DE202012102917U1 - Improved solar cell - Google Patents
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Abstract
Verbesserte, aus Schichten aufgebaute Schichtsolarzelle, umfassend eine oberseitige, einfallendes Licht in Strom umwandelnde Photovoltaik-Schichtfolge und eine vom Licht abgewandte, verschattete Unterseite, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom erzeugende Photovoltaik-Schichtfolge mit mindestens einer unterseitig dazu im verschatteten Bereich ausgebildeten, die Stromausbeute verbessernden Funktions-Schichtfolge der Schichtsolarzelle verbunden ist.Improved, layered solar cell, comprising a top-side, incident light into electricity converting photovoltaic layer sequence and a shaded underside facing away from the light, characterized in that the power-generating photovoltaic layer sequence with at least one underside formed in the shaded area, the current yield improving functional layer sequence of the layered solar cell is connected.
Description
Technischer BereichTechnical part
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Schichtsolarzelle gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Schutzansprüche.The present invention relates to an improved layer solar cell according to the preamble of the independent claims.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art
Gattungsgemäße Schichtsolarzellen sind aus übereinander angeordneten Schichten aufgebaut, wobei diese Schichten mindestens eine Licht vollständig absorbierende Schicht aufweisen. Naturgemäß weisen solche Schichtenverbünde damit eine dem Licht zuzuwendende Oberseite auf, welche einfallendes Licht zumindest anteilig in Strom umwandelt, während die Rückseite verschattet ist. Daher wird die Licht absorbierende Schicht auch als Absorberschicht bezeichnet. Je nach Aufgabe kann man hierbei unterschiedliche Schichtfolgen innerhalb des Schichtverbundes unterscheiden. Schichtfolgen aus leitenden, transparenten Oxiden dienen beispielsweise – neben der Funktion als oberseitige Elektroden-Schichtfolge – häufig als Schutz-Schichtfolge auch dem mechanischen Schutz der darunter liegenden, photovoltaisch Strom erzeugenden Photovoltaik-Schichtfolgen.Generic layer solar cells are constructed from layers arranged one above the other, these layers having at least one light-fully absorbing layer. Naturally, such layers have a surface facing the light, which converts incident light at least partially into electricity, while the back is shadowed. Therefore, the light-absorbing layer is also referred to as an absorber layer. Depending on the task, one can differentiate between different layer sequences within the layer composite. Layer sequences of conductive, transparent oxides are used, for example-in addition to the function as top-side electrode layer sequence - often as a protective layer sequence and the mechanical protection of the underlying, photovoltaic power-generating photovoltaic layer sequences.
Aus der
Nachteilig ist bei den gattungsgemäßen Schichtzellen, dass das vollständig absorbierte Licht nur im Bereich von 10% bis 20% in Strom umgewandelt werden kann, während der Rest der Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Gerade bei starkem Lichteinfall heizt dies die Absorberschicht stark auf und senkt die Effektivität der Umwandlung.A disadvantage of the generic layer cells that the fully absorbed light can be converted only in the range of 10% to 20% in electricity, while the rest of the energy is absorbed and converted into heat. Especially in strong light, this heats the absorber layer strongly and reduces the effectiveness of the conversion.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und für gattungsgemäße Schichtzellen eine Verbesserung vorzuschlagen, die dieser Problematik Rechnung trägt und die potentielle Ausbeute auch bei starkem Lichteinfall verbessert und stabilisiert.Object of the present invention was therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to propose an improvement for generic layer cells, which takes into account this problem and improves the potential yield even in strong light and stabilized.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Merkmale der unabhängigen Schutzansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Schutzansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.The solution of this task is carried out according to the features of the independent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the following description.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Erfindungsgemäß ist die beanspruchte Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass die Strom erzeugende Photovoltaik-Schichtfolge mit mindestens einer unterseitig dazu im verschatteten Bereich ausgebildeten, die Stromausbeute verbessernden Funktions-Schichtfolge der Schichtsolarzelle verbunden ist.According to the invention, the claimed photovoltaic layer is characterized in that the photovoltaic layer sequence generating power is connected to at least one underside formed in the shaded area, the current yield improving functional layer sequence of the layer solar cell.
Beschreibung der Erfindung und vorteilhafter MerkmaleDescription of the invention and advantageous features
Verbunden bedeutet hierbei, dass die Funktions-Schichtfolge als Teil der Schichtsolarzelle selbst ausgebildet ist. Die Schichtsolarzelle besteht somit aus einer Mehrzahl an aufeinander angeordneten Schichten, welche einen durchgängigen, mechanisch stabilen Schichtverbund ausbilden. Unterseitig zur Absorberschicht ist dabei die Funktions-Schichtfolge angeordnet, welche die Leistung und Ausbeute der oberseitig dazu angeordneten Absorberschicht stabilisiert und verbessert. Die vorliegende Erfindung schlägt dies erstmals als kompakten Schichtverbund innerhalb einer Schichtzellenstruktur vor. So ausgebildet entfallen zusätzliche Steuer- oder Regelmodule, die bei klassischen Zellen hoher Temperatur und/oder Teilverschattung durch selektive Schaltungen einzelner Zellen entgegenwirken.Connected here means that the functional layer sequence is formed as part of the layer solar cell itself. The layer solar cell thus consists of a plurality of layers arranged on one another, which form a continuous, mechanically stable layer composite. On the underside of the absorber layer, the functional layer sequence is arranged, which stabilizes and improves the performance and yield of the absorber layer arranged on the top side. The present invention proposes this for the first time as a compact layer composite within a layered cell structure. Thus formed account for additional control or control modules that counteract classical cell high temperature and / or partial shading by selective circuits of individual cells.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass die Funktions-Schichtfolge mindestens eine Schichtfolge aufweist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoelektrischer Doppelschicht, strukturierter Peltier-Schichtfolge, kapazitiv zwischenspeichernder Doppelschicht und strukturchemisch zwischenspeichernder Ladungsschicht.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that the functional layer sequence comprises at least one layer sequence which is selected from the group consisting of thermoelectric double layer, structured Peltier layer sequence, capacitively caching double layer and structurally caching charge layer.
Eine thermoelektrische Doppelschicht bildet entlang der Grenzschicht zweier Einzelschichten eine Potentialdifferenz aus, welche mit zunehmender Temperatur größer wird; bei Thermoelementen ist dies als Seebeck-Effekt bekannt und wird zur Bestimmung der Temperatur über die messbare Potentialdifferenz verwendet. Vorliegend dient die mit steigender Temperatur ansteigende Thermospannung dazu, elektrisch in den Stromabnahmekreis eingebunden die Leistung der photovoltaisch Strom erzeugenden Schichten zu stabilisieren und Spannung und Stromstärke auf einem konstanteren, effizienten Niveau zu halten.A thermoelectric double layer forms a potential difference along the boundary layer of two individual layers, which increases with increasing temperature; for thermocouples, this is known as the Seebeck effect and is used to determine the temperature over the measurable potential difference. The present serves with increasing temperature rising thermoelectric voltage, electrically incorporated into the current collection circuit to stabilize the performance of the photovoltaic power generating layers and to maintain voltage and current at a more constant, efficient level.
Eine strukturierte Peltier-Schichtfolge bezeichnet eine Schicht, in der über eine Vielzahl an p-n-Übergängen, die über metallisch verbindende Kontakte zwischen mindestens zwei Bereichen symmetrisch getrennt angeordnet sind, ein Temperaturgradient über aktiven Stromfluss eingestellt oder unter Abnahme eines Thermostromes ausgeglichen werden kann.A structured Peltier layer sequence refers to a layer in which a temperature gradient can be set via active flow of current or compensated for with a decrease in a thermo-current via a plurality of p-n junctions which are arranged symmetrically separated by metallically connecting contacts between at least two regions.
Besonders vorteilhaft kann diese Schichtfolge zwischen den Kontakten weitere, mikrostrukturierte Schichten aufnehmen wie zum Beispiel MOS-FETs, welche eine Teilbestromung der Peltierschichtfolge mit dem photovoltaisch in der Zelle erzeugten Strom bei thermisch bedingtem Abweichen von den geforderten Leistungswerten regeln, wodurch eine sich den Temperaturbedingungen selbst regelnd anpassende Schichtzelle bereitgestellt wird.Particularly advantageously, this layer sequence between the contacts record other, microstructured layers such as MOS-FETs, which regulate a Teilbestromung the Peltierschichtfolge with the photovoltaic current generated in the cell at thermally induced deviation from the required power values, thereby regulating the temperature conditions themselves adaptive layer cell is provided.
Eine kapazitiv zwischenspeichernde Doppelschicht nimmt einen Teil des photovoltaisch erzeugten Stroms der Zelle wie ein Kondensator auf; zu diesem Zweck weist die Doppelschicht mindestens zwei elektrisch getrennte Teilschichten auf, welche entgegengesetzt aufladbar in der Schichtfolge angeordnet sind. Bei plötzlicher Verschattung wird sich dieser Zwischenspeicher wieder Entladen, wodurch die Leistungscharakteristik der Schichtzelle deutlich gleichmäßiger und einheitlicher gehalten wird.A capacitively-latching bilayer receives a portion of the photovoltaic-generated current of the cell as a capacitor; For this purpose, the double layer has at least two electrically separated partial layers, which are disposed in an oppositely chargeable manner in the layer sequence. In the event of sudden shading, this intermediate store will discharge again, as a result of which the performance characteristics of the layered cell will be kept much more uniform and uniform.
Besonders bevorzugt wird eine Mehrzahl an kapazitiv zwischenspeichernden Doppelschichten mikrostrukturiert kaskadiert regelnd verschaltet angeordnet, um kurzfristige Verschattungen im Minutenbereich mit nahezu konstanter Spannung überbrücken zu können.Particularly preferably, a plurality of capacitively caching double layers are arranged in a microstructured cascaded, regulated manner in order to be able to bridge short-term shadows in the minute range with an almost constant voltage.
Eine strukturchemisch zwischenspeichernde Ladungsschicht ist eine Feststoffschicht, welche über strukturchemische Veränderung Strom reversibel zu speichern vermag. Vorteilhaftes Beispiel hierfür sind beispielsweise Aktivkohle-Dielektrika, welche mit weiteren, anorganischen Verbindungen modifiziert und verpresst als Basis für Kondensatoren mit höchster Speicherdichte dienen. Mit Hilfe solcher Speicherschichten ist die beanspruchte Schichtsolarzelle besonders vorteilhaft sogar als Energiequelle für schwache Verbraucher wie Halbleiter-Regelkreise oder Rotlicht-LED's verwendbar, wobei die Verbraucher besonders bevorzugt gleichfalls in die Schichtfolge integriert angeordnet sind.A structurally intermediate charge layer is a solid layer, which is capable of reversibly storing current through structural chemical modification. Advantageous examples of this are, for example, activated carbon dielectrics, which are modified with other inorganic compounds and compressed to serve as the basis for capacitors with the highest storage density. With the help of such storage layers, the claimed layer solar cell is particularly advantageous even used as an energy source for weak consumers such as semiconductor control circuits or red light LEDs, the consumers are particularly preferably also integrated in the layer sequence.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schichtfolge aus anorganischen Schichten mit einer geschlossenen Porosität von maximal 5 Volumenprozent, bevorzugt 0,01 bis 4 Volumenprozent, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Volumenprozent, besteht.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that at least one layer sequence consists of inorganic layers having a closed porosity of not more than 5 percent by volume, preferably from 0.01 to 4 percent by volume, more preferably from 0.1 to 1 percent by volume.
Anorganische Schichten sind solche, die in ihren Bestandteilen Kohlenstoff allenfalls in elementarer Form, als Carbid, Graphit, Ruß oder Oxid umfassen. Im Gegensatz hierzu würden Kohlenwasserstoff-Verbindungen wie Alkylsulfonate oder Kohlenwasserstoff-Polymere wie Polystyrole eine organische Schicht kennzeichnen.Inorganic layers are those which in their constituents comprise carbon at most in elemental form, as carbide, graphite, carbon black or oxide. In contrast, hydrocarbon compounds such as alkyl sulfonates or hydrocarbon polymers such as polystyrenes would characterize an organic layer.
Durch eine geringe Porosität anorganischer Schichten ist ein ausreichender, elektrischer Kontakt zu den angrenzenden Schichten bei gleichzeitiger, mechanischer Stabilität sichergestellt. Bevorzugt dotierte Schutz-Schichten und/oder Schutz-Schichtfolgen, welche gleichzeitig die Stromausbeute erhöhen, werden so zugänglich.Low porosity of inorganic layers ensures adequate electrical contact with the adjacent layers with simultaneous mechanical stability. Preferably doped protective layers and / or protective layer sequences, which simultaneously increase the current efficiency, are thus accessible.
Rein anorganische Schichten weisen kleinere, strukturchemische Einheiten auf, die sich in einem dichteren, belastbareren Verbund anordnen. Je geringer dabei die Porosität, desto besser ist unter anderem die mechanische Belastbarkeit durchgehend anorganischer Schichtverbunde. Vorteilhafte Verwendungen in regelmäßig und punktuell unterschiedlich belasteten Bereichen wie zum Beispiel Fußmatten werden so zugänglich.Pure inorganic layers have smaller, structural units that are arranged in a denser, stronger bond. The lower the porosity, the better among other things is the mechanical load capacity of continuous inorganic laminates. Advantageous uses in regularly and selectively differently loaded areas such as floor mats are thus accessible.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schichtfolge aus mikrostrukturierten Dünnschichten mit Schichtdicken der einzelnen Schichten von maximal 10 Mikrometern, bevorzugt 0,01 bis 5 Mikrometern, besonders bevorzugt 0,05 bis 2 Mikrometern, besteht.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that at least one layer sequence consists of microstructured thin layers with layer thicknesses of the individual layers of not more than 10 micrometers, preferably from 0.01 to 5 micrometers, particularly preferably from 0.05 to 2 micrometers.
Schichtfolgen weniger Mikrometer Dicke bieten bei der photovoltaischen Stromerzeugung bereits den maximalen Wirkungsgrad bei sehr geringem Materialaufwand. Eine Mikro-Strukturierung bietet den zusätzlichen Vorteil, dass Kontakte und Strom abnehmende Leiter innerhalb des Schichtverbundes mit ausgebildet werden können, was aufwändige Nach-Montagen überflüssig macht.Layer sequences of a few micrometers thickness already provide maximum efficiency in photovoltaic power generation with very low material costs. Micro-structuring offers the additional advantage that contacts and current-reducing conductors can be formed within the layer composite, which makes time-consuming post-montages superfluous.
Besonders vorteilhaft umfasst die Mikrostrukturierung eine Implementierung von regelnden Halbleiter-Kombinationen und/oder eine Verschaltung mehrerer Zellen zu diskreten, innerhalb einer Schichtfolge verschalteten Modulen.Particularly advantageously, the microstructuring comprises an implementation of regulating semiconductor combinations and / or an interconnection of several cells to discrete modules connected within a layer sequence.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht der Schichtzelle als thermisch kompaktierte, anorganische, amorphe bis polykristalline Schicht ausgebildet ist.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that at least one layer of the layer cell is formed as a thermally compacted, inorganic, amorphous to polycrystalline layer.
Thermische Kompaktierung bezeichnet ein Aushärten und/oder Einbrennen von anorganischen Gemischen, welches unterhalb der Schmelz- oder Sintertemperatur durchgeführt wird. Zu diesem Zweck werden die anorganischen Verbindungen vorteilhaft mit bei niedrigeren Temperaturen flüchtigen Sinterhilfen versetzt und/oder bevorzugt zumindest zu 10% auf eine Korngröße zerkleinert, welche im Submikrometerbereich liegt und bereits bei niedrigeren Temperaturen zu größeren Agglomeraten aggregiert und sich verbindet. Dergestalt ausgebildete Schichten bestehen bevorzugt aus nicht-salzartigen, überwiegend kovalent und/oder halbleitend aufgebauten Strukturen wie sie für Erze, intermetallische sowie metallische Verbindungen typisch sind. Die Schichten sind vorteilhaft durch eine wasserfeste, amorphe bis polykristalline Substruktur gekennzeichnet und hoch dicht. Thermal compaction refers to curing and / or baking of inorganic mixtures, which is carried out below the melting or sintering temperature. For this purpose, the inorganic compounds are advantageously mixed with sintering aids which are volatile at lower temperatures and / or are preferably comminuted to a particle size of at least 10%, which is in the submicrometer range and already aggregates and combines at lower temperatures to form larger agglomerates. Layers formed in this way preferably consist of non-salt-like, predominantly covalent and / or semiconducting structures, which are typical of ores, intermetallic compounds and metallic compounds. The layers are advantageously characterized by a waterproof, amorphous to polycrystalline substructure and highly dense.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine thermisch kompaktierte Schicht der Schichtzelle als siebgedruckte Schicht ausgebildet ist. Bei Siebdruck-Verfahren wird eine Farbe durch ein Sieb hindurch auf ein Substrat aufgebracht. Durch Verwendung einer partikulären Paste, welche mit Druck über ein Sieb aufgepresst wird, werden im Bereich der Sieb-Löcher die Partikel mit hohem Druck auf und in das Substrat eingepresst. Bei Entfernung des Siebs bleibt die Farbe auf Grund ihrer Dickflüssigkeit tropfenförmig überstehen und fließt in die Loch-Zwischenräume des Druckbilds und bildet eine homogene Schicht aus.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that at least one thermally compacted layer of the layer cell is formed as a screen-printed layer. In screen printing, a paint is applied to a substrate through a screen. By using a particulate paste, which is pressed with pressure on a sieve, the particles are pressed in the area of the sieve holes with high pressure and into the substrate. When the screen is removed, the paint, due to its thickness, remains in the form of drops and flows into the interstices of the printed image forming a homogeneous layer.
Die Erfinder gehen davon aus, dass durch den Siebdruck einer partikulären Paste die Partikel so untereinander als auch mit dem Substrat zumindest im Bereich der Sieblöcher direkte, chemisch aktivierte Kontaktflächen ausbilden, welche bei der thermischen Kompaktierung als zusätzliche Nukelationspunkte für eine kraftschlüssige, amorphe bis polykristalline Struktur mit exzellenter Kohäsion und Adhäsion im Schichtverbund ermöglichen; dies vermag die geringe Porosität, hohe Flexibilität und exzellente Kohäsion der so hergestellten Schichten und Schichtverbunde selbst bei starken Temperaturschwankungen widerspruchsfrei zu erklären.The inventors assume that by the screen printing of a particulate paste, the particles thus form direct, chemically activated contact surfaces with each other and with the substrate at least in the area of the sieve holes, which in the thermal compaction as additional nucleation points for a non-positive, amorphous to polycrystalline structure with excellent cohesion and adhesion in the composite layer; This can be explained without contradiction, the low porosity, high flexibility and excellent cohesion of the layers and laminates thus produced even with severe temperature fluctuations.
So aufgebaut vermag eine Schichtsolarzelle vorteilhaft sogar bei stark schwankender Umgebungstemperatur wie im Wüstenbereich eine dauerhafte Verbindung einer oberseitigen, Strom erzeugenden Schichtfolge mit einer unterseitigen Funktions-Schichtfolge innerhalb einer kompakten Schichtsolarzelle sicherzustellen.Thus constructed, a layer solar cell can advantageously ensure a permanent connection of an upper-side, current-generating layer sequence with a lower-side functional layer sequence within a compact layer solar cell, even in strongly fluctuating ambient temperatures, such as in the desert region.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass alle Schichten in einem durchgehenden Verbund auf einem flexiblen Träger aufgebracht sind, wobei der Verbund stabil auf einen Durchmesser von mindestens einem Zentimeter aufrollbar ist.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that all layers are applied in a continuous composite on a flexible support, wherein the composite is stably rollable to a diameter of at least one centimeter.
Aufrollbare Schichtsolarzellen können vorteilhaft auf einer flexiblen Transferfolie geträgert und/oder bevorzugt an nicht-planare Untergründe angepasst und befestigt werden; auch eine Ausbildung als fertige, aufgerollte Transport-Solarzelle mit einem makroskopischen Stromanschluss für die Bestromung externer Geräte wie Mobiltelefonen, transportablen Rechnern oder stromsparenden LED-Lichtquellen ist so platzsparend zugänglich.Roll-on layer solar cells can advantageously be supported on a flexible transfer film and / or preferably adapted and fixed to non-planar substrates; training as a finished, rolled-up transport solar cell with a macroscopic power connection for the energization of external devices such as mobile phones, portable computers or power-saving LED light sources is so space-saving access.
Die aufrollbare, makroskopische Form gewährleistet vorteilhaft eine durch die Funktionsschicht verbesserte Stromausbeute bei mechanisch hoch stabilem Schichtverbund in Kombination mit verbesserter Mobilität und reduziertem Gewicht.The roll-up, macroscopic shape advantageously ensures an improved through the functional layer current efficiency with mechanically highly stable composite layer in combination with improved mobility and reduced weight.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtzelle in ihrer Mikrostruktur horizontal voneinander isolierte, vertikal leitend verbundene Mikrobereiche in zumindest einer Schichtfolge aufweist, welche parallel elektrisch kontaktiert sind. Durch parallel geschaltete Mikrobereiche kann eine Teilverschattung nicht mehr die Leistungsabgabe der übrigen, parallelen Bereiche blockieren; die Schichtsolarzelle bietet so eine vorteilhaft stabilere und effizientere Stromausbeute auch in teilverschatteten oder schnell in den Witterungsverhältnissen wechselnden Bereichen.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that the layer cell in its microstructure horizontally mutually insulated, vertically conductively connected micro-regions in at least one layer sequence, which are electrically contacted in parallel. By parallel micro-ranges a partial shading can no longer block the power output of the other, parallel areas; the layer solar cell thus offers an advantageously more stable and more efficient current efficiency even in partially shaded or rapidly changing areas in the weather.
Vorteilhaft ist die Schichtsolarzelle dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtzelle neben einem oberseitigen, transparenten Schutz und einem unterseitigen Träger nur anorganische Feststoff-Schichten aufweist, die im Wesentlichen aus Metallen, Metall-Legierungen und anorganischen, nicht-ionischen Halbleiter-Verbindungen bestehen. Rein kovalent und nicht salzartig aufgebaute Schichtfolgen bieten vorteilhaft eine bessere Beständigkeit gegen Luftfeuchtigkeit, da keine Salze vorliegen, welche wässrig aus dem Schichtverbund herausgelöst werden könnten; besonders in tropischen Gegenden mit hoher Luftfeuchtigkeit bietet solch eine Schichtsolarzelle über Jahre hinweg eine witterungsbeständige, verbesserte und zuverlässige Stromquelle.Advantageously, the layer solar cell is characterized in that, in addition to an upper-side, transparent protection and a lower-side support, the layer cell has only inorganic solid layers consisting essentially of metals, metal alloys and inorganic non-ionic semiconductor compounds. Pure covalent and not salt-like layer sequences advantageously offer better resistance to atmospheric moisture, since there are no salts which could be dissolved out of the aqueous layer composite; Especially in tropical areas with high humidity, such a layer solar cell provides a weather-resistant, improved and reliable power source over the years.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen. Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkend aufzufassen sind. Vorteilhafte oder bevorzugte, zusätzliche Merkmale und zusätzliche Merkmalskombinationen, wie sie in der Beschreibung erläutert sind, können im Rahmen der unabhängigen Schutzansprüche im beanspruchten Gegenstand sowohl einzeln als auch abweichend kombiniert verwirklicht werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen würde.Further advantages emerge from the exemplary embodiments. It is understood that the above-described, preferred features, advantages and subsequent embodiments are not restrictive. Advantageous or preferred additional features and additional combinations of features, as explained in the description, can be realized within the scope of the independent claims in the claimed subject matter either individually or in a different manner without departing from the scope of the invention.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Figuren veranschaulichen an Hand von Prinzipskizzen.The figures illustrate on the basis of schematic diagrams.
Detaillierte Erläuterung der Erfindung anhand von AusführungsbeispielenDetailed explanation of the invention based on embodiments
Zusätzlich zu den in
In der veranschaulichten Ausführungsform dringt Licht durch den oberseitigen, transparenten Schutz in die dreischichtig veranschaulichte Photovoltaik-Schichtfolge.In the illustrated embodiment, light penetrates through the top-side, transparent protection into the three-layered photovoltaic layer sequence.
Vorteilhaft ist der Schutz als hoch elastische Kunststofffolie, besonders bevorzugt als passend zur Photovoltaik-Schichtfolge optisch strukturierte, fokussierende, hochdichte Folie mit nicht benetzbarer Außenfläche, ausgebildet. Advantageously, the protection as a highly elastic plastic film, particularly preferably as suitable for photovoltaic layer sequence optically structured, focusing, high-density film with non-wettable outer surface formed.
Das bevorzugt optisch gesteuert eindringende Licht wird besonders bevorzugt über eine polykristalline, anorganische, erste Schicht und eine absorbierende, anorganische zweite Schicht bis zu einer elektrisch kontaktierenden, anorganischen dritten Schicht unter Erzeugung eines photovoltaischen Stromes absorbiert. Die dabei anfallende thermische und/oder elektrische Energie wird unterseitig dazu in einer ersten und zweiten Thermoschicht und/oder Thermoschichtfolge gespeichert und/oder in zusätzliche, elektrische Energie umgewandelt.The preferably optically controlled penetrating light is particularly preferably absorbed via a polycrystalline, inorganic, first layer and an absorbing, inorganic second layer up to an electrically contacting, inorganic third layer to generate a photovoltaic current. The resulting thermal and / or electrical energy is stored on the underside in a first and second thermal layer and / or thermal layer sequence and / or converted into additional electrical energy.
Die vorteilhafte Mehrschichtfolge der Photovoltaik-Schichtfolge erlaubt hierbei über Mikrostrukturierungen die gezielte, schichtspezifische Wärme- und/oder Stromabführung in die Funktions-Schichtfolgen, besonders bevorzugt in Kombination mit mikrostrukturiert gedruckten Regelkreisen. Als vollständig gedruckte Schichtfolge mit flexiblem Träger und optisch strukturiertem, verschmutzungsarmem Schutz werden so außergewöhnliche Anwendungen wie in Lärmschilden, Rollos, Rolläden, Sektionaltoren, Türvorhängen, Schaublenden, gedruckten Werbeflächen oder auch als kombinierter, in einen transparenten, stabförmigen Griff einrollbarer Energiespeicher einer solar betriebenen Lampe, besonders bevorzugt LED-Taschenlampe, zugänglich.The advantageous multi-layer sequence of the photovoltaic layer sequence here permits the targeted, layer-specific heat and / or current dissipation into the functional layer sequences via microstructures, particularly preferably in combination with microstructured printed control loops. As a completely printed layer sequence with a flexible support and optically structured, low-contamination protection, such extraordinary applications as in noise shields, roller blinds, shutters, sectional doors, door curtains, shutters, printed advertising space or as a combined, in a transparent, rod-shaped handle einrollbarer energy storage of a solar powered lamp , particularly preferred LED flashlight, accessible.
In besonders vorteilhafter Ausführungsform ist eine verbesserte, aus Schichten aufgebaute Schichtsolarzelle, aufweisend eine oberseitige, einfallendes Licht in Strom umwandelnde Photovoltaik-Schichtfolge, eine vom Licht abgewandte, verschattete Unterseite, einen oberseitigen, transparenten Schutz und einen unterseitigen Träger, dadurch gekennzeichnet, dass
- – sämtliche Schichten aus anorganischen, amorphen bis polykristallinen Feststoff-Schichten mit einer geschlossenen Porosität von 0,1 bis 1 Volumenprozent bestehen,
- – sämtliche Schichten als per Siebdruck gedruckte, thermisch kompaktierte Dünnschichten mit Schichtdicken der einzelnen Schichten zwischen 0,01 bis 5 Mikrometern ausgebildet sind,
- – sämtliche Schichten als durchgängiger, flexibler Verbund ausgebildet sind
- – der Verbund über mikrostrukturierte, leitende Bereiche elektrisch regelnd verschaltet und mit makroskopischen Anschlussbereichen für die externe Stromabnahme versehen ist
- – zumindest die Strom erzeugende Photovoltaik-Schichtfolge in ihrer Mikrostruktur horizontal voneinander isolierte, vertikal leitend verbundene, parallel elektrisch miteinander kontaktierte Mikrobereiche aufweist
- – die Strom erzeugende Photovoltaik-Schichtfolge elektrisch mit mindestens einer unterseitig dazu im verschatteten Bereich angeordneten, die Stromausbeute verbessernden Funktions-Schichtfolge verbunden ist, wobei wiederum
- – die Funktions-Schichtfolge mindestens eine Schichtfolge aufweist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoelektrischer Doppelschicht, strukturierter Peltier-Schichtfolge, kapazitiv zwischenspeichender Doppelschicht und strukturchemisch zwischenspeichernder Ladungsschicht.
- - consist of all layers of inorganic, amorphous to polycrystalline solid layers with a closed porosity of 0.1 to 1 volume percent,
- All layers are formed as screen-printed, thermally compacted thin layers with layer thicknesses of the individual layers between 0.01 to 5 micrometers,
- - All layers are formed as a continuous, flexible composite
- - The network is interconnected via microstructured, conductive areas electrically regulating and provided with macroscopic connection areas for external power take-off
- - Has at least the current-generating photovoltaic layer sequence in its microstructure horizontally insulated from each other, vertically conductively connected, parallel electrically contacted with each other micro-areas
- - The current-generating photovoltaic layer sequence is electrically connected to at least one underside arranged in the shaded area, the current efficiency improving function layer sequence is connected, in turn
- - The functional layer sequence has at least one layer sequence, which is selected from the group consisting of thermoelectric double layer, structured Peltier layer sequence, capacitive caching double layer and structurally cacheable charge layer.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4225385 A1 [0003, 0003] DE 4225385 A1 [0003, 0003]
- DE 2732932 C2 [0003] DE 2732932 C2 [0003]
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220340031A1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-10-27 | Yonghua Wang | Mobile inflatable hybrid concentrating solar thermal and photovoltaic system based electric vehicle charging station |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4225385A1 (en) | 1992-07-31 | 1994-02-03 | Siemens Solar Gmbh | Continuous cpd. semiconductor layer prodn. process - comprises vapour depositing a 1st discrete layer of one metallic component of semiconductor, etc., esp. for mass prodn. of inexpensive solar cells |
-
2012
- 2012-08-02 DE DE202012102917U patent/DE202012102917U1/en not_active Expired - Lifetime
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
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| R082 | Change of representative | ||
| R071 | Expiry of right |