DE212018000327U1 - Mit einem Solarzellenmodul versehenes Dacheindeckungselement - Google Patents

Mit einem Solarzellenmodul versehenes Dacheindeckungselement Download PDF

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Abstract

Dacheindeckungselement, umfassend:
- ein Ziegelelement (10, 30),
- ein mit einer vorderen Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) verbundenes Solarzellenmodul, wobei die vordere Fläche (19, 39) bei einem eingebauten Ziegelelement (10, 30) nach außen weist, und
- eine elektrische Verbindungsanordnung, die mit dem Solarzellenmodul verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Solarzellenmodul in Reihe geschaltete Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) umfasst, die in einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei zwei Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) in jeder Reihe angeordnet sind, die Solarzellen (12a, 12b, 32a, 32b) der ersten Reihe mit den jeweiligen benachbarten Solarzellen (12c, 12d, 32c, 32d) der zweiten Reihe in Reihe geschaltet sind und die Solarzellen (12c, 12d, 32c, 32d) der zweiten Reihe miteinander in Reihe geschaltet sind,
- die elektrische Verbindungsanordnung ein erstes elektrisches Verbindungsmodul (14a, 34a) und ein zweites elektrisches Verbindungsmodul (14b, 34b) umfasst, wobei die Solarzellen (12a, 12b, 32a, 32b) der ersten Reihe, die die jeweiligen Endsolarzellen der in Reihe geschalteten Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) sind, mit dem ersten elektrischen Verbindungsmodul (14a, 34a) bzw. mit dem zweiten elektrischen Verbindungsmodul (14b, 34b) verbunden sind, und
- die vordere Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) zumindest teilweise eine flache Konfiguration aufweist, und wobei die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) mit einem Teil der vorderen Fläche (19, 39), der die flache Konfiguration aufweist, verbunden sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Dacheindeckungselement mit einem Solarzellenmodul
  • STAND DER TECHNIK
  • Mit der abnehmenden Verfügbarkeit von fossilen Brennstoffen finden heutzutage alternative Energiequellen immer breiteren Einsatz. Von erneuerbaren Energiequellen ist die Anwendung von Solarenergie auch für privaten Gebrauch unkompliziert; demgemäß werden Einrichtungen zur Verwendung von Solarenergie zusätzlich zu ihrer Verwendung für groß angelegte Energieerzeugungsanlagen (zum Beispiel Solarparks), für den privaten Gebrauch immer weiter verbreitet. Dieser Letztere umfasst die Verwendung von auf den Dächern von Familienhäusern montierten Vorrichtungen.
  • Es sind auch Ansätze bekannt, bei denen jedes Dacheindeckungselement ein getrenntes Solarzellenmodul umfasst.
  • In der JP 3609642 B2 ist ein (Dach-) Ziegel, der eine Solarzelle umfasst, offenbart, wobei der Ziegel insbesondere zur Aufnahme des Solarzellenmoduls konfiguriert ist. Gemäß diesem Ansatz ist in dem Ziegel ein ausgesparter Aufnahmeteil ausgebildet, dessen Abmessungen den Abmessungen des Solarzellenmoduls genau entsprechen. Der elektrische Verbinder ist auf der Seite des in den Aufnahmeteil des Ziegels eingeführten (zur Installation vorbereiteten) Solarzellenmoduls angeordnet. Daher ist in dem Aufnahmeteil eine zur Aufnahme des Verbinders ausgeführte Nut ausgebildet; um die angemessene Anordnung der Vorrichtung zu gestatten, muss diese Nut so in dem Aufnahmeteil ausgebildet werden, dass der Verbinder, wenn das Solarzellenmodul gegen die Ränder des Aufnahmeteils angeordnet wird, genau in der Nut aufgenommen wird. Mithilfe dieser Nut wird der Verbinder zu einem der Ränder des Ziegels geführt.
  • In der WO 2010/136021 A1 ist auch ein mit einer Solarzelle versehener (Dach-)Ziegel offenbart, wobei der zur Aufnahme des Solarzellenmoduls vorbereitete Ziegel mehrere spezielle Konfigurationsmerkmale aufweist, um die Aufnahme der Solarzelle zu gestatten. Bei diesem Ansatz ist das Solarzellenmodul auch in einem ausgesparten Aufnahmeteil des Ziegels angeordnet. Auf der Rückseite der an dem Ziegel zu befestigenden Solarzelle sind die elektrischen Verbindungen mit einem sich auf der Rückseite befindenden Modul verbunden. In dem Aufnahmeteil des Ziegels und auch neben seinem Aufnahmeteil ist eine jeweilige Aussparung zur Anordnung des rückseitigen Moduls und für das seitliche Führen der Verbinder angeordnet.
  • Ein den oben beschriebenen ähnlicher Ansatz ist in der DE 1010429 A1 offenbart; bei diesem Ansatz ist auch eine speziell konfigurierte Aussparung in dem Ziegel zur Aufnahme des Solarzellenmoduls ausgebildet. Nachteiligerweise kann der Anschlusskasten (die Verteilerdose), der (die) sich hinten am Solarzellenmodul befindet, bei der Installation des Solarzellenmoduls ein Hindernis bilden oder kann gegen einen sich unter dem mit dem Solarzellenmodul ausgestatteten Ziegel befindenden Ziegel angeordnet werden (siehe 1 des Dokuments).
  • Ein großer Nachteil der Ansätze, die speziell konfigurierte Aussparungen zur Aufnahme des Solarzellenmoduls umfassen, besteht darin, dass der Dachziegel und das Solarzellenmodul eine extrem genaue Herstellung benötigen, damit das Solarzellenmodul ordnungsgemäß gegen den Ziegel angeordnet werden kann.
  • Wie bei den obigen Lösungen ist der in den 15A-15B der US 6,294,724 B1 gezeigte (Dach-)Ziegel zur Aufnahme des Solarzellenmoduls ausgespart. Das dargestellte Solarzellenmodul weist eine Wellenform auf, das heißt, folgt der Form des Ziegels. Die Anwendung solch eines „formfolgenden“ Solarzellenmoduls wird auch in der DE 29915196 U1 beschrieben. Obgleich diese „formfolgenden“ Einheiten mit eine Wellenform aufweisenden Ziegeln verwendet werden können, besteht ihr großer Nachteil darin, dass sie im Vergleich zu flachen Platten nur zu einer viel geringeren Leistungsabgabe in der Lage sind.
  • Der Ansatz gemäß der DE 29610674 U1 ist schematisch dargestellt. In dem Dokument wird ein an einem (Dach-)Ziegel befestigtes Solarzellenmodul beschrieben. Zur Herstellung von Verbindungen mit den benachbarten Solarzellenmodulen ausgeführte Verbinder gehen von dem dem Ziegel zugekehrten rückwärtigen Teil des Solarzellenmoduls aus, wobei die Verbinder durch Bohrungen in dem Ziegel zu seiner Rückseite geführt werden. Bei der Lösung gemäß dem Dokument ist es bei dem Solarzellenmodul keine konzeptionelle Überlegung, dass die Ziegel auf sich überlappende Weise installiert werden müssen. In 2 des Dokuments ist die Befestigung des Solarzellenmoduls während der Installation in einer Schnittansicht dargestellt; in 2 ist zu erkennen, dass das Solarzellenmodul auf den am weitesten vorragenden Stellen eines eine Wellenform aufweisenden Ziegels platziert (gelegt) wird und dann in dieser Position fixiert wird. Diese Konfiguration weist den Nachteil auf, dass sich Schmutz (Staub/Dreck) in der Regel in dem Raum zwischen dem Solarzellenmodul und dem Ziegel ansammelt, wobei in den Raum sogar auf das Dach fallende Blätter geblasen werden können. Da sich dieser Raum an einer verdeckten Stelle befindet, lässt er sich nicht effizient sauberhalten, was zu Kurzschlüssen oder defekten Kontakten führen kann. Das Solarzellenmodul wird in dem Dokument als eine einzelne integrierte Einheit beschrieben; seine strukturellen Details sind nicht offenbart.
  • Angesichts der bekannten Lösungen ist der Bedarf an einem Dacheindeckungselement mit einem Solarzellenmodul entstanden, das eine relativ einfache Struktur aufweist und sich effizient und zu relativ geringen Kosten herstellen lässt.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Dacheindeckungselements, das so weit wie möglich frei von den Nachteilen der Ansätze des Stands der Technik ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Dacheindeckungselements, das ein Solarzellenmodul aufweist, welches eine relativ einfache Struktur aufweist, so dass es sich effizient und zu relativ geringen Kosten herstellen lässt, während es gleichzeitig im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen (das heißt, die nachträglich auf ein Dach montiert werden) eine nahezu identische elektrische Leistungsabgabe aufweist.
  • Dank seiner relativ einfachen Struktur kann das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement auf eine einfache Weise hergestellt werden und kann mit identischen Ergebnissen reproduziert werden. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements führt zu einer im Vergleich zu dem Anbringen großer Solarzellenpaneele ästhetischeren Dachfläche, während der visuelle Charakter der Ziegeleindeckung gewahrt bleibt. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements besteht kein Bedarf an einer Verwendung der Stützstrukturen und der Solarzellenrahmen, die bei großen Solarzellenpaneelen verwendet werden.
  • Ferner ermöglicht die Verwendung des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements mehrere verschiedene Dachformen (zum Beispiel nicht rechteckige Formen) bei besserer Ausnutzung des Raums im Vergleich zu großen Solarzellenpaneelen. Das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement kann leicht in herkömmliche Ziegelsysteme, beispielsweise Betonziegelsysteme, integriert werden. Die Verwendung von Tonziegeln kommt auch in Betracht, das heißt das Ziegelelement des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements kann auch als ein Tonziegel implementiert werden. Es wäre vorzuziehen, Betonziegel anzubringen, da die allgemein verwendeten Tonziegelarten zu dünn zum Erfüllen der Funktion eines Trägerziegels sind (daher kommt in Betracht, dass für solche Anwendungen die allgemein verwendeten Tonziegel dicker ausgeführt werden sollten). Betonziegel können den Erfordernissen der Norm EN 490 auch zusammen mit dem darauf platzierten Solarzellenmodul genügen, während für Tonziegel eine andere Norm (EN 1304) anwendbar ist, und höchstwahrscheinlich genügen Tonziegel zusammen mit einem darauf montierten Solarzellenmodul der Norm nur dann, wenn die weithin verwendeten verdünnten Teile nicht in dem Tonziegel enthalten sind.
  • Zum Eindecken eines gegebenen Dachteils kann das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement mit den Dacheindeckungselementen, an denen keine Solarzellenmodule montiert sind, kombiniert werden (und ist dagegen austauschbar) und weist natürlich keine Drahtdurchführungsöffnungen auf. Selbstverständlich werden an solchen Stellen, an denen geschnittene Ziegel angebracht werden müssen, Ziegel ohne Solarzellenmodul angebracht. Das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement kann vorzugsweise auf eine wasserdichte Weise an einer Dachschale befestigt werden, in vielen Fällen ohne die Verwendung weiterer verdünnter Komponenten.
  • Im Vergleich zu Lösungen, die verklebte flexible Solarzellen verwenden, weist das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement vorzugsweise eine bessere elektrische Leistung auf, verschlechtert sich seine Leistungsabgabe langsamer und sind die Solarzellen zuverlässiger an dem Dachziegel fixiert. Durch Aufnahme des mit einem Solarzellenmodul ausgestatteten Dacheindeckungselements (Solarziegels) in einem in Reihe oder parallelgeschalteten System - unter Erfüllung der elektrischen Spezifikationen - kann ein elektrisches Netzwerk mit einer beliebigen Spannungs- und Stromhöhe bereitgestellt werden. Bei einer Teilverschattung ist die Verringerung der Leistungsabgabe geringer, da eine Einheit vorzugsweise durch ein einziges Dacheindeckungselement gebildet wird.
  • Im Gegensatz zu den Lösungen, bei denen feste Verbindungen auf dem Ziegel montiert sind, sind gemäß der Erfindung die geeigneten Kontakte vorgesehen, während eine flache vordere Fläche verwendet wird. Des Weiteren befinden sich gemäß der Erfindung die Verbinderglieder und die zu ihnen führenden Drähte in einem verdeckten Raum unter der Dachschale an einer Stelle, die vor Umwelteinflüssen (Regen, Schnee, UV-Strahlung, Wind usw.) geschützt ist, die sich - vorausgesetzt, dass eine moderne Schichtfolge verwendet wird - in einem belüfteten Raum zwischen der Dachfolie und den Ziegeln befindet. Die Wärmeübertragungseigenschaften des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements sind im Vergleich zu herkömmlichen Ziegeln günstiger, das heißt, die Lösung erhöht nicht die Innentemperatur des Ziegelelements (und somit die Temperatur des Dachbodens). Die Verwendung des Dacheindeckungselements gemäß der Erfindung gestattet, dass irgendeines der Dacheindeckungselemente (Solarziegel) bei einem Solarzellenfehler (oder einem Diodenfehler) individuell ausgetauscht werden kann.
  • Das durch Verwendung des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements erzeugte Dachschalensystem ist vorzugsweise elektrisch isoliert und stellt eine hohe IP-Schutzart bereit. Das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement erfüllt unter anderem die geltenden Normen, was darauf zurückzuführen ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Dacheindeckungselement das Solarzellenmodul als eine zusätzliche Komponente der Dachschalenlösung vorliegt (das Ziegelelement davon ist ein herkömmlicher Dachziegel, dessen Struktur nicht modifiziert werden muss).
  • Die Aufgaben der Erfindung können durch das Dacheindeckungselement nach Anspruch 1 gelöst werden. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
    • 1 in einer räumlichen Zeichnung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements aus der Richtung der vorderen Fläche,
    • 2 in einer räumlichen Zeichnung die Ausführungsform von 1 aus der Richtung der hinteren Fläche,
    • 3 die Ausführungsform von 1 aus der Richtung der hinteren Fläche,
    • 4 eine Ansicht, die die Ausführungsform von 1 zeigt,
    • 5 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform,
    • 6 eine Draufsicht der Ausführungsform von 1,
    • 7 eine räumliche Zeichnung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements, die das Dacheindeckungselement aus der Richtung der hinteren Fläche zeigt,
    • 8 die Ausführungsform von 7 aus der Richtung der vorderen Fläche,
    • 9 die Ausführungsform von 7 in einer als Schnitt ausgeführten Seitenansicht entlang der Linie A-A von 8,
    • 10 eine Vorderansicht der Ausführungsform von 7, die die Verdrahtung und die elektrische Verbindereinheit nicht zeigt,
    • 11 die Seitenansicht einer Einheit, die auf das Ziegelelement gemäß der Darstellung in 7 anwendbar ist, und
    • 12 eine Hinteransicht der in 11 gezeigten Einheit.
  • DURCHFÜHRUNGSWEISEN DER ERFINDUNG
  • In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements (Dachelements) in einer räumlichen Zeichnung gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement ein Ziegelelement 10, ein Solarzellenmodul (photovoltaisches Modul, es kann auch als Solarzellenanordnung oder photovoltaische Anordnung bezeichnet werden), das mit einer vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10 verbunden (daran montiert) ist, wobei die vordere Fläche 19 bei einem eingebauten Ziegelelement 10 nach außen weist, und eine elektrische Verbindungsanordnung, die mit dem Solarzellenmodul verbunden ist; bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die elektrische Verbindungsanordnung durch das Ziegelelement 10 mit dem Solarzellenmodul verbunden (für eine andere beispielhafte Möglichkeit für eine Verbindung siehe 7-12). Das Ziegelelement 10 ist zum Beispiel ein Betonziegel (Dachziegel), kann aber auch ein Tonziegel (Dachziegel) sein. Da der Ziegel gemäß der Erfindung nur in einem minimalen Ausmaß modifiziert ist (es sind Durchführungsöffnungen für die gegenseitigen Verbindungen des Solarzellenmoduls und der elektrischen Verbindungsanordnung ausgebildet, oder es ist zum Beispiel eine Einkerbung in einem Rand, zum Beispiel dem oberen Rand, des Ziegels hergestellt, siehe 7), ist die Bruchfestigkeit des verwendeten Ziegels nicht wesentlich geringer als die Bruchfestigkeit herkömmlicher Ziegel, zum Beispiel Betonziegel. Ferner bleibt der Ziegel genauso wasserdicht, wie er vor den Modifikationen war, und erfüllt somit die Norm EN 490.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Solarzellenmodul (vorzugsweise flache) Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d, die in Reihe geschaltet sind, umfasst die elektrische Verbindungsanordnung ein erstes elektrisches Verbindungsmodul 14a (Verbindungseinheit) und ein zweites elektrisches Verbindungsmodul 14b (Verbindungseinheit), die jeweils mit einer jeweiligen Endsolarzelle (Solarzelle in der Endposition, äußere, außenliegende Solarzelle) der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden sind (bei der Ausführungsform von 1 sind diese vorzugsweise mit einer hinteren Fläche 21 des Ziegelelements 10, die sich gegenüber seiner vorderen Fläche 19 befindet, verbunden (daran montiert), und wobei die vordere Fläche 19 des Ziegelelements 10 zumindest teilweise eine flache Konfiguration aufweist und wobei die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d mit einem Teil der vorderen Fläche 19 verbunden sind, der die flache Konfiguration aufweist. Daher umfasst das Solarzellenmodul (Solarmodul, Solareinheit) bei der dargestellten Ausführungsform weitere Teilbaugruppen, das heißt Solarzellen. Die Solarzelle ist eine unabhängige (eigenständige) Einheit, die in der Lage ist, bei Bestrahlung mit Licht basierend auf dem Funktionsprinzip des sie bildenden Kristalls und dank der darauf angeordneten Elektroden Elektrizität zu erzeugen. Im Folgenden werden das Herstellungsverfahren und die Konfiguration des auf dem Ziegelelement montierten Solarzellenmoduls unter Bezugnahme auf einen beispielhaften Fall, in dem das Solarzellenmodul durch Laminieren hergestellt wird, dargeboten.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind bei der Ausführungsform von 1 das Ziegelelement 10 und die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d über eine große Oberfläche miteinander verbunden (dies gilt auch für die Ausführungsform gemäß den 7-12, das heißt, die nachfolgend beschriebenen Vorteile sind auch bei der Ausführungsform vorhanden). Dies ist mit dem großen Vorteil verbunden, dass die Solarzelle Wärme über eine große Oberfläche auf das Ziegelelement übertragen kann, während sich die Luft in dem belüfteten Luftspalt zwischen dem Ziegel und der sich im montierten Zustand dahinter befindenden Folie wie ein Kühlmedium mit großem Volumen für den Ziegel verhält. Infolgedessen werden die Solarzellen nicht mehr als herkömmliche Solar-Arrays aufgeheizt, wodurch ihre Leistungsabgabe in einem geringeren Maß reduziert ist (je mehr ein Solarzellenmodul aufgeheizt ist, desto stärker verschlechtert sich seine Leistungsabgabe). Eigene Messungen zeigten, dass aufgrund der thermischen Trägheit von Beton die Temperatur der laminierten Rückseite der Solarzelle im Vergleich zu der Rückseite herkömmlicher Solarzellenpaneele um höchstens 3-4°C höher sein wird. Daher wird gemäß der Erfindung die flache Rückseite der Solarzelle vorzugsweise auf dem flachen Teil der vorderen Fläche des Ziegelelements platziert, wodurch sichergestellt wird, dass sie über die größtmögliche Oberfläche in Kontakt sind.
  • Die Erfindung kann durch Verwendung einer beliebigen Anzahl von in Reihe geschaltete Solarzellen unter Berücksichtigung der elektrischen Spezifikationen, das heißt nicht nur mit den in den dargestellten Ausführungsformen verwendeten vier Solarzellen, realisiert werden. Der Begriff „elektrische Verbindungsanordnung“ bezieht sich kollektiv auf alle elektrischen Verbindungsmodule, Komponenten usw., das heißt er ist ein Sammelbegriff für diese. Bei dem erfindungsgemäßen Dacheindeckungselement umfasst die elektrische Verbindungsanordnung ein (erstes und zweites) elektrisches Verbindungsmodul. Diese können auf eine andere Art und Weise als die dargestellten elektrischen Verbindungsmodule 14a, 14b konfiguriert sein (wobei beide Einheiten ein Verbindungskabel und ein Verbindungsglied an ihrem Ende umfassen), zum Beispiel derart, dass eines von ihnen eine ähnliche Konfiguration wie die elektrischen Verbindungsmodule 14a, 14b (mit einem Verbindungskabel/Solarkabel) hat, während das andere zum Beispiel ein Verbinderglied hat, das direkt an der hinteren Fläche des Ziegelelements fixiert ist. Es ist möglich, das Verbinderglied der Kabelverbindereinheit des benachbarten Dacheindeckungselements mit dem auf diese Weise konfigurierten elektrischen Verbindungsmodul zu verbinden, das heißt ein Verbinderglied zu verwenden. Diesbezüglich siehe auch 7-12.
  • Das Ziegelelement 10 weist eine natürliche, offensichtliche Ausrichtung auf (die meisten Ziegel können nur gemäß einer einzigen Ausrichtung eingebaut werden). Dadurch weist das Ziegelelement 10 auch eine wohl definierte vordere Fläche auf, die sich nach dem Einbau außen befindet, und die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d sind gemäß der Erfindung über diese Fläche angeordnet. Die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d weisen vorzugsweise eine quadratische Form (siehe 5) auf, in 1 sind sie in einer leicht perspektivischen Ansicht dargestellt.
  • Die hintere Fläche von Ziegeln kann mehrere verschiedene Konfigurationen aufweisen; im Fall des Ziegelelements 10 sind zwei Stützelemente 22 (Montagenasen, Halterglieder) auf seiner hinteren Fläche 21 ausgebildet (siehe 3); darüber hinaus sind in der Regel mehrere verschiedene Nuten und Stützflächen in der hinteren Fläche eines Ziegels ausgebildet (eine beispielhafte Konfiguration der hinteren Fläche ist in 7 dargestellt, eine ähnliche Konfiguration kann auch für die Ausführungsform der 1-6 verwendet werden). Wenn das Ziegelelement 10 installiert ist, werden die beiden Stützelemente 22 auf der Ziegellatte gestützt. Es ist nicht erforderlich, das in der Erfindung verwendete Ziegelelement mit einer Beschichtung entweder auf der vorderen oder auf der hinteren Fläche (Seite) zu versehen, da Klebstoff auf der vorderen Fläche zum Befestigen der Solarzellen aufgebracht wird (die Seiten und die Wassernut können beschichtet sein).
  • Die natürliche vertikale Ausrichtung des Ziegelelements 10 (und anderer ähnlicher Ziegelelemente) ist auch klar. Ein fundamentales Merkmal von Ziegeln besteht darin, dass sie auf sich überlappende Weise eingebaut werden müssen, das heißt, die Ziegel in irgendeiner bestimmten Reihe sind so angeordnet, dass sie die Ziegel in der Reihe darunter überlappen, das heißt, die sich höher befindenden Ziegel bedecken leicht die sich darunter befindenden. Der Grad der Überlappung hängt von dem Dachneigungswinkel ab: je kleiner der Neigungswinkel, desto größer die Überlappung. Demgemäß weist die vordere Fläche des Ziegelelements einen Teil auf, der durch den entsprechenden Ziegel in der nächsten Reihe bedeckt wird. Da es der untere Teil jedes Ziegels ist, der einen anderen Ziegel in einer unteren Reihe in der Dachebene bedeckt, befindet sich dieser Überlappungsbereich im oberen Teil (wie durch die „natürliche“ Ausrichtung des in der Dachebene eingebauten Ziegels definiert) der vorderen Fläche irgendeines gegebenen Ziegelelements (siehe auch weiter unten), wobei die Höhe des Überlappungsbereichs, vorausgesetzt, das Ziegelelement wird in der „natürlichen“ aufrechten Ausrichtung gehalten, ca. 20-45%, vorzugsweise ca. 25-40%, der Höhe der vorderen Fläche des Ziegelelements beträgt.
  • Bei der Ausführungsform von 1 umfasst das Dacheindeckungselement ferner, in einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnet, zwei Solarzellen in jeder Reihe (eine erste und eine zweite Solarzelle 12a und 12b in der Reihe, die gemäß der Ausrichtung des Ziegelelements als die „obere Reihe“ bezeichnet werden kann, und eine dritte und eine vierte Solarzelle 12c und 12d in der Reihe, die als die „untere Reihe“ bezeichnet werden kann). Wie in 1 dargestellt ist, umfasst bei dieser Ausführungsform das zweireihige Solarzellenmodul genau vier Solarzellen (in einer Zweieranordnung). Ferner ist in 1 gezeigt, dass die Solarzellen 12a, 12b, 12c (gemäß der „natürlichen“ Ausrichtung) im unteren Teil der vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10 angeordnet sind. Es können auch Ausführungsformen, bei denen das Solarzellenmodul mehr oder weniger als vier Solarzellen umfasst, in Betracht kommen; wie nachstehend ausführlich dargeboten ist, ist jedoch die Konfiguration mit vier Solarzellen besonders bevorzugt.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind die Solarzellen 12a, 12b in der ersten Reihe in Reihe mit den jeweiligen benachbarten Solarzellen 12c, 12b in der zweiten Reihe geschaltet (in 1 ist gezeigt, dass die Solarzelle 12a mit der Solarzelle 12c und ferner die Solarzelle 12b mit der Solarzelle 12d in Reihe geschaltet ist), die Solarzellen 12c, 12d der zweiten Reihe sind miteinander in Reihe geschaltet, und (wie in 1 gezeigt ist, sind die Solarzellen 12c und 12d mittels eines Drahtelements 17b in Reihe geschaltet) die Solarzellen 12a, 12b der ersten Reihe (das heißt die Endsolarzellen der Reihenschaltung) sind mit dem ersten elektrischen Verbindungsmodul 14a bzw. dem zweiten elektrischen Verbindungsmodul 14b verbunden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, sind Elektroden 13, die (in einer parallel zu dem Rand der Solarzellen verlaufenden Richtung) durch die Solarzellen geführt sind, unter Verwendung von Siliciummonokristallen oder -polykristallen implementiert. Die Elektroden 13 verlaufen auch parallel zu der Längsseite des Ziegelelements 10 und der vorderen Fläche davon (wie bei den Elektroden 33 gemäß 8, die parallel zu der Längsseite des Ziegelelements 30 verlaufen). Die Längsseite des Ziegelelements ist die Seite (der Rand), die sich vertikal erstreckt, wenn das Ziegelelement in seiner natürlichen Ausrichtung angeordnet ist (es gibt zwei solche Seiten oder Ränder; in der Regel sind diese die längeren Seiten des Ziegelelements, wobei sich die Seiten, die sich in dieser Ausrichtung horizontal erstrecken, in der Regel die kürzeren Seiten sind, die senkrecht zu den Längsseiten verlaufen); diese Seite des Ziegelelements ist senkrecht zu der damit verwendete Ziegellatte. Die Enden der Elektroden 13 sind außerhalb der Zelle durchgeführt; diese Enden werden als „Verbindungsenden“ (oder „Elektrodenverbindungsenden“) bezeichnet. Diese Verbindungsenden sind zwischen zwei benachbarten Solarzellen (zum Beispiel die Solarzellen 12a und 12c) miteinander verbunden, um die Reihenschaltung herzustellen. Ebenso sind diese Verbindungsenden in die ersten (Anschluss-) und dritten (Anschluss-)Drahtelemente 17a, 17c, die neben der ersten (oberen) Reihe der Solarzellen angeordnet sind (im Wesentlichen vertikal ausgerichtete dünne Verbindungsenden verlaufen in die in der Figur in einer horizontalen Ausrichtung gezeigten Drahtelemente), und in das neben der zweiten (unteren) Reihe angeordnete zweite Drahtelement 17b geführt. Das Drahtelement 17b ist zur Herstellung der Reihenschaltung zwischen den Solarzellen 12c und 12d der unteren Reihe ausgeführt, während die Drahtelemente 17a und 17c zur Herstellung der Verbindung mit den Verbindungsmodulen 14a bzw. 14b ausgeführt sind (mehr dazu unten). Die Drahtelemente 17a und 17c sind natürlich an ihren benachbarten Enden nicht miteinander verbunden, aber eine Bypassdiode 15, deren Funktionalität unten dargeboten ist, ist mit diesen Enden verbunden. Auf beiden Seiten der Bypassdiode 15 sind die Drahtelemente 17a und 17c durch Drahtelemente mit den elektrischen Verbindungsmodulen 14a bzw. 14b verbunden.
  • Bei der Ausführungsform von 1 sind daher die Verbindungsenden, die zur Verbindung der Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d miteinander, mit dem ersten elektrischen Verbindungsmodul 14a und dem zweiten elektrischen Verbindungsmodul 14b ausgeführt sind, auf den Seiten der Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d angeordnet, die sich senkrecht zu ihrer Ebene befinden. Die Verbindungsenden weisen auch bei der Ausführungsform gemäß den 7-12 vorzugsweise die gleiche Konfiguration auf. Bestimmte Verbindungsenden können auch auf eine alternative Weise angeordnet sein.
  • Ferner ist in 1 gezeigt, dass bei dieser Ausführungsform der flache Teil der vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10, das heißt der durch die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d bedeckte flache Teil, eine rechteckige (oder wahlweise vorzugsweise in guter Annäherung quadratische) Form aufweist. Ferner weist in 1 auch die gesamte vordere Fläche 19 eine rechteckige Form und eine flache Konfiguration auf. Demgemäß weist der Teil der vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10, der die flache Konfiguration aufweist und durch die Solarzellen 12a-12d bedeckt ist, zueinander parallele gerade Längsränder auf einander gegenüberliegenden Seiten davon auf (dies gilt auch für die Ausführungsform gemäß den 7-12; in der natürlichen Ausrichtung des Ziegelelements werden diese Ränder/Seiten als die Längsränder/-seiten bezeichnet, die die oberen und unteren Ränder verbinden). Wie in 1 gezeigt ist, sind ein erster genuteter Verbindungsteil 20a und ein zweiter genuteter Verbindungsteil 20b entlang den Längsseiten des Ziegelelements 10, das heißt entlang den Seiten, die mit dem seitlichen Nachbarn des Ziegelelements 10, der durch die gleiche Ziegellatte gestützt wird, verbunden sind, angeordnet (der nach vorne weisende genutete Verbindungsteil 20a wird als keinen Teil der vorderen Fläche bildend betrachtet). Bei Nichtberücksichtigung solcher Verbindungsteile und der wahlweise enthaltenen anderen Verbindungsteile ist die vordere Fläche oder der entsprechende Teil davon bei einer Ausführungsform rechteckig. Die so erzeugte rechteckig geformte Fläche eignet sich besonders gut für die Anordnung von Solarzellen, auch dank der Tatsache, dass Solarzellen in der Regel eine rechteckige oder in Sonderfällen eine quadratische Form (oder rechteck-ähnliche/quadrat-ähnliche Form, siehe unten) aufweisen und somit vorzugsweise über eine rechteckig geformte Fläche angeordnet werden können. Keiner der eingangs dargebotenen herkömmlichen Ansätze gilt für die Verbindung des Solarzellenmoduls eine flache (Ebene) Fläche rechteckiger Form, die in der gleichen Ebene wie die Vorderseite des Ziegelelements liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung eines Ziegelelements mit solch einer großen flachen Fläche (vorzugsweise mit einer gleichmäßigen, rechteckigen Form) auch hinsichtlich der Herstellungstechnologie bevorzugt, da die flachen Solarzellen zum Beispiel durch Verkleben (beispielsweise Aufbringen eines zweikomponentigen Epoxidklebstoffs) effizient daran befestigt werden können. Das vorgefertigte Solarzellenmodul (Solarzellenpaneel) ist durch eine intakte, vollständig durchgehende Klebstoffverbindung an dem Ziegelelement befestigt, wobei die Verbindung, die entlang den und um die Seiten der Solarzellenmodule, die senkrecht zu der flachen Fläche liegen, verläuft, auch diese Ränder abgedichtet. Dadurch wird gewährleistet, dass keine Feuchtigkeit in den Raum zwischen den beiden Schichten (das heißt den Solarzellen und der vorderen Fläche des Ziegelelements) eindringen kann. Somit kann die Gefahr eines Frostschadens vermieden werden. Die vordere Fläche des Ziegelelements ist vollkommen glatt und flach, zumindest über einen Teil davon (ohne Berücksichtigung von natürlich vorkommenden Oberflächenunregelmäßigkeiten; ferner ist wahlweise eine Wassernut am unteren Rand des Ziegelelements enthalten).
  • Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist der flache vordere Teil des Ziegelelements durch das Solarglas, das zur Herstellung des Solarzellenmoduls von den Solarzellen aufgebracht ist, vollständig bedeckt. Dies ist zum Beispiel in den 2, 4 und 6 (sowie in 9) zu sehen; eine Glasplatte 24 ist auf der vorderen Fläche des Ziegelelements 10 angeordnet. Die aufgebrachte Glasplatte ist durchsichtig, so dass die Sonnenstrahlen die Solarzellen erreichen können. Es kann sowohl getöntes Glas als auch nicht getöntes Glas aufgebracht werden. Daher wird vorzugsweise ein Solarglas für die Solarzellen aufgebracht, das zusätzlich zu den Solarzellen auch den so genannten Überlappungsbereich bedeckt. Der Überlappungsbereich ist der Teil der flachen vorderen Fläche des Ziegelelements, über den keine Solarzellen angeordnet sind (mehr dazu unten). Die unter Verwendung der vorzugsweise aufgebrachten inneren Folie, die später ausführlich beschrieben wird, realisierte Laminierungsschicht bedeckt die gesamte Seite der Glasplatte, die dem Ziegelelement zugekehrt ist. Die Zellen und ihre zugehörige Verdrahtung sind vorzugsweise sehr dünn und sind zwischen der Laminierung und der Glasplatte angeordnet. Das so erhaltene Solarzellenmodul weist eine gleichförmige Dicke auf; in den Bereichen ohne Zellen oder Verdrahtung ist das zwischen der Laminierung und der Glasplatte verbleibende kleine Volumen durch den aufgebrachten Klebstoff gefüllt.
  • Daher (weil das Solarglas auf die flache vordere Platte angeordnet werden muss) erleichtert diese Lösung die Herstellung und ermöglicht eine Abdichtung. Würde das Solarglas nur den durch die Solarzellen bedeckten Bereich bedecken, dann könnte aufgrund der abgestuften Flächenform eine so genannte Wassersperre zwischen den Rändern des Überlappungsbereichs und dem durch Solarzellen bedeckten Bereich erzeugt werden. Nachteiligerweise könnte die Wassersperre der Ausgangspunkt eines Eindringens von Wasser oder Frostschadens sein. Gemäß dem Obigen wird jedoch durch das Solarglas auf der vorderen Fläche, welche dadurch in ihrer Gesamtheit bedeckt ist, eine Abdeckung mit gleichförmiger Dicke gebildet.
  • Ziegel mit solch einer großen flachen Fläche werden nicht weithin verwendet, jedoch weist diese Konfiguration den Vorteil auf, dass das mit einem Solarzellenmodul ausgestattete erfindungsgemäße Dacheindeckungselement seinen Charakter als Ziegel bewahrt und dennoch vorzugsweise besonders für die Befestigung (Verbindung) der Solarzellen daran (damit) geeignet ist.
  • Bei einer Ausführungsform sind die Solarzellen in dem Dacheindeckungselement in einem Abstand von 0,1-0,5 cm voneinander und in einem Abstand von 0,2-2 cm, vorzugsweise 0,5-2 cm, von den Längsrändern des flachen Teils der vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10 angeordnet. Eine Anordnung mit einer proportional identischen Dimensionierung ist auch in 1 und bei der Ausführungsform der 7-12 gezeigt. Bei solch einer Anordnung sind die Solarzellen so nahe wie möglich beieinander angeordnet, das heißt, es wird so wenig Platz wie möglich verwendet. Gemäß dem Obigen ist es daher zweckmäßig, einen etwas größeren Abstand (als der Abstand zwischen den Solarzellen) zwischen den Rändern der Solarzellen und den Rändern der rechteckigen vorderen Fläche zu belassen, damit das Solarzellenmodul mit ausreichender Effizienz auf das Ziegelelement laminiert werden kann; dazu ist jedoch in der Regel ein Spalt von 0,5-1 cm ausreichend. Das Einhalten dieser Abmessungen gewährleistet, dass ein Ziegelelement mit der kleinstmöglichen rechteckigen Fläche zum Anordnen der Solarzellen erforderlich ist. Es gibt ein geringes Ausmaß an nicht verwendeter Oberfläche, was bevorzugt ist, weil, obgleich das Dacheindeckungselement so klein wie möglich ist (ein Vorteil, wenn es eingebaut ist), das größtmögliche Ausmaß seiner Fläche mit Solarzellen bedeckt ist (wie nachfolgend ausführlich dargeboten wird, ist es zweckmäßig, oben am Ziegelelement einen Überlappungsbereich vorzusehen, der nicht mit Solarzellen bedeckt ist).
  • Die Solarzellenmodule werden in der Regel wie folgt hergestellt. Zunächst werden dünne Scheiben (Wafer) von dem geeigneten kristallinen Basismaterial (zum Beispiel Silicium oder ein anderes Monokristall oder Polykristall), das in der Regel stangenförmig ist, abgeschnitten. Dann werden in den Scheiben Ätzungen, die zur Aufnahme der Elektroden ausgeführt sind (vgl. 1, Elektroden 13) hergestellt, und die Elektroden, die zum Beispiel aus verzinntem Kupferstreifendraht hergestellt sind, werden (beispielsweise durch Aufbringen von Lötzinn) in diese Ätzungen (Aussparungen) gelötet, um eine Solarzelle herzustellen.
  • Eine Platte, die in der Regel aus Glas (zum Beispiel Glas mit geringem Eisengehalt) oder einem Polymermaterial hergestellt ist, wird dann über die Außenfläche der seitlich angeordneten Solarzellen platziert. Die typische Dicke dieser Platte beträgt ca. 3,2 mm. Eine Folie (zum Beispiel Tedlar-Folie) wird auf die Innenfläche der Kristalle von einander entsprechenden Solarzellen aufgebracht. In der Regel wird eine durchsichtige Folie (eine so genannte Laminierfolie, die zum Beispiel aus EVA (Etyhlvinylacetat) hergestellt ist, welche dazu ausgeführt ist, unter Hitze zu schmelzen und als Klebstoff fungiert) zwischen der Solarzelle und der Folie sowie zwischen der Solarzelle und der Platte angeordnet, die jedoch schmilzt und als ein Bonding-Material fungiert, wenn das Solarzellenmodul hergestellt wird (das heißt, wenn es bei der Laminierung einer Erhitzung ausgesetzt ist). Die Seitenlängen des Kristalls können willkürlich ausgewählt werden, so dass die Größe der Solarzellen entsprechend der flachen Fläche des Ziegels frei ausgewählt werden kann, und ein Solarzellenmodul mit der gewünschten Größe kann durch Durchführen der oben beschriebenen Schritte hergestellt werden. Es können rechteckige, rechteck-ähnliche, quadratische oder quadrat-ähnliche Zellen mit willkürlichen Seitenlängen verwendet werden.
  • Demgemäß weisen bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements die Solarzellen eine quadratische oder quadrat-ähnliche oder rechteckige oder rechteck-ähnliche Form auf. Bei solchen Ausführungsformen beträgt die Länge der Seiten der Solarzellen vorzugsweise ca. zwischen 120 mm und 160 mm, somit können ihre Seiten ca. 130 mm (5 Zoll) oder 156 mm (6 Zoll) lang sein, oder insbesondere können ihre Seitenlängen zwischen 130 mm und 156 mm betragen. Wenn Solarzellen mit einer quadratischen oder quadrat-ähnlichen Form verwendet werden (wie in 1 gezeigt ist), liegt daher die Seitenlänge der Zellen vorzugsweise in diesem Bereich, und wenn Solarzellen mit einer rechteckigen oder rechteck-ähnliche Form verwendet werden (wie in 8 gezeigt ist), liegen die beiden verschiedenen Seitenlängenwerte in diesem Bereich.
  • Gemäß dem Obigen werden bei einer Ausführungsform die (aus einem geeigneten kristallinen Material hergestellten) Solarzellen, die auf der Innenfläche (d.h. der dem Ziegelelement zugekehrten Seite) aller auf dem Ziegelelement angeordneten Solarzellen laminierte innere Folie und das auf ihrer äußeren Fläche laminierte (Solar-)Glas gemeinsam als Solarzellenmodul bezeichnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Solarzellenmodul und daher die Solarzellen (zum Beispiel durch Adhäsion) durch die (mittels der) innere(n) Folie (das heißt mittels deren äußerer Fläche) mit dem Ziegelelement verbunden. Das Material der inneren Folie ist beispielsweise Tedlar oder ein anderes Kunststoffmaterial, das zur Herstellung einer nicht durchsichtigen Folie geeignet ist. Daher umfasst das Solarzellenmodul bei dieser Ausführungsform ferner eine Glasplatte (vorzugsweise eine Solarglasplatte), die den gesamten flachen Teil der vorderen Fläche und die Solarzellen bedeckt (darüber hinaus ist der gesamte flache Teil auch durch die laminierte innere Folie bedeckt und begrenzt). Bei dieser Ausführungsform werden daher in dem Solarzellenmodul die innere Folie, die Solarzellen und die Glasplatte durch eine darauf aufgebrachte Laminierung zusammengehalten, wobei die sich ergebende laminierte Einheit an dem flachen vorderen Teil des Ziegelelements befestigt ist. Gemäß dem Obigen muss eine Laminierfolie zum Laminieren aufgebracht werden, da die Tedlar-Folie die Funktion eines Klebstoffs nicht erfüllen kann (die Komponenten nicht zusammenhalten kann). Bei dieser Ausführungsform sind daher die Abmessungen der Glasplatte (und der Laminierung darunter), das heißt ihre Höhe und ihre Breite) gleich den Abmessungen des flachen Teils (bei einer rechteckigen Konfiguration sind ihre Länge und ihre Breite gleich). In einem Beispiel ist daher die bevorzugte Schichtfolge: Solarglas, Solarzelle (mit verbundener Verdrahtung), EVA-Folie, Tedlar-Folie; dann wird die somit erhaltene Einheit mit dem Ziegelelement verklebt.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements - wie zum Beispiel bei der Ausführungsform von 1 - weist daher die gesamte vordere Fläche des Ziegelelements 10 eine flache (ebene) Konfiguration auf (die genuteten Verbindungsteile, zum Beispiel die genuteten Verbindungsteile 20a, 20b, werden durch die vordere Fläche nicht beeinträchtigt). Bei dieser Ausführungsform weist das Solarzellenmodul vorzugsweise ferner eine Glasplatte 24 auf, die die vordere Fläche des Ziegelelements 10 und die Solarzellen 12a-12d, die auf der vorderen Fläche 19 angeordnet sind, bedeckt. Bei dieser Ausführungsform weist das Solarzellenmodul vorzugsweise ferner eine innere Folie auf, die entlang der der vorderen Fläche zugekehrten Seite der Glasplatte 24 auf die Glasplatte 24 laminiert ist, die die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d bedeckt, und das Solarzellenmodul ist mittels der (durch die) innere(n) Folie mit der vorderen Fläche des Ziegelelements 10 verbunden (eine analoge Konfiguration wird bei der Ausführungsform der 7-12 verwendet). Es kommt auch eine Ausführungsform in Betracht, bei der die Glasplatte direkt (ohne Laminieren) auf der vorderen Fläche des Ziegelelements montiert ist, indem zum Beispiel eine Klebstoffverbindung verwendet wird, so dass sich die Solarzellen zwischen der Glasplatte und dem Ziegelelement befinden, es ist jedoch zweckmäßig, in dieser Struktur eine Laminierung (und somit eine innere Folie) zu verwenden, wie oben beschrieben ist. Eine Laminierung stellt eine elektrische Isolierung zwischen den Solarzellen, der Verdrahtung und der Fläche des Ziegelelements bereit.
  • Darüber hinaus kommen auch einfachere Solarzellenmodule in Betracht, bei denen das Solarzellenmodul durch nur wenige (zum Beispiel vier) Solarzellen gebildet wird, die direkt mit dem Ziegelelement verklebt (oder auf andere Weise daran fixiert) sind.
  • Eine quadrat-ähnliche (rechteck-ähnliche) Form soll bedeuten, dass die Form der Solarzelle in Vorderansicht quadratisch (rechteckig) oder ein Quadrat (Rechteck) mit abgerundeten/abgeschnittenen Ecken sein kann. Diese Form wird wie folgt erzeugt: Die kristallinen Wafer für die Solarzellen werden in der Regel von einem zylindrischen Kristall abgeschnitten, wonach diese kreisförmigen Wafer für eine effizientere Raumausnutzung zu quadrat-ähnlichen oder rechteck-ähnlichen Formen geschnitten werden. Im Fall von abgerundeten oder geschnittenen Ecken wird die Seitenlänge auf die gleiche Weise wie der Abstand zwischen den geraden Abschnitten von einander gegenüberliegenden Seiten definiert.
  • Es ist zweckmäßig, bei einer Ausführungsform der Erfindung quadrat-ähnlich geformte Solarzellen mit 6 Zoll langen Seiten zu verwenden, da dies eine Standardgröße ist (es ist eine Standardgröße mit breiter industrieller Anwendung und bei einer standardmäßigen nicht flexiblen Solarzelle, die typischerweise in Systemen großen Solarpaneelen verwendet wird), bei der die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements weiter reduziert werden können; es wird jedoch keine signifikante Zunahme der Herstellungskosten durch Verwenden von quadratischen (quadrat-ähnlichen) oder rechteckigen (rechteck-ähnlichen) Solarzellen, die auf eine spezifische Größe zugeschnitten sind, erzeugt. Das Anordnen von nur einer solchen Zelle auf einem Ziegel wäre sehr ineffizient, da dann die Gesamtleistungsabgabe sehr gering wäre. Das Anordnen von vier solchen Solarzellen mit Seiten von 6 Zoll erfordert eine Oberfläche nahe der Standardgröße von Ziegeln, somit ist besonders bevorzugt, vier solche Solarzellen auf jedem Ziegel anzuordnen. Eine Nichtquadratzahl von Solarzellen kann nicht mit effizienter Raumausnutzung auf einem einzigen Ziegel angeordnet werden. Neun der obigen Solarzellen auf einem einzigen Ziegel würden eine so große Oberfläche erfordern, mit der es praktisch nicht machbar wäre, die gewöhnlichen Konstruktionsaufgaben durchzuführen. Bei einem Ziegel mit einer rechteckigen vorderen Fläche ist es zweckmäßig, eine Quadratzahl von Solarzellen zu verwenden, auch weil in einem solchen Fall der Überlappungsbereich frei von Solarzellen gelassen werden kann, wobei die am stärksten bevorzugte Anzahl von Solarzellen vier ist, da ein Ziegel mit einer zur Aufnahme dieser Anzahl von Zellen geeigneten Größe leicht hergestellt werden kann. Solange Zellen mit einer quadratischen oder quadrat-ähnlichen Form mit einer Seitenlänge von etwas weniger als 6 Zoll beteiligt sind, beträgt die zweckmäßige Anzahl solcher auf einem einzigen Ziegel anzuordnender Zellen auch vier; somit kann das erfindungsgemäße Dacheindeckungselement vorteilhafterweise selbst mit Ziegelelementen mit Standardgröße verwendet werden. Um Solarzellen mit einer Seitenlänge von 6 Zoll zweckmäßig anzuordnen (auch unter Bewahrung der geeigneten Überlappungsbereiche für Ziegel in übereinander liegenden Reihen), wird in einem Ausführungsbeispiel ein Ziegelelement 10 mit einer vorderen Oberfläche von 325*420 mm verwendet. In diesem Beispiel beträgt der horizontale und vertikale Abstand zwischen den Solarzellen 2,3 mm bzw. 2,2 mm, wobei eine Zone mit einer Breite von 5,7 mm auf beiden Seiten zwischen Zellen und dem Rand der vorderen Fläche freigelassen ist. In dem Beispiel beträgt die Abmessung des senkrecht zu der Breitenrichtung des Ziegels gemessenen Überlappungsbereichs ca. 93-94 mm. In einem Beispiel sind die Verbindereinheiten aus der Rückseite des Ziegelelements in einem Abstand von 113 mm von dem oberen Rand und in einem Abstand von 115 und 83 mm von beiden Längsseiten des Ziegelelements herausgeführt. In einem Beispiel beträgt die kombinierte Dicke des durch die Glasplatte bedeckten Ziegelelements 23 mm, von denen 3 mm die Dicke der Glasabdeckung ist.
  • Natürlich ist es zweckmäßig, einen Abstand zwischen Zellen zwischen 0,1 und 0,5 cm und den Abstand von dem Längsrand der flachen vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10 zwischen 0,5-2 cm auch bei Solarzellen mit Seiten mit einer Länge von 120-160 mm auszuwählen. Solarzellen mit einer Seitenlänge in diesem Bereich können in Kombination mit allen Komponenten und Merkmalen, die in der vorliegenden Beschreibung dargeboten werden, verwendet werden.
  • Wie bereits erwähnt wurde und auch in 1 dargestellt ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Überlappungsbereich 23, der neben dem durch die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d bedeckten Bereich angeordnet ist und das Platzieren der Dacheindeckungselemente auf eine überlappende Weise gestattet, auf der vorderen Fläche 19 des Ziegelelements 10 angeordnet; die Anordnung des Überlappungsbereichs 23 ist für die überlappende Anordnung der Dacheindeckungselemente erforderlich. Die Größe dieses Bereichs kann für eine ideale oder eine gegebene Anwendung eingestellt sein, oder sie kann basierend auf dem Abstand zwischen den Ziegellatten eingestellt sein. In dem am stärksten bevorzugten Fall bedeckt das Eindeckungsziegelelement den gesamten Überlappungsbereich, und somit kann durch Verwenden des Systems von Dacheindeckungselementen, die durch eine Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt werden, erreicht werden, dass die kombinierte Oberfläche der vollständig unbedeckten Solarzellen im Wesentlichen die kombinierte Fläche erreicht, die durch das System von Dacheindeckungselementen bedeckt wird. Die herkömmlichen Ansätze versuchen nicht, dies zu erreichen, weil darin verschiedene Rahmenstrukturen um das Solarzellenmodul herum angeordnet sind oder der Überlappungsbereich vollständig unberücksichtigt bleibt. Bei den vier Solarzellen gewährleistet die Sonnenstrahlung ausgesetzte Oberfläche des Dacheindeckungselements die maximale Raumausnutzung auf jedem Dachziegel.
  • Im Fall von Systemen, die die gleiche Anzahl von Zellen und die gleiche Ausrichtung haben, ist die elektrische Leistungsabgabe des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements nur vernachlässigbar geringer als die (fast identisch mit der) Abgabe der herkömmlichen Solarpaneele. Dies wird auf eine besonders bevorzugte Weise bereitgestellt, wenn die Oberfläche des Ziegelelements, die nicht von Überlappungen zwischen den Ziegeln betroffen ist, im Wesentlichen vollständig durch die Solarzellen bedeckt ist (indem zum Beispiel Solarzellen mit einer Seitenlänge von 6 Zoll verwendet werden).
  • Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind ferner das erste elektrische Verbindungsmodul 14a und das zweite elektrische Verbindungsmodul 14b jeweils mittels eines ersten (durch ein erstes) Durchführungsdrahtelement(s) und mittels eines zweiten (durch ein zweites) Durchführungsdrahtelement(s), die jeweils durch das Ziegelelement 10 hindurchgeführt sind, mit einer jeweiligen Endsolarzelle der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind ferner das erste Durchführungsdrahtelement und das zweite Durchführungsdrahtelement im Überlappungsbereich 23 durch das Ziegelelement 10 hindurchgeführt. Der Überlappungsbereich kann vorzugsweise den Bereich umfassen, in dem die mit den Solarzellen verbundene Verdrahtung verläuft, da dieser Bereich nicht Sonnenlicht ausgesetzt werden muss. Die Verdrahtung verläuft sehr nahe bei den Solarzellen durch das Ziegelelement, irgendwo nahe der Grenze zwischen dem durch die Solarzellen bedeckten Bereich und dem Überlappungsbereich, das heißt, in einem Beispiel ist das Durchführungsdrahtelement zwischen dem durch die Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d bedeckten Bereich und dem Überlappungsbereich 23 durch das Ziegelelement 10 hindurchgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform kann ein Ansatz verwendet werden, gemäß dem die Drahtelemente 17a, 17c einen Teil des Durchführungsdrahtelements bilden. Die Drahtelemente 17a, 17c sind mit den am Ende liegenden der Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d (das heißt den Solarzellen 12a und 12b) verbunden, ihre anderen Enden sind mit einem anderen Drahtelementabschnitt verbunden, der durch das Ziegelelement 10 hindurchgeführt ist und die Drahtelemente 17a, 17c mit den elektrischen Verbindungsmodulen 14a bzw. 14b verbindet, die einen Teil der elektrischen Verbindungsanordnung bilden. Gemäß einem anderen Ansatz bilden die (Verzweigungs-) Drahtelemente 17a, 17c keinen Teil des Durchführungsdrahtelements. Bei diesem Ansatz ist das Durchführungsdrahtelement ein sich nicht verzweigender (gerader) Draht, wobei eines seiner Enden in der Regel an der Kabelbuchse (im Allgemeinen an dem Isoliermontageelement) mit dem entsprechenden elektrischen Verbindungsmodul verbunden ist, wobei das andere Ende entweder mit dem (Verzweigungs-/Anschluss-)Drahtelement 17a, 17c (dieses letztere Drahtelement ist ein Verzweigungsdrahtelement, wie in den Figuren dargestellt ist), oder, wenn keine Verzweigung erforderlich ist, direkt mit der entsprechenden Solarzelle verbunden ist. Das Durchführungsdrahtelement - und, falls erforderlich, das entweder als ein Teil davon oder separat implementierte Verzweigungsdrahtelement - erstreckt (erstrecken) sich daher von den oben beschriebenen Verbindungsenden, die aus den Solarzellen heraushängen, zu den elektrischen Verbindungsmodulen.
  • Es ist besonders bevorzugt, die Solarzellen und die elektrische Verbindungsanordnung miteinander zu verbinden, indem ein auf diese Weise angeordnetes Durchführungsdrahtelement verwendet wird, weil das Durchführungsdrahtelement bei dieser Anordnung nicht mit der unteren Fläche der Solarzellen verbunden ist (dies gilt auch bei der in den 7-12 dargestellten, unten ausführlich zu beschreibenden Ausführungsform). Dadurch ist es bei dieser Ausführungsform der Erfindung nicht erforderlich, den Ziegel auf irgendeine spezielle Weise in dem Bereich unter dem Solarzellenmodul (und somit unter den Solarzellen) zu konfigurieren; wobei diese spezielle Konfiguration bei den bekannten Ansätzen weithin angewendet wird. Dies gestattet die Reduzierung von Herstellungskosten, weil es nicht erforderlich ist, ein für den Kunden maßgeschneidertes Ziegelelement für Solarzellenanwendungen herzustellen, das heißt, es kann das gleiche Ziegelelement als ein Ziegel an sich ohne die Solarzellen verwendet werden. Diese Konfiguration erleichtert auch die Montage, weil es im Gegensatz zu bekannten Ansätzen nicht erforderlich ist, die Solarzellen mit hoher Präzision in einer zuvor hergestellten Aussparung anzuordnen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst bei dieser Ausführungsform das Dacheindeckungselement eine Bypassdiode 15, die parallel zu den in Reihe geschalteten Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d geschaltet ist. Die Bypassdiode schützt das Solarzellenmodul jeweiliger Dacheindeckungselemente vor zu starken Strom (und vor Überhitzung), wozu es kommen kann, wenn das Modul verschattet ist. Der Einbau der Bypassdiode 15 kann auch Schutz gegen solch ein Versagen des Solarzellenmoduls (oder einer Zelle davon) gewähren, wobei die fehlerhafte Zelle im Wesentlichen als eine Last wirkt. Falls das Solarzellenmodul lokal verschattet ist, kann das Modul (aufgrund des durch es hindurchfließenden Stroms) überlastet werden und sich erhitzen. Infolgedessen wird die Spannung des verschatteten Solarzellenmoduls umgedreht, und das Solarzellenmodul kann unter der Wirkung der hohen Sperrspannung (Spannung in Schließrichtung) beschädigt werden. Um die Solarzellenmodule von verschatteten Dacheindeckungselementen zu schützen, kann eine parallel zu dem Solarzellenmodul geschaltete Bypassdiode eingebaut werden. Wenn die Polarität des Solarzellenmoduls aufgrund der Teilverschattung umgekehrt wird, wird die Diode in Durchlassrichtung (die Türöffnungsrichtung ist) geschaltet, und somit fließt Strom durch sie hindurch.
  • Durch Anordnen einer Bypassdiode 15 kann daher verhindert werden, dass das miteinander verbundene System von erfindungsgemäßen Dacheindeckungselementen aufgrund eines Dacheindeckungselements (oder mehrerer Dacheindeckungselemente), das bzw. die lokal verschattet oder fehlerhaft ist (sind), funktionsunfähig wird. Daher kann das System mit solch einer Konfiguration sogar so lange betrieben werden, bis das fehlerhafte Dacheindeckungselement gegen ein funktionierendes ausgetauscht ist. Durch Verwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann demgemäß ein extrem effizientes System hergestellt werden, das gegen potenzielles Versagen resistent ist. Das System kann natürlich eigenständige Ziegel umfassen, auf denen kein Solarzellenmodul angeordnet ist.
  • In 2 ist die in 1 gezeigte Ausführungsform in einer räumlichen Hinteransicht dargestellt. In dieser Ansicht sind die Stützelemente 22 (Vorsprünge) gezeigt, die im installierten Zustand gegen die Ziegellatte gestützt sind. In 2 ist ferner gezeigt, wie die elektrischen Verbindungsmodule 14a, 14b bei dieser Ausführungsform mit der hinteren Fläche 21 des Ziegelelements 10 verbunden sind. Es ist gezeigt, dass das erste elektrische Verbindungsmodul 14a und das zweite elektrische Verbindungsmodul 14b bei dieser Ausführungsform mittels Kabelbuchsen 18a, 18b mit der hinteren Fläche 21 des Ziegelelements 10 verbunden sind. Bei anderen Ausführungsformen kann ein anderes Isoliermontageelement (zum Beispiel ein Anschlusskasten) verwendet werden, das dazu ausgeführt ist, eine elektrische Isolierung und mechanische Befestigung auf ähnliche Weise wie Kabelbuchsen bereitzustellen; die oben beschriebene ist daher einer Ausführungsform, bei der das erste elektrische Verbindungsmodul und/oder das zweite elektrische Verbindungsmodul mittels eines (durch ein) Isoliermontageelement(s) auf der hinteren Fläche des Ziegelelements angebracht sind/ist.
  • Das Befestigen des elektrischen Verbindungsmoduls (Kabels) unter Verwendung einer verklebten Kabelbuchse gewährleistet eine elektrische Isolierung, eine hohe IP-Schutzart und mechanische Befestigung. Bei dieser Ausführungsform ist es des Weiteren nicht erforderlich, einen Anschlusskasten einzubauen, aber es kommen auch Ausführungsformen in Betracht, die einen elektrischen Anschlusskasten (Verbindungseinheit) verwenden (ein ordnungsgemäß angeordneter Anschlusskasten würde kein Hindernis auf der Rückseite des Ziegelelements bilden; siehe auch die Ausführungsform der 7-12). Die Kabelbuchsen werden auf der Rückseite in zwei auf dem Ziegelelement angeordnete Öffnungen (mit einer Größe von beispielsweise 25 mm) angeordnet, indem die Öffnungen mit Harz verfüllt werden, wobei die Öffnungen zum Hindurchführen der Drähte zu der Kabelbuchse ausgeführt sind. Abgesehen von den Öffnungen sind bei der (in den 1-6 definierten) vorliegenden Ausführungsform keine zusätzlichen Formmodifikationen (Aussparungen, Nuten usw.) zum Anordnen der Solarzellen auf dem Ziegelelement erforderlich; wenn eine große Bypassdiode verwendet wird, kann in der Mitte eine zusätzliche Aussparung erforderlich sein.
  • In 2 sind die elektrischen Verbindungsmodule 14a, 14b weiter auseinander als die Durchführungsstellen der von der vorderen Fläche zu ihnen führenden Drahtelemente gezeigt (die Drahtelemente sind nahe beider Enden der Bypassdiode 15 durch den Ziegel hindurchgeführt), aber dies ist nur ein Veranschaulichungsdetail, die Drahtelemente sind in der Regel senkrecht zu der Fläche des Ziegelelements durch das Ziegelelement geführt. Die elektrischen Verbindungsmodule 14a, 14b können Standardkabel sein, die routinemäßig in Solarsystemen verwendet werden, während die Verbinderglieder 16a, 16b zum Beispiel Standard-MC4-Solarverbinder sein können, die gegen ein Auseinanderrutschen geschützt sind und eine hohe IP-Schutzart (IP65) haben. Es ist nicht absolut erforderlich, eine so hohe IP-Schutzart zu erreichen, da sich der Verbinder nach der Installation nicht im Freien befinden wird. Es ist bevorzugt, diese oder eine andere Art von Verbinderglied im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellendacheindeckungselementen zu verwenden, bei denen das zum Miteinanderverbinden von benachbarten Dacheindeckungselementen ausgeführte Verbinderglied an der Seite jedes Dacheindeckungselements, die dem nächsten zugekehrt ist, angeordnet ist. Dieser Kontakt wird in der Regel innerhalb von kurzer Zeit verdreckt, so dass er keine ordnungsgemäße Verbindung bereitstellt (das Verbinderelement der Ausführungsform der 7-12 ist auch auf eine unbedeckte Weise angeordnet, das heißt nicht im Freien angeordnet).
  • Der Abstand zwischen den elektrischen Verbindungsmodulen 14a, 14b ist daher nur zum besseren Verständnis in 2 als relativ groß gezeigt. Das Drahtelement kann auch schräg durch das Ziegelelement 10 geführt sein, wobei ein solcher Abstand erreicht werden kann, aber es ist nicht zweckdienlich. Die elektrischen Verbindungsmodule 14a, 14b sind daher in den meisten Fällen viel näher beieinander positioniert (und an der hinteren Fläche 21 des Ziegelelements 10 befestigt).
  • Die Abstände zwischen den Kabelbuchsen 18a, 18b und den Stützelementen 22 sind in 2 in realen Proportionen dargestellt. Da die Seitenlänge der dargestellten Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d beispielsweise ca. (bis zu einer guten Annäherung, das heißt +/- 1 mm) 156 mm (6 Zoll) beträgt, ist bei Betrachtung der Proportionen zu sehen, dass eine typischerweise verwendete Ziegellatte mit einer Breite von 5 cm zwischen den Kabelbuchsen 18a, 18b und den Stützelementen 22 angeordnet werden kann, so dass keine Modifikation der Struktur für die Installation des Dacheindeckungselements wie gemäß dieser Ausführungsform implementiert erforderlich ist (dies kann auch bei einer kleineren Seitenlänge der Solarzelle als 6 Zoll der Fall sein). Dank ihrer Konfiguration können somit alle Komponenten in den durch die Ziegellatte belassenen Raum angeordnet werden, selbst an den Dachsparren, da die Ziegel durch die Ziegellatte von den Dachsparren leicht beabstandet sind, wodurch Raum zum Hindurchführen der elektrischen Verbindungsmodule geschaffen wird. Statt Kabelbuchsen kann auch ein Anschlusskasten verwendet werden (auch in dem Fall, in dem alle anderen Konfigurationsmerkmale denen in den 1-6 entsprechen), aber bei dieser Konfiguration wird bevorzugt, Kabelbuchsen zu verwenden. Zusätzlich zu der Bereitstellung von Kontaktschutz verhindern die Kabelbuchsen - die mit der Betonfläche verklebt sind - auch ein Herausreißen des elektrischen Verbindungsmoduls.
  • In 3 ist das Ziegelelement 10 in einer Hinteransicht gezeigt (die Stützelemente 22 sind ausführlicher gezeigt). Das erste und das zweite Verbinderglied 16a, 16b, die auch in den vorherigen Zeichnungen dargestellt sind, sind in 3 deutlich gezeigt. Der genutete Verbindungsteil 20b, der zur Verbindung mit dem genuteten Verbindungsteil 20a eines benachbarten Dacheindeckungselements ausgeführt ist, ist auch gezeigt. Dank der genuteten Konfiguration stellt das Dacheindeckungselement an sich eine vollständig wasserdichte Abdeckung bereit (Wasserdichtigkeit ist auch ein Merkmal der fertiggestellten Dachschale, nicht nur der einzelnen Dacheindeckungselemente). Darüber hinaus ist das Dacheindeckungselement auch gegen Stürme geschützt, das heißt weist aufgrund seines Eigengewichts Schutz gegen Windauftrieb auf, vorzugsweise ohne durch Schrauben oder Sturmklemmen fixiert zu sein. Unter einem Dachneigungswinkel von 45 Grad ist in der Regel kein Verschrauben bzw. sind keine Sturmklemmen innerhalb des Dachfelds erforderlich. Näher an den Rändern des Dachs kann es jedoch erforderlich sein, die Dacheindeckungselemente selbst unter einem Dachneigungswinkel von 45 Grad zu fixieren. Dies kann ohne Bohren eines Lochs durch den Ziegel durch Anbringen von Dachklemmen gewährleistet werden.
  • In 4 ist die Ausführungsform von 1 in einer Seitenansicht gezeigt. In 4 ist gezeigt, in welchem Ausmaß die Stützelemente 22 von der Ebene der Rückseite des Ziegels vorragen (in dem Ausmaß, das bei anderen Ziegelarten gebräuchlich ist). Darüber hinaus werden auch das elektrische Verbindungsmodul 14a, das von der hinteren Fläche 21 vorragt, und die über die Vorderseite angeordnete Glasplatte 24 gezeigt.
  • In den 5 und 6 ist die Ausführungsform des Dacheindeckungselements von 1 in einer Vorder- bzw. Draufsicht gezeigt. Wie bei 1 ist in 5 dargestellt, dass im Gegensatz zu mehreren herkömmlichen Ansätzen bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Solarzellen ohne eine Rahmenstruktur unabhängig an dem Ziegel befestigt sind. Wie bei 4 ist die Glasplatte 24 auch in 6 gezeigt. Dies gestattet auch die Verwendung der einfachen Verdrahtung, die bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird.
  • In den 7-12 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dacheindeckungselements dargestellt. Die folgenden Komponenten sind auch bei dieser Ausführungsform des Dacheindeckungselements enthalten (sie kann andere oben vorgestellte Merkmale aufweisen, mit denen sie kompatibel ist). Bei der Ausführungsform der 7-12 umfasst das Dacheindeckungselement ein Ziegelelement 30, ein Solarzellenmodul, das mit einer vorderen Fläche 39 des Ziegelelements 30, die bei einem eingebauten Ziegelelement 30 nach außen weist, verbunden ist, und eine elektrische Verbindungsanordnung, die mit dem Solarzellenmodul verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Solarzellenmodul eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Solarzelle 32a, 32b, 32c, 32d, die in Reihe geschaltet sind, die elektrische Verbindungsanordnung umfasst ein erstes elektrisches Verbindungsmodul 34a und ein zweites elektrisches Verbindungsmodul 34b, die jeweils mit einer jeweiligen Endsolarzelle der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden sind, und wobei die vordere Fläche 39 des Ziegelelements 30 zumindest teilweise eine flache Konfiguration aufweist, wobei die Solarzellen 32a-32d mit einem Teil der vorderen Fläche 39 mit flacher Konfiguration verbunden sind. Bei der Ausführungsform der 7-12 weist die gesamte vordere Fläche des Ziegelelements 30 eine flache Konfiguration auf; bei der dargestellten Ausführungsform ragt eine Vertiefung 45, die zur Aufnahme einer bevorzugt verwendeten elektrischen Verbindereinheit 31 (elektrischen Verteilereinheit) ausgeführt ist, in die flache vordere Fläche hinein.
  • Das bedeutendste Merkmal der Ausführungsform der 7-12, das es von der oben beschriebenen Ausführungsform der 1-6 unterscheidet, ist die Konfiguration der Verbindungsanordnung. Demgemäß sind bei der in den 7-12 dargestellten Ausführungsform das erste elektrische Verbindungsmodul 34a und das zweite elektrische Verbindungsmodul 34b mittels eines ersten (durch ein erstes) Verbindungsdrahtelement(s) und eines zweiten Verbindungsdrahtelements, die entlang der vorderen Fläche 39 des Ziegelelements 30 angeordnet sind (für ein erstes Verbindungsdrahtelement 48a und ein zweites Verbindungsdrahtelement 48b siehe 8) jeweils mit einer jeweiligen Endsolarzelle der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden. Daher sind bei dieser Ausführungsform die Verbindungen zwischen dem ersten elektrischen Verbindungsmodul 34a, dem zweiten elektrische Verbindungsmodul 34b und den entsprechenden Solarzellen durch die Verbindungsdrahtelemente bereitgestellt, die entlang der vorderen Fläche 39 des Ziegelelements 30 verlaufen. Es ist zweckmäßig, Flachdrähte, zum Beispiel die auch in 8 gezeigten Banddrähte, als Verbindungsdrahtelemente und als Drahtelemente 37a-37c zu verwenden. Bei bestimmten Ausführungsformen (wie zum Beispiel bei der dargestellten Ausführungsform) verläuft das Verbindungsdrahtelement zwischen dem Ziegelelement und der an seiner vorderen Fläche (mit Laminierung versehenen) fixierten Glasplatte, was ein weiterer Grund dafür ist, warum Banddrähte zweckmäßig sind. Es wird zwischen dem Verbindungsdrahtelement und den (Verzweigungs-)Drahtelementen 37a, 37c unterschieden. Das Verbindungsdrahtelement ist ein sich nicht verzweigender (einzelner) Draht, wobei eines seiner Enden (an der elektrischen Verbindereinheit oder direkt) mit dem entsprechenden elektrischen Verbindungsmodul verbunden ist, wobei das andere Ende entweder mit dem (Verzweigungs-) Drahtelement 37a, 37c (dieses letztere Drahtelement ist ein Verzweigungsdrahtelement, wie in den Figuren dargestellt ist) oder, wenn keine Verzweigung erforderlich ist, direkt mit der entsprechenden Solarzelle verbunden ist. Das Verbindungsdrahtelement - und, falls erforderlich, das Verzweigungsdrahtelement - erstreckt sich daher von den aus den Solarzellen 32a-32d heraushängenden oben beschriebenen Verbindungsenden zu den elektrischen Verbindungsmodulen.
  • Wie durch 8 dargestellt wird, sind bei der Ausführungsform der 7-12 das erste elektrische Verbindungsmodul 34a und das zweite elektrische Verbindungsmodul 34b mittels einer (durch eine) elektrische Verbindereinheit 31 mit dem ersten Verbindungsdrahtelement 48a bzw. dem zweiten Verbindungsdrahtelement 48b verbunden. Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform der 7-12 eine Vertiefung 45 (eine Kerbe, einen Ausschnitt, eine Aussparung) entlang dem Rand (der Seite) der vorderen Fläche 39 des Ziegelelements 30 ausgebildet, und die elektrische Verbindereinheit 31 (oder, um einen anderen Begriff zu verwenden - der auch dazu verwendet wird, sich auf das eine bei der Konfiguration gemäß den 7-12 verwendete Verbindung bereitstellende Element zu beziehen - ein elektrischer Anschlusskasten (eine elektrische Verteilerdose) ist in der Vertiefung 45 angeordnet.
  • Wie auch in 8 dargestellt ist, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung die Vertiefung 45 in dem Überlappungsbereich 43 ausgebildet. Vorausgesetzt, die Ziegel sind auf eine sich überlappende Weise verlegt, sind auf diese Weise die Vertiefung 45 und die elektrische Verbindereinheit 31 darin durch ein Ziegelelement in der nächsten Reihe bedeckt. Dies wird sowohl hinsichtlich eines technologischen als auch ästhetischen Aspekts bevorzugt, weil der Verbindungspunkt (die Verbindungseinheit) gegen Witterungseinflüsse, Staub und Schmutz geschützt ist, während die elektrische Verbindereinheit 31 nicht sichtbar ist, selbst wenn keine nicht durchsichtige Laminierfolie verwendet wird. Bei der in den 7-12 dargestellten Ausführungsform ist die Vertiefung 45 ferner in dem Rand des Überlappungsbereichs 43 ausgebildet, der den Solarzellen 32a-32d gegenüberliegt; sie ist somit an der am besten geschützten Stelle angeordnet. Gemäß dem Obigen ist neben dem durch die Solarzellen bedeckten Bereich der Überlappungsbereich ausgebildet, das heißt seine Seite, die den Solarzellen gegenüberliegt, ist die Seite des Ziegelelements, die sich in den Figuren oben befindet (durch den benachbarten überlappenden Ziegel bedeckt ist). Zweckmäßigerweise ist die Vertiefung hier ausgebildet.
  • Das erste elektrische Verbindungsmodul 34a und das zweite elektrische Verbindungsmodul 34b, die bei der Ausführungsform der 7-12 verwendet werden, sind daher jeweils mittels der elektrischen Verbindereinheit 31 (siehe 8) mit einer jeweiligen Endsolarzelle der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden. Die Grundfunktion der elektrischen Verbindereinheit 31 besteht darin, eine elektrische Verbindung (mittels Drähten) zwischen den elektrischen Verbindungsmodulen 34a, 34b und den Solarzellen des Solarzellenmoduls bereitzustellen. Die Merkmale der elektrischen Verbindereinheit 31 werden unten ausführlich beschrieben.
  • Wie in 7 gezeigt ist, sind ein erstes Verbinderglied 36a und ein zweites Verbinderglied 36b am freien Ende des elektrischen Verbindungsmoduls 34a bzw. 34b angeordnet. Die elektrischen Verbindungsmodule 34a, 34b weisen im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die oben beschriebenen Verbindereinheiten 14a, 14b auf, sind aber auf eine andere Weise mit der Verdrahtung des Solarzellenmoduls verbunden. In 7 sind auch Stützelemente 42 (Vorsprünge) gezeigt, die auf der Rückseite des Ziegelelements 30 ausgebildet sind und zum Stützen des Ziegelelements 30 auf einer Ziegellatte ausgeführt sind. In den 7 und 8 sind ein erster bzw. zweiter genuteter Verbindungsteil 40a, 40b gezeigt, die entlang den längeren Seiten des Ziegelelements 30 angeordnet sind und auf ähnliche Weise wie die genuteten Verbindungsteile 20a und 20b konfiguriert sind (aber sich im Gegensatz zu ihnen nicht entlang der längeren Seite des Ziegelelements 30 erstrecken).
  • Darüber hinaus zeigt 7 auf einer hinteren Fläche 41 (Rückseite) des Ziegelelements 30 - im Wesentlichen der durch den genuteten Verbindungsteil 40a, die Stützelemente 42, die elektrische Verbindereinheit 31, den genuteten Verbindungsteil 40b und den unteren Teil des Ziegelelements 30 begrenzten Bereich - mehrere Aussparungen, Nuten, Formen und Vorsprünge/Verdickungen (wobei Letztere die Gesamtdicke des Elements definieren), die ähnlich wie bei dem Ziegelelement 30 in den Betonziegeln ausgebildet sind (in der Regel weisen Tonziegel auch solche Merkmale auf, aber die in 7 gezeigten sind für Betonziegel charakteristisch). Dies ist für die Konfigurationsdetails (Solarzellenmodul, Verbindungsanordnung usw.), die für den Gegenstand der Erfindung wesentlich sind, nicht relevant.
  • 8 zeigt die Ausführungsform von 7 aus der Richtung ihrer vorderen Fläche (das heißt der nach außen weisenden Seite des Ziegelelements 30). Demgemäß werden in 8 die Solarzellen 32a, 32b, 32c, 32d gezeigt, die das Solarzellenmodul bilden und auf der Vorderseite des Ziegelelements angeordnet sind. Wie bei den Solarzellen 12a, 12b, 12c, 12d sind diese miteinander in Reihe geschaltet (die Solarzellen 32a, 32b, 32c, 32d sind hintereinander verbunden, und die Endsolarzellen 32a und 32b sind direkt mit den Verbindereinheiten 34a, 34b verbunden); und ein erstes, ein zweites und ein drittes Drahtelement 37a, 37b und 37c sind analog dazu auch mit den Drahtelementen 17a, 17b, 17c verbunden.
  • Die Solarzellen 32a-32d sind sehr ähnlich wie die Solarzellen 12a-12d konfiguriert. Im Gegensatz zu diesen weisen die Solarzellen 32a-32d jedoch keine quadrat-ähnliche Form, sondern eine rechteckige Form auf (in der Figur ist ihre Breitenabmessung größer als ihre Höhe; für mehr Informationen darüber siehe den nachfolgenden Abschnitt, der die beispielhaften Abmessungen beschreibt). Demgemäß sind die Ecken der Solarzellen 32a-32d nicht abgeschnitten. Vertikale Elektroden 33 (oder als auf dem Gebiet gemeinhin verwendeter technischer Begriff „Sammelschienen“) sowie sich senkrecht dazu erstreckende horizontale Komponenten (im Fachjargon so genannte „Finger“) lassen sich auch daran beobachten.
  • 8 ist eine Vorderansicht, die bestimmte Komponenten und die sich über den Solarzellen 32a-32d befindende elektrische Verbindereinheit 31 in gestrichelten Linien zeigt, weil sie bei der dargestellten Ausführungsform (vorzugsweise durch die auf der Innenseite der gegen das Ziegelelement 30 angeordneten vorderen Glasplatte laminierte Folie) verdeckt sind. Daher ist in 8 gezeigt, dass die Anordnung der zur Aufnahme der elektrischen Verbindereinheit 31 ausgeführten Vertiefung 45 und die elektrische Verbindereinheit 31 selbst in der Vertiefung 45. In 8 sind die vordere Fläche 39 des Ziegelelements 30 und der Überlappungsbereich 43, der sich (in der „natürlichen“ Ausrichtung des Ziegels) am oberen Teil der vorderen Fläche 39 befindet und dazu ausgeführt ist, das Verlegen der Ziegelelemente 30 auf einem Dach auf überlappende Weise zu gestatten, gezeigt. Wie in 8 dargestellt ist, ragt die rechteckige Vertiefung 45, die so geformt ist, dass sie der Anordnung der elektrischen Verbindereinheit 31 entspricht, in den Überlappungsbereich 43 hinein. Sie reduziert daher nur die durch einen anderen Ziegel zu bedeckende Oberfläche, reduziert aber nicht die Nutzoberfläche des Ziegels. Das Ausbilden der Vertiefung 45 zwecks Aufnahme der elektrischen Verbindereinheit 31 ist somit mit keinerlei Nachteilen verbunden.
    Die durch die elektrische Verbindereinheit 31 erfüllte Funktion kann auch basierend auf 8 verstanden werden. Im Gegensatz zu den in den 1 bis 6 dargestellten Drahtelementen 17a und 17c ist das Drahtelement 37a etwas weiter weg von den Solarzellen 32a-32d als das Drahtelement 37c angeordnet (die Funktion der Drahtelemente wird dadurch nicht beeinflusst; in einem Beispiel sind die Drahtelemente als ein 5 mm breiter Banddraht implementiert). Das Drahtelement 37b ist auf ähnliche Weise wie das Drahtelement 17b angeordnet.
  • In 8 sind ein erstes Verbindungsdrahtelement 48a, das zum Miteinanderverbinden der Solarzelle 32a und der elektrischen Verbindereinheit 31 durch das Drahtelement 37a ausgeführt ist, und ein zweites Verbindungsdrahtelement 48b, das zum Miteinanderverbinden der Solarzelle 32b und der elektrischen Verbindereinheit 31 durch das Drahtelement 37c ausgeführt ist, die beide aufgrund des Aufbringens der nicht durchsichtigen Folie verdeckt sind, gestrichelt gezeigt, das heißt, die elektrische Verbindung zwischen den Solarzellen 32a-32d und der elektrischen Verbindereinheit 31 ist dargestellt. Aufgrund des Verdeckens durch die nicht durchsichtige Folie sind sie in 10, die auch eine Vorderansicht zeigt, nicht gezeigt (nicht zu sehen). Wie das Verbindungsdrahtelement 48a, 48b sind auch die Drahtelemente 37a-37c entlang der vorderen Fläche des Ziegelelements angeordnet (es kann darunter eine Folie eingesetzt sein) und weisen vorzugsweise eine flache Konfiguration auf. Demgemäß ist die elektrische Verbindereinheit 31 dazu ausgeführt, zu gewährleisten, dass die Verbindungsdrahtelemente 48a, 48b und die elektrischen Verbindungsmodule 34a, 34b elektrisch verbunden sind.
  • In 8 ist eine Bypassdiode nicht getrennt gezeigt, die zwischen den Drahtelementen 37a und 37c verbunden ist und analog zu der Bypassdiode 15 angeordnet ist. Dies liegt daran, dass die Bypassdiode zwischen den beiden Ausgängen der elektrischen Verbindereinheit 31 eingesetzt ist.
  • In 9 ist das Dacheindeckungselement der 7-8 in einer als Schnitt ausgeführten Seitenansicht gezeigt. In 9 sind die zum Bedecken der gesamten vorderen Fläche (die mit den Solarzellen 32a-32d ausgestattet ist) ausgeführte Glasplatte 44 sowie das die Glasplatte tragende Ziegelelement 30 gezeigt. Der in 9 dargestellte Schnitt schneidet die Verbindereinheit 31 (gemäß Schnitt A-A von 8), so dass der Querschnitt der Einheit im oberen Teil der Figur hinter der Glasplatte 44 zu sehen ist. Die Verdrahtung (das heißt die Drahtelemente 37a, 37b, 37c und die Verbindungsdrahtelemente 48a, 48b), die Solarzellen 32a-32d und die Laminierung befinden sich zwischen der Glasplatte 44 und dem Ziegelelement 30, diese sind in der Seitenansicht nicht zu sehen. In einem Beispiel beträgt die Dicke der verwendeten Solarzellen ca. 0,2 mm, so dass sie in der Figur nicht zu sehen sind, weil sie viel dünner sind als die Glasplatte. Demgemäß wird die Verdrahtung aus den Solarzellen 32a-32d (genauer aus den Endsolarzellen 32a und 32b) zu der elektrischen Verbindereinheit 31 zwischen der Glasplatte 44 und dem Ziegelelement 30 ausgeführt.
  • In 9 ist auch das Stützelement 42 gezeigt, weil es nicht verdeckt ist, wenn der Schnitt aus der entsprechenden Richtung betrachtet wird. Wie in 7 sind in 9 bestimmte strukturelle Details des Ziegelelements 30, das heißt Nuten und Aussparungen, dargestellt. Wie in Bezug auf 7 besprochen wurde, sind diese letzteren für die Anordnung des Solarzellenmoduls nicht relevant, weil sie auf der Rückseite des Ziegelelements 30 ausgebildet/angeordnet sind. Wie auch in 9 gezeigt ist, ragt die elektrische Verbindereinheit 31 nicht von der Rückseite des Ziegelelements 30 vor, so dass die Installation des Dacheindeckungselements auf einer Ziegellatte durch die elektrische Verbindereinheit 31 nicht beeinflusst wird.
  • In 10 ist eine Anordnung dargestellt, die der in 8 gezeigten entspricht und die die Verdrahtung und die Komponenten der elektrischen Verbindereinheit, die vorzugsweise verdeckt sind, nicht zeigt. Die nicht durchsichtige Folie, die auf die Rückseite der Solarzellen laminiert ist, bedeckt vorzugsweise die gesamte vordere Fläche 39, so dass sie die elektrische Verbindereinheit 31 aus einer Vorderansicht (aus der Richtung der Glasplatte 44) verdeckt. Die auf die Rückseite der Solarzellen laminierte nicht durchsichtige Folie befindet sich hinter der Verdrahtung von der Glasplatte 44; um die Verdrahtung (die Verdrahtungselemente 37a, 37b, 37c und die Verbindungsdrahtelemente) zu verbergen, wird entweder die Folie (die eine geeignete Übergröße aufweist) zurückgefaltet, oder es werden geeignet dimensionierte Stücke der nicht durchsichtigen Folie zwischen der Glasplatte und der Verdrahtung eingeführt.
  • Demgemäß kann bei der Ausführungsform gemäß den 7-12 auch eine Folie zwischen der vorderen Fläche des Ziegelelements und den Verbindungsdrahtelementen, die entlang der vorderen Fläche angeordnet sind, angeordnet sein (das heißt die Aufnahme der Folie ändert nicht, dass das Verbindungsdrahtelement entlang der vorderen Fläche angeordnet ist). Die Drähte (in diesem Fall die Verbindungsdrahtelemente 48a, 48b) sind vorzugsweise durch die Folie (die auf die Rückseite der Solarzellen laminiert ist) nahe der elektrischen Verbindereinheit 31 hindurchgeführt. Auf der Seite der Glasplatte 44, die dem Ziegelelement 30 zugekehrt ist, ist eine vorzugsweise nicht durchsichtige Kunststofffolie, zum Beispiel eine Tedlar-Folie, (als das Abdeckungsmaterial) aufgebracht, die vorzugsweise unter Verwendung einer Laminierfolie (zum Beispiel EVA-Folie, die auch das Klebematerial bildet) auf die Anordnung laminiert sein kann. Die Verdrahtung kann vorzugsweise auch bei der Ausführungsform gemäß den Ansprüchen 1-6 verdeckt sein.
  • Unter Verwendung der Anordnung der 7-12 weisen in einem Beispiel die Solarzellen 32a-32d eine Höhe von 124 mm und eine Breite von 143 mm auf, das heißt, sie haben eine rechteckige Form (im Gegensatz zu den Solarzellen 12a-12d von 1 sind die Ecken der Solarzellen 12a-12d nicht abgeschnitten). In dem Beispiel weist die Vorderseite des Ziegelelements (den genuteten Verbindungsteil 40a nicht mitgerechnet) eine Breite von 298 mm und eine Höhe von 420 mm auf, wobei die Solarzellen 32a-32d 2 mm voneinander angeordnet sind, das heißt die benachbarten Zellen sind um diesen Betrag voneinander beabstandet. In dem Beispiel sind die Solarzellen 32a-32d vorzugsweise in einem Abstand von 5 mm von den Längsrändern der Vorderseite und in einem Abstand von 10 mm von dem unteren Rand (die Wassernut nicht mitgerechnet) angeordnet. Wie in der Figur gezeigt ist, weist die zur Aufnahme der elektrischen Verbindereinheit 31 ausgeführte Vertiefung eine rechteckige Form mit einer Breite von 72 mm und einer Länge (das heißt die Abmessung entlang der Längsrichtung des Ziegelelements 30) von 78 mm in dem Beispiel auf. Bei der Anordnung gemäß 8, die bezüglich der Drahtelemente 37a, 37c asymmetrisch ist, erstrecken sich die Drahtelemente 37a und 37c vorzugsweise in einem Abstand von 15 mm und 5 mm von den Solarzellen 32a bzw. 32b. In einem Beispiel ragen die genuteten Verbindungsteile 40a bis zu einem Abstand von 32 mm von der vorderen Fläche vor, das heißt, dies ist die Breite ihrer genuteten Verbindungsfläche. Gemäß dem Beispiel beträgt die Abmessung des Überlappungsbereichs, wie senkrecht zu der Breitenrichtung des Ziegels gemessen, ca. 160 mm.
  • In einem Beispiel werden die folgenden Dickenwerte angewandt: die Dicke des Ziegelelements 30 (gemessen in einem Bereich ohne Nut oder Aussparung) beträgt 15,3 mm, die Gesamtdicke des Dacheindeckungselements, gemessen an der gleichen Stelle, beträgt 22,3 mm, die Dicke der Glasplatte 44 (plus der Dicke der Klebstoffschicht, wenn sie eine relevante Dicke hat) beträgt 7 mm; wobei die Dicke der elektrischen Verbindereinheit 31 ungefähr gleich der Dicke des Ziegelelements 30, die in dem Beispiel 15,8 mm beträgt, ist. In einem Beispiel ist die elektrische Verbindereinheit 31 nicht symmetrisch auf der vorderen Fläche 39 des Ziegelelements 30 platziert, wobei sich ihre Mittellinie bei 166 mm von dem linken Rand des Ziegelelements 30 erstreckt, wie in der Figur ersichtlich.
  • Die 11-12 zeigen eine Seiten- bzw. Hinteransicht der Einheit des Dacheindeckungselements, die auf das Ziegelelement angewandt wird. Die dargestellte Einheit umfasst die laminierte Struktur (laminierte Einheit), wobei die Solarzellen 32a-32d und die Verdrahtung mit der Glasplatte 44 (die an der Seite, die dem Ziegelelement 30 zugekehrt sein wird, durch eine nicht durchsichtige innere Folie bedeckt ist) laminiert sind, und die elektrische Verbindereinheit 31 ist (zum Beispiel durch Verkleben) an der fertiggestellten laminierten Einheit und an den von dieser herausgeführten Verbindungsdrahtelementen befestigt und elektrisch damit verbunden.
  • Die Einheit der 11-12 umfasst daher die elektrische Verbindereinheit 31 (die eine mit der elektrischen Verbindereinheit bereitgestellte laminierte Einheit bildet) sowie die elektrischen Verbindungsmodule 34a, 34b die darin verbunden sind und mit jeweiligen Verbindergliedern 36a, 36b ausgestattet sind. Demgemäß ist in den 11-12 die Verbindung der elektrischen Verbindereinheit 31 mit der (mit den darauf laminierten Solarzellen versehenen) Glasplatte 44 dargestellt (in 12 ist gezeigt, dass die elektrische Verbindereinheit 31 an der Rückseite der Glasplatte befestigt ist), wobei die so erhaltene Einheit vorzugsweise (zum Beispiel durch Verkleben) als ein einziges Teil an dem Ziegelelement 30 befestigt ist. In 11 ist die oben beschriebene Einheit in einer Seitenansicht gezeigt (die in Abhängigkeit von den gezeigten Details auch eine Teilschnittansicht sein kann). Wie in 9 lässt sich in der Figur beobachten, dass die Solarzellen und die auf die Rückseite der Glasplatte 44 (die der elektrischen Verbindereinheit 31 zugekehrte Seite) laminierte Folie (bezüglich der Dicke der Glasplatte 44) eine so dünne Schicht bilden, dass sie in der Figur nicht wahrzunehmen ist.
  • Die unter Bezugnahme auf die obigen Figuren beschriebenen Ziegelelemente sind so genannte gerade geschnittene Ziegel mit flacher Geometrie und Seitennuten.
  • Die Art und Weise der industriellen Anwendbarkeit der Erfindung ergibt sich aus den oben beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass die Erfindung die zuvor gestellten Aufgaben im Vergleich zu dem Stand der Technik auf äußerst vorteilhafte Weise löst. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben im Detail beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind weitere Varianten, Modifikationen und Weiterentwicklungen innerhalb des durch die Ansprüche bestimmten Schutzumfangs möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3609642 B2 [0004]
    • WO 2010/136021 A1 [0005]
    • DE 1010429 A1 [0006]
    • US 6294724 B1 [0008]
    • DE 29915196 U1 [0008]
    • DE 29610674 U1 [0009]

Claims (20)

  1. Dacheindeckungselement, umfassend: - ein Ziegelelement (10, 30), - ein mit einer vorderen Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) verbundenes Solarzellenmodul, wobei die vordere Fläche (19, 39) bei einem eingebauten Ziegelelement (10, 30) nach außen weist, und - eine elektrische Verbindungsanordnung, die mit dem Solarzellenmodul verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - das Solarzellenmodul in Reihe geschaltete Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) umfasst, die in einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei zwei Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) in jeder Reihe angeordnet sind, die Solarzellen (12a, 12b, 32a, 32b) der ersten Reihe mit den jeweiligen benachbarten Solarzellen (12c, 12d, 32c, 32d) der zweiten Reihe in Reihe geschaltet sind und die Solarzellen (12c, 12d, 32c, 32d) der zweiten Reihe miteinander in Reihe geschaltet sind, - die elektrische Verbindungsanordnung ein erstes elektrisches Verbindungsmodul (14a, 34a) und ein zweites elektrisches Verbindungsmodul (14b, 34b) umfasst, wobei die Solarzellen (12a, 12b, 32a, 32b) der ersten Reihe, die die jeweiligen Endsolarzellen der in Reihe geschalteten Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) sind, mit dem ersten elektrischen Verbindungsmodul (14a, 34a) bzw. mit dem zweiten elektrischen Verbindungsmodul (14b, 34b) verbunden sind, und - die vordere Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) zumindest teilweise eine flache Konfiguration aufweist, und wobei die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) mit einem Teil der vorderen Fläche (19, 39), der die flache Konfiguration aufweist, verbunden sind.
  2. Dacheindeckungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsenden, die zum Verbinden der Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) miteinander und/oder mit dem ersten elektrischen Verbindungsmodul (14a, 34a) und/oder dem zweiten elektrischen Verbindungsmodul (14b, 34b) ausgeführt sind, auf den Seiten der Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) angeordnet sind, die senkrecht zu seiner Ebene verlaufen.
  3. Dacheindeckungselement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Teil der vorderen Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30), der die flache Konfiguration aufweist und durch die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) bedeckt ist, zueinander parallele gerade Längsränder auf einander gegenüberliegenden Seiten davon aufweist, und - die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) in einem Abstand von 0,1-0,5 cm voneinander und in einem Abstand von 0,2-2 cm von den Längsrändern angeordnet sind.
  4. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) eine quadratische oder quadrat-ähnliche oder rechteckige oder rechteck-ähnliche Form aufweisen.
  5. Dacheindeckungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Seiten der Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) ca. zwischen 120 mm und 160 mm liegen.
  6. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Bypassdiode (15, 35) umfasst, die zu den in Reihe geschalteten Solarzellen (12a-12d) parallelgeschaltet ist.
  7. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte vordere Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) eine flache Konfiguration aufweist.
  8. Dacheindeckungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul ferner eine Glasplatte (24, 44) umfasst, die die vordere Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) und die auf der vorderen Fläche (19, 39) angeordneten Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) bedeckt.
  9. Dacheindeckungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul ferner eine innere Folie umfasst, die entlang der der vorderen Fläche (19, 39) zugekehrten Seite der Glasplatte (24, 44) auf die Glasplatte (24, 44) laminiert ist, die die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) bedeckt, und das Solarzellenmodul mittels der inneren Folie mit der vorderen Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) verbunden ist.
  10. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlappungsbereich (23, 43), der neben dem durch die Solarzellen (12a-12d, 32a-32d) bedeckten Bereich angeordnet ist und das Platzieren der Dacheindeckungselemente auf eine überlappende Weise gestattet, auf der vorderen Fläche (19, 39) des Ziegelelements (10, 30) angeordnet ist.
  11. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass - die elektrische Verbindungsanordnung durch das Ziegelelement (10) mit dem Solarzellenmodul verbunden ist, und - das erste elektrische Verbindungsmodul (14a) und das zweite elektrische Verbindungsmodul (14b) mit einer hinteren Fläche (21) des Ziegelelements (10), die der vorderen Fläche (19) davon gegenüberliegt, verbunden sind.
  12. Dacheindeckungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Verbindungsmodul (14a) und das zweite elektrische Verbindungsmodul (14b) jeweils mittels eines ersten Durchführungsdrahtelements bzw. eines zweiten Durchführungsdrahtelements, die durch das Ziegelelement (10) hindurchführen, mit einer jeweiligen Endsolarzelle der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden sind.
  13. Dacheindeckungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Überlappungsbereich (23), der neben dem durch die Solarzellen (12a-12d) bedeckten Bereich angeordnet ist und das Platzieren der Dacheindeckungselemente auf eine überlappende Weise gestattet, auf der vorderen Fläche (19) des Ziegelelements (10, 30) angeordnet ist, - das erste Durchführungsdrahtelement und das zweite Durchführungsdrahtelement in dem Überlappungsbereich (23) durch das Ziegelelement (10) hindurchgeführt werden.
  14. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Verbindungsmodul (14a) und/oder das zweite elektrische Verbindungsmodul (14b) mittels eines Isoliermontageelements mit der hinteren Fläche (21) des Ziegelelements (10) verbunden sind/ist.
  15. Dacheindeckungselement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermontageelement eine Kabelbuchse (18a, 18b) oder ein Anschlusskasten ist.
  16. Dacheindeckungselement nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Verbindungsmodul (34a) und das zweite elektrische Verbindungsmodul (34b) jeweils mittels eines ersten Verbindungsdrahtelements (48a) und eines zweiten Verbindungsdrahtelements (48b), die entlang der vorderen Fläche (39) des Ziegelelements (30) angeordnet sind, mit einer jeweiligen Endsolarzelle der in Reihe geschalteten Solarzellen verbunden sind.
  17. Dacheindeckungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Verbindungsmodul (34a) und das zweite elektrische Verbindungsmodul (34b) mittels einer elektrischen Verbindereinheit (31) mit dem ersten Verbindungsdrahtelement (48a) und mit dem zweiten Verbindungsdrahtelement (48b) verbunden sind.
  18. Dacheindeckungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vertiefung (45) entlang dem Rand der vorderen Fläche (39) des Ziegelelements (30) ausgebildet ist und die elektrische Verbindereinheit (31) in der Vertiefung (45) angeordnet ist.
  19. Dacheindeckungselement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Überlappungsbereich (43), der neben dem durch die Solarzellen (32a-32d) bedeckten Bereich angeordnet ist und das Platzieren der Dacheindeckungselemente auf eine überlappende Weise gestattet, auf der vorderen Fläche (39) des Ziegelelements (30) angeordnet ist, - die Vertiefung (45) in dem Überlappungsbereich (43) ausgebildet ist.
  20. Dacheindeckungselement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (45) in dem Rand des Überlappungsbereichs (43), der den Solarzellen (32a-32b) gegenüberliegt, ausgebildet ist.
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