DE19834016A1 - Solarmodul mit funktionsintegrierter Rückseite - Google Patents

Solarmodul mit funktionsintegrierter Rückseite

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DE19834016A1
DE19834016A1 DE19834016A DE19834016A DE19834016A1 DE 19834016 A1 DE19834016 A1 DE 19834016A1 DE 19834016 A DE19834016 A DE 19834016A DE 19834016 A DE19834016 A DE 19834016A DE 19834016 A1 DE19834016 A1 DE 19834016A1
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Germany
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Volker Dr Benz
Michael Blumenschein
Markus Krall
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Roehm GmbH Darmstadt
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Roehm GmbH Darmstadt
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/80—Arrangements for controlling solar heat collectors for controlling collection or absorption of solar radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Kombination eines Solarmoduls, wie beispielsweise Photovoltaik-Module, mit einem Trägerelement, wobei das Trägerelement in der Lage ist, neben der Tragfunktion weitere Funktionen, wie beispielsweise Temperierung, zu erfüllen.
Stand der Technik
Kunststoffteile mit integrierten Elementen zur Gewinnung von Lichtenergie sind bekannt.
DE-A 42 19 075 beschreibt beispielsweise Schallschutzwände aus Kunststoffglas mit mindestens einer Kunststoffglasscheibe, wobei in die Kunststoffglasscheibe mindestens ein Energiegewinnungselement eingebettet ist, das zur Solarenergiegewinnung geeignet ist. Vorzugsweise umfassen solche Schallschutzwände Kunststoffglasscheiben aus Polymethylmethacrylat und photovoltaische Elemente bzw. Elemente mit Wärmeüberträgerflüssigkeiten, wie beispielsweise Schläuche, Rohre oder Hohlräume. Die Energiegewinnungselemente können durch Auf- und Verkleben mit den Kunststoffglasscheiben oder bevorzugt durch Einbettung mit diesen verbunden werden.
Weiterhin sind flexible Photozellenverbunde bekannt, bei denen die Photozellen zwischen Folien aus Ethylen-Vinylacetat- oder aus Ethylen- Tetrafluorethylen-Copolymerisaten eingebettet sind.
Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus Verbunde aus harten Kunststoffschichten mit elastischen Zwischenschichten bekannt, beispielsweise aus EP-A 608 748, in der Kunststoffverbunde aus Polymethacrylatplatten beschrieben werden, die Zwischenschichten aus thermoplastischen Elastomeren, bestehend aus Kammpolymerisaten auf Poly(meth)acrylat-Basis, aufweisen. In der JP-A 61,132,343 (Chem. Abstr. 105, 154387e) werden Acrylglas-Laminate beschrieben, bestehend aus zwei Außenscheiben aus hartem Kunststoff und einer Zwischenschicht aus einem weichen Kunststoff, beispielsweise einem Elastomeren auf Basis Methylacrylat und Methylmethacrylat, die beidseitig mit einem antistatischen Agens und einem Acrylat-Kleber versehen ist.
DE 28 52 216 beschreibt einen Solarkollektor aus einem Polyacrylmaterial mit lumineszierenden oder fluoreszierenden Beimischungen. Eine Zusammenstellung aus Solarkollektor und Solarzellen ist ebenfalls möglich. Hier steht das Ziel der erhöhten Lichtausbreite im Vordergrund.
US-PS 4,357,486 beschreibt einen weiteren, mit lumineszierenden Verbindungen ausgerüsteten Solarkollektor. Hier steht die Verstärkung des Lichtsammeleffekts im Vordergrund.
JP 58 023 870 (Mitsui Polychemicals Co.) beschreibt die übliche Einkapselung von photovoltaischen Zellen in Verbunde mit einer Glasdeckschicht. Die Trägerschicht besteht aus Polyvinylfluorid und besitzt keine weiteren Funktionen.
DE 30 13 037 (Licentia GmbH) beschreibt leichte Solarzellenmodule, wobei das Einbettungsmaterial für die Solarzellen gleichzeitig als Klebemittel für die Abdeckschicht eingesetzt wird.
DE 31 42 129 (Siemens AG) beschreibt Solarzellenmodule, die biegbar sind und Verstärkungselemente aufweisen.
JP 60 253 253 (Toppan Printing Co.) beschreibt rückseitige Panele für Solarzellenmodule, die durch Besputtern von Polymeren hergestellt werden. Die besputterten Rückseitenpanele rollen sich nicht.
JP 06 085 306 (Canon KK) beschreibt die Befestigung von monolithischen Solarzellen mittels doppelseitigem Klebeband auf Metalldächern.
DE 44 43 317 (Röhm GmbH) beschreibt die Einbettung von Energiekonversionselementen in ein Elastomer, beispielsweise ein Ethylen- Vinylacetat-Copolymer und die Abdeckung durch ein transparentes Polymethacrylat, wie beispielsweise PLEXIGLAS GS 233, unter Ausbildung einer stabilen Einheit.
DE 43 31 425 (Blue Planet AG) beschreibt ein Solarmodul, welches auf einer Lochplatte angeordnet ist, die Öffnungen der Lochplatte sind durch den Kunststoff verschlossen, der zum Eingießen der Solarzellen verwendet wird.
DE 91 08 635 (West Solar GmbH) beschreibt eine Solarkollektoranordnung mit Solarzellen, wobei die Solarzellen auf einen Plattenwärmeraustauscher angeordnet sind. Dieser Verbund wird durch eine Schrumpffolie zusammengehalten. Die Solarzellen können mit dem Plattenwärmeraustauscher auch klebeverbunden sein.
DE 39 15 833 (Schwab) gemäß Anspruch 1 besteht die Vorrichtung darin, daß die Photovoltaik-Elemente beheizt werden. Dies führt zu einem dramatischen Abfall des Wirkungsgrades der Photozellen.
US 4,835,918 (MWB Messwandler Bau AG), hier wird eine Zelldachkonstruktion beschrieben, auf die Solarelemente gelegt werden. Die Solarelemente müssen dünn und flexibel sein um die zwangsläufigen Bewegungen des Zelldachs mit zu machen.
DE 195 82 211 (Edelmann), hier wird das Zellaminat beispielsweise auf Edelstahl befestigt und an der Lärm abgewandten Seite des Lärmschutzwalls angebracht. Die Befestigung des Photovoltaik-Element- Moduls an der Lärmschutzwand erfolgt durch Vernieten. Durch diese starre Verbindung des Photovoltaik-Moduls mit der Lärmschutzwand sind die Probleme durch die thermischen Ausdehnungen vorprogrammiert.
DE 41 05 389 (Webasto) beschreibt eine lichtdurchlässige Scheibe für Fahrzeuge insbesondere eine lichtdurchlässigen Deckel für Schiebedächer und Hebedächer. Der aktive Teil des Solarverbundes besteht aus einem in dem Außenrandbereich der liegenden Scheiben Teilflächenbereich aus kristallinen undurchsichtigen Halbleiterwerkstoff und aus einem zweiten Teilbereich der mit amorphen und damit durchsichtigen Halbweitenwerkstoff bedeckt ist. Die Befestigung der Solarzellenelemente an den Scheiben erfolgt durch Klebefolien.
DE 39 43 516 (Kunert) beschreibt ein Fenster-, Wand-, Dach- oder Brüstungselement aus Glas mit wenigstens zwei transparenten Scheiben wobei die photovoltaische Schicht im Hohlraum zwischen den beiden Glasscheiben angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird allerdings erreicht, daß die photovoltaische Schicht sich aufheizt und der Wirkungsgrad der Photozellen stark absinkt.
Aufgabe und Lösung
Es besteht also die Aufgabe, Solarelemente, wie beispielsweise photovoltaische Zellen oder thermische Kollektoren, so auf Trägern anzuordnen, daß neben der Energiegewinnung durch das Solarelement noch weitere Funktion durch das Trägerelement erfüllt werden können. Diese Funktionen können beispielsweise sein:
  • - Selektive Absorption von Licht bestimmter Wellenlängenbereiche z. B. IR-Strahlung
  • - Selektiver Durchlaß von Licht bestimmter Wellenlängenbereiche
  • - Abschattung
  • - Kombination der Solarmodule mit Warnfarben, Signalfarben oder fluoreszierenden Farben
  • - Wärmedämmung
  • - Temperierung der Solarzellen, insbesondere der photovoltaischen Elemente
  • - Lichtleitung.
Ferner bestand die Aufgabe, einen Verbund aus Solarelementen und Trägern so zu schaffen, daß die zwangsläufig auftretenden Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Trägerelement und Solarzelle kompensiert werden. Die Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Anordnung gelöst, in dem man Energiegewinnungsmodule mittels an sich bekannter Methoden auf funktionelle Trägerelemente aufbringt und so ein funktionsintegriertes Solarmodul schafft.
BEISPIELE Beispiel 1
Die Rückseite des Moduls besteht aus einer Stegdoppelplatte aus PMMA, beispielsweise PLEXIGLAS SDP 16 farblos, die Vorderseite aus 4 mm PLEXIGLAS. Es kann sowohl gegossenes als auch extrudiertes PLEXIGLAS verwendet werden, welches unter den Handelsbezeichnungen PLEXIGLAS GS bzw. PLEXIGLAS XT im Handel erhältlich ist. Die Solarzellen werden mit UV-beständigen und transparenten Acrylklebeband auf die Unterseite (SDP 16) fixiert. Nachdem eine umlaufende Dichtung angebracht wurde, wird die Deckplatte (PLEXIGLAS) aufgelegt und die Gesamteinheit mit z. B. Klammern fixiert. Die so entstandenen Kammer wird mit Silgel 612 (Wacker AG) von unten gefüllt. Vorher wurden sowohl die Zellen, die Stromleiter als auch die Kammerfläche mit G 790 geprimert. Der Primer G 790 wird von der Wacker AG bezogen und in verdünnter Form (1 : 1, Vol/Vol) in Petrolether aufgebracht.
Eine flächige Fixierung der Kammeraußenseite verhindert eine "Bauchigkeit" der PLEXIGLAS-Scheiben. Die Fixierung bleibt solange präsent, bis das Silgel 612 soweit ausgehärtet ist, daß kein Verfließen mehr möglich ist. Die Dichtung bildet den Abschluß des funktionsintegrierten Moduls, sie bleibt im Modul. Wird eine transparente Acryldichtung verwendet, so ist diese fast nicht zu erkennen. Durch die Kanäle der Stegplatte kann Kühlluft oder eine anderes Kühlmedium, z. B. Wasser oder Kühlsole geleitet werden, ggf. mäandrierend. Geeignete Vorrichtungen sind der Anmeldung DE 195 14 372.8 (Reaktor, Verklebung) zu entnehmen.
Die Kühlung der Solarzelle erhöht den Wirkungsgrad, da im allgemeinen der Wirkungsgrad durch Temperaturerhöhung während der Bestrahlung absinkt.
Beispiel 1b
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Solarmodul mit Wärmedämmeffekt
Vorderseite: PLEXIGLAS GS, 4 mm dick
Rückseite: S3P (Stegdreifachplatte) 16 MAKROLON, 16 mm dick.
Die Fläche des Trägerelements müssen nicht vollständig mit Solarmodulen bedeckt sein.
Vorteil: Lichteintrag.
Die Makrolon S3P (Stegdreifachplatte) 16 hat einen k-Wert von 2,1 W/m2.K und das Brandzertifikat B1 (nicht brennend, nicht abtropfend). Das Element eignet sich beispielsweise zum Einsatz zur Überdachung von Verkaufsstätten.
Unter der Stegdreifachplatte aus MAKROLON verstehen wir eine Stegdreifachplatte aus Polycarbonat.
Beispiel 1c
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Vorderseite: PLEXIGLAS XT, 4 mm dick
Rückseite: S4P (Stegvierfachplatte) 25 MAKROLON mit k-Wert 1,7 W/m2.K, 25 mm dick.
Das Element dient zur Wärmedämmung und Energiegewinnung. Unter der Stegvierfachplatte 25 MAKROLON verstehen wir eine Stegvierfachplatte aus Polycarbonat.
Beispiel 2
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Vorderseite: PLEXIGLAS XT, 4 mm dick
Rückseite: PLEXIGLAS XT Heatstop 4029, 3 mm dick.
PLEXIGLAS XT Heat-Stop ist eine eingetragene Marke der Röhm GmbH und bezeichnet einen mit einer IR-reflektierenden Schicht versehenen PMMA-Formkörper. Die Oberfläche wird teilweise mit Zellen belegt, so daß Licht an den nicht durch Zellen abgedeckten Stellen durchtreten kann. Heat- Stop reduziert deutlich den Wärmeeintrag bei nahezu vollständiger Aufrechterhaltung der Lichttransmission.
Beispiel 2b
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Vorderseite: PLEXIGLAS XT glasklar, 4 mm dick
Rückseite: PLEXIGLAS GS Grün 701, farbig transparent z. B. fluoreszierend, 3 mm dick.
Durch den Verbund erfolgt ein farbliche Interpretation in Horizontal- und Vertikalverlagerung (Dach, Fassade, Freiflächenüberdachung) ohne Reduktion der Intensität auf Zelle, da Vorderseite glasklar ist. Das Gesamtsystem sieht wie homogen gefärbt aus. Es erfolgt eine Reduktion des Licht und Wärmeeintrages auch bei nicht vollflächiger Belagerung des Trägers mit Zellen.
Es wird eine selektive Transmission erreicht, um besonderen Farbeindruck im Raum zu erzeugen, z. B. bei Pflanzen (Gewächshäusern) oder Lebensmittelläden.
PLEXIGLAS XT ist die Markenbezeichnung für durch Extrusion gewonnenes glasklares PLEXIGLAS.
PLEXIGLAS GS ist die Markenbezeichnung für im Gußverfahren hergestelltes PLEXIGLAS.
Beispiel 3
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Vorderseite: PLEXIGLAS farblos 4 mm
Rückseite: PLEXIGLAS S4P (Stegvierfachplatte) 32 weiß 01680, 32 mm dick.
Es erfolgt eine Lichtreduktion, bei nicht vollflächiger Belagerung des Verbundes. Der Verbund hat keine Blendwirkung und eine hohe Wärmedämmung.
Beispiel 4
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Vorderseite: PLEXIGLAS 4 mm transparent
Rückseite: Lichtleitplatte PLEXIGLAS XT 00025 Daylight, 8 mm dick
Verwendungsmöglichkeiten
  • a) als Light Sheet vor der Fassade vorgehängt
  • b) als Tageslichtelement in das Oberlicht integriert.
Beispiel 5
Herstellung des Verbundes wie bei Beispiel 1.
Verwendung des Verbundes zur Schallisolation oder Reduktion des Schalles.
Vorderseite: PLEXIGLAS S3P 32 klar, 4 mm
Rückseite: PLEXIGLAS XT 15 mm oder PLEXIGLAS S3P 32.
Es erfolgt eine Schallreduktion um ca. 28 db. Um die Effektivität des Schallschutzes zu erhöhen, muß die PLEXIGLAS- Platte eine bestimmte Dicke aufweisen, beispielsweise mindestens 15 mm.

Claims (6)

1. Verbundsysteme aus Energiegewinnungselementen und einem funktionellen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionelle Träger des Verbundsystems aus einem temperierbaren Element besteht und das das Energiegewinnungs- Element auf dem temperierbaren Element in eine elastische Zwischenschicht eingebettet ist.
2. Verbundsystem aus Energiegewinnungselementen und einem funktionellen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionelle Träger des Verbunds aus einer teildurchlässigen Kunststoffschicht besteht und das das Energiegewinnungs-Element auf dem temperierbaren Element in eine elastische Zwischenschicht eingebettet ist.
3. Verbundsysteme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als funktionelle Träger des Verbundes ein Träger aus mit einer IR-Strahlung reflektierenden Schicht versehenen PMMA-Formkörper verwendet wird.
4. Verbundsysteme aus Energiegewinnungselementen und einem funktionellen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionelle Träger des Verbunds aus einer Schicht mit Abschattungsfunktion besteht.
5. Verbundsysteme aus Energiegewinnungselementen und einem funktionellen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionelle Träger aus einem Schalldämmelement besteht.
6. Verbundsysteme aus Energiegewinnungselementen und einem funktionellen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionelle Träger aus einem Lichtleitelement besteht.
DE19834016A 1997-10-15 1998-07-28 Solarmodul mit funktionsintegrierter Rückseite Withdrawn DE19834016A1 (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005039494B4 (de) * 2005-08-18 2008-02-07 Franke, Günter Verwendung einer Photovoltaik-Anlage
WO2009109180A2 (de) 2008-03-03 2009-09-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarmodul
DE102008012286A1 (de) * 2008-03-03 2009-09-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarmodul sowie Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls
DE202010012826U1 (de) 2010-09-18 2011-01-05 Beck Energy Gmbh Parkplatzüberdachung mit applizierten Solarmodulen
WO2013064339A1 (de) * 2011-11-02 2013-05-10 Evonik Industries Ag Glas - photovoltaik - pressure sensitive adhesive-verbund

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Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ROEHM GMBH & CO. KG, 64293 DARMSTADT, DE

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