DE202008016190U1

DE202008016190U1 - Mehrschichtiges Solarelement

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Publication number: DE202008016190U1
Application number: DE202008016190U
Authority: DE
Original assignee: Parabel AG
Current assignee: Parabel AG
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2018-12-05
Also published as: US20110232737A1; WO2009071627A2; WO2009071627A3; AU2008333222A2; CN101999022A; EP2227831A2; AU2008333222A1; MX2010005945A

Abstract

Mehrschichtiges Solarelement (S), welches eine erste Schicht (1) aus einem photovoltaischen Dünnschichtlaminat umfasst, die auf ihrer Unterseite mit mindestens einer zweiten Schicht (2, 2') aus einem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Solarelement: Die Verwendung eines polymermodifizierten Bitumens zur Beschichtung des mehrschichtigen Solarelementes sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren mit eine zugehörige Vorrichtung wird beschrieben.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere der DE 38 54 773 T2 , ist ein Solarmaterial bekannt, welches aus Dünnfilmsperrschichtfotostrukturen bzw. fotovoltaischen Strukturen besteht, die aus einer oder mehreren gestapelten Solarzellen gebildet und die elektrisch und optisch in Reihe geschaltet sind. Eine aus den Solarzellen gebildete intrinsische Schicht ist über einen wesentlichen Abschnitt der Massendicke „räumlich abgestuft", wobei dieser abgestufte Abschnitt von den Grenzflächen zwischen der intrinsischen Schicht und einer Dotierstoffschicht entfernt ist, um die Leerlaufspannung und/oder die Fülldichte zu verbessern.
Dieses Solarmaterial wird auch als photovoltaische Dünnschichtlaminat bezeichnet und kann beispielsweise auf der Rückseite mit einem Kleber versehen werden, auf dem anschließend eine weitere Schicht, zumeist eine flexible EPDM-Schicht oder ein flexibles Blech aufbringbar ist. Hierdurch werden, da das Dünnschichtlaminat, der Kleber und die EPDM-Schicht bzw. das Blech trotz des mehrschichtigen Aufbaus noch biegsame Solarmodule sind, sogenannte „flexible Solarmodule" gewonnen, die ihrerseits auf Dächern, ähnlich wie Dachdichtungsbahnen, auf verschiedenen Untergründen verklebt werden können.
Das photovoltaische Dünnschichtlaminat kann aber auch auf einen festen, starren Träger aufgeklebt werden, so dass feste, nicht flexible Solarmodule (sogenannte „Solarplatten") entstehen, die ihrerseits wiederum auf Dachflächen mechanisch befestigbar sind oder in selteneren Fällen auch verklebt werden können.
Zur Herstellung von flexiblen und steifen Solarmodulen wird als Kleber ein Butyl-Kleber verwendet. Ein Nachteil dieses Butyl-Klebers besteht vor allem in der unzureichenden Schälfestigkeit (N/mm), einer Eigenschaft, die als Untertyp der Haftfestigkeit ermittelt werden kann. Diese Erkenntnis hat sich in der Praxis herausgestellt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die mit Butyl-Kleber hergestellten flexiblen und steifen Solarmodule, insbesondere nach der Befestigung auf Schrägdächern, zu einem „Fließen" neigen. Die Haftfestigkeit, insbesondere in Verbindung mit durch die Sonne eingebrachte Wärme ist nicht groß genug, um die mittels Butyl-Kleber hergestellte Klebeverbindung der flexiblen und steifen Solarmodule dauerhaft sicherzustellen.
Mittels durchgeführter Schältests wurde die Haftfestigkeit als Quotient aus der Arbeit w, die notwendig ist, um einen Streifen (Solarmaterial) der Länge l und der Breite b vom Grundmaterial (EPDM-Schicht) zu trennen, und der entstandenen Trennfläche A bestimmt.
Ausgehend von dieser Problematik, wurde nach einer neuen Lösung gesucht, die diese Nachteile vermeidet und eine erhöhte Scherfestigkeit und Schälfestigkeit des Erzeugnisses gewährleistet.
Aus dem Bereich der Dichtungstechnik sind aus der Offenlegungsschrift DE 199 10 420 A1 und der Gebrauchsmusterschrift DE 201 11 595 U1 Dichtungsbahnen bekannt. In der Offenlegungsschrift DE 199 10 420 A1 weist die Dichtungsbahn eine selbstklebende Bitumenbeschichtung auf der Unterseite der Dichtungsbahn auf. In der Gebrauchsmusterschrift DE 201 11 595 U1 ist sowohl eine Oberschicht als auch eine Unterschicht mit dem gleichen Bitumenkleber wie in der DE 199 10 420 A1 beschichtet.
Die Dichtungsbahnen sind zum Teil selbstklebend und eignen sich generell zur Verlegung auf verschiedenen Untergründen, beispielsweise auf Beton, Gussasphalt, Bitumen, Blechen sowie Kunststoffdachbahnen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe darin, Solarelemente zu schaffen, deren Scher- und Schälfestigkeit für den praktischen Einsatz, insbesondere beim Verbau auf Schrägdächern, höher ist, als bei den nach dem Stand der Technik bekannten Solarelementen.
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein mehrschichtiges Solarelement eine erste Schicht aus einem photovoltaischen Dünnschichtlaminat umfasst, die auf ihrer Unterseite mit mindestens einer zweiten Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist.
Die Aufgabe wird nach Anspruch 5 in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ferner dadurch gelöst, dass das mehrschichtiges Solarelement die erste Schicht aus dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat umfasst, die auf ihrer Unterseite mit der zweiten Schicht aus dem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist und zusätzlich mit mindestens einer dritten, flexiblen oder starren Schicht (einem Trägermaterial) zumindest teilweise oder eben vollständig kalt oder heiß verklebt ist.
Weiterhin wird die Aufgabe in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung in Verbindung mit den Merkmalen der Schutzansprüche 1, 5 und 6 dadurch gelöst, dass das mehrschichtige Solarelement die erste Schicht aus dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat umfasst, die auf ihrer Unterseite mit einer zweiten Schicht aus dem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist und mit der dritten, flexiblen oder starren Schicht (als Trägermaterial) zumindest teilweise oder eben vollständig kalt oder heiß verklebt ist, die ihrerseits wiederum mit mindestens einer vierten Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die zweite und vierte Schicht eine selbstklebende Bitumenschicht aus polymermodifizierten Bitumen, die auf Basis von SBS, SIS oder APP und einem klebrigmachenden Harz hergestellt ist. Diese zweite und vierte Schicht kann, da ein klebrigmachendes Harz hinzugefügt worden ist, durch eine sogenannte „Kaltklebung" auf die jeweilige Schicht (erste bzw. dritte Schicht) aufgebracht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit der „Heißverklebung" durch Erhitzen des selbstklebenden polymermodifizierten Bitumens, wodurch (gegenüber der Kaltklebung) eine erhöhte Haftfestigkeit erreicht wird. Die Art der Verklebung kann nach dem jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt werden und wird bereits bei der Herstellung der mehrschichtigen Solarelemente berücksichtigt.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die zweite und vierte Schicht eine nichtselbstklebende Bitumenschicht aus polymermodifizierten Bitumen, die auf Basis von SBS, SIS oder APP, jedoch ohne einen klebrigmachenden Harz hergestellt ist. In dieser Ausgestaltung erfolgt die Beschichtung der ersten bzw. dritten Schicht mit der zweiten bzw. vierten nicht-selbstklebenden Schicht durch „Heißverklebung", da die klebenden Eigenschaften von Bitumen erst bei seiner Erhitzung zum Tragen kommen, da selbstklebende Eigenschaften im kalten Zustand des Bitumens durch Fehlen des klebrigmachenden Harzes nicht vorhanden sind.
Die Erfindung sieht hinsichtlich des Aufbaus der mehrschichtigen Solarelemente eine Alternative vor, die in einer bevorzugten Ausgestaltung in den Ansprüchen 2 bis 4 gelehrt wird. Um die Dauerbeständigkeit der Verbindung zwischen dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat (der ersten Schicht) und der polymermodifizierten Bitumenschicht (zweite selbstklebende oder nichtselbstklebende Schicht) zu erhöhen, die durch Diffusion von Weichmachern aus der zweiten polymermodifiziertes Bitumenschicht in die erste Schicht herabgesetzt werden könnte, wird die Unterseite des photovoltaische Dünnschichtlaminates zusätzlich mit einer Sperrfolie versehen.
Die aus einem Polyester bestehende Sperrfolie wird auf der Unterseite der ersten Schicht zwischen der ersten und zweiten Schicht als Polyester-Sperrfolie angeordnet, die mittels eines Klebemittels mit der Unterseite der ersten Schicht durch Verkleben verbunden ist, wodurch die erste Schicht „kaschiert" wird.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Polyester-Sperrfolie eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie), weil herausgefunden worden ist, dass sich eine solche Polyester-Sperrfolie am Besten dafür eignet, dass aus der polymermodifizierten zweiten Bitumenschicht keine Weichmacher in das photovoltaische Dünnschichtlaminat diffundieren.
Bei aufwändigen Versuchen zur Herstellung eines mehrschichtigen Solarelementes wurde mit verschiedenen Klebern und zusätzlich mit verschiedenen Sperrmaterialien experimentiert, wodurch herausgefunden wurde, dass das photovoltaische Dünnschichtlaminat mit polymermodifizierten Bitumen (selbstklebender und nichtselbstklebenden Art) beschichtet werden kann, um ein mehrschichtiges, mindestens zweischichtiges, Solarelemente mit sehr guter dauerbeständiger Schälfestigkeit herzustellen. Hinsichtlich der Dauerbeständigkeit wurde nämlich festgestellt, dass chemischen Prozessen, die eine Reduzierung der Dauerbeständigkeit des photovoltaischen Dünnschichtlaminates (erste Schicht) mit dem polymermodifizierten Bitumenschicht (zweite Schicht) bewirken können, durch Anordnung einer Polyester-Sperrfolie wirksam begegnet werden kann. Eine Herstellung ohne Sperrfolie ist möglich, die Schälfestigkeit durch Verwendung der zweiten polymermodifizierten Bitumenschicht wird erhöht und eine hohe Dauerbeständigkeit liegt vor, jedoch wird die Dauerbeständigkeit durch Verwendung der Sperrfolie noch weiter erhöht.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird als Klebemittel zur Anbringung der Polyester-Sperrfolie ein Schmelzkleber oder ein Polyurethankleber-Kleber (PUR-Kleber) oder ein reaktiver Polyolefin-Kleber (z. B. SiMelt-Kleber, Fa. Henkel) oder ein UV-vernetzender Kleber verwendet.
Hierbei ergeben sich bei der Herstellung zwei Möglichkeiten, den Verbund zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht herzustellen.
In einer ersten Alternative wird die Polyester-Sperrfolie in einer Beschichtungsanlage über Walzen dem zu kaschierenden photovoltaischen Dünnschichtlaminat zugeführt. Je nach Sperrfolienmaterial kommt ein optimierter „Kaschierkleber" zum Einsatz, wie z. B. der bereits oben genannte Schmelzkleber, ein Polyurethankleber-Kleber (PUR-Kleber), ein reaktiver Polyolefin-Kleber (z. B. SiMelt-Kleber, Fa. Henkel) oder ein UV-vernetzender Kleber.
In Abhängigkeit der Kleberart wird beispielsweise der Kaschierkleber mittels Schlitzdüsen einseitig auf die Sperrfolie aufgesprüht. Die mit Kleber versehene Polyester-Sperrfolie wird dann im nächsten Schritt auf die Modulrückseite geklebt bzw. angewalzt. Es entsteht ein photovoltaisches Dünnschichtlaminat mit einer ankaschierten Polyester-Sperrfolie, die vorzugsweise eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) oder eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET/Alu/PET-Folie) mit einer innenliegenden Aluminiumschicht ist.
Beispielsweise ist eine Polyester-Sperrfolie mit der Bezeichnung „Kemafoil" der Fa. Coveme verwendbar, die vorzugsweise mit einem der oben genannten Klebertypen an die Rückseite des photovoltaischen Dünnschichtlaminates geklebt wird.
Beispielsweise ist auch eine biaxial gereckte, coextrudierte Folie aus Polyethylenterephthalat (PET-Folie) der Fa. Mitsubishi-Film mit der Bezeichnung „Hostaphan RNK C^® ^" verwendbar, die vorzugsweise mit einem der oben genannten Klebertypen (z. B. Liofol der Fa. Henkel) an die Rückseite des photovoltaischen Dünnschichtlaminates geklebt wird.
In einer zweiten Alternative werden die Polyester-Sperrfolie und die zweite polymermodifizierte Bitumenschicht zunächst einem Beschichtungswerk zugeführt. Über Walzen werden zunächst die beiden Schichten zu einem „Sperrfolien-Klebetape"-Verbund vereint.
Bei einer selbstklebenden zweiten polymermodifizierten Bitumenschicht reichen ggf. nicht beheizte Walzen zur Herstellung des Sperrfolien-Klebetape-Verbundes in einer Art „Kaltverklebung" aus. Bei einer nichtselbstklebenden zweiten polymermodifizierte Bitumenschicht werden beheizte Walzen verwendet, die somit durch „Heißverklebung" zur Herstellung des Sperrfolien-Klebetape-Verbundes führen.
Zur Herstellung des Sperrfolien-Klebetape-Verbundes kann die selbstklebende zweite polymermodifizierte Bitumenschicht auch durch „Heißverklebung" über beheizte Walzen erfolgen, wodurch gegenüber dem „Kaltkleben" mittels selbstklebendem polymermodifizierten Bitumen ein Sperrfolien-Klebetape-Verbund mit noch weiter erhöhter Haftfestigkeit erzeugt wird.
Der so hergestellte Sperrfolien-Klebetape-Verbund – die zweite Schicht mit der aufgebrachten Polyester-Sperrfolie, die vorzugsweise eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) ist – wird dann auf die Rückseite der ersten Schicht (auf das photovoltaische Dünnschichtlaminat) geklebt, wobei wie beschrieben je nach Sperrfolienart einer der o. g. optimierten „Kaschierkleber" zum Einsatz kommt, der dann entweder auf die Unterseite der ersten Schicht und/oder auf die der ersten Schicht zugewandten Seite der Polyester-Sperrfolie aufgebracht wird.
Es entsteht ein Verbund aus einem photovoltaisches Dünnschichtlaminat mit einer ankaschierten Polyester-Sperrfolie, die vorzugsweise eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) ist, und einer zweiten Schicht aus einem nichtselbstklebenden und/oder einem selbstklebenden polymermodifiziertes Bitumen. Diese zweite Schicht stellt die Verbindungsschicht zu einem Untergrund, beispielsweise einem Dach oder dergleichen, dar oder die zweite Schicht kann mit weiteren Schichten versehen werden, worauf in den Unteransprüchen und der Beschreibung noch weiter eingegangen wird.
Dabei wird im Folgenden die Verwendung eines polymermodifizierten Bitumens, insbesondere auf Basis von SBS, SIS oder APP zur Beschichtung von photovoltaischen Dünnschichtlaminaten und somit zur Herstellung von mehrschichtigen Solarelementen mit einer ersten Schicht aus dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat und auf dem Dünnschichtlaminat angeordneten zweiten, zweiten und dritten oder zweiten, dritten und vierten Schichten nach den Schutzansprüchen 1 bis 24 beschrieben, wobei alternativ die Verwendung einer Polyester-Sperrfolie, die vorzugsweise eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) ist, vorgeschlagen wird, die auf die Unterseite des photovoltaischen Dünnschichtlaminates unter Verwendung eines Klebemittels „kaschiert" geklebt ist.
Die Vorgehensweise zur Anbringung der Polyester-Sperrfolie an das photovoltaische Dünnschichtlaminat wurde bereits erläutert.
Zur Herstellung des mehrschichtigen Solarelementes ohne Sperrfolie dienen ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen in getrennten Vorratsbehältern selbstklebendes und nichtselbstklebendes polymermodifiziertes Bitumen auf eine vorgebbare Temperatur erhitzt wird und ferner eine erste Schicht, ein photovoltaisches Dünnschichtlaminat, über eine Transporteinrichtung, einer dem jeweiligen Vorratsbehälter zugeordneten, den selbstklebenden und/oder nichtselbstklebenden polymermodifizierten Bitumen ausgebenden, Auslassvorrichtung zugeführt wird, wodurch auf der Unterseite des Dünnschichtlaminates eine zweite selbstklebende Schicht, eine nichtselbstklebende Schicht oder eine selbstklebende Schicht mit einer nichtselbstklebenden Schicht im Randbereich aufgetragen wird. Dieses grundsätzliche Verfahren ist mit dem Verfahren zur Anbringung der Sperrfolie kombinierbar. Die Verfahrensschritte und die benötigten Vorrichtungen werden in der weiteren Beschreibung noch näher erläutert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der, jeweils in einer Schnittdarstellung gezeigten, Figuren näher erläutert. Es zeigen
Zweischichtige flexible Solarelemente:
1 ein zweischichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine vollflächige, selbstklebende, zweite Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen mit schützender Trennschicht/Trennfolie;
2 ein zweischichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine vollflächige, nichtselbstklebende, zweite Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen mit schützender Trennschicht/Trennfolie;
3 ein zweischichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine selbstklebende, zweite Schicht und eine nichtselbstklebende, zweite Schicht im Randbereich des Solarelementes aus einem polymermodifizierten Bitumen mit jeweils schützender Trennschicht/Trennfolie;
Dreischichtige flexible oder starre Solarelemente:
4 ein dreischichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine vollflächige, selbstklebende, zweite Schicht, aus einem polymermodifizierten Bitumen mit einer dritten Schicht, aus flexiblem oder starren Trägermaterial;
Vierschichtige flexible oder starre Solarelemente:
5 ein vierschichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine vollflächige, selbstklebende, zweite Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen und eine dritte Schicht, aus flexiblem oder starren Trägermaterial und eine vollflächige, selbstklebende, vierte Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen mit schützender Trennschicht/Trennfolie;
6 ein vierschichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine vollflächige, selbstklebende, zweite Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen und eine dritte Schicht, aus flexiblem oder starren Trägermaterial und eine vollflächige, nichtselbstklebende vierte Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen mit schützender Trennschicht/Trennfolie;
7 ein vierschichtiges Solarelement, umfassend eine erste photovoltaische Dünnschicht und eine vollflächige, selbstklebende, zweite Schicht aus einem polymermodifizierten Bitumen und eine dritte Schicht aus flexiblem oder starren Trägermaterial, eine selbstklebende, vierte Schicht und eine nichtselbstklebende, vierte Schicht im Randbereich des Solarelementes aus einem polymermodifizierten Bitumen mit jeweils schützender Trennschicht/Trennfolie;
Dreischichtige und vierschichtige flexible oder starre Solarelemente mit Überstand:
8–11 ein Solarelement nach den 4 bis 7 mit einem einseitigen Überstand. Mehrschichtige Solarelemente nach 1 bis 11, jedoch mit eine Polyester-Sperrfolie:
1A–11A ein Solarelement nach den 1 bis 11, jedoch mit einer Polyester-Sperrfolie, die auf der Unterseite der photovoltaischen Dünnschicht mittels eines Klebemittels zwischen der ersten photovoltaischen Dünnschicht und der zweiten selbstklebenden oder nichtselbstklebenden polymermodifizierten Bitumenschicht angeordnet ist.
Die im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung und der Schutzansprüche benutzten Kurzbezeichnungen haben folgende Bedeutung:

EPDM: Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat
IIR: Butylkautschuk
SBS: Styrol-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat
SIS: Styrol-Isopren-Styrol-Mischpolymerisat
APP: ataktisches Polypropylen
TPE: thermoplastisches Elastomer
PE: Polyethylen
PU: Polyurethan
E: Polyester
PET: Polyethylenterephthalat
PP: Polypropylen
PA: Polyamid

Die 1 bis 11 zeigen jeweils mehrschichtige Solarelemente S, wobei die erste Schicht 1, jeweils ein photovoltaisches Dünnschichtlaminat ist. Diese photovoltaischen Dünnschichtlaminate besitzen sehr gute Energieertragseigenschaften. Sie sind sowohl bei durch die Sonneneinstrahlung entstehenden hohen Temperaturen, als auch bei geringeren Temperaturen und somit geringerer Einstrahlung mit trotzdem sehr guten Energieerträgen vielfältig einsetzbar. Die photovoltaischen Dünnschichtlaminate sind selbst ebenfalls mehrschichtig aufgebaut und handelsüblich bereits mit einem Kontaktstecker und einer Anschlussdose ausgerüstet.
Nach dem Stand der Technik werden dieses photovoltaischen Dünnschichtlaminate mittels Butylkleber heute bereits mit unterschiedlichen Trägermaterialien verklebt, wobei die eingesetzten Trägermaterialien zumeist Dachdichtungsbahnen sind, so dass diese Produkte auf Flach- oder Schrägdächern angebracht oder verklebt werden können. Vorgesehen ist der Einsatz unter anderem auf Schrägdächern mit einer minimalen Neigung von 5° bis zu einer maximalen Neigung von 60°.
Es hat sich herausgestellt, dass gerade bei hohen Dachtemperaturen und steigender Dachneigung die mittels Butylkleber hergestellte Klebeverbindung nicht ausreicht, um die Schichten sicher miteinander zu verbinden bzw. die dauerhafte Haftfestigkeit bzw. Schälfestigkeit zwischen photovoltaischem Dünnschichtlaminat und Trägermaterial bei längerer Wärmeeinstrahlung nicht mehr gegeben ist.
Die nachfolgenden Erzeugnisse (Mehrschichtige Solarelemente S) überwinden diesen Nachteil dadurch, dass die erste Schicht 1 mit mindestens einer zweiten Schicht 2 aus einem polymermodifizierten Bitumen, als klebende Schicht, beschichtet wird.
Weitere Erzeugnisse werden dadurch ausgebildet, dass die erste und zweite Schicht 1, 2 aus dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat und dem polymermodifizierten Bitumen mit einer weiteren dritten Schicht 3, einem Trägermaterial, verbunden werden.
Weitere Erzeugnisse sind ausbildbar, indem die erste, zweite und dritte Schicht 1, 2 und 3 aus photovoltaischen Dünnschichtlaminat, polymermodifizierten Bitumen und der Trägermaterialschicht mit einer vierten Schicht 4, 4' wiederum aus polymermodifiziertem Bitumen als klebende Schicht beschichtet werden.
Die so ohne Sperrfolie ausbildbaren mehrschichtigen Solarelemente S werden nachfolgend zunächst anhand der 1 bis 7 und danach anhand der 8 bis 11 in abgeänderten Ausführungsformen näher erläutert.
Der polymermodifizierte Bitumen ist dabei als selbstklebende, polymermodifizierte Bitumenschicht, insbesondere auf Basis von SBS, SIS oder APP, mit einem klebrigmachenden Harz vermengt und kann zusätzlich noch mit einem Füllstoff vermengt werden. Der Bitumenanteil der selbstklebenden, polymermodifizierte Bitumenschicht beträgt 50–75 Gew.-%. Es ist aber auch eine nichtselbstklebende, polymermodifizierte Bitumenschicht, insbesondere wiederum auf Basis von SBS, SIS oder APP, aufbringbar, der kein klebrigmachendes Harz zugeführt wird, die jedoch wiederum mit einem Füllstoff vermengt sein kann. Der Bitumenanteil beträgt hier 50–75 Gew.-%.
An dieser Stelle sei vorsorglich festgestellt, dass die selbstklebenden und nichtselbstklebenden polymermodifizierten Bitumenschichten 2, 2' bzw. 4, 4' im erhitzen Zustand an den jeweiligen Flächen bzw. Untergründen und/oder Trägermaterialein kleben. Eine selbstklebende polymermodifizierte Bitumenschicht 2, 4 weist zusätzlich die Eigenschaft auf, dass sie auch im kalten Zustand selbstklebende Eigenschaften aufweist.
In der nachfolgenden Beschreibung sind die, im Zusammenhang mit dem nichtselbstklebenden, polymermodifizierte Bitumen, genannten Schichten oder Trennschichten/Trennfolien mit gekennzeichnet.
1 zeigt ein zweischichtiges Solarelement S mit der ersten Schicht 1 aus dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat, welches mit einer selbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 2 beschichtet ist. Auf dieser zweiten Schicht 2 ist zusätzlich eine Trennfolie 5 aufgetragen, die im Wesentlichen zur Sicherung und Lagerung des zweischichtigen Solarelementes S dient. Dieses zweischichtige Solarelement S stellt aufgrund der Flexibilität des photovoltaischen Dünnschichtlaminates eine Art universell einsetzbares, flexibles Solarelement S in zumeist rechteckiger Streifenform dar. Bei der Verlegung des mehrschichtigen Solarelementes S nach 1 kann sowohl eine vollflächige, eine streifenweise und auch eine punktuelle Verklebung auf einem Untergrund erfolgen, indem die zweite selbstklebende Schicht 2 von vorn herein in dieser Art und Weise auf das Dünnschichtlaminat 1 aufgetragen wird. Der Auftrag dieser zweiten selbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 2' erfolgt durch Kalt- oder Heißverklebung. Eine Kaltverklebung ist möglich, da die selbstklebende, polymermodifizierte Bitumenschicht 2 durch das klebrigmachende Harz auch im kalten Zustand verklebbar ist.
In 2 ist, analog zu 1, ein zweischichtiges Solarelement S gezeigt, welches ebenfalls eine Art universell einsetzbares, flexibles Solarelement S darstellt, wobei die zweite Schicht 2' mit einem nichtselbstklebenden, polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist. Der Auftrag die ser zweiten nichtselbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 2' erfolgt durch Heißverklebung. Auf die zweite nichtselbstklebende Schicht 2' wird im Wesentlichen zur Sicherung und Lagerung wiederum eine Trennfolie 5' aufgebracht.
Die Trennfolien 5 und 5' als Trennschichten sind aus PE-, PP-, TA-, E- oder PU-Material herstellbar.
Die Trennschicht 5 weist ist in Bezug auf die selbstklebende Bitumenbeschichtung, der zweiten und vierten Schicht 2, 4, eine Dicke von 60 bis 100 μm auf und die Trennschicht 5' weist, in Bezug auf die nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht 2', 4', eine Dicke von 5 bis 20 μm auf.
Auch das zweischichtige, nichtselbstklebende Solarelement S der 2 ist durch die vorhandene Flexibilität eine Art Solarstreifen, der jedoch nicht, wie das zweischichtige Solarelement S nach 1, nach abziehen der Folie 5 sofort verklebt werden kann, sondern der Auftrag eines solchen Solarstreifens, beispielsweise auf einem Dach, erfolgt durch Auftrag eines Klebers auf das Dach als vollflächige Verklebung mit Kontaktkleber, Heißbitumen oder polymermodifizierten Bitumen oder streifenweiser Verklebung ebenfalls mittels Kontaktkleber, Heißbitumen oder polymermodifizierten Bitumen. Dazu wird zuvor die Trennfolie 5' abgezogen, so dass dieses zweischichtige Solarelement S auf das Dach geklebt werden kann.
Eine auf der ersten Schicht 1 verbleibende Trennfolie 5' wirkt ferner, bei einer mechanischen Befestigung des Solarelementes S nach 2, als Dampfsperre bzw. Dampfbremse und vermeidet ein Eindringen von Feuchtigkeit in Richtung der erstens Schicht 1, dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat.
Die zweite Schicht 2' kann dabei ebenfalls teilflächig oder vollflächig, bei teilflächiger Ausführung insbesondere streifenweise, ausgebildet werden.
Die Verlegung von mehreren Solarelementen S nach 2 kann direkt auf dem Dach vollflächig erfolgen, indem eine Verlegung auf Stoß mittels Heißluftverschweißung vorgenommen wird.
Das zweischichtige Solarelement S nach 1 kann aufgrund seiner selbstklebenden Eigenschaften ohne Verwendung weiterer Kleber oder Verfahrensschritte, wie Heißluftverschweißung, auf ein Dach geklebt werden. Die Anbringung des zweischichtigen Solarelementes S der 1 auf einem Dach oder dergleichen kann aber auch, wie zu 2 beschrieben, durchgeführt werden.
3 zeigt ein weiteres, zweischichtiges Solarelement S, welches wiederum die erste Schicht 1 mit dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat und eine zweite Schicht 2, 2' aufweist, bei der die Randbereiche R mit einer zweiten Schicht 2' nichtselbstklebendem, polymermodifiziertem Bitumen beschichtet sind. Die Darstellung der 3 zeigt einen linken und rechten Randbereich R, wobei der dargestellte Schnitt die vordere Kante und hintere Kante eines rechteckigen mehrschichtigen Solarelementes S, die ebenfalls einen solchen Randbereich R besitzen können, nicht zeigt. Bei solchen, mit Randbereichen R vorgesehenen, mehrschichtigen Solarelementen S kann mindestens ein Rand R, gegenüberliegende Ränder R oder alle Ränder R mit nichtselbstklebendem, polymermodifizierten Bitumen 2' beschichtet werden.
Der dargestellte mittlere Bereich ist mit selbstklebendem, polymermodifizierten Bitumen 2 beschichtet, wobei auf der zweiten Schicht 2, 2' unterschiedliche Trennfolien 5, 5' angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Trennfolie 5 die Trennfolie 5' leicht überlappt.
Bei einer Verlegung dieses, ebenfalls flexiblen, Solarstreifens S mit mindestens einem angeordneten Randbereich R wird dieses Solarelement S beispielsweise auf einer Dachfläche ausgerollt, während gleichzeitig die Trennfolie 5 abgezogen wird, so dass die selbstklebende, zweite Schicht 2 freigegeben und auf dem Dach verklebt wird. Dabei bleibt die Trennfolie 5' im Randbereich R auf den zweiten Randschichen 2' erhalten und kann mit anderen, flexiblen oder nichtflexiblen Solarstreifen überlappend durch Heißluftverschweißung (bei der sich die Trennfolie 5' auflöst) unter Abdichtung der Schichten zueinander, und somit unter Abdichtung des Daches, verbunden werden. Bei dieser Verlegung kann sowohl eine vollflächige, streifenweise und auch eine punktuelle Verklebung erfolgen, indem die zweite, selbstklebende Schicht 2 von vorn herein, also bereits bei der Herstellung, in dieser Art und Weise auf das photovoltaische Dünnschichtlaminat 1 aufgetragen wird. Die Auswahl einer vollflächigen, streifenweisen oder punktuellen Verklebung hängt dabei vom jeweiligen Dachuntergrund ab.
Zusammenfassend zeigen also die 1 bis 3 flexible Solarstreifen als Solarelemente S mit einer ersten Schicht 1 aus einem photovoltaischen Dünnschichtlaminat, die entweder mit selbstklebendem Bitumen 2, nichtselbstklebendem Bitumen 2' oder einer Kombination innerhalb der zweiten Schicht 2, 2' beschichtet ist, wobei zum Schutz bei der Lagerung bzw. der jeweiligen Verarbeitung die jeweiligen Trennfolien 5, 5' angeordnet bzw. abziehbar sind.
Die 4 zeigt ein dreischichtiges Solarelement S, welches eine erste Schicht 1, wiederum aus photovoltaischem Dünnschichtlaminat, und eine zweite Schicht 2, aus selbstklebendem, polymermodifizierten Bitumen, umfasst, wobei auf dieser zweiten Schicht 2 als dritte Schicht 3 ein Trägermaterial kalt oder heiß aufgeklebt ist. Dieses Trägermaterial 3 kann ein Blechmaterial sein, welches unterschiedliche Dicke aufweist, so dass sich in Abhängigkeit der Biegsamkeit des als Trägermaterial verwendeten Bleches dreischichtige, flexible Solarstreifen oder bei höheren Steifigkeit des verwendeten Bleches universell einsetzbare dreischichtige starre Solarplatten ergeben.
Als dritte Schicht 3 sind auch Dichtungsbahnen einsetzbar, die in der Regel bereits mehrschichtig als Fertigprodukt bezogen werden können. Diese Dichtungsbahnen können ebenfalls mit der selbstklebenden, polymermodifizierten zweiten Bitumenschicht 2 kalt oder heiß verklebt werden, wobei wiederum in Abhängigkeit der Steifigkeit der Dichtungsbahnen dreischichtige, flexible Solarstreifen 1, 2, 3 oder dreischichtige flexible (mit einer höheren Steifigkeit, sogenannte „starre") Solarplatten 1, 2, 3 gewinnbar sind.
Die mit Blech oder Dichtungsbahnen beschichteten, dreischichtigen Solarelemente S werden zur mechanischen Befestigung in der Regel so ausgeführt, dass die jeweilige dritte Schicht 3 zur mechanischen Anbringung des Solarelementes S einen vorgebbaren Überstand 6 gegenüber der jeweils angeordneten ersten und zweiten Schicht 1, 2 aufweist. Diese Ausführungsvarianten sind in den 8 bis 11 dargestellt und werden später noch näher erläutert.
Im Fall der kalten oder heißen Verklebung von Dichtungsbahnen mittels selbstklebendem polymermodifizierten Bitumens als zweite Schicht 2, mit der an der zweiten Schicht angeordneten dritten Schicht 3, ist als Anbringung vorgesehen, dass auf den Dächern eine Verlegung als vollflächige, streifenweise oder punktuelle Verklebung erfolgt, indem auf dem Dach Kontaktkleber, Heißbitumen oder polymermodifizierter Bitumen aufgetragen wird. Diese Art der Anbringung kann selbstverständlich im Grundsatz auch für die mit Blech beschichteten, dreischichtigen Solarelemente S eingesetzt werden. Die Auswahl hängt dabei vom jeweiligen Dachuntergrund ab.
Die Verlegung von mehreren Solarelementen nach 4, bei denen die dritte Schicht 3 eine Dichtungsbahn als Trägermaterial aufweist, kann ebenfalls direkt auf dem Dach vollflächig erfolgen, indem eine Verlegung auf Stoß mittels Heißluftverschweißung vorgenommen wird. Die Verlegung mittels einem vorgesehenen Überstand 6 wird in den 8 bis 11 gezeigt und erläutert.
5 zeigt das soeben zu der 4 beschriebene, dreischichtige Solarelement S in einer vierschichtigen Ausführung, wobei als vierte Schicht 4 wiederum zunächst ein selbstklebender, polymermodifizierter Bitumen aufgetragen worden ist, auf dem wiederum eine Trennfolie 5 angeordnet ist. Der Auftrag dieser vierten selbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 4 auf die dritte Schicht 3, in 6 gezeigt, erfolgt ebenfalls durch Kalt- oder Heißverklebung. Die Kaltverklebung ist neben der Heißverklebung möglich, da es sich um ein selbstklebendes Material handelt.
6 zeigt analog dazu ein vierschichtiges Solarelement S, wobei die vierte Schicht 4' hier aus einem nichtselbstklebenden, polymermodifizierten Bitumen hergestellt ist und als Trennschicht die Trennfolie 5' angeordnet worden ist. Der Auftrag dieser vierten nichtselbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 4' auf die dritte Schicht 3 in 6 erfolgt durch Heißverklebung, da es sich hier um ein nichtselbstklebendes Material handelt.
Das in 5 dargestellte, vierschichtige Solarelement S, kann nach Abziehen der Trennfolie 5 wiederum einfachst auf ein Dach aufgelegt und aufgrund der selbstklebenden Eigenschaften der vierten Schicht 4 auf dem Untergrund kalt verklebt werden. Bei dieser Verlegung kann wieder sowohl eine vollflächige, eine streifenweise und auch eine punktuelle Verklebung erfolgen, indem die vierte, selbstklebende Schicht 4 von vorn herein bei der Herstellung in dieser Art und Weise auf die dritte Schicht 3, das Trägermaterial, aufgetragen wird. Die Auswahl hängt auch hier wieder vom jeweiligen Dachuntergrund ab.
Für die dritte Schicht 3 in der 5 kann wiederum ein starres oder flexibles Blech als Trägermaterial oder eine flexible oder starre Dichtungsbahn als Trägermaterial verwendet werden. Je nach Flexibilität der Trägermaterialschicht 3 ergeben sich somit vierschichtige Solarelemente S als selbstklebende flexible Solarstreifen oder selbstklebende starre Solarplatten.
Insofern für Solarelemente S nach 5 zusätzlich neben der Verklebung eine mechanische Befestigung vorgesehen ist, wird die dritte Schicht 3 wiederum gegenüber der ersten und zweiten Schicht bzw. der vierten Schicht 4 gemäß 9 vorzugsweise mit einem entsprechenden Überstand 6 hergestellt, so dass eine zusätzliche mechanische Befestigung der Solarplatte oder des Solarstreifens auf den Dächern realisierbar ist.
Analog ergeben sich nach 6 vierschichtige, nichtselbstklebende Solarelemente S als nichtselbstklebende Solarplatten oder Solarstreifen, wobei sich als Anbringung wiederum folgende Alternativen ergeben.
In sofern eine mechanische Befestigung vorgesehen ist, wird die dritte Schicht 3 wiederum gegenüber der ersten und zweiten Schicht bzw. der vierten Schicht 4' gemäß 10 vorzugsweise mit einem entsprechenden Überstand 6 hergestellt, so dass eine mechanische Befestigung der Solarplatte oder des Solarstreifens auf den Dächern realisierbar ist.
Die Trennfolie 5' dient bei einer mechanischen Befestigung des Solarelementes S, nach 6 bzw. 10, wiederum als Dampfsperre bzw. Dampfbremse und vermeidet ein Eindringen von Feuchtigkeit in Richtung der erstens Schicht 1, dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat.
Die Verlegung von mehreren Solarelementen S nach den 5 und 6, bei denen die dritte Schicht 3 als eine Dichtungsbahn als Trägermaterial ausgeführt ist, kann ebenfalls direkt auf dem Dach vollflächig oder teilflächig erfolgen, indem (da ein Überstand 6 nach 9 bzw. 10 fehlt) eine Verlegung auf Stoß mittels Heißluftverschweißung vorgenommen wird. Dabei löst sich die jeweilige Folie 5, 5' bei Beaufschlagung der Solarelemente S im Stoßbereich mit Heißluft auf.
Andererseits ist wiederum nach Abziehen der Trennfolie 5, 5' eine Verklebung auf dem Dach möglich. Nach 5 kleben die Solarelemente S, wie beschrieben, nach Abziehen der Trennfolie 5 selbst.
Eine Verlegung der vierschichtigen, nichtselbstklebenden Solarelemente S als nichtselbstklebende Solarplatten oder Solarstreifen erfolgt nach Abziehen der Trennfolie 5' durch Auftrag eines Klebers auf das Dach, als vollflächige Verklebung mit Kontaktkleber, Heißbitumen, polymermodifizierten Bitumen oder streifenweise Verklebung mittels Kontaktkleber, Heißbitumen oder polymermodifizierten Bitumen. Die Auswahl der Verlegung hängt dabei wieder vom jeweiligen Dachuntergrund ab.
7 zeigt, analog zu 3, ein vierschichtiges Solarelement S, welches in den Randbereichen R der vierten Schicht 4 eine Beschichtung aus nichtselbstklebendem, polymermodifizierten Bitumen 4' aufweist. Die vierte Schicht 4 ist ansonsten wiederum mit selbstklebenden, polymermodifiziertem Bitumen beschichtet, wobei die dritte Schicht 3 wiederum, wie bereits zu den 4 bis 6 beschrieben, aus flexiblem oder starren Blech oder flexiblen oder starren Dichtungsbahnen über die zweite Schicht 2 aus selbstklebendem, polymermodifiziertem Bitumen 2 mit der ersten Schicht 1, dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat, kalt oder heiß verklebt ist.
Diese Ausführung in 7 hat wieder den Vorteil, dass die selbstklebende, vierte Schicht 4 nach Abziehen der Trennfolie 5 mit dem Dach verklebt werden kann, ohne dass separat Kleber oder dergleichen auf dem Dach auftragen werden muss. Die Randbereiche R bleiben beim Abziehen der Trennschicht 5 mit den Trennfolien 5' beschichtet, da beim Abziehen der Trennfolie 5, die überlappend zur Trennfolie 5' angeordnet ist, die Trennfolie 5, auf den nichtselbstklebenden, vierten Rändern R der vierten Schicht 4' verbleibt. Dadurch bleiben die Ränder freiliegend und verkleben zunächst nicht.
In den Randbereichen R, ist dann wiederum eine Heißluftverschweißung von mehreren, in den Randbereichen R überlappenden, mehrschichtigen Solarelementen S ausführbar. Die Trennfolie 5' kann in diesem Fall an der Unterseite des Solarelementes S verbleiben. Diese Trennfolie 5' ist entsprechend dünner und wird während der Heißluftverschweißung mittels der Zuführung von heißer Luft durch die Wärme aufgelöst. Die dadurch in Verbindung gebrachten Schichten verkleben dann miteinander durch das Erhitzen mittels Heißluft, der sogenannten Heißluftverschweißung.
Auch bei den vierschichtigen Solarelementen S nach 7 ist eine selbstklebende Verlegung vollflächig, streifenweise punktuell möglich, indem die vierte, selbstklebende Schicht 4 von vorn herein in dieser Art und Weise auf die dritte Schicht 3, das Trägermaterial, aufgetragen wird. Die Auswahl der vierten Schicht, selbstklebend 4, nichtselbstklebend 4' oder einer Kombination davon, hängt dabei wieder vom jeweiligen Dachuntergrund ab.
Bei den, in den 4 bis 11 möglichen, als dritte Schicht 3 einsetzbaren, flexiblen oder starren Blechen wird vorzugsweise Blech nach der DIN EN 10326/143 in der Mindestgüte S250GD mit einer Beschichtung AZ185 vorgeschlagen.
Als flexible oder ggf. starre Dichtungsbahnen für die dritte Schicht 3 wird in einer anderen Ausführung ebenfalls nach den 4 bis 11 eine mehrschichtige Dichtungsbahn vorgeschlagen, die eine erste, obere Schicht, als eine dessinierte oder nichtdessinierte TPE-Schicht und eine zweite Schicht, als eine EPDM-Schicht mit integriertem Glasgelege und eine dritte Schicht als TPE-Schicht aufweist.
Die nichtselbstklebenden bzw. selbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschichten 2, 2' zeigten gegenüber der ersten Schicht 1, dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat, hinsichtlich Schälfestigkeit sehr gute Werte, wobei dieser Wert 7x bis 8x höher liegt als der geforderte Mindestwert von ≥ 1,0 N/mm².
Vorteilhaft ist, dass dieser 7x bis 8x höhere Wert, insbesondere in den verklebten, als auch den verschweißten Formen, bei denen eine Verbindung zu einem Trägermaterial 3 erst später erfolgt, nachgewiesen werden konnte.
Bei den 1, 2, 3 sowie 5, 6, 7 bzw. 9, 10, 11 erfolgt in der Regel die Verklebung mit dem jeweiligen Untergrund mit 7- bis 8-fachen verbesserten Haftfestigkeitswerten. Diese Werte werden sonst nur bei den, mit dem Untergrund mittels Heißluft verschweißten, Erzeugnissen erreicht.
Die in den 1, 2 und 3 beschriebenen, zweischichtigen Solarelemente S können zusammenfassend auf Trägerschichten 3, wie nicht beschichteten oder beschichteten Metallen, Kunststoffen (außer PVC-weich, die monomer weich gemacht sind) oder Bitumendichtungsbahnen oder anderen Dichtungsbahnen, aufgebracht werden.
Die als Dichtungsbahnen oben beschriebenen, einsetzbaren Bitumenbahnen als dritte Schicht 3, die ihrerseits bereits mehrschichtig ausgebildet sind, gehen mit dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat, der ersten Schicht 1, beispielsweise über die selbstklebende, polymermodifizierte Bitumenschicht 2 eine mit hoher Kohäsion und Haftung versehene Verbindung ein. Ausgeschlossen sind, wie bereits erwähnt, die monomer weich gemachten PVC-Dachbahnen.
Die Erzeugnisse nach den 2, 3, 6 und 7 sowie 10 und 11, die jeweils nichtselbstklebende Schichten 2', 4' oder nichtselbstklebende Bereiche besitzen, weisen in diesen Schichten 2', 4' oder Bereichen eine sehr gute Heißluftverschweißbarkeit auf.
Selbstklebende Schichten 2, 4 sind wie zuvor beschrieben ebenfalls sehr gut heißluftverschweißbar, jedoch ist die Heißluftverschweißung zumeist wegen der selbstklebenden Eigenschaften gar nicht nötig. Gegebenenfalls wird die beschriebene Stoß-Heißluftverschweißung trotz der selbstklebenden Eigenschaften zusätzlich vorgenommen.
Alle mehrschichtigen Solarelemente S besitzen eine sehr hohe Standfestigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen, und weisen eine sehr gute Dauerverträglichkeit mit verschiedensten Trägermaterialien 3 (Dachmaterialien) auf.
Bei der abgesehen von Randbereichen 6 selbstklebenden, vollflächigen Verklebung der mehrschichtigen Solarelemente S auf einer bereits vorhandenen Dachbahn, wie es beispielsweise die Solarelemente S nach 1, 3, 5, 7, 9 und 11 durch die bereits angeordnete selbstkle bende, polymermodifizierte Schicht 4 ermöglichen, ist eine Grundierung mit entsprechenden Primern vorgesehen.
Die mit Blech oder Dichtungsbahnen beschichteten, drei- und vierschichtigen Solarelemente S nach den 8, 9, 10 und 11 werden zur möglichen mechanischen Befestigung oder zur randseitigen Heißluftverschweißung mit mindestens einem einseitigen Überstand 6 ausgeführt. Der Überstand 6 kann selbstverständlich auch an gegenüberliegenden oder allen Rändern oder beispielsweise über Eck vorgesehen werden. In der jeweiligen Schnittdarstellung der 8, 9, 10 und 11 ist jeweils eine einseitige Ausführung dargestellt.
Wie bereits teilweise beschrieben, können die Schichten 3, 4 oder 3, 4' nur mechanisch am Dach befestigt werden oder es wird beispielsweise die untere Schicht mechanisch befestigt und die im Randbereich 6 überlappende, oben liegende Schicht mit der unteren Schicht verklebt.
Eine weitere Ausführung ist ferner die überlappende Klebung im Randbereich R durch den jeweiligen Überstand 6 jedoch gänzlich ohne mechanische Befestigung. Hierauf wird unter Bezugnahme auf die 8, 9, 10 und 11 nochmals kurz eingegangen.
Ein Solarelement S nach 8 wird vorzugsweise als dritte Trägermaterialschicht 3 ein Blech sein und mittels einem einseitigen oder zweiseitigen Überstand 6 lediglich mechanisch befestigt.
In 10 erfolgt der Auftrag der vierten selbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 4 auf die dritte Schicht 3 durch Kalt- oder Heißverklebung, d. h. der Auftrag der vierten Schicht 4 erfolgt in kaltem oder heißem Zustand des polymermodifizierten Bitumens, wobei das heiße Bitumen nach seinem Auftrag wieder erkaltet.
9 erlaubt vorzugsweise eine im Überstand 6 einseitig, zweiseitig oder umlaufende überlappende, selbstklebende Anbringung auf einem Dach, durch die selbstklebende polymermodifizierte Bitumenschicht 4. Eine zusätzliche Heißluftverschweißung im überlappenden Bereich (im Überstand 6) ist möglich.
In 10 erfolgt der Auftrag der vierten nichtselbstklebenden, polymermodifizierten Bitumenschicht 4' auf die dritte Schicht 3 durch Heißverklebung, d. h. der Auftrag der vierten Schicht 4' erfolgt in heißem Zustand des polymermodifiziertes Bitumens, welches dann wieder erkaltet.
Ein Solarelement S nach 10 kann neben den zu 6 beschriebenen Verlegungsmöglichkeiten so angeordnet werden, dass bei Verlegung von mehreren Solarelementen S, bei denen die dritte Schicht 3, eine Dichtungsbahn als Trägermaterial ist, direkt auf dem Dach vollflächig erfolgt, indem eine Verlegung nicht auf Stoß, sondern im Überstand 6 überlappend, mittels Heißluftschweißung vorgenommen wird. Die Trennfolie 5' der 10 dient bei einer mechanischen Befestigung des Solarelementes S über den zur Befestigung vorgesehenen Überstand 6 als Dampfsperre und vermeidet ein Eindringen von Feuchtigkeit in Richtung der ersten Schicht 1, dem photovoltaischen Dünnschichtlaminat. Bei der möglichen Heißluftverschweißung löst sich die Trennfolie 5' im Bereich des Überstandes 6 auf.
11 zeigt ebenfalls den Überstand 6, der zur überlappenden Verlegung des vierschichtigen Solarelementes S, wie zu 7 bereits beschrieben, dient. Bei der ggf. zusätzlichen, mechanischen Anbringung ist ebenfalls der Überstand 6 nutzbar.
Zur Herstellung der zweischichtigen Solarelemente S, bei denen keine Polyester-Sperrfolie zwischen der ersten und zweiten Schicht angeordnet wird, wird wie folgt vorgegangen. In getrennten Vorratsbehältern wird selbstklebendes und nichtselbstklebendes, polymermodifiziertes Bitumen auf eine vorgebbare Temperatur erhitzt, so dass das Bitumen fließfähig ist.
Anschließend wird die erste Schicht 1, das photovoltaische Dünnschichtlaminat, über eine Transporteinrichtung dem jeweiligen Vorratsbehälter so zugeführt, dass der Unterseite des Dünnschichtlaminates selbstklebendes und/oder nichtselbstklebendes, polymermodifiziertes Bitumen schichtenartig zugeführt werden kann. Durch diese Lösung ergeben sich die zweischichtigen Solarelemente S nach den 1, 2 und 3, wobei gemäß 3 selbstverständlich nur im Randbereich R nichtselbstklebendes, polymermodifiziertes Bitumen zugeführt wird.
Während des Auftragens der zweiten Schicht 2, 2' wird im Bereich des Auftragens des polymermodifizierten Bitumens an der Oberseite und/oder Unterseite das photovoltaische Dünnschichtlaminat 1 mittels einer Kühlvorrichtung gekühlt.
Bei der Transporteinrichtung ist vorgesehen, dass die mit Steckern und Anschlussdosen versehenen Dünnschichtlaminate problemlos entlang der jeweiligen Vorratsbehälter geführt werden können, ohne dass diese vorgesehenen Anschlüsse beeinträchtigt werden.
Zusätzlich ist ggf. vorgesehen, die bereits aufgetragenen, zweiten Schichten 2, 2', auch in dem nachfolgenden Bereich von der Ober- und Unterseite abzukühlen, um in einem weiteren Schritt die aufgetragenen Schichten 2, 2' über eine Glättvorrichtung bei einer bestimmten vorgebbaren Temperatur glätten zu können.
Vorzugsweise nach dieser Glättung, erfolgt in einem nächsten Schritt der Auftrag der beschriebenen Trennschichten 5, 5', die aus einem Folienmaterial bestehend über eine erste Zuführeinrichtung ausgegeben und auf die jeweilige Schicht 2, 2' aufgelegt werden. Anschließend erfolgt eine Weiterverarbeitung zu einem drei- oder mehrschichtigen Solarelementen S in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Auftragsverfahren. Je nach Solarelement S, dessen Größe und vorgesehener Verlegung, werden die dritte Schicht 3 und/oder vierte Schicht 4 mit den entsprechenden Trennschichten 5, 5' mit dem zweischichtigen Solarelement S, nach 1 bis 3, mit polymermodifizierten, selbstklebenden oder nichtselbstklebenden Bitumen mit der Trägerschicht 3 und ggf. daran angeordneten vierten selbst- oder nichtselbstklebenden Schichten 4, 4' kalt bzw. heiß verklebt.
In den 1A bis 11A sind die mehrschichtigen Solarelemente S nach den 1 bis 11, jedoch jeweils mit einer Polyester-Sperrfolie F dargestellt, die auf der Unterseite der photovoltaischen Dünnschicht 1 mittels eines Klebemittels K zwischen der ersten photovoltaischen Dünnschicht 1 und der zweiten selbstklebenden oder nichtselbstklebenden Schicht 2, 2' angeordnet ist.
Für die 1A bis 11A gilt die Beschreibung der 1 bis 11, wobei zusätzlich gemäß der bereits beschriebenen Verfahrensweise eine Polyester-Sperrfolie F an die erste Schicht 1, das photovoltaische Dünnschichtlaminat, „ankaschiert" wird.
Es ergeben sich hochwertige mehrschichtige Solarelemente S, die – wie in den 1A und 2A gezeigt – zweischichtig 1, 2 oder 1, 2' aus einer ersten Schicht aus photovoltaischem Dünnschichtlaminat 1 und einer zweiten vollflächigen selbstklebenden oder nichtselbstklebenden 2, 2' und jeweils einer vollflächigen Trennfolie 5, 5' hergestellt sind.
Die selbstklebende polymermodifizierte Bitumenschicht 2 (siehe 1A) wird dabei entweder an die Polyester-Sperrfolie F durch kalte oder beheizte Walzen angedrückt bzw. angewalzt und ist dadurch mittels Kaltverklebung oder Heißverklebung mit der zweiten Schicht 2 verbindbar, wonach die zweite Schicht 2 mit der Sperrfolie mittels dem Klebemittel K an die Unterseite der ersten Schicht 1, das photovoltaische Dünnschichtlaminat, angeklebt wird.
Die nichtselbstklebende, polymermodifizierte Bitumenschicht 2 (1A) wird dabei entweder an die Polyester-Sperrfolie F durch beheizte Walzen angedrückt bzw. angewalzt und ist dadurch mittels Heißverklebung mit der zweiten Schicht 2 verbindbar, wonach die zweite Schicht 2 mit der Sperrfolie mittels dem Klebemittel K an die Unterseite der ersten Schicht 1, an das photovoltaische Dünnschichtlaminat angeklebt wird.
Die Herstellung des mehrschichtigen Solarelementes S nach 3A erfolgt analog, jedoch ist der zentrale Bereich mit selbstklebendem, polymermodifizierten Bitumen 2 und die Randbereiche R der zweiten Schicht 2' mit nichtselbstklebendem, polymermodifizierten Bitumen unter Heißverklebung beschichtet. Auf die Bedeutung des Randbereiches R bei der Anbringung des Solarelementes auf einem Untergrund und dieser Art der Beschichtung wurde bereits in der Beschreibung zu der 3 eingegangen.
Zusammenfassend zeigen also die 1A, 2A und 3A flexible Solarstreifen als Solarelemente S, mit einer ersten Schicht 1 aus photovoltaischem Dünnschichtlaminat und einer ankaschierten Polyester-Sperrfolie F, insbesondere einer Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) oder einer Polyethylenterephthalat/Aluminium/Polyethylenterephthalat-Folie (PET/Alu/PET-Folie), die entweder mit selbstklebendem Bitumen 2, nichtselbstklebendem Bitumen 2' oder einer Kombination innerhalb der zweiten Schicht 2, 2' beschichtet ist, wobei zum Schutz, der Lagerung und der jeweiligen vorgesehenen Verarbeitung bzw. Anbringung auf einem Untergrund die jeweiligen Trennfolien 5, 5' angeordnet sind.
Die 4A bis 11A zeigen die mehrschichtigen Solarelemente S in den weiteren Ausführungsformen nach den Beschreibungen der 4 bis 11, jedoch mit ankaschierter Polyester-Sperrfolie F, insbesondere einer Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) oder einer Polyethylenterephthalat/Aluminium/Polyethylenterephthalat-Folie (PET/Alu/PET-Folie) zum Schutz des photovoltaische Dünnschichtlaminat 1 gegen chemische Einflüsse der zweiten selbstklebenden und/oder nichtselbstklebenden polymermodifizierten Bitumenschicht 2, 2'.
Der Anwender kann somit je nach Anwendungsfall aus einer Vielzahl von mehrschichtigen Solarelementen S nach den 1 bis 11 (ohne Polyester-Sperrfolie F) bzw. 1A bis 11A (mit Polyester-Sperrfolie F) auswählen, wobei die Beschreibung der 1 bis 11 hinsichtlich der Anbringungsmöglichkeiten auf einem Untergrund, insbesondere einem Dach, auch für die Solarelemente der 1A bis 11A analog gilt.

S: mehrschichtiges Solarelement
1: erste Schicht [photovoltaische Dünnschicht]
K: Klebemittel
F: Sperrfolie
2: zweite Schicht [polymermodifizierten Bitumen (selbstklebend)]
2': zweite Schicht [polymermodifizierten Bitumen (nichtselbstklebend)]
3: dritte Schicht [Trägermaterialschicht]
4: vierte Schicht [polymermodifizierten Bitumen (selbstklebend)]
4': vierte Schicht [polymermodifizierten Bitumen (nichtselbstklebend)]
5: Trennfolie auf polymermodifizierten Bitumen (selbstklebend)
5': Trennfolie auf polymermodifizierten Bitumen (nichtselbstklebend)
6: Überstand
R: Randbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3854773 T2 [0002]
- DE 19910420 A1 [0008, 0008, 0008]
- DE 20111595 U1 [0008, 0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN 10326/143 [0088]

Claims

Mehrschichtiges Solarelement (S), welches eine erste Schicht (1) aus einem photovoltaischen Dünnschichtlaminat umfasst, die auf ihrer Unterseite mit mindestens einer zweiten Schicht (2, 2') aus einem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite der ersten Schicht (1) zwischen der ersten und zweiten Schicht (1, 2, 2') eine Polyester-Sperrfolie (F) angeordnet ist, die mittels eines Klebemittels (K) mit der ersten Schicht (1) verbunden – „kaschiert” – ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyester-Sperrfolie (F) eine Polyethylenterephthalat-Folie (PET-Folie) oder eine Polyethylenterephthalat/Aluminium/Polyethylenterephthalat-Folie (PET/Alu/PET-Folie) mit einer innenliegenden Aluminiumschicht ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (K) ein Schmelzkleber, ein Polyurethankleber-Kleber (PUR-Kleber) oder ein reaktiver Polyolefin-Kleber (SiMelt) oder eine UV-vernetzender Kleber ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (2) auf ihrer Unterseite mit einer dritten, flexiblen oder starren Schicht (3) als Trägermaterial zumindest teilweise verklebt ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte flexible oder starre Schicht (3) als Trägermaterial mit einer vierten Schicht (4, 4') aus einem polymermodifizierten Bitumen beschichtet ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite oder vierte Schicht (2, 2', 4, 4') teilflächig oder vollflächig ausgebildet ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite oder vierte Schicht (2, 2', 4, 4') teilflächig als streifenweise Beschichtung ausgebildet ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach einem der Ansprüche 1, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und vierte Schicht (2, 4) selbstklebende Bitumenschichten aus polymermodifizierten Bitumen sind, die auf Basis von SBS, SIS oder APP und einem klebrigmachenden Harz hergestellt sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach einem der Ansprüche 1, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und vierte Schicht (2', 4') nichtselbstklebende Bitumenschichten aus polymermodifizierten Bitumen sind, die auf Basis von SBS, SIS oder APP, jedoch ohne ein klebrigmachendes Harz, hergestellt sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach einem der Ansprüche 1, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und vierte Schicht (2, 4) selbstklebende Bitumenschichten nach Anspruch 9 sind, jedoch die zweite und vierte Schicht (2', 4') Randbereiche (R) mit einer nichtselbstklebenden Bitumenschicht nach Anspruch 10 aufweisen.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der polymermodifizierten Bitumen und die dadurch selbstklebende oder nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2, 4, 2', 4') zusätzlich mit einem Füllstoff vermengt ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2, 4) einen Bitumenanteil von 50 bis 75 Gew.-% aufweist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2', 4') einen Bitumenanteil von 50 bis 70 Gew.-% aufweist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2, 4) und die nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2', 4') jeweils mit einer zugehörigen Trennschicht (5, 5') versehen sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zugehörigen Trennschichten (5, 5') unterschiedlich eingefärbt sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (5, 5') eine Folie, insbesondere eine PE-, PP-, PA, E- oder PU-Folie, ist.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 15, durch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (5) in Bezug auf die selbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2, 4) eine Dicke von 60 bis 100 μm aufweist und die Trennschicht (5') in Bezug auf die nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2', 4') eine Dicke von 5 bis 20 μm aufweist.
Mehrschichtiges Solarelement nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (5) in Bezug auf die selbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2, 4) vor dem Verlegen abziehbar ist, während die Trennschicht (5') in Bezug auf die nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2', 4') auch beim Verlegen einen festen Verbund mit dieser bildet.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial als dritte flexible oder starre Schicht (3) ein auf die zweite selbstklebende Schicht (2) aufklebbares Blechmaterial unterschiedlicher Dicke ist, wobei in Abhän gigkeit der Dicke der dritten Schicht (3) dreischichtige Solarelemente (S) als „flexible Solarstreifen" oder bei höherer Steifigkeit der Bleche „Solarplatten" gewinnbar sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial der dritten Schicht (3) vorzugsweise flexible oder starre Bleche nach der EU-Norm 10327 in der Güte DX51D mit der Beschichtung AZ185 unterschiedlicher Dicke einsetzbar sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial als dritte, flexible Schicht (3) eine auf die zweite selbstklebende Schicht (2) aufklebbare Dichtungsbahn ist, die eine • erste obere Schicht als eine dessinierte oder nicht dessinierte TPE-Schicht und • eine zweite Schicht als eine EPDM-Schicht, mit integriertem Glasgelege und • eine dritte Schicht als TPE-Schicht aufweist, wobei in Abhängigkeit der Dicke der dritten Schicht (3) dreischichtige Solarelemente (S) als „flexible Solarstreifen" oder bei höherer Steifigkeit der Dichtungsbahnen „Solarplatten" gewinnbar sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstklebende Bitumenbeschichtung der zweiten und vierten Schicht (2, 4) und die nichtselbstklebende Bitumenbeschichtung der zweitem und vierten Schicht (2', 4') statt mit einer zugehörigen Trennschicht (5, 5') als Trennschicht mit einer Feinquarz-Abstreuung versehen sind.
Mehrschichtiges Solarelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (3) nach Anspruch 20, ohne aufgebrachte vierte, selbstklebende oder nichtselbstklebende Schicht (4, 4') oder • die dritte Schicht (3) nach Anspruch 20, mit einer vierten nichtselbstklebenden Schicht (4') aus dem nichtselbstklebenden polymermodifizierten Bitumen nach Anspruch 10 beschichtet ist, und somit einen zur mechanischen Anbringung oder zu einer Heißluftverschweißung vorgesehenen Überstand (6) gegenüber der jeweils angeordneten ersten und zweiten Schicht (1, 2) aufweist.