DE3142129A1 - Photovoltaisches solarmodul - Google Patents

Photovoltaisches solarmodul

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Reiner Ing.(Grad.) 8016 Heimstetten Habrich
Reinhard Dipl.-Ing. 8407 Obertraubling Hollaus
Franz Josef Ing.(grad.) 8400 Regensburg Lang
Ulrike 8000 München Reeh
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    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
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Description

142129 - - -:-
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München t VPA
BiP 1 1 7 2 DE Photovoltaisches Solarmodul
Die Erfindung betrifft ein verstärktes photovoltaisches Solarmodul (im folgenden kurz Solarmodul genannt), bei dem wenigstens eine Solarzelle in Kunststoff eingebettet ist und auf einem Tragelement aufliegt.
Solarzellen müssen bekanntlich in Solarmodulen untergebracht werden, damit einerseits die einzelnen Solarzellen geschützt und andererseits größere Flächen belegt werden können, ohne die Solarzellen einzeln verdrahten zu müssen.
Bisher gibt es verschiedene Varianten von auf der gesamten Fläche steifen Solarmodulen, die deshalb auch steife und ebene Rahmengerüste erfordern. Solche steifen Solarmodule können nicht an gekrümmte Flächen angepaßt werden, was oft deren Anwendbarkeit stark herabsetzt.
Eine Versteifung der Solarmodule ist aber unabdingbar, da ohne diese die einzelnen Solarzellen insbesondere durch Brechen zerstört werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Solarmodul zu schaffen, das die Solarzellen vor Biegebeanspruchungen schützt, aber dennoch so flexibel ist, daß es auf gekrümmte Flächen aufgelegt werden kann.
Kot 1 Dx / 22.10.1981
-* - VPA δίΡ 1 1 7-2 DE
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Solarzelle durch ein flächenförmiges, steifes Element verstärkt ist und daß das Tragelement flexibel ausgebildet ist. Das Tragelement kann aus einem flexiblen Material bestehen, das z. B. als Gewebe, Netz oder Folie gestaltet ist.
An der Erfindung ist also wesentlich, daß nicht das gesamte Solarmodul als solches versteift ist. Vielmehr sind lediglich im wesentlichen nur die Bereiche versteift, die gegenüber Beschädigungen besonders gefährdet sind. Es werden also grundsätzlich nur die Bereiche bzw. Flächen mit den flächenförmigen, steifen Elementen ausgestattet, in denen die Solarzellen vorgesehen sind.
Das flächenförmige, steife Element nimmt also etwa die gleiche Fläche wie die Solarzelle ein und füllt so zusammen mit der Solarzelle das Solarmodul partiell aus.
Da die Solarzellen durch steifes Material hinterfüttert sind, werden bei Zug-, Druck- oder Biegebeanspruchungen des flexiblen Tragelementes keine zerstörenden Kräfte auf die Solarzelle übertragen; andererseits kann das Solarmodul wegen des flexiblen Tragelementes an Krümmungen angepaßt werden.
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Durch diese partielle Versteifung im Solarzellenbereich kann die gesamte Solarmodulfläche wesentlich flexibler und "weicher" gestaltet werden. Damit sinken auch die Festigkeitsanforderungen an das insgesamt verwendete Material, wodurch das Solarmodul mit wesentlich verringertem Materialaufwand verwirklicht werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Solarmoduls besteht darin, daß ohne wesentliche Steigerung des spe-
-2 - VPA 8fP ί 1 72 DE
zifischen Flächengewichts praktisch beliebig große Modulflächen aufgebaut werden können.
Selbstverständlich können aber auch andere gefährdete Bereiche als die Solarzellen mit steifen Elementen verstärkt werden. Solche Bereiche sind beispielsweise die Verbindungsstellen zwischen einzelnen Solarzellen. In den Bereichen außerhalb der versteifenden Elemente wird der Zusammenhalt des Solarmoduls durch das flexible Tragelement gewährleistet, das beispielsweise ein durch eine Lackschicht gegen Korrosion geschütztes, insbesondere verzinktes Metallgewebe oder -netz oder ein flexibler Verbundwerkstoff z. B. ein mit Glasfasern, Kohlefasern, Kunststoffasern etc. verstärktes Kunststoffgewebe oder Netz oder eine derartig verstärkte Folie sein kann.
Durch die Erfindung ist es möglich, mittels eines geringen Fertigungsaufwandes bei hoher Materialeinsparung solche Solarmodule herzustellen, mit denen auch gekrümmte Flächen belegt werden können, wie beispielsweise ein unebener Boden, Autodächer, Felswände, Hausfronten usw.
Mit größer werdenden Solarmodulen sind bisher der flächenspezifische Materialeinsatz und der Fertigungsaufwand immer größer geworden: Es werden beispielsweise immer dickere Gläser und immer kompliziertere Rahmen benötigt, um die erforderliche mechanische Festigkeit zu erzielen. Diese Abhängigkeit zwischen Fläche und Aufwand entfällt durch die Erfindung. Mit dem erfindungsgemäßen Solarmodul können nämlich bei geringem Material- und Fertigungseinsatz große Flächen belegt werden. So sind beispielsweise weniger als ein Drittel an Material bzw. Gewicht gegenüber den bisherigen Modulen erforderlieh.
142129
" --4 - VPA 81P t 1-7 2 DE .
Das Solarmodul kann aus vorgefertigten Folien, Bändern, kunstharzgetränkten Geweben usw. kontinuierlich gefertigt werden.
Im Prinzip werden bei der Erfindung flexible Materialien, gebildet aus Kunststoffolien oder flexiblen Verbundwerkstoffen, die verschiedene Aufgaben erfüllen, so um die partiell versteiften Solarzellen gelegt, daß daraus in einem Endlos-Herstellungsverfahren die gewünschten Solarmodule entstehen. Die Kunststoffolien können ζ. B. aus thermisch oder durch Ultraschall gegebenenfalls unter Druck verschweißbaren Kunststoffen oder aus Klebefolien oder Laminaten bestehen. Der Kunststoff kann ein duroplastischer Formstoff oder ein Epoxidharzfc jstoff oder ein Polyurethanharzformstoff oder ein Silikonharzformstoff oder ein Polyesterharzformstoff oder ein Acrylharzformstoff oder ein Thermoplast sein. Dabei kann der duroplastesehe Kunststoff im Gieß-, Imprägnier-, Laminier- oder Beschichtungsverfahren erzeugt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in deren Fig. 1 bis 5 verschiedene Aufbauvarianten dargestellt sind, wobei Fig. 2 eine Draufsieht von Fig. 1 ist.
In Fig. 1 ist eine Solarzelle 7 in einen Kunststoff 2 eingebettet, der mit einem Glasgewebe 8 verstärkt ist. Das Glasgewebe 8 besteht hier aus zwei Lagen, von denen jeweils eine oberhalb und eine unterhalb der Solarzelle 7 vorgesehen ist.
Die Oberseite des Kunststoffs 2 ist mit einer lichtdurchlässigen kratzfesten, witterungsbeständigen, reinigbaren Kunststoffschicht 1 (z. B. Tedlar = Polyvinylfluorid) abgedeckt. Zusätzlich ist in den Kunststoff 2 auch eine elektrische Zwi Bolzenverbindung 3 eingebettet,
3:42129 ■' "-' ·:-
-Ji- VPA BlP ί j 7 2 DE
über die die einzelnen Solarzellen 7, die ein Solarmodul bilden, miteinander verbunden sind. Eine Mehrschichtfolie oder Verbundfolie 4 dient als Dampfdiffusionssperre. Unterhalb dieser Mehrschichtfolie 4 ist noch ein flexibles Tragelement 5 vorhanden.
Unterhalb der Solarzelle 7 befindet sich als flächenförmiges, steifes Element z. B. eine Metall- oder Kunststoff scheibe 6. Dieses steife Element 6 verstärkt das Solarmodul im Bereich der Solarzelle 7 und bildet so zusammen mit dem flexiblen Träger 5 einen zusammenhängenden Aufbau für das Modul. Der flexible Träger 5 ist mit der Mehrschichtfolie 4 verklebt und ragt im rechten Teil der Fig. 1 - also in den Bereichen ohne Solarzellen 7 frei heraus. Auch die Metall- oder Kunststoffscheibe 6 kann mit dem Glasgewebe 8 verklebt werden.
Fig. 2 zeigt, wie einzelne Solarzellen 7, 7! s 7" und die Zwischenverbindung 3 zueinander angeordnet sind. In den Fig. 3 bis 5 sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist kein Glasgewebe 8 erforderlich. Die Solarzelle 7 wird vor dem Einbau in den Kunststoff 2 auf die Platte 6 kaschiert. Der flexible Träger 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in den Kunststoff 2 integriert,,
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ein Glasgewebe 8 in zwei Lagen eine oberhalb und eine unterhalb der Solarzelle 7 vorhanden.
-42129 ·;· "
-i- VPA 81 F .I 1 72 DE
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sieht zusätzlich eine Dünnglasschicht 10 vor, die als zusätzliche Versteifung wirkt, so daß die Platte 6 wesentlich dünner ausgeführt werden kann oder sogar ganz entbehrlich ist. Gegebenen- ') falls kann die Dünnglasschicht 10 auch in die Kunststoffschicht 1 integriert sein, so daß eine ebene Oberfläche entsteht.
5 Figuren
22 Patentansprüche
Leerseite

Claims (22)

  1. --*- VPA 81 P.i 172 OE
    Patentansprüche
    Solarmodul, bei dem wenigstens eine Solarzelle in Kunststoff eingebettet ist und auf einem Tragelement aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (7) durch ein flächenförmigess steifes Element (6) verstärkt ist und daß das Tragelement flexibel ausgebildet ist.
  2. 2. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flächenförmige, steife Element (6) etwa die gleiche Fläche wie die Solarzelle (7) einnimmt, also zusammen mit der Solarzelle das Solarmodul partiell ausfüllt.
    ■■■; - Λ -
  3. 3. Solarmodul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das flächenförmige, steife Element (6) mit dem die Solarzelle (7) umhüllenden Kunststoff (2) verbunden ist.
  4. 4. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (5) ein verzinktes Eisendrahtgewebe oder verzinktes Eisendrahtnetz ist.
  5. 5. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (5) aus Eisendrahtgewebe oder Netz mit einer Lackschicht überzogen ist.
  6. 6. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kunststoff (2) und dem Tragelement (5) eine als Dampfdiffusionssperre dienende Mehrschichtfolie (4) vorgesehen ist.
    -I-
    - β. - VPA BI P ί ι 7 2 Π£
  7. 7. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff (2) ein Glasgewebe (8) eingebettet ist.
  8. 8. Solarmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Glasgewebe (8) in jeweils einer Lage oberhalb und unterhalb der Solarzelle (7) verläuft.
  9. 9. Solannodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (3) der Solarzellen in den Kunststoff (2) eingebettet ist.
  10. 10. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Kunststoffschicht (1) auf die Oberseite des Kunststoffs (2) aufgetragen ist.
  11. 11. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flächenförmige, steife Element (6) aus Metall, Kunststoff oder Verbundwerkstoff besteht.
  12. 12. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Solarzelle (7) auf das flächenförmige, steife Element (6) kaschiert ist.
  13. 13. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich oberhalb der Solarzelle (7) eine Dünnglasschicht (1O) aufgebracht ist.
    -3*- VPA 8f P H 72 DE
  14. 14. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein duroplastischer Formstoff ist.
  15. 15. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 149 dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein Epoxidharzformstoff ist.
  16. 16. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein Polyurethanharzformstoff ist.
  17. 17. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein Silikonharzformstoff ist.
  18. 18. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein Polyesterharzformstoff ist.
  19. 19. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein Acrylharzformstoff ist.
  20. 20. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der duroplastische Kunststoff im Gieß-, Imprägnier-, Laminier- oder Beschichtungsverfahren erzeugt wird,
  21. 21. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (2) ein Thermoplast ist.
  22. 22. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus thermisch verschvreißbaren Folien besteht.
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