DE19958053A1 - Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen - Google Patents

Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen

Info

Publication number
DE19958053A1
DE19958053A1 DE19958053A DE19958053A DE19958053A1 DE 19958053 A1 DE19958053 A1 DE 19958053A1 DE 19958053 A DE19958053 A DE 19958053A DE 19958053 A DE19958053 A DE 19958053A DE 19958053 A1 DE19958053 A1 DE 19958053A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
artificial stone
polymer artificial
solar cells
transparent
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19958053A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Schultze-Kraft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHULTZE KRAFT ANDREAS
Original Assignee
SCHULTZE KRAFT ANDREAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SCHULTZE KRAFT ANDREAS filed Critical SCHULTZE KRAFT ANDREAS
Priority to DE19958053A priority Critical patent/DE19958053A1/de
Publication of DE19958053A1 publication Critical patent/DE19958053A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10009Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets
    • B32B17/10018Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the number, the constitution or treatment of glass sheets comprising only one glass sheet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10165Functional features of the laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10247Laminated safety glass or glazing containing decorations or patterns for aesthetic reasons
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)

Abstract

Herkömmliche Solarmodule benötigen zur Erlangung der erforderlichen Stabilität meist eine Rahmenkonstruktion. Das Gestaltungspotential solcher Module ist durch die bekannten Materialien außerdem begrenzt. Das neue Produkt soll aus einem einzigen rahmenlosen, verwindungssteifen, luft- und wasserdichten Körper bestehen, der sehr natursteinähnlich aussieht und neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet. DOLLAR A Die in der Hauptanmeldung 19933178.2 "Flachglasbeschichtete Verbundplatten aus glasgefülltem Polymerkunststein" beschriebene Rezeptur eignet sich in 3 spezifizierten Versionen auch zur Herstellung von stromerzeugenden Formteilen: Diese werden mehrschichtig aufgebaut aus einer hagelfesten Flachglasscheibe, Solarzellen mit Kontaktbändern, elastischen Haftvermittlerschichten aus Polyvinylacetat bzw. Ethylenvinylacetat, einer aus farbbeschichtetem Glasgranulat, ungefärbtem, transparenten anorganischen Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz gebildeten Polymerkunststein-Dekorschicht sowie einer aus farbbeschichtetem und/oder ungefärbtem Altglasgranulat und/oder recycliertem Polymerkunststeingranulat sowie ungefärbtem anorganischen Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz gebildeten Polymerkunststein-Basisschicht. In die Dekorschicht können elektrische Kontaktbuchsen, in die Basisschicht Befestigungsvorrichtungen und/oder Armierungen und/oder wärmeabführende Kühlmittel-Leitungssysteme eingegossen sein. DOLLAR A Die Formteile können als Standard-Solarmodule, Fassadenplatten, ...

Description

Die vorliegende Patentanmeldung ist eine Zusatzanmeldung zur Hauptanmeldung 199 33 178.2-16 "Flachglasbeschichtete Verbundplatten aus glasgefülltem Polymerkunststein" vom 15.07.1999.
Die Hauptanmeldung beschreibt die untrennbare und formstabile Verbindung glasgefüllter (vorzugsweise altglasgefüllter) Polymerkunststeine mit einer die Sicht- und Nutzungsoberfläche bedeckenden Flachglasscheibe. Diese Verbindung wird dadurch bewerkstelligt, daß die Flachglasscheibe einseitig und an den Rändern mit einer dünnen Schicht aus Polyvinylacetat versehen wird und daß bei der Herstellung der Verbundplatte die Kernschicht (Basisschicht) des Polymerkunststeins als bereits ausgehärtetes Formteil zum Einsatz kommt, während die Dekorschicht in noch ungehärtetem Zustand ein­ gesetzt wird.
Die Untrennbarkeit von Flachglasscheibe und Polymerkunststein wird dadurch gewährleistet, daß die dünne Schicht aus Polyvinylacetat einerseits eine enorme Adhäsionskraft gegenüber der Flachglasoberfläche entfaltet und andererseits offenbar eine chemische Reaktion mit dem in der Dekorschicht des Polymerkunststeins enthaltenen Reaktionsharz eingeht.
Im Zuge der technischen Überprüfung und Optimierung des Gegenstandes der Hauptanmeldung wurde festgestellt, daß solche Verbundplatten nicht nur über hohe mechanische Festigkeiten sondern auch über überraschend gute Beständigkeiten gegenüber Frost, Temperaturwechsel, Feuchtigkeit und UV-Einstrahlung verfügen.
Diese Eigenschaften machen die erfindungsgemäßen Verbundplatten daher prinzipiell auch für eine Verwendung als rahmenlose Photovoltaik-Module zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht geeignet. Voraussetzung hierfür ist, daß es gelingt, sogenannte "Solarzellen" aus Silizium sowie die den Solarstrom abführenden Kontaktbahnen zwischen die Flachglasscheibe und den Polymerkunststein der Verbundplatte funktionsgerecht und dauerhaft UV-beständig, frostbeständig, temperaturwechselbeständig und feuchtigkeits­ beständig einzubetten.
Es wurde gefunden, daß dies in drei Versionen möglich ist:
Die Version A sieht einen 5- oder 6-schichtigen Aufbau des erfindungs­ gemäßen stromerzeugenden Formteils auf der Basis von Polymerkunststein vor:
Verfahrenstechnisch werden die Solarzellen mit den aufgelöteten Kontakt­ bahnen zunächst auf ihrer der Sonne zugekehrten Seite mittels einer elastischen Haftvermittlerschicht aus Ethylenvinylacetat (EVA) mit einer hagel­ festen Flachglasscheibe verbunden.
Die so gebildete "Photovoltaik-Deckplatte" wird erforderlichenfalls rückseitig mit einer ebenfalls elastischen Schicht aus Polyvinylacetat (PVAC) beschichtet. Im nächsten Schritt wird die "Photovoltaik-Deckplatte" (mit der Glasoberfläche nach unten) in einer Giessform unverrückbar festgesaugt. Sodann wird die aus farbbeschichtetem Glasgranulat (vorzugsweise Altglas), transparentem anorganischen Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz bestehende Polymermörtel-Dekorschicht aufgegossen und unter Vibration verteilt.
Im nächsten Schritt wird die bereits vorgefertigte und vollständig ausgehärtete (ebenfalls vorzugsweise altglasgefüllte) Polymerkunststein-Kernplatte bzw. "Basisplatte" aufgestempelt, wobei an den Rändern Material der Dekorschicht nach oben gedrückt wird und die Ränder der Basisplatte umschließt.
Nach dem Aushärten der Dekorschicht wird das Verbundprodukt entformt. Als einzige Nachbearbeitung ist ein Entgraten der Ränder auf der Rückseite erfor­ derlich.
Die Version B sieht einen 7- oder 8-schichtigen Aufbau des erfindungs­ gemäßen stromerzeugenden Formteils auf der Basis von Polymerkunststein vor:
Die in der Version A eingesetzte relativ dicke, elastische Haftvermittlerschicht aus EVA zwischen Glasscheibe und Solarzelle wird hierbei durch eine Kombination von zwei dünnen PVAC-Schichten und eine dazwischen gelagerte dünne Schicht aus farblosem, hochtransparentem, UV-stabilem Reaktionsharz ersetzt.
In der Herstellungspraxis heißt dies: Sowohl die Unterseite und die Kanten der abdeckenden hagelfesten Glasscheibe als auch zumindest die Oberseite der mit aufgelöteten elektrischen Leiterbahnen versehenen Solarzellen werden zunächst im Spritzverfahren mit PVAC beschichtet.
Im nächsten Schritt wird auf die PVAC-beschichtete Fläche der Glasscheibe eine dünne Schicht aus farblosem, hochtransparentem, UV-stabilem Reaktionsharz aufgebracht.
Sodann werden die PVAC-beschichteten Solarzellen blasenfrei in diese hochtransparente Reaktionsharz-Schicht eingebettet.
Das Reaktionsharz wird im Verlauf seiner Härtung mit den angrenzenden PVAC-Schichten dergestalt reagieren, daß sich eine quasi homogene, hochtransparente und dauerhaft elastische Haftvermittlerschicht bildet, die ähnliche Eigenschaften aufweist wie das im Verfahren A verwendeten EVA.
Nach dem Gelieren dieser Schicht wird (wie bei Version A) zunächst die Polymermörtel-Dekorschicht aufgebracht und sodann die vorgefertigte Polymerkunststein-Basisplatte aufgestempelt.
Während in den Versionen A und B "normale" poly- oder monokristalline Silizium-Solarzellen verwendet werden, sieht Version C die Verwendung von sog. "Dünnschicht-Solarzellen" vor, die bereits herstellungsbedingt auf eine Flachglasscheibe aufgebracht sind.
Version C kommt daher mit einem 4-schichtigen Aufbau aus: Die mit Dünn­ schicht-Solarzellen beschichtete Flachglasscheibe wird rückseitig und an den Rändern mit PVAC beschichtet. Die Scheibe wird in der Gießform festgesaugt, die Polymermörtel-Dekorschicht wird aufgegossen und die vor­ gefertigte Polymerkunststein-Basisplatte wird aufgestempelt.
Die nach den beschriebenen Verfahren hergestellten stromerzeugenden Formteile auf der Basis von altglasgefülltem Polymerkunststein können die an Photovoltaik-Module gestellten Anforderungen bezüglich dauerhafter Witterungsbeständigkeit erfüllen: insbesondere UV-Beständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Frost- und Temperaturwechselbeständigkeit. Darüber hinaus verfügen die Formteile über gute mechanische Festigkeiten wie Biegefestigkeit, Verwindungssteifheit, Zugfestigkeit und Druckfestigkeit.
Gegenüber vielen herkömmlichen Solarmodulen bieten die erfindungsgemäßen Verbund-Formteile folgende Vorteile:
  • - Sie bestehen aus einem einzigen stabilen, luft- und wasserdichten Körper und benötigen keine Rahmenkonstruktion. Bei 2 der 3 Versionen ist kein Laminiervorgang unter Vakuum erforderlich. Bei Verwendung von Altglas als dominierendem Bestandteil der Formteile sind diese sehr kostengünstig herstellbar.
  • - Durch den hohen Anteil von wärmeleitendem (Alt-)glas in der Polymerkunststein-Dekor- und -Basisschicht wird das Abfliessen solarer Wärme von den Solarzeilen in Richtung der Modulrückseite unterstützt. Das heißt: die elektrischen Leistungsminderung der Solarzellen infolge Überwärmung wird geringer. Das Produkt ist also bei hohen Aussentemperaturen leistungsfähiger.
  • - Durch die Verwendung von oberflächig farbbeschichteten Altglasgranulaten im Polymerkunststein lassen sich optisch sehr attraktive, natursteinähnliche Produkte erzeugen, die den gestal­ terischen Spielraum deutlich erweitern und den ästhetischen Ansprüchen vieler Planer und Bauherren entgegenkommen.
  • - Die erfindungsgemäßen Produkte können - wie aus den Unteran­ sprüchen der vorliegenden Anmeldung hervorgeht - auf unter­ schiedliche Weise formatiert und ausgestaltet werden. Sie sind somit sehr vielseitig.
Kernobjekte der vorliegenden Erfindung sind also zunächst:
  • 1. Stromerzeugende Formteile welche 5- oder 6-schichtig aufgebaut sind aus -
    • - einer hagelfesten hochtransparenten Flachglasscheibe,
    • - einer elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem Ethylen­ vinylacetat (EVA),
    • - Silizium-Solarzellen mit aufgelöteten elektrischen Leiterbahnen,
    • - erforderlichenfalls einer haftvermittelnden Beschichtung aus Polyvinyl­ acetat (PVAC) auf der Rückseite der Solarzellen,
    • - einer Polymerkunststein-Dekorschicht, gebildet aus farbbeschichteten Altglasgranulaten, ungefärbtem, transparentem anorganischem Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz sowie
    • - einer Polymerkunststein-Basisschicht, gebildet aus farbbeschichteten und /oder ungefärbten Altglasgranulaten und/oder recycliertem Polymerkunststein sowie ungefärbtem anorganischem Feinfüllstoff sowie transparentem Reaktionsharz;
  • 2. Stromerzeugende Formteile, welche 7- oder 8-schichtig aufgebaut sind aus:
    • - einer hagelfesten hochtransparenten Flachglasscheibe,
    • - einer elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem PVAC,
    • - einer Zwischenschicht aus hochtransparentem, UV-stabilem Reaktionsharz,
    • - einer zweiten elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem PVAC,
    • - Silizium-Solarzellen mit aufgelöteten elektrischen Leiterbahnen,
    • - erforderlichenfalls einer weiteren haftvermittelnden PVAC-Schicht auf der Rückseite der Solarzellen,
    • - einer Polymerkunststein-Dekorschicht, gebildet aus farbbeschichteten Altglasgranulaten, ungefärbtem, transparentem anorganischem Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz sowie -
    • - einer Polymerkunststein-Basisschicht, gebildet aus farbbeschichteten und /oder ungefärbten Altglasgranulaten und/oder recycliertem Polymerkunststeingranulat sowie ungefärbtem anorganischem Feinfüllstoff sowie transparentem Reaktionsharz.
  • 3. Stromerzeugende Formteile, welche 4-schichtig aufgebaut sind aus:
    • - einer hagelfesten, mit Dünnschicht-Solarzellen beschichteten Flachglasscheibe,
    • - einer elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem Polyvinylacetat (PVAC),
    • - einer Polymerkunststein-Dekorschicht, gebildet aus farbbeschichteten Altglasgranulaten, ungefärbtem, transparentem anorganischem Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz sowie -
    • - einer Polymerkunststein-Basisschicht, gebildet aus farbbeschichteten und /oder ungefärbten Altglasgranulaten und/oder recycliertem Polymerkunststeingranulat sowie ungefärbtem anorganischem Feinfüllstoff sowie transparentem Reaktionsharz.
Der Umstand, daß sowohl die Basisplatte als auch die Dekorschicht der erfindungsgemäßen Formteile im Gießverfahren hergestellt werden, eröffnet eine Reihe von funktionell und kostenmäßig vorteilhaften Ausgestaltungs- und Formatierungsoptionen:
a) Integrierte elektrische Anschlußbuchsen
Im Randbereich des Formteils werden in den Polymerkunststein elek­ trische Anschlußbuchsen eingebettet, die mit den elektrischen Leiter­ bahnen der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden sind. Die Kabel zur Abnahme des photovoltaisch erzeugten Stroms können somit durch eine einfache Steckverbindung in feuchtigkeitsgeschützter Ausführung von aussen angeschlossen werden.
b) Integrierte Befestigungselemente
Im Zuge der Herstellung der Basisplatte werden auf deren Rückseite geeignet geformte Metallkörper eingebettet, die über ein Schraubgewinde verfügen. Die erfindungsgemäßen rahmenlosen Formteile kommen somit praktisch montagefertig aus der Gießform.
c) Integrierte Armierung
Diese Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Produktes dient dem Ziel, auch großformatige Solarmodule aus flachglas­ beschichtetem Polymerkunststein einerseits relativ dünnwandig und damit relativ leicht, andererseits stabil gegenüber mechanischen Belastungen - vor allem auch beim Transport der Produkte - zu gestalten.
Dies wird erreicht, indem in die Basisplatte eine Armierung aus Stahl- oder einem anderen geeigneten Material z. B. in Form eines rechtecki­ gen Gestänges mit Diagonalen mit eingegossen wird.
Hierzu wird die Giessform für die Basisplatte so gestaltet, daß sie in den Armierungsbereichen wulstartig vertiefte Kanäle aufweist, die der Form der Armierung - z. B. Rechteck mit Diagonalen - entspricht. In die Form wird sodann die - nach unten mit Abstandshaltern versehene - Armierung eingelegt. (In den Eckbereichen wird man sinnvollerweise als Abstandshalter die oben beschriebenen metallischen Schraubverbindungselemente einsetzen).
Beim Aufgiessen und Verteilen des Polymermörtels legt dieser sich - bedingt durch die Abstandshalter - auch unter die Stahlarmierung, sodaß diese am Ende komplett vom Polymerkunststein umgeben ist.
d) "Baustein-Module"
Diese Ausgestaltungsoption des erfindungsgemäßen Produktes ermöglicht es dem Solarstromnutzer, sich sein Photovoltaik-Modul "maßzuschneidern".
Die einzelnen "Modul-Bausteine" sind klein dimensioniert und beherbergen zum Beispiel nur eine, zwei oder 4 Solarzellen.
Über die in a) erwähnten Steckkontakte im Randbereich des Polymer­ kunststeins werden derartige "Modulbausteine" elektrisch untereinander verbunden.
Die mechanische Verbindung erfolgt durch Aufschrauben der "Modul­ bausteine" auf eine Lochgitterplatte aus einem geeigneten Metall oder Kunststoff. Hierzu werden die unter b) beschriebenen integrierten Befestigungselemente genutzt.
e) "Solarziegel"
Die stromerzeugenden Formteile sind entweder in der Form von Standard-Dachziegeln (z. B. "Frankfurter Pfanne") ausgebildet oder in einer Form, die mit Standard-Dachziegeln kompatibel ist, sich also vom Dachdecker problemlos verarbeiten lässt.
Entsprechend der Größe der zur Verfügung stehenden planen Fläche des Ziegels beherbergt der Solarziegel nur eine oder zwei flachglasbedeckte Solarzellen.
Die elektrische Verbindung der Ziegel erfolgt über feuchtigkeits­ geschützte Steckkontakte, die z. B. im oberen Randbereich auf der Rückseite des Solarziegels angeordnet sind.
f) "Gittermodul"
Bei dieser Ausgestaltungsoption des erfindungsgemäßen Produktes handelt es sich um ein Solarmodul, welches zahlreiche Solarzellen beherbergt. Jede dieser Zellen ist mit einer Glasscheibe bedeckt, deren Format genau dem Format der Zelle entspricht. Die der Sonne zuge­ wandte Oberfläche des Solarpanels ist also von einem Gitter aus glasgefülltem Polymerkunststein überzogen.
Dies wirkt sich vorteilhaft auf die mechanische Belastbarkeit des Produktes aus. Zudem können, da die eingesetzten Flachglasscheiben kleinformatig sind, bei der Modulherstellung auch geeignete Glasereiabfälle verwertet werden.
g) Solarmodul mit integriertem Kühlsystem
Die elektrische Leistung von Silizium-Solarzellen nimmt bekanntlich bei stärkerer Erwärmung der Zellen deutlich ab. Dieser unerwünschte Effekt kann vermieden werden, indem die Polymerkunststein-Basisplatte eines großdimensionierten erfindungsgemäßen Solarpanels mit Wärmetauscherfunktion ausgestattet wird.
Hierzu wird im Zuge der Herstellung der Basisplatte ein flächenerfassendes Kühlmittel-Leitungssystem - z. B. aus einem geeigneten Kunststoff - in den Polymerkunststein eingebettet.
Der Anschluß an die externe Vor- und Rücklaufleitung erfolgt über geeig­ nete Kupplungen, die in den Rand des Polymerkunststeins eingelassen sind.
Die über ein solches integriertes Kühlsystem abgeführte Solarwärme wird sinnvollerweise einem Aggregat zur Brauchwassererwärmung zugeführt.
Die hier beschriebene Ausgestaltungsoption des erfindungsgemäßen Produktes verbindet somit die photovoltaische mit der solarthermischen Nutzung der Sonnenenergie.
Beispiele
Fig. 1 zeigt ein 6-schichtig aufgebautes stromerzeugendes Formteil aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Silizium-Solarzellen:
Die wetterschützende Flachglasscheibe (1) ist über eine elastische Haft­ vermittlerschicht aus Ethylenvinylacetat (2) mit der Silizium-Solarzelle (3) verklebt. Eine dünne Haftvermittlerschicht aus Polyvinylacetat (4) sorgt für eine untrennbare Verbindung mit dem (alt-)glasgefüllten Polymer­ kunststein, welcher sich aus einer Dekorschicht (5) und einer Basisschicht (6) zusammensetzt.
Fig. 2 zeigt ein 8-schichtig aufgebautes stromerzeugendes Formteil aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Silizium-Solarzellen:
Die wetterschützende Flachglasscheibe (1) ist mit einer Kombination aus einer dünnen Schicht aus Polyvinylacetat (2), einer zwischengelagerten dünnen Lage aus farblosem, hochtransparentem und UV-stabilem Reak­ tionsharz (3) sowie einer zweiten dünnen PVAC-Schicht (4) mit der Solarzelle (5) verklebt. Auf der Rückseite der Solarzelle befindet sich eine weitere PVAC-Schicht (6) als Verbindungsschicht zum glasgefüllten Polymerkunststein. Dieser setzt sich wiederum aus einer Dekorschicht (7) und einer Basisschicht (8) zusammen.
Fig. 3 zeigt ein 4-schichtig aufgebautes stromerzeugendes Formteil aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Dünnschicht-Solarzellen.
Zwischen der mit Dünnschicht-Solarzellen beschichteten Flachglas­ scheibe (1) und dem aus Dekorschicht (3) und Basisschicht (4) bestehenden glasgefüllten Polymerkunststein befindet sich eine elastische Haftvermittlerschicht aus PVAC (2).
Fig. 4 veranschaulicht verschiedene Ausgestaltungsoptionen des er­ findungsgemäßen Produktes:
So können die aufgelöteten Kontaktbahnen (3) der durch die Flachglasscheibe (1) wettergeschützten Solarzellen (2) mit einer Anschlußbuchse (5) verbunden werden, die in den Randbereich der Polymerkunststein-Dekorschicht (4) eingegossen ist. Auf diese Weise lassen sich z. B. kleinere "Modul-Bausteine" zu grösseren "Baustein-Modulen" akkumulieren.
Zur mechanischen Verbindung können geeignet geformte Metallkörper mit Schraubgewinde (7) in die Rückseite der Polymerkunststein-Basis­ platte (6) eingebettet werden. Sie dienen z. B. zur Befestigung kleinerer "Modul-Bausteine" auf einer Lochplatte bzw. zur Befestigung grösserer Module an einem Trägergestell.
Zur Kühlung - vor allem großer Module - können in die Polymerkunst­ stein-Basisplatte (6) auch kühlmittelführende Leitungssysteme (8) einge­ gossen werden. Sie verringern den unerwünschten elektrischen Lei­ stungsabfall der Solarzellen bei hohen Umgebungstemperaturen und schaffen die Möglichkeit, das Photovoltaik-Modul gleichzeitig zur Nutzung solarthermischer Energie einzusetzen.
Fig. 5 zeigt ein großformatiges Solarmodul mit Gitter-Struktur:
Hierbei ist die der Sonne zugewandte Oberfläche jeder Solarzelle mit einer gleich großen Glasscheibe (1) bedeckt. Die Zwischenräume sind also auch oberflächig mit dem glasgefüllten Polymerkunststein­ material (2) der Dekorschicht ausgefüllt.
Dargestellt ist hier ausserdem die Möglichkeit, die Basisschicht (3) des Moduls durch eine darin eingegossene Armierung (4) zu verstärken.

Claims (10)

1. Stromerzeugende Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5- oder 6-schichtig aufgebaut sind aus -
  • - einer hagelfesten hochtransparenten Flachglasscheibe,
  • - einer elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem Ethylen­ vinylacetat (EVA),
  • - Silizium-Solarzellen mit aufgelöteten elektrischen Leiterbahnen,
  • - erforderlichenfalls einer haftvermittelnden Beschichtung aus Polyvinylacetat (PVAC) auf der Rückseite der Solarzellen,
  • - einer Polymerkunststein-Dekorschicht, gebildet aus farbbeschichteten Altglasgranulaten, ungefärbtem, transparentem anorganischem Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz sowie
  • - einer Polymerkunststein-Basisschicht, gebildet aus farbbeschichteten und/oder ungefärbten Altglasgranulaten und/oder recycliertem Polymerkunststeingranulat sowie ungefärbtem anorganischem Feinfüllstoff sowie transparentem Reaktionsharz.
2. Stromerzeugende Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß sie 7- oder 8-schichtig aufgebaut sind aus:
  • - einer hagelfesten hochtransparenten Flachglasscheibe,
  • - einer elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem Polyvinylacetat (PVAC),
  • - einer Zwischenschicht aus farblosem, hochtransparentem, UV-stabilem Reaktionsharz,
  • - einer zweiten elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem Polyvinylacetat (PVAC),
  • - Silizium-Solarzellen mit aufgelöteten elektrischen Leiterbahnen,
  • - erforderlichenfalls einer dritten haftvermittelnden PVAC-Schicht auf der Rückseite der Solarzellen,
  • - einer Polymerkunststein-Dekorschicht, gebildet aus farbbeschichteten Altglasgranulaten, ungefärbtem, transparentem anorganischem Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz sowie -
  • - einer Polymerkunststein-Basisschicht, gebildet aus farbbeschichteten und /oder ungefärbten Altglasgranulaten und/oder recycliertem Polymerkunststeingranulat sowie ungefärbtem anorganischem Feinfüllstoff sowie transparentem Reaktionsharz.
3. Stromerzeugende Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß sie 4-schichtig aufgebaut sind aus:
  • - einer hagelfesten, mit Dünnschicht-Solarzellen beschichteten Flachglas­ scheibe,
  • - einer elastischen Haftvermittlerschicht aus hochtransparentem Polyvinylacetat (PVAC),
  • - einer Polymerkunststein-Dekorschicht, gebildet aus farbbeschichteten Altglasgranulaten, ungefärbtem, transparentem anorganischem Feinfüllstoff und transparentem Reaktionsharz sowie -
  • - einer Polymerkunststein-Basisschicht, gebildet aus farbbeschichteten und/oder ungefärbten Altglasgranulaten und/oder recycliertem Polymerkunststeingranulat sowie ungefärbtem anorganischem Feinfüllstoff sowie transparentem Reaktionsharz.
4. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rand der Polymerkunststein-Dekorschicht elektrische Anschlussbuchsen eingebettet sind, die mit den Kontakt­ bahnen der Solarzellen verbunden sind.
5. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die rückseitige Oberfläche derselben Metallkörper mit Schraubgewinde eingebettet sind, sodaß die Formteile ohne spezielle Nachbearbeitung montiert werden können.
6. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Basis-Schicht des Formteils eine Armierung aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material eingebettet ist, so daß es dünnwandig gestaltet werden kann und dennoch eine ausreichende Stabilität aufweist.
7. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie klein dimensioniert sind und nur eine, zwei oder vier Solarzellen enthalten und daß sie bausteinartig zu Modulen beliebiger Größe zusammengefügt und auf einer Loch-Gitterplatte oder einer ähnlichen Vorrichtung befestigt werden.
8. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerkunststein in der Form eines Standard-Dachziegels ausgestaltet ist oder in einer Form, die mit Standard- Dachziegeln dachdeckungstechnisch kompatibel ist, wobei die elektrischen Anschlußbuchsen in den oberen Randbereich der Rückseite des Formteils eingelassen sind.
9. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede eingebettete Solarzelle mit einer Glasscheibe bedeckt ist, deren Format dem Format der Solarzelle ent­ spricht, sodaß die der Sonne zugewandte Oberfläche des Formteils von einem Gitter aus glasgefülltem Polymerkunststein überzogen ist.
10. Stromerzeugende Formteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 sowie 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Polymerkunststein-Basisschicht des Formteils ein flächenerfassendes Kühlmittel-Leitungssystem eingebettet ist, welches über geeignete, in den Randbereich des Formteils eingelassene Kupplungen mit einer externen Vor- und Rücklaufleitung verbunden wird.
DE19958053A 1999-12-02 1999-12-02 Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen Withdrawn DE19958053A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19958053A DE19958053A1 (de) 1999-12-02 1999-12-02 Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19958053A DE19958053A1 (de) 1999-12-02 1999-12-02 Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19958053A1 true DE19958053A1 (de) 2001-06-07

Family

ID=7931147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19958053A Withdrawn DE19958053A1 (de) 1999-12-02 1999-12-02 Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19958053A1 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142720A (ja) * 2001-11-06 2003-05-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology リサイクル対応型太陽電池モジュール
EP1401026A1 (de) * 2002-08-01 2004-03-24 King & Miranda Design s.r.l. Ziegel mit photovoltaischen Zellen
WO2007109283A2 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Encapsulants for electronic components
WO2007144113A1 (de) * 2006-06-13 2007-12-21 Willi Bihler Solarelement mit temperiereinrichtung
DE102008027000A1 (de) 2008-06-05 2009-12-17 Institut für Kunststofftechnologie und -recycling eV Photovoltaikmodul mit wärmeableitender Rückseitenverkapselung, bestehend aus einem gelierten modifizierten Polymer-Plastisol mit feinteiligen dispergierten Thermoplasten / Elasten oder verfestigtem Harz oder weiteren geeigneten Polymeren und Verfahren zur Aufbringung der Beschichtung
WO2012082923A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for sealing electrical leads extending through a collapsed stem and module produced thereby
WO2014006283A1 (fr) * 2012-07-06 2014-01-09 Wysips Dispositif pour ameliorer la luminosite d'une image recouverte d'une plaque photovoltaïque semi-transparente
US11078632B2 (en) 2018-08-06 2021-08-03 Solar Hardscapes, LLC Landscape pavers for ground installation of photovoltaic panels

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142720A (ja) * 2001-11-06 2003-05-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology リサイクル対応型太陽電池モジュール
EP1401026A1 (de) * 2002-08-01 2004-03-24 King & Miranda Design s.r.l. Ziegel mit photovoltaischen Zellen
CN101405886B (zh) * 2006-03-21 2010-09-08 纳幕尔杜邦公司 电子元件的封装剂
WO2007109283A2 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Encapsulants for electronic components
WO2007109283A3 (en) * 2006-03-21 2007-12-21 Du Pont Encapsulants for electronic components
WO2007144113A1 (de) * 2006-06-13 2007-12-21 Willi Bihler Solarelement mit temperiereinrichtung
US8307819B2 (en) 2006-06-13 2012-11-13 Willi Bihler Solar element with temperature control device
DE102006027629B4 (de) * 2006-06-13 2013-10-17 Willi Bihler Solarelement mit Temperiereinrichtung, Verfahren zur Herstellung, Bausatz, Verwendung für eine Solarenergieanlage sowie Solarenergieanlage
DE102008027000A1 (de) 2008-06-05 2009-12-17 Institut für Kunststofftechnologie und -recycling eV Photovoltaikmodul mit wärmeableitender Rückseitenverkapselung, bestehend aus einem gelierten modifizierten Polymer-Plastisol mit feinteiligen dispergierten Thermoplasten / Elasten oder verfestigtem Harz oder weiteren geeigneten Polymeren und Verfahren zur Aufbringung der Beschichtung
WO2012082923A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for sealing electrical leads extending through a collapsed stem and module produced thereby
WO2014006283A1 (fr) * 2012-07-06 2014-01-09 Wysips Dispositif pour ameliorer la luminosite d'une image recouverte d'une plaque photovoltaïque semi-transparente
FR2993094A1 (fr) * 2012-07-06 2014-01-10 Wysips Dispositif pour ameliorer la qualite d'une image recouverte d'un film photovoltaique semi-transparent
US11078632B2 (en) 2018-08-06 2021-08-03 Solar Hardscapes, LLC Landscape pavers for ground installation of photovoltaic panels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006027629B4 (de) Solarelement mit Temperiereinrichtung, Verfahren zur Herstellung, Bausatz, Verwendung für eine Solarenergieanlage sowie Solarenergieanlage
EP2253022B1 (de) Solarmodul mit erhöhter Biegesteifigkeit
EP2061091B1 (de) Dach- oder Fassadenplatte mit Solarpanel
EP1903613B1 (de) Leichtgewichtiges Photovoltaiksystem in einer Ausbildung als Modulplatte
EP2847799B1 (de) Dachstein, anordnung aus dachsteinen und verfahren zur herstellung eines dachsteins
EP2710640A1 (de) Solarmodul
WO2012167965A1 (de) Solarmodul
DE202008017611U1 (de) Scheibenförmiges, transparentes, elektrisch beheizbares Verbundmaterial
DD296140A5 (de) Fenster-, wand-, dach- oder bruestungselement
DE19823356A1 (de) Dachziegel zur Nutzung der Sonnenenergie
DE10102918A1 (de) Photovoltaisch und solarthermisch wirksame Verbundpaneele und deren Anwendung
EP2140499A1 (de) Solarmodul für schrägdach
EP2440719A1 (de) Dachpfanne/dachstein/fassadenelement mit integriertem solarmodul
DE3246541C2 (de)
DE4219075C2 (de) Schallschutzelement
DE19958053A1 (de) Stromerzeugende Formteile aus glasgefülltem und flachglasbeschichtetem Polymerkunststein mit integrierten Solarzellen
WO2010031484A1 (de) Dachbedeckungsmodul
DE10356690B4 (de) Flexibles Solarmodul zur Dachintegration mit kristallinen Siliziumzellen
DE4424801A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Solargeneratoren und dessen Verwendung bei einem Hybridkollektor zur gekoppelten elektrischen und thermischen Energiegewinnung
DE19726330A1 (de) Vakuumpaneel zur thermischen Nutzung der Sonnenenergie
EP2710638A1 (de) Solarmodul
DE102014106964A1 (de) Gebäudebauelement mit Photovoltaikfunktionalität sowie Verfahren zum Herstellen eines Gebäudebauelements mit Photovoltaikfunktionalität
DE102010027046A1 (de) Gebäudeaußenelement
DE102008062286A1 (de) Solarmodul
EP1677363A1 (de) Solarmodul zur Dachintegration

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee