DE112012004611T5

DE112012004611T5 - Photovoltaiksysteme und damit verknüpfte Komponenten, welche an Gebäuden verwendet werden, und/oder damit verknüpfte Verfahren

Info

Publication number: DE112012004611T5
Application number: DE112012004611.0T
Authority: DE
Inventors: Alexey Krasnov
Original assignee: Guardian Industries Corp
Current assignee: Guardian Glass LLC
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-08-07
Also published as: WO2013066664A2; US9202958B2; CN104011996A; US20130112245A1; WO2013066664A3; CN104011996B

Abstract

Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf Gebäudeintegrierte Photovoltaiksysteme (BIPV) oder Gebäude-angepasste Photovoltaiksysteme (BAPV) und Komponenten derselben. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfasst eine Komponente ein asymmetrisches Glassubstrat, welches mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte Oberfläche aufweist. Die dritte Oberfläche kann auf eine Photovoltaikbaugruppe auflaminiert sein. Die erste Oberfläche kann so strukturiert sein, dass sie in einem Winkel im Bereich von 5 und 40 Grad von einer vertikalen Ebene eines Gebäudes absteht. Die erste Oberfläche kann länger sein als die zweite Oberfläche.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Photovoltaiksysteme, welche integriert sind in und/oder installiert sind an Gebäuden, und/oder Verfahren zur Herstellung derselben. Genauer gesagt betreffen bestimmte beispielhafte Ausführungsformen asymmetrisch strukturierte Glassubstrate oder andere transparente Substrate, welche in Photovoltaiksystemen für Gebäude verwendet werden.
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Der Energiebedarf der Gesellschaft wächst stetig. Technologien, um diesem wachsenden Energiebedarf gerecht zu werden, werden kontinuierlich gesucht. Ein Gebiet, auf welches man sich fokussiert hat, war das Gebiet der Solarenergie. Solarenergietechnologie kann in vielen verschiedenen Formen manifestiert sein. Es sind z. B. verschiedene Arten von Photovoltaikvorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt (z. B. s. US-Patentdokumente mit den Nummern 2004/0 261 841 ; 2006/0 180 200 ; 2008/0 308 147 ; 6 784 361 ; 6 288 325 ; 6 613 603 und 6 123 824 , deren Offenbarungen durch den Verweis hiermit in die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung aufgenommen sind).
In bestimmten Fällen werden Photovoltaikvorrichtungen (PV-Vorrichtungen) als ein Teil einer Solarfarm, auf dem Dach eines Wohnhauses oder dergleichen installiert. Diese Vorrichtungen können manchmal ebenfalls ein Trackingsystem umfassen, welches dafür sorgt, das Positionieren der Vorrichtung so anzupassen, dass direktes Sonnenlicht die PV-Vorrichtung aus einer Richtung erreicht, welche senkrecht zu der Oberfläche der PV-Vorrichtung ist. Während diese Technologie die Gesamteffizienz von PV-Systemen erhöhen kann, können die zusätzlichen Kosten und Teile, welche für die Instandhaltung eines solchen Trackingsystems benötigt werden, die Kosten auf andere Weise erhöhen.
Ein Aspekt der Solarenergie ist, dass diese eine große Landfläche benötigen kann. Da Land teuer und/oder begrenzt sein kann (z. B. im urbanen und suburbanen Kontext), kann dies ebenfalls die Kosten von solarbetriebenen Systemen erhöhen und/oder auf andere Weise deren Realisierbarkeit beschränken.
Ein Weg diesem Landbedarf zu begegnen ist, ein PV-System als Teil einer existierenden Struktur, wie z. B. einem Gebäude oder einem Wohnhaus, zu installieren. Eine solche Anordnung kann dahingehend vorteilhaft sein, dass Gebäude eine große vertikale Grundfläche aufweisen, insbesondere Wolkenkratzer und größere Gebäude, während sie eine relativ geringe horizontale Grundfläche benötigen. Des Weiteren können die Seiten (und das Dach) dieser Gebäude direktem oder indirektem Sonnenlicht auf signifikante Weise ausgesetzt sein.
Eine Technologie, den vertikalen Raum zu nutzen, welcher von diesem Gebäude eingenommen wird, ist, PV-Vorrichtungen an oder als ein Teil der Gebäudestruktur zu installieren. Solche PV-Systeme sind oder werden im Allgemeinen Gebäude-integrierte Photovoltaiksysteme (building-integrated photovoltaic systems, BIPV) oder Gebäude-angebrachte Photovoltaiksysteme (building-applied photovoltaic systems, BAPV) genannt. Solche Systeme können (aber nicht immer) konventionelle Gebäudematerialien ersetzen oder ergänzen, welche als Teil des Gebäudes verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Schindel an einem Haus oder ein Fenster an einem Bürogebäude manchmal durch eine Vorrichtung ersetzt werden und dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität wie eine gewöhnliche Schindel oder wie ein gewöhnliches Fenster erreichen, jedoch ebenfalls eine Sammlung von Solarenergie mit Hilfe einer verbundenen PV-Vorrichtung bereitstellen.
7 zeigt eine konventionelle BIPV-Vorrichtung 700, welche einen Stapel an Halbleiterschichten 712 aufweist oder einen Halbleiterwafer, welcher auf ein Glassubstrat 720 über eine Laminierschicht 714 auflaminiert wurde. Ein solches System 700 kann mindestens einen Teil des direkten Sonnenlichts 706 und/oder mindestens einen Teil des diffusen Lichts 718 sammeln. Jedoch verfolgen BIPV-Systeme typischerweise nicht die Sonne (d. h. ähnlich wie manche Solarenergieinstallationen), da sich die Wände und/oder die Dächer nicht bewegen können, so dass die Energieumwandlungseffizienz auf der Relativposition der Sonne beruhen kann.
Daher können typische flache und vertikale installierte BIPV-Systeme, wie in 7 gezeigt, eine hohe Lichtreflektion 710 aufweisen, wenn sich die Sonne in einem flachen Winkel zu der Oberfläche des Glassubstrats befindet. Die Oberfläche des Glassubstrats 720 weist einen Normalenvektor 708 auf, welcher einen „Optimalwinkel” darstellen kann, wo die Reflektion der Solarenergie reduziert ist. Daher wird der Winkel zu der Oberflächennormalen erhöht, wenn die Energie in einem flachen Winkel ankommt. Um die Sache weiter zu verkomplizieren, ist die Tageszeit, wenn die Sonne die meiste Energie bereitstellt, nicht die, wenn sie auch am höchsten Punkt des Himmels steht (sogenannter Sonnenmittag („solar noon”)). Während sich die Sonne an diesem hohen Punkt befindet, ist der Einfallswinkel zu der Ebene des Glases des BIPV-Systems nahe bei oder an dessen flachstem Punkt. Daher kann der Reflektionsgrad seinen höchsten Wert erreichen, während die Energie, welche die Oberfläche des Glassubstrats 720 trifft, am höchsten ist. Dies kann eine verminderte Betriebseffizienz des installierten BIPV-Systems verursachen (d. h. aufgrund des geringen Winkels wird mehr Licht reflektiert).
Dementsprechend wird man verstehen, dass es gewünscht wird, neue und verbesserte Technologien bereitzustellen, um PV-Systeme für Gebäudeangepasste oder Gebäude-integrierte Systeme zu entwickeln, zu produzieren und herzustellen.
In bestimmen beispielhaften Ausführungsformen erhöht ein BIPV-/BAPV-System die Menge an „geernteter” Licht(energie), indem die Menge an Licht reduziert wird, welche von dem Glassubstrat reflektiert wird, welches die Halbleiterschicht eines beispielhaften BIPV-/BAPV-Systems abdeckt.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein strukturiertes Glassubstrat (d. h. ein strukturiertes Floatglassubstrat) mit einer Halbleiterschicht verbunden. Dieses strukturierte Glaselement kann asymmetrisch sein und eine verminderte Lichtreflektion bereitstellen, wenn die Sonne an einem hohen Punkt ist (d. h. weil eine Oberflächennormale von einer Oberfläche der asymmetrischen Struktur näher an einem Vektor liegt, welcher das direkte Sonnenlicht repräsentiert).
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Photovoltaiksystem in einer BIPV- oder BAPV-Baugruppe verwendet werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird eine Komponente bereitgestellt, welche angepasst ist, um mit einem Gebäude-integrierten Photovoltaiksystem (BIPV-System) oder mit einem Gebäude-angepassten Photovoltaiksystem (BAPV-System) verwendet zu werden. Ein asymmetrisches Glassystem umfasst eine erste, eine zweite und eine dritte Oberfläche, wenn es im Querschnitt betrachtet wird, wobei das asymmetrische Glassubstrat im Querschnitt im Wesentlichen dreieckig geformt ist, so dass die dritte Oberfläche länger ist als die erste und die zweite Oberfläche. Die dritte Oberfläche ist angepasst, um mit einer Photovoltaikvorrichtung beschichtet zu werden. Die erste Oberfläche ist konfiguriert, um von einer vertikalen Ebene eines Gebäudes in einem Winkel von zwischen 5 und 40 Grad abzustehen. Die erste Oberfläche weist eine Länge auf, welche größer ist als die Länge der zweiten Oberfläche.
Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Array bereitgestellt werden, welches eine Mehrzahl von Komponenten umfasst, welche in dem vorangegangenen Abschnitt beschrieben wurden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Photovoltaiksystem bereitgestellt, welches für eine Integration in und/oder eine Verbindung mit einem Gebäude angepasst ist. Mindestens ein Photovoltaikmodul wird angepasst, um entlang mindestens eines Teils einer Seite des Gebäudes angeordnet zu werden. Ein Glassubstrat weist eine erste Hauptberfläche benachbart zu dem mindestens einen Photovoltaikmodul auf. Das Glassubstrat ist strukturiert gegenüber der ersten Hauptoberfläche, um eine Mehrzahl von Modulen zu bilden, wobei jedes Modul einen ersten und einen zweiten Kantenteil umfasst, wobei der erste Kantenteil von dem mindestens einen Photovoltaikmodul in einem Winkel absteht und wobei der zweite Kantenteil in Richtung des mindestens einen Photovoltaikmoduls in einem Winkel absteht, so dass der erste und der zweite Kantenteil zusammen mit der ersten Hauptoberfläche im Wesentlichen dreieckig geformt sind, wenn sie im Querschnitt betrachtet werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung einer asymmetrischen Komponente für ein Gebäude-integriertes Photovoltaiksystem (BIPV) oder ein Gebäude-angepasstes Photovoltaiksystem (BAPV) bereitgestellt. Mindestens ein Teil eines Glassubstrats ist in einer asymmetrisch strukturierten Form geformt, welche eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche und eine dritte Oberfläche umfasst. Die dritte Oberfläche ist angepasst, um mit einer Photovoltaikvorrichtung beschichtet zu werden. Die erste Oberfläche ist so geformt, dass sie einen spitzen Winkel zwischen einer Ebene, die parallel zu der ersten Oberfläche ist, und einer vertikalen Ebene des Gebäudes ausbildet, wobei der spitze Winkel zwischen 5 und 40 Grad liegt. Die erste Oberfläche weist eine Länge auf, die größer ist als eine Länge der zweiten Oberfläche. Die asymmetrisch strukturierte Form ist im Wesentlichen dreieckig, wenn sie im Querschnitt betrachtet wird.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaiksystems für ein Gebäude bereitgestellt. Eine Mehrzahl von Komponenten kann gemäß dem Verfahren des vorangegangenen Abschnitts hergestellt werden. Mindestens ein Photovoltaikmodul ist gegen mindestens einen Teil von mindestens einigen der dritten Oberflächen ausgerichtet.
Die Merkmale, Aspekte, Vorteile und beispielhaften Ausführungsformen, welche hierin beschrieben werden, können in einer beliebigen geeigneten Weise oder auch nur teilweise kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu realisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Diese und andere Merkmale und Vorteile werden noch besser und vollständiger mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung mit beispielhaften veranschaulichenden Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren gezeigt.
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften PV-Elements gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen;
2 ist eine perspektivische Ansicht des beispielhaften PV-Elements von 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines zweidimensionalen PV-Systems, umfassend mehrere PV-Elemente gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines eindimensionalen PV-Systems, welches mehrere PV-Elemente gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen umfasst;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rollenkörpers, welcher verwendet wird, um ein Glassubstrat gemäß den vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen zu erzeugen;
6A und 6B zeigen beispielhafte Prozesse zum Erzeugen von Glassubstraten des beispielhaften PV-Systems gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen;
6C zeigt einen Prozess des Erzeugens eines beispielhaften PV-Systems gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen; und
7 ist eine Querschnittsansicht eines konventionellen BIPV-Systems.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜRHUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung wird bereitgestellt mit Bezug zu verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen, welche gemeinsame Eigenschaften, Merkmale usw. teilen können. Es muss verstanden werden, dass eines oder mehrere Merkmale einer beliebigen Ausführungsform mit einem oder mehreren Merkmalen von anderen Ausführungsformen kombinierbar sein können. Zusätzlich können einzelne Merkmale oder eine Kombination von Merkmalen eine zusätzliche Ausführungsform bzw. zusätzliche Ausführungsformen bilden, d. h. in jeder beliebigen Kombination oder Sub-Kombination.
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen hierin beziehen sich auf Gebäude-integrierte Photovoltaiksysteme (BIPV), -Produkte usw. und/oder Verfahren zur Herstellung derselben. Bestimmte Ausführungsformen hierin beziehen sich auf Gebäude-angepasste Photovoltaiksysteme (BAPV), -Produkte usw. und/oder Verfahren zur Herstellung derselben.
Im Folgenden wir nun spezieller auf die begleitenden Figuren Bezug genommen, in welchen gleiche Referenznummern in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, wobei 1 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften PV-Elements gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen ist. Ein PV-Element 100 umfasst eine Halbleiterschicht 112, welche auf ein Glassubstrat 120 mithilfe eines Basismaterials 114 aufgebracht ist. Das Basismaterial kann ein Klebstoff sein, welcher Polymer aufweist, aus einem Material, wie z. B. Ethylvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder dergleichen.
Das Glassubstrat kann eine vordere Oberfläche 116A aufweisen, welche geneigt ist. Diese Neigung kann die Menge an direktem Sonnenlicht 106 reduzieren, welche von Oberfläche 116A reflektiert 110 wird, sogar wenn sich die Sonne 104 über den Himmel bewegt. Die Oberfläche 116A kann einen Normalenvektor 108 aufweisen, welcher nicht senkrecht zu der vertikalen Ebene des Gebäudes ist, auf welcher das PV-Element 100 installiert sein kann. Der Normalenvektor 108 kann in der Richtung geneigt sein, aus der das direkte Sonnenlicht ankommt. Die Reduktion des reflektierten direkten Sonnenlichts kann ein Ansteigen des „Einkoppelns” der direkten Komponente des Lichts, welches die Oberfläche 116A des Glassubstrats 120 trifft, erleichtern.
Das Glassubstrat 120 kann ebenfalls eine untere Oberfläche 116B und eine Oberfläche 116C umfassen, welche mit der Halbleiterschicht 112 (z. B. eine PV-Unterbaugruppe) beschichtet ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem direkten Licht 106 kann diffuses Licht 118 über die Oberflächen 116A und 116B des Glassubstrats 120 eingekoppelt werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Oberfläche 116C eine Länge aufweisen von ungefähr zwischen 0,2 mm und 100 mm, bevorzugt zwischen 0,3 mm und 50 mm. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Verhältnis der Länge der Oberfläche 116A zu der Länge der Oberfläche 116B in einem Verhältnis sein zwischen 1,25:1 und 3,5:1, bevorzugt zwischen ungefähr 1,5:1 oder 1,6:1 und 3:1 und noch bevorzugter ungefähr 2,5:1 sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Winkel zwischen der Oberfläche 116A und der Oberfläche 116C ausgebildet sein von ungefähr 15 bis 35 Grad. Es ist verständlich, dass der Winkel der Oberfläche 116A angepasst werden kann basierend auf den speziellen Bedürfnissen einer gegebenen Anwendung. Zum Beispiel kann ein Gebäude, welches näher an dem Äquator steht, einen erhöhten Winkel aufweisen (z. B. 32 Grad), um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Sonne gemeinhin höher am Himmel steht. Entsprechend kann ein Gebäude, welches auf einem höheren Breitengrad entlang der Erdoberfläche steht, einen reduzierten Winkel für die Oberfläche 116A aufweisen von z. B. zwischen 15 und 25 Grad. Dementsprechend kann ein PV-Element basierend auf den Bedürfnissen, der Position etc. eines Gebäudes entworfen und implementiert sein, um die Effizienz des installierten PV-Elements gemäß den bestimmten beispielhaften Ausführungsformen zu erhöhen. 2 ist eine perspektivische Ansicht des PV-Elements, welches in 1 gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen gezeigt ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ein Oberflächenübergangsbereich zwischen dem untersten Teil der Oberfläche 116A und dem obersten Teil der Oberfläche 116B bereitgestellt werden.
Die 3 und 4 zeigen perspektivische Ansichten des PV-Systems gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein zweidimensionales Array von strukturierten PV-Elementen kombiniert werden, um ein größeres strukturiertes PV-System 300 zu bilden. Es ist ersichtlich, dass die PV-Elemente über die Oberfläche des PV-Arrays 300 ausgerichtet sein können, während das Array aus 3 mit abgesetzten Sequenzen individueller PV-Elemente gezeigt ist. 4 hingegen weist keine abgesetzten Teile auf. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann der Winkel der vorderen Oberfläche (z. B. der Oberfläche 116A) der PV-Elemente von oben nach unten und/oder von links nach rechts variabel sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können die PV-Elemente in dem unteren Bereich eines PV-Arrays einen erhöhten Winkel aufweisen, während die PV-Elemente „weiter oben” in dem PV-Array die PV-Elemente einen reduzierten Winkel für die vordere Oberfläche aufweisen. Alternativ kann der Winkel von mehrfach geneigten Oberflächen im Wesentlichen derselbe sein oder derselbe sein (z. B. innerhalb einer Fertigungstoleranz).
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rollenkörpers („roller”), welcher zum Formen eines Glassubstrats gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen verwendet werden kann. Die Glassubstrate, auf welche eine PV-Baugruppe auflaminiert wurde, können durch ein Strukturieren über die Verwendung des Rollenkörpers 500 geformt werden. Der Rollenkörper 500 kann eine Reihe von „Zähnen” umfassen, welche mindestens zwei herausstehende Oberflächen 502 und 504 aufweisen. Ein Substrat, z. B. ein Glassubstrat, kann an den Rollenkörper 500 herangeführt werden (z. B. über ein Förderband oder andere Mittel). Das Glassubstrat bewegt sich unter dem Rollenkörper, wobei die Zähne Vertiefungen in der Oberfläche des Glassubstrats ausbilden können, um dadurch eine vorher festgelegte Struktur zu erzeugen. Die Oberfläche 502 kann eine vordere Oberfläche 116A formen, welche in 1 gezeigt ist und eine Oberfläche 504 kann die hintere Oberfläche 116B in 1 formen. Das Glassubstrat wird dem Rollenkörper 500 kontinuierlich zugeführt, wobei sich der Rollenkörper 500 drehen kann und dadurch auf eine aufeinanderfolgende Struktur von Vertiefungen innerhalb des bereitgestellten Glassubstrats ausbildet. Es ist verständlich, dass mehrere solcher Rollenkörper in abgestuften Positionen bereitgestellt werden können, um entsprechende abgestufte Strukturen auszubilden, wie z. B. in 3 gezeigt.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen wird die Herstellung einer Struktur in einem Glassubstrat in einer Strukturierungslinie an dem kalten Ende der Float-Linie abgeschlossen oder nach einem erneuten Aufheizen des Glases unter Verwendung beispielhafter Rollenkörper, welche hierin beschrieben werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine einzelne Abfolge von Strukturen in einem Substrat ähnlich zu den Vertiefungen (z. B. in 4 gezeigt) eingeprägt werden. Wie oben bereits erläutert, können in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen mehrere Rollenkörper kombiniert werden, so dass ein Array von Strukturen in einem Glassubstrat ausgebildet wird (z. B. wie in 3 gezeigt). Wenn die Rollenkörper kombiniert werden, können sie von einander abgesetzt sein, um die abgesetzte Struktur zu erzeugen, wie in 3 gezeigt, oder können ausgerichtet sein, um eine ausgerichtetere Struktur zu erzeugen, wie in 4 gezeigt.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Glassubstrat eines PV-Elements über ein Warmbiegen oder -formen geformt werden. Vorrichtungen und Verfahren zum Warmbiegen von Glasscheiben sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Es sei hier beispielhaft verwiesen auf die US-Patente mit den Nummern 5 383 990 ; 6 240 746 ; 6 321 570 ; 6 318 125 ; 6 158 247 ; 6 009 726 ; 4 364 766 ; 5 443 669 ; 7 140 204 ; 6 983 104 und 7 082 260 , wobei deren gesamte Offenbarung hierin durch den Verweis eingeschlossen ist.
Wie bereits angemerkt, kann ein asymmetrisches Substrat aus Glas bestehen. Bei bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Glassubstrat ein Glas mit einer hohen Transmission sein. Eine Technologie zum Herstellen von Glas mit einer hohen Transmission ist ein Herstellen von Glas mit wenig Eisen. Siehe z. B. die US-Patente mit den Nummern 7 700 870 ; 7 557 053 und 5 030 594 und die US-Patentanmeldungen mit den Nummern 2006/0 169 316; 2006/0 249 199; 2007/0 215 205; 2009/0 223 252; 2010/0 122 728; 2009/0 217 978 und 2010/0 255 980, wobei deren gesamte Offenbarung hierin durch den Verweis eingeschlossen ist.
Ein beispielhaftes Glas auf Kalknatronsilikat-Basis gemäß bestimmter Ausführungsformen dieser Erfindung umfasst in Gewichtsprozent die folgenden Basiskomponenten:

Tabelle 1

Beispielhaftes Basisglas

Inhaltsstoff Gew.-%

SiO₂ 67–75%

Na₂O 10–20%

CaO 5–15%

MgO 0–7%

Al₂O₃ 0–5%

K₂O 0–5%
Andere Bestandteile in geringen Konzentrationen, einschließlich verschiedener bekannter Veredelungshilfen, wie z. B. SO₃, Kohlenstoff und dergleichen können ebenfalls in dem Basisglas umfasst sein. In bestimmten Ausführungsformen kann z. B. das hierin verwendete Glas aus einer Glasmasse hergestellt werden mit den Rohmaterialien Quarzsand, Natriumcarbonat, Dolomit und Kalk unter Verwendung von Sulfatsalzen, wie z. B. Natriumsulfat (Na₂SO₄) und/oder Epsomsalz (MgSO₄ × 7H₂O) und/oder Calciumsulfat (z. B. in einem Verhältnis von ungefähr 1:1 in Kombination untereinander) als Veredelungswirkstoffe. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfassen die hierin verwendeten Kalknatronsilikatgläser ungefähr 10 bis 15 Gew.-% Na₂O und ungefähr 6–12 Gew.-% CaO.
Zusätzlich zu dem Basisglas (z. B. s. Tabelle 1 oben) umfasst die Glasmasse bei der Herstellung von Glas gemäß entsprechender beispielhafter Ausführungsformen der vorliegende Erfindung Materialien (einschließlich Farbstoffen und/oder Oxidationsmittel), welche das entstehende Glas dazu veranlassen, ziemlich farbneutral (in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen leicht gelb, was durch einen positiven b*-Wert angezeigt wird) zu sein und/oder eine hohe Transmission von sichtbaren Licht zu haben. Diese Materialien sind entweder in dem Rohmaterial vorhanden (z. B. kleine Mengen an Eisen) oder können zu den Basisglasmaterialien in der Glasmasse hinzugefügt werden (z. B. Antimon und/oder dergleichen). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung weist das entstehende Glas eine sichtbare Transmission von mindestens 75%, bevorzugt von mindestens 80% und noch bevorzugter von mindestens 85% und am meisten bevorzugt von mindestens 90% (manchmal mindestens 91%) auf (Lt D65).

In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung weist das Glas und/oder die Glasmasse im Wesentlichen die Materialien auf, welche in Tabelle 2 gezeigt sind oder bestehen im Wesentlichen hieraus (die Angaben erfolgen in Gewichtsprozent der Gesamtglaszusammenstellung):

Tabelle 2
Beispielhafte Zusatzstoffe im Glas
Zutat	Allgemein (in Gew.-%)	Bevorzugter	Am meisten bevorzugt
Gesamteisenkonzentration (ausgedrückt als Fe₂O₃)	0,001–0,06%	0,005–0,045%	0,01–0,03%
Prozentwert an FeO	0–0,0040%	0–0,0030%	0,001–0,0025%
Glasredox (FeO/Gesamteisenkonzentration)	<= 0,10	<= 0,06	<= 0,04
Ceroxid	0–0,07%	0–0,04%	0–0,02%
Antimonoxid	0,01–1,0%	0,01–0,5%	0,1–0,3%
SO₃	0,1–1,0%	0,2–0,6%	0,25–0,5%
TiO₂	0–1,0%	0,005–0,4%	0,01–0,04%

In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Antimon zu der Glasmasse in Form von Sb₂O₃ und/oder NaSbO₃ hinzugefügt werden. Beachte ebenfalls Sb(Sb₂O₅). Die Verwendung des Ausdrucks „Antimonoxid” bezeichnet hier jeden möglichen Oxidationszustand und ist nicht dazu geeignet den Begriff auf eine spezielle Stöchiometrie zu beschränken.
Der niedrige Glasredox beweist den hohen Oxidationsgrad des Glases. Aufgrund des Antimons (Sb) wird das Glas bis zu einem sehr geringen Eisenanteil (% FeO) oxidiert durch eine Kombinationsoxidation mit Antimon in der Form von Antimontrioxid (Sb₂O₃), Natriumantimonid (NaSbO₃), Natriumpyroantimonat (Sb(Sb₂O₅)), Natrium oder Kaliumnitrat und/oder Natriumsulfat. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Zusammensetzung des Glassubstrats 1 mindestens zweimal so viel Antimonoxid wie Gesamteisenoxid in Gewichtsprozent, bevorzugt mindestens ungefähr dreimal so viel und am meisten bevorzugt mindestens ungefähr viermal so viel Antimonoxid wie Gesamteisenoxid.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung ist der Farbstoffanteil im Wesentlichen frei von anderen Farbstoffen (welche über Spurmengen hinausgehen). Jedoch soll angemerkt werden, dass Mengen anderer Materialien (z. B. Veredelungshilfen, Schmelzhilfen, Farbstoffe und/oder Verunreinigungen) in dem Glas in bestimmten anderen Ausführungsformen dieser Erfindung vorhanden sein können, ohne von dem Zweck (den Zwecken) und/oder dem Ziel (den Zielen) der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist die Glaszusammensetzung in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung im Wesentlichen frei von oder frei von einem, zwei, drei, vier oder allen der nachfolgenden Verbindungen: Erbiumoxid, Nickeloxid, Kobaltoxid, Neodymoxid, Chromoxid und Selen. Der Ausdruck „im Wesentlichen frei von” bedeutet in diesem Kontext nicht mehr als 2 ppm und möglichst nahe an 0 ppm des Elements oder Materials.
Die Gesamtmenge an Eisen, welche in der Glasmasse und in dem resultierenden Glas vorhanden ist, d. h. in dem Farbmittelteil desselben, wird hierin gemäß der üblichen Praxis durch Fe₂O₃ ausgedrückt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass alles Eisen aktuell in der Form Fe₂O₃ vorliegt (s. die Erläuterungen hierzu oben in diesem Zusammenhang). Ebenfalls wird die Eisenmenge in dem Fe²⁺-Zustand hierin berichtet als FeO, sogar wenn alles Eisen in der Glasmasse oder dem Glas nicht in der Form FeO vorliegt. Wie oben bereits erläutert, ist Fe²⁺-Eisen (Fe²⁺; FeO) ein blau-grünes Farbmittel, während Fe³⁺-Eisen ein gelb-grünes Farbmittel ist. Das blau-grüne Farbmittel von Fe²⁺-Eisen ist von besonderem Interesse, da dieses als starkes Farbmittel eine signifikante Farbe in das Glas einprägt, was manchmal unerwünscht sein kann, wenn man versucht eine neutrale oder klare Farbe zu erlangen.

Im Hinblick auf das oben Gesagte erlangen Gläser gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung eine neutrale oder im Wesentlichen klare Farbe und/oder eine hohe sichtbare Transmission. In bestimmten Ausführungsformen können die resultierenden Gläser gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen dieser Erfindung gekennzeichnet sein durch einen oder mehreren der folgenden optischen Übertragungskennwerte oder Farbkennwerte, wenn sie bei einer Dicke von ungefähr 1–6 mm (am meisten bevorzugt bei einer Dicke von 3–4 mm gemessen werden. Dies ist eine nicht-beschränkende Dicke, welche nur zum Zwecke einer Referenz angegeben wird) (Lta ist die sichtbare Transmission in %). Es wird angemerkt, dass in der unten stehenden Tabelle die a*- und b*-Farbwerte bestimmt werden durch Ill. D65, 10°Obs.

Tabelle 3
Glaseigenschaften von beispielhaften Ausführungsformen
Kennwert	Allgemein	Bevorzugt	Am bevorzugstesten
Lta (Lt D65):	>= 85%	>= 90%	>= 91%
%τe (ISO 9050):	>= 85%	>= 90%	>= 91%
FeO (wt. %):	<= 0,004%	<= 0,003%	<= 0,0020%
L* (Ill. D65, 10°):	90–99	n/a	n/a
a* (Ill. D65, 10°):	–1,0–+1,0	–0,5–+0,5	–0,2–0,0
b* (Ill. D65, 10°):	0–+1,5	+0,1–+1,0	+0,2–+0,7

Dementsprechend kann ein strukturiertes Glassubstrat aus einem Glas mit geringem Eisenanteil und/oder aus einem Hochtransmissionsglas erzeugt werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die PV-Baugruppe, welche an der Rückseite des strukturierten asymmetrischen Glassubstrats angebracht wird, transparent, semitransparent, transluzent oder dergleichen sein.
Dies kann es PV-Elementen (oder PV-Systemen, welche mehrere PV-Elemente umfassen) gestatten, als Fenster an Gebäuden zu fungieren.
Die 6A und 6B zeigen beispielhafte Verfahren zur Herstellung von Glassubstraten der beispielhaften PV-Systeme gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen. In 6A z. B. kann in Schritt 600 ein Glassubstrat bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein Glassubstrat bereitgestellt werden, welches erhöhte Transmissionswerte für Licht aufweist. In Schritt 602 kann das bereitgestellte Glassubstrat den hierin beschriebenen Rollen zugeführt werden. In Schritt 604 können die Rollenkörper ein Ausbilden der Struktur in dem bereitgestellten Glassubstrat erleichtern durch Biegetechnologien, wie z. B. Kaltbiegen.
Wie in 6B gezeigt, kann z. B. in beispielhaften Ausführungsformen ein Glassubstrat in Schritt 606 bereitgestellt werden und Wärme kann auf das Glassubstrat in Schritt 608 beaufschlagt werden. Während Wärme auf das Substrat in Schritt 610 beaufschlagt wird, kann die beaufschlagte Wärme in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ein Wiedererwärmen des Glassubstrats sein (z. B. nachdem das Glas anfänglich erwärmt wurde). Das Glas kann strukturiert werden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Ausbilden der Struktur mit den hierin beschriebenen Rollenkörpern erlangt werden.
6C zeigt ein Verfahren zum Erzeugen eines beispielhaften PV-Systems gemäß bestimmter beispielhafter Ausführungsformen. Ein asymmetrisches Glassubstrat wird in Schritt 630 bereitgestellt. Ein Halbleiterelement, eine PV-Unterbaugruppe oder ein PV-Array kann auf die Rückseite des asymmetrischen Glassubstrats in Schritt 632 auflaminiert werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann eine Antireflektionsbeschichtung auf das Glassubstrat aufgetragen werden, welches in Verbindung mit einem PV-System verwendet wird. Die Antireflektionsbeschichtung kann auf den ersten Oberflächen bereitgestellt werden, wenn diese hinreichend fest ist. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Antireflektionsbeschichtung zwischen das Substrat und die Halbleiterschichten eingeschoben sein. Die AR-Beschichtungen können in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen mithilfe einer Sputterabscheidung aufgetragen werden. Mithilfe der Sputterabscheidung aufgetragene wärmebehandelbare AR-Beschichtungen sind z. B. offenbart in der US-Veröffentlichung mit der Nummer 2011/0 157 703 , sowie in den US-Patentanmeldungen mit den Nummern 12/923 838, welche am 8. Oktober 2010 eingereicht wurde, und 12/929 481, welche am 27. Januar 2011 eingereicht wurde, wobei die Inhalte der Dokumente hierin durch den Verweis aufgenommen werden.
Eine beispielhafte vierlagige wärmebehandelbare AR-Beschichtung, welche mithilfe der Sputterabscheidung aufgetragen wurde, kann z. B. eine Indexanpassung und/oder eine spannungsreduzierende Schicht, eine Mittelindexschicht, eine Hochindexschicht und eine Niederindexschicht umfassen, in dieser Reihenfolge, von dem Substrat nach außen gesehen. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Indexanpassungs- und/oder spannungsreduzierende Schicht Siliziumoxid oder Siliziumoxinitrid aufweisen, die Mittelindexschicht kann Siliziumoxinitrid aufweisen, die Hochindexschicht kann Nioboxid und/oder Titanoxid aufweisen und die Niederindexschicht kann Siliziumoxid aufweisen.
Die Indexanpassungs- und/oder Spannungsreduktionsschicht kann hinsichtlich des Brechungsindexes im Wesentlichen dem tragenden Glassubstrat entsprechen. Durch den Ausdruck „im Wesentlichen entsprechen” wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass der Brechungsindex der Schicht innerhalb von ungefähr 0,2 des Brechungsindexes des Glassubstrats liegt, bevorzugter innerhalb von ungefähr 0,1 und am meisten bevorzugt ist der Unterschied nicht größer als ungefähr 0,05 oder 0,04. Diese Indexanpassungs- und/oder Spannungsreduktionsschicht kann eine Dicke von ungefähr 50 bis 300 nm aufweisen, bevorzugt von ungefähr 60 bis 120 nm und am meisten bevorzugt von ungefähr 60 bis 100 nm. Jedoch kann in anderen beispielhaften Ausführungsformen eine Schicht verwendet werden, welche eine beliebige Dicke aufweist, welche geeignet ist, die Vernetzungsspannung der Beschichtung in eine Druckspannung zu verwandeln, ohne die optischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Beschichtung zu verschlechtern. Die Aufnahme einer zusätzlichen Indexanpassungs-/Spannungsreduktionsschicht kann vorteilhaft sein, weil herausgefunden wurde, dass eine Beschichtung, welche eine zusätzliche Schicht mit einer höheren Menge an Druckspannung aufweist, eine geringere Gesamtvernetzungsspannung aufweist.
Die Mittelindexschicht kann eine Dicke von ungefähr 30 bis 150 nm, bevorzugt von ungefähr 40 bis 80 nm und am meisten bevorzugt von ungefähr 50 bis 70 nm aufweisen, mit einem beispielhaften Dickenbereich von ungefähr 53 bis 65 nm. Die Mittelindexschicht kann einen Brechungsindex von ungefähr 1,6 bis 2,0 aufweisen, bevorzugt von ungefähr 1,65 bis 1,95 und am meisten bevorzugt von ungefähr 1,7 bis 1,8 oder 1,9.
Die Hochindexschicht kann einen Brechungsindex von ungefähr 2,0 bis 2,6 aufweisen, bevorzugt von ungefähr 2,1 bis 2,5 und am meisten bevorzugt von ungefähr 2,2 bis 2,4. Die Hochindexschicht kann eine Dicke von ungefähr 50 bis 150 nm aufweisen, bevorzugt von ungefähr 75 bis 125 nm, noch bevorzugter von ungefähr 80 bis 120 nm und am meisten bevorzugt von ungefähr 85 bis 105 nm. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann diese Hochindexschicht dünner sein, um die Vernetzungsspannung der AR-Beschichtung z. B. so zu reduzieren, dass diese in manchen Beispielen eine Dicke von weniger als ungefähr 50 nm oder noch weniger als ungefähr 25 nm aufweist. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann die Hochindexschicht ein Hochindexmaterial aufweisen, welches vor und/oder nach der Wärmebehandlung einen geringeren Zugspannungswert aufweist. In diesem Zusammenhang kann diese in manchen Beispielen ein Nioboxid aufweisen. In anderen Beispielen kann diese Titanoxid aufweisen. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann diese jedes andere geeignete Hochindexmaterial aufweisen.
Die Niederindexschicht weist einen Brechungsindex auf, welcher geringer ist als derjenige der Mittelindexschicht und der Hochindexschicht und kann sogar einen Brechungsindex aufweisen, welcher geringer ist als der der Indexanpassungs- und/oder Spannungsreduktionsschicht. In bestimmten Beispielen kann der Brechungsindex der Niederindexschicht in dem Bereich von ungefähr 1,3 bis 1,6 sein, bevorzugt im Bereich von ungefähr 1,35 bis 1,55 und am meisten bevorzugt in dem Bereich von 1,43 bis 1,52. Dessen Dicke kann in einem Bereich sein von ungefähr 40 bis 200 nm, bevorzugt von ungefähr 50 bis 110 nm und am meisten bevorzugt von ungefähr 60 bis 100 nm und am bevorzugtesten eine beispielhafte Dicke aufweisen, welche ungefähr 80 nm beträgt.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können die Indexanpassungs- und/oder Spannungsreduktionsschicht und die Niederindexschicht im Wesentlichen dieselbe Dicke aufweisen, z. B. können gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen deren Dicke um nicht mehr als ungefähr 15 nm, bevorzugt um nicht mehr als ungefähr 10 nm und am meisten bevorzugt um nicht mehr als ungefähr 5 nm differieren.
Obwohl bestimmte beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf gesputterte AR-Beschichtungen beschrieben wurden, können in unterschiedlichen Ausführungsformen andere Technologien verwendet werden. Zum Beispiel können PE-CVD-abgeschiedene AR-Beschichtungen in bestimmten Szenarios verwendet werden, wie z. B. nass aufgebrachte AR-Beschichtungen (z. B. in Verbindung mit einem Sol-Gel-artigen Prozess).
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird eine Komponente bereitgestellt, welche an eine Verwendung zusammen mit einem Gebäude-integrierten Photovoltaiksystem (BIPV) oder mit einem Gebäude-angepassten Photovoltaiksystem (BAPV) angepasst ist. Ein asymmetrisches Glassubstrat umfasst eine erste, eine zweite und eine dritte Oberfläche, wenn man es im Querschnitt betrachtet, wobei das Glassubstrat im Querschnitt im Wesentlichen dreieckig geformt ist, so dass die dritte Oberfläche länger ist als die erste und die zweite Oberfläche. Die dritte Oberfläche wird so angepasst, um auf eine Photovoltaikvorrichtung auflaminiert zu werden. Die erste Oberfläche ist so konfiguriert, dass sie in einem Winkel zwischen 5 und 40 Grad, welcher von der vertikalen Ebene eines Gebildes absteht. Die erste Oberfläche weist eine Länge auf, die größer ist als eine Länge der zweiten Oberfläche.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen des letzten Abschnitts die dritte Oberfläche eine Länge zwischen ungefähr 0,3 mm und 50 mm aufweisen.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen werden zusätzlich zu den Merkmalen der beiden vorangegangenen Abschnitte ein Verhältnis der Länge der ersten Oberfläche zu der Länge der zweiten Oberfläche festgelegt auf einen Wert zwischen ungefähr 1,5:1 und 3:1.
Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen weisen zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen drei Abschnitte auf, dass das Verhältnis ungefähr 2,5:1 sein kann.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen vier Abschnitte eine Photovoltaikunterbaugruppe auf mindestens einen Teil der dritten Oberfläche auflaminiert sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann ein Array bereitgestellt werden, welches eine Mehrzahl von Komponenten eines beliebigen der vorangegangenen fünf Abschnitte aufweist.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen des vorangegangenen Abschnitts das Array ein zweidimensionales Array sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können zusätzlich zu den Merkmalen eines der beiden vorangegangenen Abschnitte die ersten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten zueinander parallel sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der drei vorangegangenen Abschnitte mindestens eine Photovoltaik-Unterbaugruppe aufweisen auf mindestens einem Teil von jeder der dritten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können zusätzlich zu den Merkmalen des vorangegangenen Abschnitts die ersten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten relativ zu einander abgestuft sein, außer wenn sie parallel zueinander bereitgestellt werden.
In einigen Beispielen können einige „Reihen” gestufte Module umfassen, welche relativ zueinander angeordnet sind, außer wenn diese parallel zueinander bereitgestellt werden. In einigen Fällen können manche „Reihen” abgestufte Module umfassen, wobei die anderen parallele Module beinhalten können.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen fünf Abschnitte, die ersten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten hinsichtlich ihrer Länge variieren, wenn man das Array von oben nach unten betrachtet.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Photovoltaiksystem für die Integration in und/oder für die Anbringung an einem Gebäude angepasst. Mindestens ein Photovoltaikmodul wird angepasst, um entlang mindestens eines Teils einer Seite des Gebäudes angebracht zu werden. Das Glassubstrat weist eine erste Hauptoberfläche auf, welche benachbart zu dem mindestens einen Photovoltaikmodul angeordnet ist. Das Glassubstrat ist auf derjenigen Oberfläche strukturiert, welche der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, um somit eine Mehrzahl von Modulen auszubilden, wobei jedes dieser Module einen ersten und einen zweiten Kantenteil umfasst, wobei der erste Kantenteil von dem mindestens einen Photovoltaikmodul absteht, und wobei der zweite Kantenteil in Richtung zu dem mindestens einen Photovoltaikmodul absteht, so dass der erste und der zweite Kantenteil zusammen mit der ersten Hauptoberfläche im Wesentlichen dreieckig geformt sind, wenn sie im Querschnitt betrachtet werden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können zusätzlich zu den Merkmalen des vorangegangenen Abschnitts die Module in horizontaler Richtung relativ zueinander versetzt sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines der beiden vorangegangenen Abschnitte ein Verhältnis der Länge des ersten Kantenteils zu der Länge des zweiten Kantenteils in einem Bereich liegen von ungefähr 1,5:1 und 3:1.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangen drei Abschnitte eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen miteinander in Reihe geschaltet sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung einer asymmetrischen Komponente für ein Gebäude-integriertes Photovoltaiksystem (BIPV) oder ein Gebäude-angepasstes Photovoltaiksystem (BAPV) bereitgestellt. Mindestens ein Teil eines Glassubstrats ist auf eine asymmetrisch strukturierte Weise geformt, welche eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche und eine dritte Oberfläche umfasst. Die dritte Oberfläche ist angepasst, um auf eine Photovoltaikvorrichtung auflaminiert zu werden. Die erste Oberfläche verläuft, wird so geformt, dass ein spitzer Winkel zwischen einer Ebene, die parallel zu der ersten Oberfläche und einer vertikalen Ebene des Gebäudes ausgebildet wird, wobei der spitze Winkel in einem Bereich von 5 bis 40 Grad liegt. Die erste Oberfläche weist eine Länge auf, die größer ist als eine Länge der zweiten Oberfläche. Die asymmetrisch strukturierte Form ist im Wesentlichen dreieckig, wenn sie im Querschnitt betrachtet wird.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen des vorangegangenen Abschnitts die dritte Oberfläche eine Länge aufweisen im Bereich von ungefähr 0,3 mm bis 50 mm.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines der beiden vorangegangenen Abschnitte ein Verhältnis der Länge der ersten Oberfläche zu der Länge der zweiten Oberfläche in einem Bereich liegen von ungefähr 1,5:1 und 3:1.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen des vorangegangenen Abschnitts das Verhältnis ungefähr 2,5:1 betragen.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen vier Abschnitte eine Photovoltaikunterbaugruppe auf mindestens einen Teil der dritten Oberfläche auflaminiert sein.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen fünf Abschnitte das Formen ein Strukturieren des Glassubstrats über mindestens einen Rollenkörper umfassen, wobei der mindestens eine Rollenkörper eine Mehrzahl von größeren und kleineren Oberflächen aufweist, welche das Glassubstrat entsprechend biegen oder formen, um die ersten und zweiten Oberflächen auf dem Glassubstrat auszubilden.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen sechs Abschnitte das Formen ein Formen einer Mehrzahl von asymmetrisch strukturierten Formen in dem Glassubstrat sein, wobei jede der Mehrzahl entsprechend eine erste, eine zweite und eine dritte Oberfläche aufweist.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann zusätzlich zu den Merkmalen eines beliebigen der vorangegangenen sieben Abschnitte das Formen durchgeführt werden, nachdem das Glas abgekühlt und dann wieder erwärmt wurde.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaiksystems für ein Gebäude bereitgestellt. Eine Mehrzahl von Komponenten kann gemäß dem Verfahren aus einem der vorangegangenen acht Abschnitte hergestellt werden. Das mindestens eine Photovoltaikmodul ist gegen mindestens einen Teil von mindestens einigen der dritten Oberflächen ausgerichtet.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen können zusätzlich zu den Merkmalen des vorangegangenen Abschnitts die Komponenten relativ zueinander abgestuft sein.
Die strukturierten Glassubstrate können in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wärmebehandelt sein (sie können z. B. thermisch getempert oder warmverfestigt sein). Ein Tempern erfordert typischerweise die Verwendung von Temperaturen von mindestens ungefähr 580°C, bevorzugt von mindestens ungefähr 600°C und am bevorzugtesten von mindestens 620°C. Die Begriffe „Wärmebehandlung” und „wärmebehandeln” wie sie hierin verwendet werden bedeuten ein Erwärmen des Produkts auf eine Temperatur, welche ausreichend ist, um ein thermisches Tempern und/oder eine Warmverfestigung des Glasbeinhaltenden Produkts zu erlangen. Diese Definition umfasst z. B. ein Aufheizen eines beschichteten Artikels in einem Ofen („oven or furnace”) auf eine Temperatur von mindestens ungefähr 550°C, bevorzugt von mindestens 580°C, noch bevorzugter von mindestens 600°C, darüber hinaus bevorzugt von mindestens ungefähr 620°C und am meisten bevorzugt von mindestens ungefähr 650°C für eine geeignete Zeitspanne, um ein Tempern und/oder eine Warmverfestigung zu ermöglichen. Diese kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen z. B. mindestens zwei Minuten betragen oder bis hin zu zehn Minuten.
Wie hierin verwendet, bedeuten die Ausdrücke „auf”, „gestützt durch” und dergleichen nicht, dass zwei Elemente direkt benachbart zueinander angeordnet sind, es sei denn dies wird explizit so beschrieben. In anderen Worten:eine erste Schicht kann „auf” einer zweiten Schicht angeordnet sein oder „von” einer zweiten Schicht „gestützt werden”, sogar wenn hier eine oder mehrere Schichten dazwischen angeordnet sind.
Während diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was aktuell als die praktischsten und bevorzugtesten Ausführungsformen angesehen wird, muss verstanden werden, dass die Erfindung nicht durch die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern im Gegenteil es muss verstanden werden, dass verschiedene Modifikationen und gleichartige Anordnungen innerhalb des Geists und des Umfangs der Schutzansprüche mitumfasst sind.

Claims

Eine Komponente, welche angepasst ist für die Verwendung mit einem Gebäude-integrierten Photovoltaiksystem (BIPV) oder einem Gebäude-angepassten Photovoltaiksystem (BAPV), wobei die Komponente aufweist: ein asymmetrisches Glassubstrat, welches eine erste, eine zweite und eine dritte Oberfläche umfasst, wenn es im Querschnitt betrachtet wird, wobei das asymmetrische Glassubstrat im Wesentlichen eine dreieckige Form im Querschnitt aufweist, so dass die dritte Oberfläche länger ist als die erste und die zweite Oberfläche, wobei: die dritte Oberfläche angepasst ist, um auf einer Photovoltaikvorrichtung auflaminiert zu werden, wobei die erste Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie von einer vertikalen Ebene eines Gebäudes in einem Winkel zwischen 5 und 40 Grad absteht; und die erste Oberfläche eine Länge aufweist, welche größer ist als eine Länge der zweiten Oberfläche.
Die Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die dritte Oberfläche eine Länge aufweist in einem Bereich von ungefähr 0,3 mm bis 50 mm.
Die Komponente gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Verhältnis der Länge der ersten Oberfläche zu der Länge der zweiten Oberfläche in einem Bereich ist zwischen ungefähr 1,5:1 und 3:1.
Die Komponente gemäß Anspruch 3, wobei das Verhältnis ungefähr 2,5:1 ist.
Die Komponente gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Photovoltaikunterbaugruppe, welche auf mindestens einen Teil der dritten Oberfläche auflaminiert ist.
Ein Array, welches eine Mehrzahl von Komponenten gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.
Das Array gemäß Anspruch 6, wobei das Array ein zweidimensionales Array ist.
Das Array gemäß Anspruch 6, wobei die ersten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten zueinander parallel sind.
Das Array gemäß Anspruch 6, weiterhin aufweisend mindestens eine Photovoltaikunterbraugruppe, welche auf mindestens einen Teil jeder der dritten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten auflaminiert ist.
Das Array gemäß Anspruch 9, wobei die ersten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten relativ zueinander abgestuft sind.
Das Array gemäß Anspruch 6, wobei die ersten Oberflächen der Mehrzahl von Komponenten in ihrer Länge variieren, wenn man das Array von oben nach unten betrachtet.
Ein Photovoltaiksystem, welches für eine Integration in und/oder eine Verbindung mit einem Gebäude angepasst ist, aufweisend: mindestens ein Photovoltaikmodul, welches angepasst ist, entlang mindestens eines Teils einer Seite des Gebäudes angebracht zu werden; und ein Glassubstrat, welches eine erste Hauptoberfläche aufweist, welche benachbart zu dem mindestens einem Photovoltaikmodul ist, wobei das Glassubstrat auf der Seite strukturiert ist, welche der ersten Hauptoberfläche gegenüber liegt, um eine Mehrzahl von Modulen auszubilden, wobei jedes der Module einen ersten und einen zweiten Kantenteil aufweist, wobei der erste Kantenteil von dem mindestens einen Photovoltaikmodul in einem Winkel absteht und der zweite Kantenteil in Richtung auf das mindestens eine Photovoltaikmodul hingeneigt ist, so dass der erste und der zweite Kantenteil zusammen mit der ersten Hauptoberfläche eine im Wesentlichen dreieckige Form aufweisen, wenn sie im Querschnitt betrachtet werden.
Das Photovoltaiksystem gemäß Anspruch 12, wobei die Module in horizontaler Richtung relativ zueinander abgestuft sind.
Das Photovoltaiksystem gemäß einem der Ansprüche 12–13, wobei ein Verhältnis der Länge des ersten Kantenteils zu der Länge des zweiten Kantenteils in einem Bereich liegt von ungefähr 1,5:1 und 3:1.
Das Photovoltaiksystem gemäß einem der Ansprüche 12–14, weiterhin aufweisend eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen, welche in Reihe geschaltet sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer asymmetrischen Komponente für ein Gebäude-integriertes Photovoltaiksystem (BIPV) oder ein Gebäude-angepasstes Photovoltaiksystem (BAPV), wobei das Verfahren aufweist: ein Formen mindestens eines Teils eines Glassubstrats in eine asymmetrisch strukturierte Form, welche eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche und eine dritte Oberfläche umfasst, wobei die dritte Oberfläche dafür angepasst ist, dass eine Photovoltaikvorrichtung auflaminiert wird, wobei die erste Oberfläche so geformt ist, dass sie einen spitzen Winkel ausbildet zwischen einer Ebene, die parallel zu der ersten Oberfläche verläuft, und einer vertikalen Ebene eines Gebäudes, wobei der spitze Winkel in einem Bereich liegt zwischen 5 und 40 Grad, wobei die erste Oberfläche eine Länge aufweist, die größer ist als eine Länge der zweiten Oberfläche; und die asymmetrisch strukturierte Form im Wesentlichen dreieckig ist, wenn sie im Querschnitt betrachtet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die dritte Oberfläche eine Länge aufweist in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 50 mm.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei ein Verhältnis der Länge der ersten Oberfläche zu der Länge der zweiten Oberfläche in einem Bereich liegt von 1,5:1 und 3:1.
Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Verhältnis ungefähr 2,5:1 ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, weiterhin aufweisend ein Auflaminieren einer Photovoltaikunterbaugruppe auf mindestens einen Teil der dritten Oberfläche.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Formen ein Strukturieren des Glassubstrats durch mindestens einen Rollenkörper umfasst, wobei die mindestens eine Rolle eine Mehrzahl von größeren und kleineren Oberflächen umfasst, welche das Glassubstrat entsprechend biegen oder formen, um die ersten und zweiten Oberflächen auf dem Glassubstrat auszubilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Formen ein Formen einer Mehrzahl von asymmetrisch strukturierten Formen in das Glassubstrat umfasst, wobei jede der Mehrzahl eine erste, eine zweite und eine dritte Oberfläche umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Formen durchgeführt wird, nachdem das Glas abgekühlt und dann wieder erwärmt wurde.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Photovoltaiksystems für ein Gebäude, wobei das Verfahren aufweist: ein Bereitstellen einer Mehrzahl von Komponenten gemäß dem Verfahren von Anspruch 16; und ein Ausrichten mindestens eines Photovoltaikmoduls gegen mindestens einen Teil von mindestens einigen der dritten Oberflächen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Komponenten relativ zueinander abgestuft sind.