohlraum des Rahmens nach außen ermöglicht. Ein Montageloch ist ein im Rahmen angeordnetes Durchgangsloch zur Befestigung des Solarpanels an einer Tragstruktur. Ein Massenanschlussloch ist ein Loch zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines Masseleiters wie beispielsweise eines Kabels oder eines Massebandes. Die beschriebenen weiteren Löcher sind in vielen Solarpanels üblich oder notwendig, um die beschriebenen Funktionalitäten zu gewährleisten. Es hat sich gezeigt, dass der zusätzliche Aufwand zur Herstellung des Lochs in diesem Fall sehr gering ist, da ein ähnlicher Arbeitsschritt zur Herstellung des weiteren Lochs sin vielen Fällen sowieso notwendig ist. Somit ist der Aufwand zur Herstellung des Solarpanels insgesamt gering.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgen das Herstellen des Lochs und das Herstellen des weiteren Lochs durch Stanzen oder Bohren.
Beispielsweise erfolgen das Herstellen des Lochs und das Herstellen des weiteren Lochs durch Bohren. Hierbei können beide Öffnungen in einer Aufspannung hergestellt werden. Alternativ werden das Loch und das weitere Loch durch Stanzen hergestellt. Hierbei können beide Öffnungen im selben Arbeitsschritt hergestellt werden, z. B. bei derselben Relativbewegung zwischen Schneidwerkzeug und zu schneidendem Werkstück. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein Herstellen des Lochs zur Anordnung des Abstandselements mit besonders geringem technischen Aufwand.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt ein erster Transport der bereitgestellten Solarpanel-Vorstufe. Anschließend wird das Abstandselement am Rahmen befestigt.
Mit anderen Worten wird das Loch bei der Herstellung der Solarpanel-Vorstufe hergestellt. Noch ohne das im Loch befindliche Abstandselement wird das Solarpanel erstmalig transportiert. Der erste Transport des Solarpanels erfolgt typischerweise per LKW, Zug und/oder Schiff. Insbesondere wird eine Vielzahl von Solarpanels auf diese Weise transportiert. Der erste Transport kann per Frachtcontainer erfolgen.
Der erste Transport erfolgt beispielsweise vom Ort der Herstellung zu einem Zwischenhändler, der die Solarpanels lagert, zusammenstellt, umverpackt, ggf. konfektioniert und an den Endkunden ausliefert. Die Befestigung des wenigstens einen Abstandselements erfolgt beispielsweise durch den Zwischenhändler, um einen zweiten Transport des Solarpanels zu dem Endkunden, beispielsweise einen Versand, vorzubereiten. Alternativ kann das Abstandselement bereits vor dem ersten Transport montiert werden.
In einer Ausführungsform erfolgt anschließend an die Befestigung des wenigstens einen Abstandselements der zweite Transport des Solarpanels. Dieser erfolgt typischerweise per LKW, Zug und/oder Schiff. Insbesondere wird eine Vielzahl von Solarpanels auf diese Weise transportiert. Beim zweiten Transport sind die Solarpanels insbesondere in einem Behälter angeordnet wie etwa einem Pappkarton, wobei die Solarpanels den Innenraum des Behälters typischerweise im Wesentlichen ausfüllen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung auch anhand von Figuren näher erläutert. Merkmale der Ausführungsbeispiele können einzeln oder in einer Mehrzahl mit den beanspruchten Gegenständen kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist. Die beanspruchten Schutzbereiche sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Es zeigen:

1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines Solarpanels,
2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Solarpanels, und
3: zwei Ausführungsbeispiele von Abstandselementen.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Solarpanels 10 von hinten. Der Rahmen 20 fasst die Solarzelleneinheit 12 ein. Es ist in beiden Fällen lediglich die Rückseite der Solarzelleinheit 12 zu sehen, da die Vorderseite, auf der die Solarzellen sichtbar wären, von der Darstellungsebene wegweist. Auf der rechten Seite der 1 ist die elektrische Anschlusseinheit 50 dargestellt. In 1 ist darüber hinaus unten der obere Rand einer Transportbox aus Pappe für den Versand mehrerer Solarpanels 10 dargestellt.
Der Rahmen 20 ist aus vier Rahmenteilen 22 zusammengesetzt, die jeweils aus Aluminiumblech hergestellt sind und innen hohl sind. Jeder Rahmenteil 22 fasst eine Außenseite der Solarzelleneinheit 12 ein. An den Enden 24 sind die Rahmenteile 22 miteinander verbunden.
Der Rahmen 20 umfasst an der nach hinten, also zur Darstellungsebene hinweisenden rückseitigen Oberfläche 28 ein Loch 40, in das ein Abstandselement 30 eingesteckt ist. Das Abstandselement weist einen Kopf 32 und typischerweise auch einen in das Loch eingesteckten Schaft 34 auf. Das Abstandselement 30 kann z. B. wie eines der Abstandselemente 30 aus 3 ausgestaltet sein. In 1 befindet sich das Loch 40 mit dem Abstandselement 30 im oberen, horizontal verlaufenden Rahmenteil 22. In 2 befindet sich das Loch 40 mit dem Abstandselement 30 im linken, vertikal verlaufenden Rahmenteil 22. Da der Kopf 32 das Loch 40 überdeckt und umlaufend überragt, ist das Loch 40 nicht sichtbar. Diese Positionen sind lediglich beispielhaft. Positionen der Löcher für Abstandselemente können kombiniert und nach Bedarf angepasst werden.
Der Rahmen umfasst an der rückseitigen Oberfläche 28 darüber hinaus weitere Löcher 42, nämlich länglich geformte Entwässerungslöcher 43, größere Montagelöcher 44 zur Anbindung des Solarpanels 10 an eine Tragstruktur und kleinere Masseanschlusslöcher 45. Diese sind in einem Arbeitsgang mit dem Loch 40 hergestellt, insbesondere durch Stanzen. Somit ist der zusätzliche Aufwand für die Herstellung des Lochs 40 gering.
Das Abstandselement 30 hält mit seinem Kopf 32 einen Abstand zu einer parallel zur Oberfläche 26 des Rahmens, nämlich hier der rückseitigen Oberfläche 28, verlaufenden Ebene. Dies kann beispielsweise eine Oberfläche eines weiteren Solarpanels sein, insbesondere eine vordere Oberfläche des Rahmens des weiteren Solarpanels. So können mehrere Solarpanels in gleicher Ausrichtung in Form eines Stapels gelagert und transportiert werden. Der Abstand entspricht der Dicke des Kopfes.
Das Abstandselement 30 ist aus Kunststoff hergestellt und in 3 in zwei Varianten dargestellt. Beide Varianten umfassen einen Kopf 32 und einen daran anschließenden Schaft 34, wobei die Grundform in beiden Fällen ungefähr rotationssymmetrisch in Bezug zur Längsachse des Schafts 34 ist. Die dem Schaft 34 zugewandte Oberfläche des Kopfes 32 ist eben ausgestaltet, sodass keine Lücke zwischen dem Rahmen und dem Kopf 32 verbleibt.
Das links dargestellte Abstandselement 30 dient der formschlüssigen Befestigung am das Loch ausbildenden Material. Dazu ist der Schaftdurchmesser kleiner als oder gleich groß wie der Lochdurchmesser. Für die Herstellung des Formschlusses sind am Schaft drei manschettenartig umlaufende Halteelemente 36 angeordnet, die ein Herausziehen aus dem Loch verhindern. Beim Einstecken werden diese zeitweilig verformt, um durch das Loch in den Hohlraum verbracht zu werden. Ein derartiges Abstandselement kann nach seiner Anbringung in der Regel nicht zerstörungsfrei gelöst werden.
Das rechts gezeigte Abstandselement 30 dient der kraftschlüssigen Befestigung. Es hat eine konisch zulaufende Spitze und im Anschluss daran einen zylinderförmigen Abschnitt mit einem im Allgemeinen quadratischen Querschnitt und gerundeten Kanten. Dieser weist zumindest im Bereich der gerundeten Kanten einen größeren Durchmesser auf als das Loch, sodass durch Übermaßpassung ein Kraftschluss herstellbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind zwar Abstandshalter bekannt, die formschlüssig dauerhaft befestigt sind. Solche dauerhaft befestigten Abstandhalter werden vorgesehen, wenn dauerhaft Abstände einzuhalten sind. Der erfindungsgemäße Abstandshalter soll im Unterschied dazu während des Betriebs von Solarzellen nicht für einen Abstand sorgen. Es fehlt also an einer Notwendigkeit, einen Abstandshalter dauerhaft befestigen zu müssen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen Abstandshalter so zu befestigen, dass dieser bei den herrschenden möglichen äußeren Witterungsbedingungen dauerhaft für mehrere Jahrzehnte an einem Solarpanel zuverlässig befestigt ist. Ein erfindungsgemäßer Abstandshalter ist trotz dieses fehlenden Erfordernisses so an einem Solarpanel befestigt, dass die Befestigung mehrere Jahrzehnte auch bei schwierigen Witterungsbedingungen überstehen kann.
Bezugszeichenliste

10: Solarpanel
12: Solarzelleneinheit
20: Rahmen
22: Rahmenteil
24: Ende
26: Oberfläche
28: Rückseitige Oberfläche
30: Abstandselement
32: Kopf
34: Schaft
36: Halteelement
40: Loch
42: Weiteres Loch
43: Entwässerungsloch
44: Montageloch
45: Masseanschlussloch
50: Anschlusseinheit

Claims

Solarpanel (10), umfassend eine Solarzelleneinheit (12), einen Rahmen (20) und mindestens ein Abstandselement (30), wobei die Solarzelleneinheit (12) in dem Rahmen (20) eingefasst ist und das mindestens eine Abstandselement (30) so eingerichtet ist, dass bei paralleler Anordnung zweier Solarpanels (10) ein Abstand zwischen einander zugewandten Oberflächen (26) der jeweiligen Rahmen (20) der Solarpanels (10) verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) mindestens ein Loch (40) aufweist und das mindestens eine Abstandselement (30) durch Einbringen in das Loch (40) am Rahmen (20) befestigt ist oder befestigt werden kann.
Solarpanel (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (40) an einer rückseitigen Oberfläche (28) des Rahmens (20) angeordnet ist.
Solarpanel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (30) so ausgestaltet ist, dass es zwischen den einander zugewandten Oberflächen (26) einen Abstand hält, der größer ist als 1 mm, insbesondere größer als 2 mm und/oder kleiner ist als 15 mm, insbesondere als 10 mm.
Solarpanel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) mehrere längliche Rahmenteile (22) umfasst, wobei an jedem Rahmenteil (22) zwei Löcher vorhanden sind, an denen jeweils ein Abstandselement (30) befestigt ist oder befestigt werden kann.
Solarpanel (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Loch (40) einen Abstand größer als 5 cm und/oder kleiner als 18 cm von einem Ende (24) eines Rahmenteils (22) aufweist.
Solarpanel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (30) aus Kunststoff hergestellt ist.
Solarpanel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) aus Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt ist.
Solarpanel (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (30) einen Kopf (32) und einen Schaft (34) aufweist und so ausgebildet ist, dass der Schaft (34) in das Loch (40) eingebracht werden kann und der Kopf (32) außerhalb des Lochs (40) verbleibt.
Solarpanel (10) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (30) formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem Loch (40) befestigt werden kann.
Verwendung eines Solarpanels (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von elektrischem Strom aus Licht, wobei das Abstandselement (30) am Rahmen (20) befestigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Solarpanels (10), umfassend - Bereitstellen einer Solarpanel-Vorstufe, umfassend eine Solarzelleneinheit (12) und einen Rahmen (20), wobei die Solarzelleneinheit (12) in dem Rahmen (20) eingefasst ist, wobei der Rahmen (20) mindestens ein Loch (40) aufweist, - Befestigen eines Abstandselements (30) an dem Rahmen (20) durch Einbringen eines Schafts (34) des Abstandselements (30) in das Loch (40).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend Herstellen eines weiteren Lochs (42) wie beispielsweise eines Entwässerungslochs (43), eines Montagelochs (44) oder eines Masseanschlusslochs (45) in dem Rahmen (20), wobei das Herstellen des Lochs (40) und das Herstellen des weiteren Lochs (42) insbesondere in einem Arbeitsgang erfolgen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des Lochs (40) und das Herstellen des weiteren Lochs (42) durch Stanzen oder Bohren erfolgen.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Transport der bereitgestellten Solarpanel-Vorstufe erfolgt und anschließend das Abstandselement (30) am Rahmen (20) befestigt wird.