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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarmodul.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Solarmodule, welche auch als Photovoltaikmodule bezeichnet werden, enthalten Solarzellen zum Wandeln von Licht in elektrische Energie.
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Bei Solarmodulen werden oftmals Reflektorabschnitte vorgesehen, um die Effizienz des Solarmoduls zu steigern. Beispielsweise können derartige Reflektorabschnitte in den Bereichen von Zellzwischenräumen angeordnet sein, um in den Zwischenraum einfallendes Licht an die Solarzellen zu reflektieren und so zur Stromgewinnung zu nutzen.
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Es existieren dabei unterschiedlichste Reflektor-Konzepte.
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Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2013 220 802 A1 einen Reflektor, bei dem ein Reflektorkörper in das Solarmodul eingebracht ist und schräge Reflektorflächen aufweist. Auf diese Weise soll das Licht in einem vorbestimmten Raumwinkel an den schrägen Reflektorflächen reflektiert werden, um dadurch besser genutzt zu werden. Ein solcher Reflektor ist aber relativ aufwendig herzustellen.
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Die
DE 20 2015 102 238 U1 beschreibt ein Photovoltaikmodul, bei dem ein diffuser Rückseitenreflektor vorgesehen ist. Dieser weist Titandioxid-Anteile auf und ist mit einem organischen Binder auf ein Rückseitenglas aufgedruckt. Dies ist zwar in der Endfertigung des Solarmoduls vorteilhaft, jedoch ist die Verwendung von Titandioxid nachteilig, da es ein relativ teures Material ist dessen Vorkommen immer knapper werden. In einer industriell verwendbaren Form ist es außerdem auch sehr aufwendig und umweltbelastend in der Herstellung. Zudem weist Titandioxid im infraroten Wellenlängenbereich einen Einbruch des Reflexionsgrades auf. (siehe Reflexionskurve von Titandioxid in
4; Bezugszeichen
20)
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Solarmodul anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Solarmodul mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß ist ein Solarmodul vorgesehen, mit einem Reflektorabschnitt, welcher mit einem transparenten Material gebildet ist, wobei das transparente Material zumindest teilweise mit einer Vielzahl von Hohlräumen durchsetzt ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass zur Realisierung eines Reflektors, insbesondere eines diffusen Reflektors, Hohlräume in ein transparentes Material eingebracht sind. Derartige Hohlräume reflektieren an ihrer Grenzfläche einfallendes Licht. Insbesondere lassen die Hohlräume den Reflektorabschnitt weiß erscheinen.
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Erfindungsgemäß werden somit weniger oder keine Streuzentren durch anorganische Streukörper und weniger oder keine entsprechenden Pigmente benötigt.
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Vorteilhaft bedarf es somit zumindest weniger, insbesondere keinerlei, reflektierender Partikel. Der Einsatz von üblicherweise für reflektierende Partikel eingesetztem Titandioxid wird somit verringert oder vermieden. Ein Solarmodul ist daher erfindungsgemäß vergleichsweise kostengünstig und umweltfreundlich herstellbar. Insbesondere werden bei der Herstellung von Titandioxid üblicherweise anfallende Industrieabfälle, wie unter anderem mit Schwermetallen belastete verdünnte Schwefelsäure, verringert oder vermieden.
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Stattdessen werden Hohlkörper als Reflektoren eingesetzt. Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die bei Titandioxid vorliegende Wellenlängenabhängigkeit der Reflektivität bei Hohlräumen nicht besteht. Die Hohlräume sind hinsichtlich ihrer Reflektivität spektral neutral und weisen insbesondere keinen Einbruch im Infrarotbereich auf, wie dies bei Titandioxid der Fall ist.
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Der Reflektorabschnitt kann bei einer Ausführungsform vollständig mit Hohlräumen durchsetzt sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Reflektorabschnitt nur abschnittsweise mit Hohlräumen durchsetzt sein. Es kann dabei beispielsweise eine Randschicht des Reflektorabschnitts mit Hohlräumen durchsetzt und die restliche Dicke des Reflektorabschnitts ohne Hohlräume vorgesehen sein.
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Die Hohlräume können gleiche oder verschiedene Größen bzw. Durchmesser aufweisen, wobei weder eine gleiche Größe noch verschiedene Größen notwendig sind. Eine breite Verteilung unterschiedlicher Größen bzw. Durchmesser ist möglich.
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Es handelt sich zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, vorzugsweise ausschließlich, um mikroskopisch kleine Hohlräume, welche mit bloßem Auge kaum oder nicht einzeln erkennbar sind. Somit entsteht ein weißes Erscheinungsbild des Reflektorabschnitts.
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Bei dem transparenten Material des Reflektorabschnitts kann es sich um ein organisches oder um ein anorganisches Material handeln. Ein Vorteil eines anorganischen Materials liegt darin, dass der Reflektorabschnitt so in eine das Solarmodul abschließende Scheibe, insbesondere in die Rückseitenscheibe, integriert werden kann. Ein Vorteil eines organischen Materials liegt in der hohen Flexibilität bei der Herstellung, da hierzu keine aufwendigen Industrieanlagen und keine hohen Temperaturen für die Verarbeitung notwendig sind.
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Bei dem Solarmodul kann es sich um ein sogenanntes Glas-Glas-Modul handeln, wobei sowohl eine Vorder- als eine Rückseite mit einer Glasscheibe gebildet sind. Bei derartigen Ausführungsformen kommt für den Reflektorabschnitt sowohl eine Ausbildung mit einem anorganischen als auch mit einem organischen transparenten Material infrage.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es sich um ein sogenanntes Glas-Folien-Modul handeln, bei dem die Modulrückseite mit einer Folie, insbesondere Polymer- bzw. Kunststofffolie, gebildet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform kommt für den Reflektorabschnitt insbesondere eine Ausbildung mit organischer Beschichtung infrage.
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Der Reflektorabschnitt kann nur abschnittsweise, beispielsweise streifen- oder gitterartig an einem Solarmodul, insbesondere an der Modulrückseite, vorgesehen sein. Bei einer weiteren Ausführung ist auch eine vollflächige Ausbildung des Reflektorabschnitts über das gesamte Solarmodul möglich.
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Bei dem Reflektorabschnitt kann es sich um eine außen, insbesondere auf die Rückseitenscheibe, aufgebrachte Schicht handeln. Ferner kann es sich alternativ oder zusätzlich auch um einen in die Rückseitenscheibe oder in ein Laminat des Solarmoduls integrierten Reflektorabschnitt handeln.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Hohlräume als Bläschen ausgebildet. Vorteilhaft können Sie so durch Gasbildung oder Gaseinbringung in das transparente Material erzeugt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Bläschen einen Durchmesser auf, welcher kleiner als 1 mm ist. Insbesondere liegt der Durchmesser im Bereich der Wellenlänge des zu reflektierenden sichtbaren und/oder infraroten Lichts. Beispielsweise können die Hohlräume einen Durchmesser im Bereich von 100 nm bis 1 mm, insbesondere 400 nm bis 2000 nm, bevorzugt 600 nm bis 1000 nm, aufweisen. Aufgrund der mikroskopisch kleinen Hohlräume, welche mit bloßem Auge kaum oder nicht einzeln erkennbar sind, entsteht ein weißes Erscheinungsbild des Reflektorabschnitts. Vorteilhaft wird so ein hoher Reflexionsgrad erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform sind zusätzlich zu den Hohlräumen reflektierende Partikel in dem transparenten Material vorgesehen. Eine Beimischung reflektierender Partikel zusätzlich zu den Hohlräumen ist, insbesondere in einer reduzierten Menge, daher möglich. Insbesondere enthalten die reflektierenden Partikel Titandioxid. Somit sind auch Mischformen von unterschiedlichen reflektierenden Elementen ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Reflektorabschnitt integral mit einer Rückseitenscheibe des Solarmoduls ausgebildet. Die Hohlräume sind dabei in dem Material der Rückseitenscheibe und/oder in einem stoffschlüssig damit verbundenen Material ausgebildet. Vorteilhaft ist somit eine Funktionsintegration der Rückseitenscheibe geschaffen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rückseitenscheibe aus einem anorganischen Material gefertigt. Zur Herstellung der Hohlräume in einem anorganischen Material sind unterschiedliche Verfahren möglich:
Beispielsweise kann in ein anorganisches Material, insbesondere Silikatglas, bei der Herstellung ein sogenanntes Templat, das heißt ein die Form der Hohlräume vorbestimmendes Material, eingebracht werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Templat um organische Partikel oder Kügelchen, insbesondere Polymerkügelchen, handeln. Diese brennen beim Erhitzen (z. B. beim thermischen Vorspannen einer Glasscheibe) des anorganischen Materials aus, wobei Hohlräume in dem anorganischen Material verbleiben. Ein solches Verfahren wird auch als Templatsynthese bezeichnet.
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Alternativ oder zusätzlich können auch einem Grundglas Additive, zum Beispiel Graphitpulver oder andere kohlenstoffhaltige Materialien in Partikelform, beigemischt werden. Diese Additive verbrennen bei höheren Temperaturen, im Falle von Graphit beispielsweise bei etwa 650°C, wobei Kohlendioxid entsteht. Das Kohlendioxid bildet dann Gasbläschen in dem anorganischen Material, welche, insbesondere nach dem Erhitzen (z. B. beim thermischen Vorspannen einer Glasscheibe), in dem anorganischen Material verbleiben und so Hohlräume bilden. Insbesondere kann damit ebenfalls eine Schicht der Rückseitenscheibe oder die gesamte Dicke der Rückseitenscheibe in einem Reflektorbereich, mit den Hohlräumen durchsetzt, ausgebildet werden.
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Eine Integration eines Reflektorabschnitts in eine anorganische Scheibe, insbesondere Rückseitenscheibe, kann ferner bei dem sogenannten thermischen Vorspannen der Rückseitenscheibe mittels Templatsythese erfolgen. Beispielsweise kann eine anorganische Schicht des Rückseitenreflektors, welche ein Templat aufweist, auf die Rückseitenscheibe aufgedruckt und beim thermischen Vorspannen eingebrannt werden. Insbesondere ist so ein Reflektor in Form einer in die Rückseitenscheibe integrierten äußeren Schicht herstellbar.
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Besonders vorteilhaft ist eine Integration des Reflektorabschnitts in eine anorganische Scheibe somit ohne zusätzlichen Energieaufwand ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Reflektorabschnitt auf eine Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie des Solarmoduls aufgebracht vorgesehen. Vorteilhaft ist somit eine flexible Anbringung auch erst bei einer Endmontage eines Solarmoduls ermöglicht. Somit muss nicht bereits beim Herstellen der Rückseitenscheibe die genaue Position des Reflektorabschnitts berücksichtigt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung enthält der Reflektorabschnitt ein geschäumtes organisches Material, insbesondere ein geschäumtes Polymer. Vorteilhaft lassen sich derartige geschäumte organischen Materialien auf einfache Weise herstellen. Beispielsweise kann das transparente Material mit einem gasbildenden Element vermischt und so aufgeschäumt werden. Beispielsweise kann im Falle von Polyurethan dazu Wasser beigemischt werden. Ferner ist auch ein Aufschäumen des transparenten Materials mit einem Treibgas, beispielsweise Kohlendioxid, zur Herstellung der Hohlräume möglich. Im Falle von Polystyrol kann zum Aufschäumen beispielsweise Pentan beigemischt sein, welches bei Erreichen einer vergleichsweise niedrigen Glasübergangstemperatur des Polystyrols von ca. 100°C ausgast.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das organische Material ein elastisches Polymer. Insbesondere kann es sich bei dem elastischen Polymer um ein Elastomer handeln. Als transparentes Elastomer kommen beispielsweise Silikone in Betracht. Vorteilhaft kann ein elastisch ausgebildetes organisches Material des Reflektorabschnitts von in der Umgebung eines Solarmoduls anfallenden Partikeln, beispielsweise von durch die Luft transportiertem Sand, aufgrund seiner Nachgiebigkeit nicht oder nur in geringem Maße abgetragen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das organische Material ein chemisch aufschäumbares Polymer. Insbesondere kann es sich dabei um Polyurethan handeln. Vorzugsweise handelt es sich um Polyurethan in einer transparenten Konfiguration.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das organische Material ein mittels eines Treibgases aufschäumbares Polymer. Insbesondere kann es sich um Polyurethan oder Polystyrol handeln. Polystyrol ist beispielsweise mit Pentan aufschäumbar. Polyurethan ist beispielsweise mit Kohlendioxid aufschäumbar. Andere transparente Polymere und/oder andere Treibgase kommen ebenso in Betracht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Reflektorabschnitt einen Haftvermittler zum Anhaften des organischen Materials an der Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie auf. Vorteilhaft haftet so der organische Reflektorabschnitt an der Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein auf eine Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie des Solarmoduls aufgebrachter Reflektorabschnitts ein mit Hohlräumen versehenes anorganisches Material. Insbesondere handelt es sich um geschäumtes Glas. Vorteilhaft ist somit auch ein anorganischer Reflektorabschnitt außen an der Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie vorsehbar, beispielsweise wenn die Hohlräume aus mechanischen Gründen nicht direkt in eine Rückseitenscheibe integriert werden sollen. Beispielsweise kann der Reflektorabschnitt in diesem Fall an die Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie angeklebt werden.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 einen Ausschnitt eines Solarmoduls;
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2 einen Ausschnitt eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform;
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3 einen Ausschnitt eines Solarmoduls gemäß einer noch weiteren Ausführungsform;
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4 ein Diagramm zur Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrades;
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5 eine Detailansicht eines Reflektorabschnitts;
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6 eine Detailansicht eines Reflektorabschnitts gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Solarmoduls 1. Dieses weist eine Vorderseitenscheibe 8 und eine Rückseitenscheibe 7 auf. Die beiden Scheiben 7, 8 sind hier als anorganische Scheiben bzw. Glasscheiben ausgebildet. Es handelt sich somit um ein sogenanntes Glas-Glas-Modul.
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Zwischen den beiden Scheiben 7, 8 sind in ein transparentes Matrixmaterial 10 eingebettete Solarzellen 9 vorgesehen. Beispielhaft sind hier zwei benachbarte Solarzellen 9 abgebildet. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl bzw. Mehrzahl von benachbarten Solarzellen vorgesehen sein.
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Die Solarzellen 9 sind voneinander beabstandet angeordnet. Auf das Solarmodul 1 einstrahlendes Licht 5, 5', welches auf den Zwischenraum 11 zwischen den Solarzellen 9 trifft, erreicht die Solarzellen 9 daher nicht direkt.
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Die Rückseitenscheibe 7 ist im Bereich des Zwischenraums 11 mit einem Reflektorabschnitt 2 versehen, welcher ein transparentes Material 3 aufweist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Rückseitenscheibe 7 integral mit dem Reflektorabschnitt 2 ausgebildet. Daher entspricht das transparente Material 3 dem anorganischen Material der Rückseitenscheibe 7.
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In dem Reflektorabschnitt 2 ist das transparente Material 3 mit einer Vielzahl von Hohlräumen 4 durchsetzt. Die Hohlräume sind als mikroskopische Bläschen ausgebildet. Zur einfacheren Darstellbarkeit sind sie hier ideal kugelförmig ausgebildet dargestellt. Die Bläschen können aber, insbesondere teilweise, auch von einer idealen Kugelform abweichende Formen aufweisen, beispielsweise leicht elliptisch oder im Falle zweier zusammenhängender Bläschen mit einer Zwischenwand versehen sein.
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Da es sich bei dem transparenten Material 3 des Reflektorabschnitts 2 um ein anorganisches Material handelt, kann die Bildung der Hohlräume bereits bei der Herstellung der Rückseitenscheibe 7 mittels Templatsynthese erfolgen. Dazu wird ein Templat, beispielsweise in Form von Polymerkügelchen, in das anorganische Material eingebracht. Die Polymerkügelchen brennen beim Erhitzen (z. B. beim thermischen Vorspannen einer Glasscheibe) der anorganischen Scheibe aus, sodass die Hohlräume nach der Herstellung verbleiben.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Glasfritte bei der Herstellung der Rückseitenscheibe 7 als Additiv auch Graphitpulver beigemischt werden. Dieses verbrennt bei höheren Temperaturen (ab ca. 650°C), welche während des Erhitzens (z. B. beim thermischen Vorspannen einer Glasscheibe) auftreten. Dabei entsteht Kohlendioxid, welches Gasbläschen in dem anorganischen Material bildet, wobei die Hohlräume 4 erzeugt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die Bläschen exemplarisch über die gesamte Dicke der Rückseitenscheibe 7 angeordnet. Dies ist jedoch rein illustrativ zu verstehen. Tatsächlich genügt es, eine vergleichsweise dünne Schicht der Rückseitenscheibe 7 mit Hohlräumen 4 zu versehen, um die benötigten Reflexionseigenschaften bereitzustellen.
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Der an der Rückseitenscheibe 7 vorgesehene Reflektorabschnitt 2 reflektiert das einfallende Licht 5, 5' diffus, so dass dieses anschließend vorzugsweise auf die Solarzellen 9 trifft.
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Beispielsweise kann im Falle bifacialer Solarzellen das reflektierte Licht 5 an die Rückseite der Solarzellen 9 reflektiert und dort in Strom gewandelt werden. Ferner kann das Licht 5' teilweise in einem Winkel reflektiert werden, der an der Vorderseitenscheibe 8 zu einer Totalreflexion führt. Somit trifft das Licht 5' auf diese Weise auf die Vorderseite der Solarzellen 9. Andere Strahlengänge sind ebenfalls möglich.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines Solarmoduls 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei sind die Hohlräume 4 beispielhaft nur an einem äußeren Rand der Rückseitenscheibe 7 vorgesehen.
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Die notwendige Dicke einer derartigen mit Hohlkörpern 4 durchsetzten Schicht des Reflektorabschnitts 2 hängt unter anderem von dem Durchmesser der Hohlräume 4 ab. An jeder Grenzfläche der Hohlräume findet eine Reflexion von etwa 4% statt. Abhängig vom Einfallwinkel kommt teilweise Totalreflexion hinzu. Es können daher bereits bei einer einstelligen Anzahl von in Dickenrichtung hintereinander angeordneten Hohlräumen 4 hohe Gesamtreflexionsgrade erreicht werden.
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Zur Herstellung des Reflektorabschnitts 2 wird hier bei der Herstellung der Rückseitenscheibe 7 vor dem sogenannten thermischen Vorspannen eine anorganische Schicht samt einem Templat in einem gemeinsamen flüssigen Precursor aufgedruckt. Das Templat kann nur lokal in dem Reflektorabschnitt eingebracht werden. Das anorganische Material kann vollflächig oder ebenfalls nur im Bereich des Reflektorabschnitts aufgebracht werden. Die Ausbildung der Hohlräume erfolgt durch Einbrennen der anorganischen Schicht während des thermischen Vorspannens, wobei entsprechend hohe Temperaturen erreicht werden, sodass das Templat verbrennt.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Solarmoduls 1' gemäß einer noch weiteren Ausführungsform.
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Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ist hier anstatt einer Rückseitenscheibe 7 eine Rückseitenfolie 7' vorgesehen, welche frei von Hohlräumen ist. Bei dem Solarmodul 1' handelt es sich somit um ein sogenanntes Glas-Folien-Modul. Ein Reflektorabschnitt 2' ist hier außen an die Rückseitenfolie 7' angebracht.
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Bei dem Reflektorabschnitt 2' kann es sich beispielsweise um einen geschäumten Kunststoff bzw. ein geschäumtes Polymer handeln. Demnach handelt es sich bei dem transparenten Material 3' des Reflektorabschnitts 2', in welchem die Hohlräume 4 gebildet sind, um ein organisches Material bzw. ein Polymer. Auch die Rückseitenfolie 7' ist hier aus einem organischen bzw. polymeren Material gefertigt.
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Zum Ausbilden der Hohlräume 4 des Reflektorabschnitts 2' wird das als Polymer vorgesehene transparente Material 3' chemisch und/oder physikalisch aufgeschäumt. Beispielsweise kann es sich bei einem geeigneten Polymer um Polyurethan handeln, welches bei Zugabe von Wasser chemisch aufschäumt. Alternativ oder zusätzlich kann es mit Kohlendioxid physikalisch aufgeschäumt werden. Des Weiteren kann es sich bei dem Polymer beispielsweise auch um Polystyrol handeln, welches mittels Pentan aufschäumbar ist. Das Pentan kann dazu beispielsweise in dem Polystyrol gelöst sein und bei Erreichen einer Glasübergangstemperatur des Polystyrols von etwa 100°C ausgasen, so dass Bläschen entstehen.
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Zur Haftung des transparenten Materials 3' auf der Rückseitenfolie 7' ist ein Haftvermittler beigemischt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann anstatt der Rückseitenfolie 7' auch eine anorganische Rückseitenscheibe mit einem daran außen angebrachten organischen Reflektorabschnitt 2' vorgesehen sein. Bei dem Reflektorabschnitt 2' kann es sich dann ebenfalls um ein geschäumtes organisches Material oder alternativ um ein geschäumtes anorganisches Material handeln.
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Ein geschäumtes anorganisches Material kann bereits beim Herstellen der Rückseitenscheibe in der in Bezug auf 2 beschriebenen Weise aufgebracht werden. Auch ein Aufkleben des Reflektorabschnitts auf die Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie wäre denkbar.
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Die Brechzahlen der verwendeten Materialien liegen sowohl bei transparenten organischen Materialien bzw. Polymeren als auch bei anorganischen Materialien bzw. Gläsern in einem Bereich von 1,4 bis 1,6. Eine Brechzahldifferenz zwischen einer Rückseitenfolie oder einer Rückseitenscheibe und einem darauf aufgebrachten transparenten Material des Reflektorabschnitts ist vorzugsweise kleiner als 0,1.
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4 zeigt ein Diagramm zur Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsgrades. Dargestellt sind die Wellenlängenabhängigkeit einer Glasur mit Titandioxid 21 und die Wellenlängenabhängigkeit von geschäumtem Polystyrol 20. In dem Diagramm ist jeweils der Reflexionsgrad R über der Wellenlänge λ aufgetragen.
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Der Reflexionsgrad R erreicht bei Titandioxid sein Maximum von etwa 70% bei einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 500 nm. Anschließend nimmt der Reflexionsgrad bis in den infraroten Wellenlängenbereich, der bei ca. 800 nm beginnt, stetig ab. Bei einer Wellenlänge von 1200 nm liegt der Reflexionsgrad nur noch bei etwa 50%.
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Bei geschäumtem Polystyrol weist der Reflexionsgrad hingegen zwischen 400 nm und 1100 nm einen nahezu flachen Verlauf auf und beträgt mehr als 90%. Erst bei Wellenlängen oberhalb von 1100 nm schwankt der Reflexionsgrad R um etwa 10%.
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Somit weist geschäumtes Polystyrol hinsichtlich des Reflexionsgrades R im gesamten sichtbaren Bereich von ca. 400 nm bis ca. 800 nm und zumindest bis 1100 nm auch im Infrarotbereich vorteilhaft ein wellenlängenunabhängiges Verhalten auf.
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Der Reflexionsgrad von geschäumtem Polystyrol 20 illustriert hier exemplarisch, stellvertretend für alle für den Reflektorabschnitt einsetzbaren mit Hohlräumen durchsetzten transparenten Materialien, die zu einer Glasur mit Titandioxid 21 unterschiedlichen Eigenschaften.
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5 zeigt eine Detailansicht eines Reflektorabschnitts 2. Gezeigt sind hier ein transparentes Material 3 sowie darin vorgesehene Hohlräume 4.
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Bei dem transparenten Material 3 kann es sich um ein anorganisches Material oder um ein organisches Material handeln.
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Im Falle eines organischen Materials ist es auch möglich, ein elastisches organisches Material, beispielsweise Silikon, einzusetzen. Silikon weist eine Brechzahl von 1,4 auf. Silikon ist daher mit den Materialien einer Rückseitenscheibe oder einer Rückseitenfolie zur Ausbildung des Reflektorabschnitts kompatibel, insbesondere wenn eine Brechzahldifferenz kleiner als 0,1 vorliegt.
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6 zeigt eine Detailansicht eines Reflektorabschnitts 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Im Unterschied zu 4 sind hier zusätzlich zu den Hohlräumen 4 reflektierende Partikel 6 in dem transparenten Material 3 vorgesehen bzw. beigemischt. Beispielsweise kann es sich dabei um Titandioxid-Partikel handeln.
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Beispielsweise können die reflektierenden Partikel zusätzlich zu den Hohlräumen vorgesehen sein, um die notwendige Schichtdicke des Reflektorabschnitts 2 zu verringern. Andererseits wird mittels der Hohlräume 4 die zu einem vorbestimmten gesamten Reflexionsgrad notwendige Menge an Partikeln 6 reduziert.
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Ferner können mittels der Partikel auch die Reflexionseigenschaften des Reflektorabschnitts in vorbestimmten Wellenbereichen eingestellt werden. Beispielsweise können die Partikel vorgesehen sein, um die Reflexion im sichtbaren Wellenlängenbereich zu verstärken, wobei die Hohlräume insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich die Reflexion verbessern.
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Zur Herstellung des Reflektorabschnitts wird das Titandioxid beispielsweise gemeinsam mit einem kohlenstoffhaltigen Additiv vor dem Aufschmelzen einem Grundglas zugesetzt. Somit kann der Reflektorabschnitt in eine Scheibe, insbesondere Rückseitenscheibe, integriert ausgebildet werden.
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Denkbar ist auch das gemeinsame Aufbringen oder Aufdrucken der Partikel gemeinsam mit einem Templat in Form eines flüssigen Precursors vor einem thermischen Vorspannen einer Scheibe. Beim thermischen Vorspannen wird der Reflektorabschnitt in die Scheibe eingebrannt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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In den Ausführungsbeispielen ist der Reflektorabschnitt jeweils in den Zellzwischenräumen abschnittsweise vorgesehen. Dabei kann er beispielsweise streifen- oder gitterartig an einem Solarmodul, insbesondere an der Modulrückseite, angeordnet sein. Bei einer weiteren Ausführung ist aber auch eine vollflächige Ausbildung des Reflektorabschnitts über das gesamte Solarmodul bzw. über die gesamte Rückseitenscheibe hinweg möglich.
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Ferner kann der Reflektorabschnitt auch anstatt an der Außenseite an einer Innenseite der Rückseitenscheibe oder der Rückseitenfolie vorgesehen sein. Auch eine von der Rückseitenscheibe oder Rückseitenfolie unabhängige Anordnung des Reflektorabschnitts ist möglich. Beispielsweise kann der Reflektorabschnitt auch direkt in einem Zellzwischenraum angeordnet sein.
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Das Solarmodul 1, 1' ist rein beispielhaft als bifaciales Solarmodul beschrieben. Es kann sich aber ebenso um ein monofaciales Solarmodul handeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Solarmodul
- 2, 2'
- Reflektorabschnitt
- 3, 3'
- transparentes Material
- 4
- Hohlräume
- 5, 5'
- Licht
- 6
- Partikel
- 7
- Rückseitenscheibe
- 7'
- Rückseitenfolie
- 8
- Vorderseitenscheibe
- 9
- Solarzelle
- 10
- Matrixmaterial
- 11
- Zwischenraum
- 20
- Reflexionsgrad von geschäumtem Polystyrol
- 21
- Reflexionsgrad einer Glasur mit Titandioxid Pigmenten
- R
- Reflexionsgrad
- λ
- Wellenlänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013220802 A1 [0005]
- DE 202015102238 U1 [0006]
