DE2950274C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridkollektor mit Solarzellen, die auf einer mit Kühleinrichtungen versehenen Platine angebracht sind, und mit einem Sili­ confilm, der die Solarzellen, die Platine und die da­ mit verbundenen Kühleinrichtungen bedeckt.

Ein derarti­ ger Hybridkollektor ist aus der US-PS 40 56 405 bekannt. Bei dem aus der US-PS 40 56 405 bekannten Hybridkollektor sind die Rückseiten der Solarzellen unter Verwendung eines wärmeleitfähigen Epoxidharzes, das beispielsweise Aluminium­ pulver enthält, außen auf ein aus Kupfer bestehendes Kühl­ gehäuse geklebt. Zum Schutz der so aufgeklebten Solarzellen sind diese in einer Siliconschicht eingebettet, die aller­ dings direkt mit der Atmosphäre in Berührung steht. In diesem Zusammenhang sei auf die Literaturstellen Solar Energy, Vol. 22, Seiten 389 bis 396 verwiesen, in der generell verschiedene Möglichkeiten hinsichtlich der Einbettung von Solarzellen in Verbindung mit der Herstellung von Solarzellen-Modulen be­ schrieben sind.

Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß insbesondere Solar-Module mit einer Reihenschaltung von 36 Zellen (18 V Spannung) oder 72 Zellen (36 V Spannung) nicht mit Siliconkautschukmassen vergossen werden sollten. Es ist wiederholt vorgekommen, daß Solarzellen während des Betriebs schadhaft wurden oder eine der zahlreichen Lötstellen schadhaft war, die bei einer Rei­ henschaltung der einzelnen Zellen das gesamte System funk­ tionsunfähig machten.

Die Hersteller der Solar-Module geben daher an, daß fehler­ hafte Solarzellen aus dem Siliconkautschuk herausgeschnitten werden können. Leider sind aber die Fehler in den Solarzellen oder an den Lötpunkten in einem Modul größtenteils nicht sichtbar. Die Solarzellen bestehen aus ca. 0,3 mm dünnen Silicium-Scheiben, die einen Durchmesser von ca. 77 mm haben. Derartig empfindliche Solarzellen können während der Hand­ habung Haarrisse erleiden, die nicht erkennbar sind und erst im späteren Betrieb bei höheren Temperaturen und verstärktem Stromfluß wirksam werden.

Aus der US-PS 29 46 945 ist ein Hybridkollektor bekannt, der aus einem mit einem Glasdeckel versehenen Gehäuse besteht, auf dessen Boden Solarzellen angebracht sind. Das Kühlmedium fließt direkt über die Solarzellen durch das Gehäuse. Nach­ teilig bei dieser Anordnung macht sich insbesondere die Tat­ sache bemerkbar, daß das Kühlmedium direkt mit den Solar­ zellen in Berührung kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hybridkollektor zu schaffen, bei dem jede einzelne Solarzelle für einen späteren Meßvorgang leicht zugänglich ist und im Bedarfsfall problemlos ausgewech­ selt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Solarzellen mit der Platine und den Kühleinrichtungen in einem mit einer Glasscheibe hermetisch abgeschlossenen, ther­ misch isolierend wirkenden Gehäuse angeordnet sind und daß die Dicke des Siliconfilms so bemessen ist, daß die Solarzellen ohne Zerstörung des Siliconfilms einer elektrischen Messung unterworfen werden können.

Hybridkollektor bedeutet, daß das durch Kühlungsvorgänge der Solarzellen erwärmte Wasser als Brauchwasser verwendet werden kann und daß gleichzeitig über die Solarzellen Strom gewonnen wird. Vorteilhafterweise wird das Wasser durch die Kühlein­ richtungen gepumpt, wobei die Pumpe mit elektrischer Energie angetrieben wird, die von der elektrischen Energie abgezweigt wird, die die Solarzellen erzeugen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse evakuiert.

Die nachfolgenden Beschreibungsteile verdeutlichen die Her­ stellung eines erfindungsgemäßen Hybridkollektors mit 72 So­ larzellen, einer Kühleinrichtung und eines kompakten, er­ probten Kollektorgehäuses unter Berücksichtigung, daß mit wenigen Handgriffen jede einzelne Solarzelle nachgemessen und ausgewechselt werden kann.

Zu diesem Zwecke werden 72 Solarzellen, die in 2 Stromkreisen in Reihenschaltung angeordnet sind, auf eine elektrisch iso­ lierte Kühlblechplatine aufgeklebt. Während die Kühlblechplatine auf der Oberseite eine glatte Fläche besitzt, sind auf der Unterseite z. B. nach dem Rollbandverfahren hergestellte Durchlaufkanäle für das Kühlmittel angebracht.

Die Solarzellen werden direkt nach dem Aufkleben verlötet, wobei 12 Solarzellen in einer Reihe auf der Kühlblechplatine an­ einandergereiht werden. Der Abstand von Solarzelle zu So­ larzelle beträgt 7 mm. Der Hybridkollektor besteht aus 6 Reihen mit je 12 Solarzellen, wobei je 3 Reihen mit ins­ gesamt 36 Solarzellen einen Stromkreis darstellen. Diese Schaltung ermöglicht es, den Hybridkollektor entweder auf 18 V Spannung mit doppelter Stromstärke zu betreiben (Parallel­ schaltung der 2 Stromkreise) oder mit 36 V Spannung (Reihen­ schaltung der 2 Stromkreise) bei einfacher Stromstärke.

Sind alle 72 Zellen montiert, wird die gesamte Oberfläche der Kühlblechplatine mit einem kalthärtenden Silicon-Schutz­ lack überspritzt. Durch diese Schutzlackierung werden die Lötpunkte sowie die Solarzellen und die Kühlblechplatine vor Korrosion geschützt. Anschließend wird die bestückte Platine in ein Polyurethanschaumgehäuse gesetzt und hermetisch mit einer Glasplatte verschlossen.

Der Hybridkollektor mit 72 Solarzellen, geschaltet in zwei oder mehreren Stromkreisen, ermöglicht somit mehrere Kombi­ nationen von Spannung und Stromstärke. Die Erzeugung von Strom aus Sonnenenergie setzt bereits bei diffusem Licht ein. Durch problemloses Öffnen der Kollektorabdeckung ist der rasche Zu­ griff zu den Solarzellen für Reparaturarbeiten möglich geworden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Teilquerschnitt durch den Hybridkollektor.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die der Sonne zugewandten Seite des Hybridkollektors.

In den Fig. 1 und 2 sowie in den dazugehörenden Beschrei­ bungsteilen haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:

1 Polyurethan-Hartschaumgehäuse
2 Rundschnurdichtung
3 Sicherheitsglasscheibe
4 Dichtungsnut
5 Aluminium-Rahmenprofil
6 Kühlkammer
7 Solarzelle
8 Kühlblechplatine
9 Kühlwasserkanäle
10 Anschluß für Kühlmittel
11 Thermometer
12 Kabel zur Abführung der gewonnenen Energie
13 Dichtungsstopfen

Das aus Polyurethan-Hartschaum bestehende Gehäuse 1 weist eine Gesamtwandstärke von 20 bis 25 mm auf. Die Sicherheits­ glasscheibe 3 liegt elastisch nur auf der am Rahmen um­ laufenden Rundschnurdichtung 2. In eine umlaufende breite Nut wird ein massives Aluminiumprofil 5 eingesetzt und mittels Holzschrauben mit dem Gehäuse 1 fest verbunden. Durch dieses Verschrauben wird die Glasscheibe fest auf die Rund­ schnurdichtung gedrückt, so daß das System wasserdicht ist. Wasserdichte Kabeleinführungsstutzen sind aus der Elektro­ technik bekannt, so daß sich eine weitere Beschreibung er­ übrigt. Die Anschlüsse 10 für den Kühlwasserbedarf sind in einer elastischen Neopren-Gummidichtung gelagert, wie dies Fig. 2 zeigt. Die Anschlüsse werden mit Schläuchen verbunden und an einen Wasserspeicher angeschlossen. Je nach Anbringung des Kühlwasserbehälters kann das Wasser durch Schwerkraft bei Temperaturanstieg in eine Kreislaufbewegung geraten oder durch Wasserpumpen, die im Handel erhältlich sind, lediglich eine Leistungsaufnahme von 5 Watt zeigen und sich für derartige An­ wendungen bestens eignen. Der Strom für die Kleinpumpe kann ebenfalls über Solarzellen geliefert werden, da in diesem Fall die Pumpe nur dann läuft, wenn genügend Strahlung vorhanden ist und eine Kühlung notwendig wird.

Claims (3)

1. Hybridkollektor

• - mit Solarzellen, die auf einer mit Kühleinrichtungen versehenen Platine angebracht sind, und
• - mit einem Siliconfilm, der die Solarzellen, die Platine und die damit verbundenen Kühleinrichtungen bedeckt,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Solarzellen (7) mit der Platine (8) und den Kühleinrichtungen in einem mit einer Glasscheibe (3) hermetisch abgeschlossenen, thermisch isolierend wir­ kenden Gehäuse (1) angeordnet sind und
• - daß die Dicke des Siliconfilms so bemessen ist, daß die Solarzellen (7) ohne Zerstörung des Siliconfilms einer elektrischen Messung unterworfen werden können.

2. Hybridkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse evakuiert ist.