DE3513910A1

DE3513910A1 - Solarmodul

Info

Publication number: DE3513910A1
Application number: DE19853513910
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Phys. Bednorz; Manfred 8059 Oberneuching Riermeier; Rudolf 8000 München Zehetbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1986-10-23
Anticipated expiration: 2005-04-18
Also published as: DE3513910C2

Description

Solarmodul
Die Erfindung betrifft ein Solarmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um Solarmodule auf irgendwelchen Unterlagen oder an Aufhängungen befestigen zu können, benötigt man Einrichtungen zum Befestigen der Solarmodule.
Häufig müssen Solarmodule mit Klammern befestigt werden.
Eine Befestigung mit Klammern ist jedoch nicht in jedem Fall sehr dauerhaft.
Aus der US-Patentschrift 4 231 807 ist ein Solarmodul bekannt, das einen aufwendigen und kompliziert aufgebauten Rahmen zur mechanischen Festigkeit und zur Befestigung des Solarmoduls aufweist. Dieser Rahmen ist schwer, erfordert viel Material und Zeit zu seiner Herstellung und verursacht auf diese Weise hohe Kosten.
Aus der US-Patentschrift 4 433 200 ist ein Solarmodul bekannt, das zur mechanischen Festigkeit und zur Befestigung des Solarmoduls ebenfalls einen aufwendigen und kompliziert aufgebauten Rahmen aufweist.
Auch aus den US-Patentschriften 4 371 739 und 4 401 839 sind Solarmodule bekannt, die zur mechanischen Festigkeit und zur Befestigung des Solarmoduls einen Rahmen aufweisen, der mit Klammern auf einem Untergrund befestigt werden kann.
In den US-Patentschriften 4 067 764 und 4 224 081 sind Verfahren zur Herstellung von Solarmodulen der eingangs genannten Art beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Solarmodul der eingangs genannten Art anzugeben, das einfach und sicher befestigt werden kann, dessen Aufbau in einfacher Weise mechanisch stabil ist und das kostengünstig hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Solarmodul nach dem Anspruch 1 gelöst.
Ein Solarmodul nach dem Anspruch 1 kann in einfacher Weise langdauernd stabil auf einem Untergrund oder an einer Aufhängung befestigt werden. Mehrere Solarmodule nach der Erfindung können raumsparend angeordnet werden.
Ein Solarmodul nach der Erfindung benötigt wenig Platz, kann mit geringem Materialaufwand und in wenig Arbeitsgängen hergestellt werden.
Ein Solarmodul nach der Erfindung kann als Einrichtung zum Befestigen des Solarmoduls Befestigungslöcher oder Befestigungsstifte aufweisen. Befestigungsstifte können Schraubgewinde oder Löcher für Splinte oder ähnliches besitzen.
Wenn der Kunststoff, in dem eine Einrichtung zum Befestigen des Solarmoduls vorgesehen ist, bereits selbst mechanisch stabil genug ist, kann direkt in diesen Kunststoff beispielsweise eine Schraube mit einem großflächigen Kopf eingegossen oder eingeklebt oder sonstwie befestigt werden.
In den Randbereich des Kunststoffs, in den die Solarzellen eingebettet sind, kann eine Rahmeneinrichtung mit wenigstens einer Einrichtung zum Befestigen des Solarmoduls eingebettet sein. Eine solche Rahmeneinrichtung kann wie ein Bilderrahmen auf dem gesamten Umfang des Solarmoduls durchgängig vorgesehen sein. Es können jedoch auch mehrere Rahmenteile, die nicht miteinander mechanisch verbunden sind, jeweils einzeln für sich im Randbereich des Kunststoffs vorgesehen sein. Als Randbereich des Kunststoffs ist dabei jeder solche Bereich zu verstehen, der in Verbindung mit anderen solchen Randbereichen des Kunststoffs eine stabile Befestigung des Solarmoduls sicherstellt, sofern in diesen Randbereichen des Kunststoffs, in den mindestens eine Solarzelle eingebettet ist, mindestens eine Einrichtung zum Befestigen des Solarmoduls vorgesehen ist. Dies bedeutet, daß bei Solarmodulen, die eine größere Anzahl von Solarzellen aufweisen, als Randbereiche des Kunststoffs auch solche Bereiche des Kunststoffs zu verstehen sind, die eine solche Lage aufweisen, daß zwischen ihnen und dem Rand des Solarmoduls noch Solarzellen vorgesehen sein können.
Wenigstens eine Rahmeneinrichtung des Solarmoduls kann flexibel sein. Damit kann ein Solarmodul auch auf gekrümmten Flächen befestigt werden. Eine solche Rahmeneinrichtung kann beispielsweise aus Metalldrahtgewebe, aus einem Metallnetz, aus Glasgewebe, aus Kunststoff, aus einem Verbundwerkstoff oder aus sonstigen geeigneten Materialien bestehen. Als Rahmeneinrichtung können auch Streifen mit oder ohne Versteifungseinrichtungen wie Verstrebungen, Lamellen und dergleichen aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff vorgesehen sein. Diese Streifen können miteinander zu einem Rahmen oder zu L-förmigem Halbrahmen verbunden sein.
Der Kunststoff, in den mindestens eine Solarzelle eingebettet ist oder der für eine Rahmeneinrichtung verwendet wird, kann ein duroplastischer Formstoff, ein Epoxydharzformstoff, ein Polyurethanharzformstoff, ein Silikonharzformstoff, ein Polyesterharzformstoff, ein Acrylharzformstoff, ein Thermoplast, thermisch verschweißbare Folien oder dergleichen sein. Dabei kann der duroplastische Kunststoff im Gieß-, Imprägnier-, Laminier- oder Beschichtungsverfahren erzeugt sein.
Eine Rahmeneinrichtung und der zum Einbetten wenigstens einer Solarzelle verwendete Kunststoff sollen annähernd den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Die in den Ansprüchen genannten speziellen Kunststoffarten können sowohl zum Einbetten der Solarzellen als auch für eine Rahmeneinrichtung verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert: Die Fig. 1 bis 3 zeigen verschiedene Aufbauvarianten eines Solarmoduls.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Solarmodul in der Draufsicht.
In Fig. 1 sind Solarzellen 7 in einen Kunststoff 2 eingebettet. Ebenfalls in den Kunststoff 2 sind zwei Rahmeneinrichtungen 10, 11 eingebettet. Die Rahmeneinrichtung 10 besitzt ein Befestigungsloch 12 und die Rahmeneinrichtung 11 besitzt einen Befestigungsstift 13 mit einem Schraubgewinde. Über das Befestigungsloch 12 bzw. über den Befestigungsstift 13 kann das Solarmodul mit Hilfe weiterer Befestigungseinrichtungen wie beispielsweise Schraube, Mutter und Beilagscheiben, letztere als Abstandshalter, auf einer Unterlage befestigt werden. Werden zwischen dem Solarmodul und einer Unterlage Beilagscheiben als Abstandshalter vorgesehen, so kann eine ausreichende Belüftung der Unterseite des Solarmoduls gewährleistet werden.
Der Kunststoff 2 kann bereits vor der Zusammenstellung des Solarmoduls mit Aussparungen für die Solarzellen 7, für die elektrische Verdrahtung 3 zwischen den Solarzellen und den Klemmen des Solarmoduls und für die Rahmenteile 10, 11 versehen werden. Dies hat den Vorteil, daß alle im Solarmodul verwendeten Teile annähernd denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen können.
In Fig. 2 ist eine Solarzelle 7 ebenfalls in einen Kunststoff 2 eingebettet. Vor dem Einbau in den Kunststoff 2 wird die Solarzelle 7 bei diesem Aufbau nach Fig. 2 auf ein flächenförmiges, steifes Element 6, das zur Verstärkung der Solarzelle 7 dient, kaschiert. Ein flexibler Träger 5 aus einem verzinkten Eisendrahtgewebe oder aus einem verzinkten Eisendrahtnetz ist in den Kunststoff 2 integriert. 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 Zwischenverbindung 3 eingebettet, über die die einzelnen Solarzellen 7, die das Solarmodul bilden, miteinander verbunden sind. In den Kunststoff 2 ist ebenfalls eine flexible Rahmeneinrichtung 14 mit einem Befestigungsloch 12 eingebettet. Die flexible Rahmeneinrichtung 14 kann dabei ebenfalls aus einem Metallgewebe bestehen, das in der Umgebung des Befestigungsloches 12 beispielsweise mit einer eingelöteten Muffe oder Buchse verstärkt ist. Die Rahmeneinrichtung 14 muß nicht direkt am Rand des Solarmoduls angeordnet sein. Die Rahmeneinrichtung 14 kann auch einen Abstand zum Rand des Solarmoduls aufweisen. Die Rahmeneinrichtung 14 kann auch aus einem flexiblen Kunststoff oder aus einem flexiblen Verbundwerkstoff bestehen.
In Fig. 3 sind Solarzellen 7 in einer Verbundglas analogen Einbettung in das Solarmodul integriert. Dabei ist der Solarzellenverbund in einen elastischen Kunststoff 2 eingebettet. Der Kunststoff 2 kann dabei beispielsweise Polyvinylbutyral oder Silikonkautschuk sein. Ebenfalls in den Kunststoff 2 eingebettet ist wiederum eine Rahmeneinrichtung 15, die ein Befestigungsloch 12 aufweist. Die Oberseite des Kunststoffs 2 ist wiederum mit einer lichtdurchlässigen Kunststoffschicht 1 wie in Fig. 2 bedeckt.
Die Unterseite des Kunststoffs 2 ist mit einer Mehrschichtfolie 16 als Dampfdiffusionssperre abgedeckt. Die Oberseite und die Unterseite des Kunststoffs 2 können jedoch auch wie bei einem Verbundglas mit einem oder mit zwei Glasplatten bedeckt sein.
Die Rahmeneinrichtung 15 wird genauso wie die Solarzelle 7 beim Herstellen der Sandwichstruktur in der dem Fachmann bekannten Weise in den Kunststoff 2 eingebettet.
Die Fig. 4 zeigt in der Draufsicht ein Solarmodul, bei dem sowohl Solarzellen 7 als auch eine Rahmeneinrichtung 17 mit Befestigungslöchern 12 in Kunststoff 2 eingebettet sind. Dabei ist die Rahmeneinrichtung 17 wie ein Bilderrahmen im Randbereich des Solarmoduls geschlossen. Die gesamte Rahmeneinrichtung 17 besteht dabei aus vier geraden Rahmenteilen, die an den Ecken 18 des Solarmoduls jeweils miteinander verzapft sind.
Fig. 5 zeigt vergrößert eine Ecke 18 des Solarmoduls nach Fig. 4.
Die Rahmeneinrichtung 10 kann Versteifungen 19 aufweisen.
Die Erfindung ermöglicht eine frontseitige Befestigung eines Solarmoduls ohne größeren Platzbedarf, ohne größe- ren Materialbedarf und ohne Ausklinkern, Ausschneiden oder Ausstanzen des Solarmodulkunststoffs 2 oder eines Solarmodulverbunds.
Neben vielen anderen Möglichkeiten können die Befestigungseinrichtungen 12, 13 ähnlich wie eine Solarzelle 7 in den Kunststoff 2 eingebettet werden.
21 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansprüche &. Solarmodul, bei dem wenigstens eine Solarzelle (7) in Kunststoff (2) eingebettet ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß im Randbereich des Kunststoffs (2) wenigstens eine Einrichtung (12, 13) zum Befestigen des Solarmoduls vorgesehen ist.
2. Solarmodul nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Einrichtung (12) zum Befestigen des Solarmoduls Befestigungslöcher vorgesehen sind.
3. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gek e n n z e ich n e t , daß als Einrichtung (13) zum Befestigen des Solarmoduls Befestigungsstifte vorgesehen sind.
4. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Randbereich des Kunststoffs (2) wenigstens eine Rahmeneinrichtung (10, 1l,#l4, 15, 17) mit wenigstens einer Einrichtung (12, 13) zum Befestigen des Solarmoduls eingebettet ist.
5. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine Rahmeneinrichtung (14) flexibel ist.
6. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Rahmeneinrichtung (10, 11, 14, 15, 17) aus Metall besteht.
7. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Rahmeneinrichtung (10, 11, 14, 15, 17) aus Glasgewebe besteht.
8. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Rahmeneinrichtung (10, 11, 14, 15, 17) aus Kunststoff besteht.
9. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h t e t , daß eine Rahmeneinrichtung (10, 11, 14, 15, 17) aus Verbundwerkstoff besteht.
10. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein duroplastischer Kunststoff verwendet wird.
11. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein Epoxydharzformstoff verwendet wird.
12. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein Polyurethanharzformstoff verwendet wird.
13. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein Silikonharzformstoff verwendet wird.
14. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein Polyesterharzformstoff verwendet wird.
15. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein Acrylharzformstoff verwendet wird.
16. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Kunststoff ein duroplastischer Kunststoff im Gieß-, Imprägnier-, Laminier- oder Beschichtungsverfahren verwendet wird.
17. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als zum Einbetten einer Solarzelle (7) verwendeter Kunststoff (2) ein Thermoplast verwendet wird.
18. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Rahmeneinrichtung (10, 11, 14, 15, 17) aus Thermoplast besteht.
19. Solarmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als zum Einbetten einer Solarzelle (7) verwendeter Kunststoff (2) thermisch verschweißbare Folien vorgesehen sind.
20. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Rahmeneinrichtung (10, 11, 14, 15, 17) und zum Einbetten wenigstens einer Solarzelle (7) verwendeter Kunststoff (2) annähernd den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
21. Solarmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 20, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine Rahmeneinrichtung (10) Versteifungen (19) aufweist.