DE10349269A1

DE10349269A1 - Photovoltaik-Glasscheibe

Info

Publication number: DE10349269A1
Application number: DE10349269A
Authority: DE
Original assignee: Glaswerke Arnold GmbH and Co KG
Current assignee: Glaswerke Arnold GmbH and Co KG
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-06-16
Also published as: DE10349269A9

Abstract

Photovoltaik-Glasscheibe, umfassend ein Photovoltaikmodul, wobei das Photovoltaikmodul eine Unterseite und eine Lichtseite aufweist und auf der Lichtseite des Photovoltaikmoduls dieses von einer licht- oder strahlungsdurchlässigen Abdeckung überdeckt ist, und wobei an der Unterseite eine Träger- und/oder Schutzschicht vorgesehen ist und die Abdeckung eine Beschichtung und/oder Bedruckung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Photovoltaik (PV)-Glasscheibe umfassend ein Photovoltaikmodul, wobei das Photovoltaikmodul eine Unterseite und eine Lichtseite aufweist und auf der Lichtseite des Photovoltaikmoduls dieses von einer licht- oder strahlungsdurchlässigen Abdeckung überdeckt ist und wobei an der Unterseite eine Träger- und/oder Schutzschicht vorgesehen ist.
Derartige Aufbauten von Photovoltaik-Glasscheiben sind beispielsweise aus der DE 100 54 126 A1 bekannt, aber auch aus der DE 296 19 116 U1 , die einen Aufbau eines Photovoltaikmoduls beschreibt, bei dem eine dünne transparente Glasplatte oder Glaskeramikplatte Träger eines Silizium-Halbleiteraufbaus, nämlich des Photovoltaikmoduls ist und auf der Rückseite des Halbleiteraufbaus dieser mit einer mehrschichtigen Laminatfolie derart abgedeckt ist, dass eine Dampfsperre gegen Dämpfe aller Art erreicht wird.
Dabei wird heutzutage in der Regel das optische Erscheinungsbild von Photovoltaikmodulen im Wesentlichen durch die Art der verwendeten Solarzellen beziehungsweise der sichtbaren Oberfläche der Solarzellen bestimmt. Darüber hinaus nimmt die Art der an der Unterseite aufgebrachten Träger- beziehungsweise Schutzschicht Einfluss auf die optische Erscheinung für einen Betrachter einer derartigen Glasscheibe.
Die lichtseitige Abdeckung umfassend eine Glas- oder Kunststoffplatte gegebenenfalls in Kombination mit einer zwischen Platte und Solarzelle angeordneten Laminatfolie dient dabei dazu, die Solarzellen der PV-Solarmodule vor der Witterung zu schützen und soll gleichzeitig die Solarstrahlung möglichst wenig mindern.
Typische Verlustmechanismen an der Abdeckung sind dabei Reflexion und Absorption der Abdeckung.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Photovoltaik-Glasscheibe bereitzustellen, die einen guten Wirkungsgrad und zugleich eine optische Gestaltbarkeit besitzt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Photovoltaik-Glasscheibe, bei der die Abdeckung eine Beschichtung und/oder Bedruckung aufgebracht ist.
Soweit eine Bedruckung aufgebracht wird, kann dies im Siebdruckverfahren erfolgen. Auch eine Beschichtung kann jedoch in Form einzelner beabstandeter Pixel oder Farbpunkte vorgesehen werden, aber auch in Form eines Granulates aus Kunststoff und/oder Glas. Dieses Granulat kann dabei insbesondere auf die Laminatfolie aufgebracht werden, die in der Regel Teil der Abdeckung ist.
Durch eine Beschichtung oder Bedruckung insbesondere im Siebdruckverfahren kann bereits bei einem geringen Bedruckungsgrad z. B. von kleiner 10 % eine Veränderung des Aussehens erreicht werden, bei dem der visuelle Eindruck eines Solarmoduls deutlich verändert ist. Dies gilt insbesondere für Dünnschicht-Solarmodule, die in der Regel ein dunkles, sehr homogenes Aussehen aufweisen.
Insbesondere können weitere Effekte durch die Wahl des Druckmusters oder Beschichtungsmusters beispielsweise eines feinen Musters mit Punkten von ca. 1 mm Durchmesser im Abstand von ca. 4 mm Durchmesser verwendet werden. Andere und insbesondere auch variierende Muster mit verschiedenen Durchmessern der aufgebrachten Druckfarben, aber auch verschiedenen Abständen der einzelnen Farbpunkte zueinander sind möglich, um den optischen Eindruck eines Solarmoduls für den Betrachter zu verändern. Bei Vorsehung einer Beschichtung mit Granulat kann dieses einen mittleren Durchmesser von 0,8–1,2 mm aufweisen. Das Granulat kann dabei sowohl eine unregelmäßige als auch z.B. eine Kugelform aufweisen. Bei der fertigen Glasscheibe ist das Granulat dann teilweise in die Laminatfolie eingedruckt, sofern entweder die Folienseite der Abdeckscheibe oder die Folie selbst mit dem Granulat beschichtet wurde. Die Folienstärke sollte dann größer als der größte Durchmesser des Granulats sein.
Das Granulat kann dabei auch farbig sein.
Dabei kann nach einer ersten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Abdeckung transparent oder zumindest transluzent ist. Auf dieser transparenten beziehungsweise transluzenten Abdeckung kann dann eine Beschichtung und/oder Bedruckung erfolgen z. B. mit einem Siebdruckverfahren für Glas gemäß dem Stand der Technik.
Dabei kann als Abdeckung beispielsweise eine Glasscheibe oder Kunststoffscheibe umfassen. Weiterhin kann als Teil der Abdeckung zwischen Scheibe und PV-Modul eine Verbundfolie als Laminatfolie verwendet werden. Mit dem bekannten Siebdruckverfahren können derartige Verbundfolien ebenfalls bedruckt werden. Dass heißt es kann eine Bedruckung oder Beschichtung entweder der Scheibe oder der Folie sofern vorgesehen erfolgen. Auf diese Weise erhält das Solarmodul ein individuelles Aussehen. Darüber hinaus kann die transparente Abdeckung auch aus einer Kunststoffplatte gebildet sein.
Als Druckfarbe für die Bedruckung und/oder Beschichtung kann eine transparente beziehungsweise nicht absorbierende Druckfarbe, sogenannte DFta, verwendet werden. Hierbei kann es sich vorzugsweise um eine keramische Druckfarbe handeln. Eine derartige Druckfarbe weist dabei keine oder nur sehr wenige die wirksame Solarstrahlung absorbierende Farbpigmente auf. Im besonders bevorzugten Fall hat eine solche Farbe nur streuende beziehungsweise reflektierende Eigenschaften und sie erscheint dann milchig weiß. Unter "wirksam" ist hier der Bereich des Solarspektrums zu verstehen, für den die jeweilig eingesetzten Solarzellen eine Empfindlichkeit aufweisen. Bei Einsatz von Solarzellen, deren Empfindlichkeit sich nur über einen Teil des sichtbaren Solarspektrums erstreckt, lässt sich dadurch auch eine echte Farbgebung des Solarmoduls, nämlich in dem Farbbereich des Solarspektrums, in dem die verwendeten Solarzellen nicht empfindlich sind, erreichen, ohne den Wirkungsgrad des Solarmoduls zu mindern.
Bei Verwendung von transparenten beziehungsweise nicht absorbierenden Druckfarben (DFta) ist eine Bedruckung oder Beschichtung bis zur Vollflächigkeit möglich, wobei sich in diesem Fall (100 % Farbauftrag) eine Leistungsminderung des Solarmoduls von ca. 10 % ergibt.
Generell wird der Bedruckungs- oder Beschichtungsgrad zwischen 5 und 100 % bei Verwendung von DFtas liegen.
Die Verlustmechanismen bei Verwendung dieser Druckfarbe sind dabei auf die Reflexion beziehungsweise die Streuung der auftreffenden Solarstrahlung beschränkt.
Im Gegenteil kann sogar durch die Umwandlung von direkter Solarstrahlung in diffuse Strahlung eine Wirkungsgradsteigerung der Solarzellen erreicht werden, so dass die Leistung des gesamten Photovoltaikmoduls erhöht wird. Dies ist von der Verwendung des jeweiligen Solarzellentyps abhängig, da einige Solarzellen verbessert mit sogenannter diffuser Strahlung arbeiten können.
Darüber hinaus kann durch eine Siebdruckbedruckung oder entsprechende Beschichtung eine antireflektierende Wirkung im Bereich der wirksamen Solarstrahlung erreicht werden, wodurch sich ebenfalls eine Wirkungsgradsteigerung des PV-Moduls ergibt.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Bedruckung und/oder Beschichtung mit einer reflektierenden beziehungsweise absorbierenden Druckfarbe vorgesehen werden. Derartige Druckfarben werden kurz als DFra bezeichnet.
Bei Verwendung von derartigen, nicht transparenten und gleichzeitig reflektierenden beziehungsweise absorbierenden Druckfarben liegt die Leistungsminderung des Solarmoduls im Bereich des Bedruckungs- oder Beschichtungsgrades. Größere Bedruckungs- oder Beschichtungsgrade, sehr viel größer 10 %, sind in diesem Fall zwar möglich, aber wegen des damit verbundenen Leistungsverlustes des Solarmoduls immer weniger sinnvoll. Der Bedruckungs- oder Beschichtungsgrad wird in diesem Fall dabei in der Regel kleiner als 30 %, insbesondere kleiner als 20 % und insbesondere kleiner als 10 % betragen.
Allgemein ist in diesem Fall darauf zu achten, dass nicht eine einzelne Solarzelle eines PV-Moduls vollständig abgeschattet wird bzw. darauf das alle Solarzellen gleich stark abgeschattet werden.
Zur Erzielung guter Farbwirkungen werden vorzugsweise hochreflektierende und wenig absorbierende Farben verwendet.
So kann beispielsweise durch die Wahl eines entsprechenden Druckmusters bzw. Beschichtungsmusters erzielt werden, dass schon im Abstand von wenigen Metern von der Glasscheibe für das menschliche Auge eine Mischfarbe entsteht, die durch die Mischung aus der Druckfarbe und der Farbe der Solarzellen gebildet wird, da insbesondere feine Muster vom Auge nicht mehr aufgelöst werden können. Auf diese Weise lassen sich sehr unterschiedliche Farbtönungen der Solarmodule und damit der PV-Glasscheibe erzielen.
Grundsätzlich können auch Kombinationen beider Druckfarben vorgesehen sein.
Die Bedruckung und/oder Beschichtung kann auf der dem Photovoltaikmodul abgewandten Seite der Abdeckung, aber auch auf der dem Photovoltaikmodul zugewandten Seite der Abdeckung angebracht werden. Die zweite Möglichkeit schützt insbesondere auch die Bedruckung und/oder Beschichtung vor Zerstörungen und witterungsbedingter Abnutzung. Insbesondere ist eine Anbringung zwischen der Abdeckscheibe und der Laminatfolie günstig. In beiden Fällen, sowohl bei der Verwendung von DFta-Druckfarben als auch bei der Verwendung von DFra-Druckfarben ist es vorteilhaft, dass zwar eine Abschattung von Teilen des Solarmoduls beziehungsweise von bestimmten Solarzellen stattfindet, diese abgeschatteten Bereiche der Solarzellen jedoch weiterhin zur Umwandlung von Streustrahlung beziehungsweise von diffuser Solarstrahlung zur Verfügung stehen.
Insgesamt kann durch eine derartige Beschichtung oder Bedruckung sowohl die Vorsehung von Mustern auf einer entsprechenden PV-Glasscheibe erreicht werden als auch die Erzeugung verschiedener Farbnuancen, wodurch eine bessere Anpassung an den Untergrund, auf dem entsprechende Glasscheiben montiert werden sollen, erzielt werden kann. Alternativ können auch interessante optische und visuelle Effekte erzielt werden.

Claims

Photovoltaik-Glasscheibe umfassend ein Photovoltaikmodul wobei das Photovoltaikmodul eine Unterseite und eine Lichtseite aufweist und auf der Lichtseite des Photovoltaikmoduls dieses von einer licht- oder strahlungsdurchlässigen Abdeckung überdeckt ist, und wobei an der Unterseite eine Träger- und/oder Schutzschicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine Beschichtung und/oder Bedruckung aufweist.
Photovoltaik-Glasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung transparent oder zumindest transluzent ist.
Photovoltaik-Glasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckung und/oder Beschichtung eine transparente bzw. nicht absorbierende Druckfarbe (DFta) umfasst.
Photovoltaik-Glasscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckungs- oder Beschichtungsgrad zwischen 5–100 liegt.
Photovoltaik-Glasscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckung und/oder Beschichtung eine reflektierende bzw. absorbierende Druckfarbe (DFra) umfasst.
Photovoltaik-Glasscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedruckungs- oder Beschichtungsgrad kleiner als 30%, insbesondere kleine als 20% beträgt.
Photovoltaik-Glasscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe eine keramische Druckfarbe ist.
Photovoltaik-Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Glas- oder Kunststoffgranulat umfasst, das auf die Abdeckung aufgebracht ist.
Photovoltaik-Glasscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine Folie sowie eine Glas- oder Kunststoffscheibe ist.
Photovoltaik-Glasscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder Bedruckung auf der dem Photovoltaikmodul abgewandten Seite der Abdeckung angebracht ist.
Photovoltaik-Glasscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckung oder Beschichtung pixelförmig und insbesondere im Siebdruckverfahren aufgebracht ist.