DE3626450A1 - Als solarzelle wirkendes bauteil von bauwerken und gebaeuden - Google Patents
Als solarzelle wirkendes bauteil von bauwerken und gebaeudenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und das Verfahren zu ihrer Her
stellung, die, als normales Teil eines Bauwerkes oder Gebäudes, zur Er
zeugung von elektrischem Strom unter der Einwirkung des Lichtes dient.
Sogenannte Solarzellen zur Erzeugung von elektrischem Strom unter der
Wirkung des Lichtes benutzen in den meisten Fällen Siliziummetall,
welches in Form ebener Platten oder Schichten auf eine Unterlage aufge
tragen wird. Die Art der Auftragung, die Dicke der Platten oder Schich
ten und die mineralogische Struktur des Siliziums ist vielfach variiert
worden und bekannt. Dünne Schichten und eine amorphe Modifikation des
Siliziums haben dabei eine besondere wirtschaftliche Bedeutung erlangt
und sind ebenfalls Gegenstand zahlreicher Untersuchungen.
Zur praktischen Anwendung als Stromerzeuger unmittelbar beim Verbraucher
beispielsweise in Wohn- oder Geschäftshäusern, werden solche Solarzellen
zu größeren Einheiten in sogenannte Module zusammengefaßt. Diese wie
derum sind in besondere Tragwerkskonstruktionen untergebracht, die den
auf sie wirkenden Umgebungseinflüssen wie Wind und Wetter, mechanische
und korrosive Belastung, standhalten müssen.
Der Einbau solcher Module, besonders wenn eine größere Tragwerkkon
struktion erforderlich wird, hat einen erheblichen baulichen, wirtschaft
lichen und Wartungsaufwand zur Folge. Ein Ausfall einer oder weniger Zel
len in dem Modul bedeutet das Auswechseln des gesamten Moduls, von der
Schwierigkeit der Feststellung der fehlerhaften Zelle ganz zu schweigen.
Zur Lösung dieses Problems wurde in den Patentanmeldungen P 36 23 578.4
und P 36 16 332.5 die Verwendung eines in einem Bauwerk bereits norma
lerweise vorhandenen Bauteiles vorgeschlagen, nämlich eines lichtdurch
lässigen Glasdachziegels als Träger einer photovoltaisch wirksamen
Schicht. Dieser Glasdachziegel bietet durch seine außerordentliche
mechanische Festigkeit, seine normale Verwendung in der Konstruktion des
Bauwerks und seine leichte und auch nachträgliche Auswechselbarkeit eine
ideale Grundlage als Träger einer photovoltaischen Schicht.
Voraussetzung für die Herstellung eines solchen photovoltaisch wirksa
men Glasdachziegels ist, daß er in einem Reaktionsgefäß mit beispiels
weise einer dünnen Schicht amorphen Siliziums nach bekannten Verfahren
beschichtet wird. Dazu sind einige Einwirkungen auf den Glasdachziegel
erforderlich wie beispielsweise Erhitzung und Oberflächenbehandlung.
Nun ist es nach weiteren Verfahren bekannt, photovoltaisch wirksame Sili
ziumschichten auch auf Kunststoffolien niederzuschlagen. Die Folien sol
len dazu aus Kunststoffen bestehen, die höhere Temperaturen, beispiels
weise solche zwischen 150 und 300 Grad Celsius, vertragen. Hierzu eignen
sich bestimmte Fluorkohlenwasserstoffe wie Teflone.
Vorgeschlagen wird nun, als photovoltaisch wirksame Solarzelle einen
lichtdurchlässigen Glasdachziegel zu verwenden, der auf seiner dem Bau
werk zugekehrten Seite mit einer verformbaren Folie verbunden ist, die
die eigentlichen photovoltaisch wirksamen Siliziumschichten trägt.
Vorteilhaft an einer solchen Bauweise einer Solarzelle ist, daß die bei
den Herstellprozesse von Glasdachziegel und photovoltaisch wirksame
Schichten tragende verformbare Kunststoffolie in ihren wesentlichsten
Schritten voneinander getrennt sind und erst in der Schlußphase des Zu
sammenbaues gleichzeitig behandelt werden.
Die Kunststoffolie paßt sich leicht der Form der Oberfläche des Glas
dachziegels an, zumal im Bauwesen Glasdachziegel in ebener oder zylin
drisch gewellter Form, also flächenmäßig abwickelbar, üblich sind. Er
leichtert wird diese Anpassung bei der Herstellung des Verbundproduktes
beispielsweise durch Erzeugen eines Unterdruckes zwischen Glasunterlage
und Folie.
Die Elektroden zur Stromableitung können auf dem Glasdachziegel oder der
Folie angebracht sein.
Zum Schutz gegen schädliche Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit und Korro
sionsgefahr wird der Rand der Folie in üblicher Weise beispielsweise mit
Lack abgedeckt oder eine Zwischenschicht zwischen Glas und Folie einge
bracht.
Vorteilhaft an dieser Verbundbauweise ist ferner, daß ein defekter photo
voltaisch wirksamer Glasdachziegel leicht festgestellt, aus dem als gro
ßes Modul wirkenden Dach herausgenommen und repariert werden kann durch
Auswechseln der Folie. Die mit geringem Aufwand zu erstellende Verbin
dung zwischen Glasdachziegel und Folie senkt die Herstellkosten und
ermöglicht so beispielsweise auch ein nachträgliches Umbauen eines gan
zen Daches von Ton- oder Betonziegel auf photovoltaisch wirkende Glas
dachziegel zum Zwecke einer eigenen Stromerzeugung. Es entfällt jede Art
von Hilfskonstruktion zum Aufstellen des Moduls, der Glasdachziegel ver
trägt wie auch bisher jede Art von natürlich auftretender Belastung, ist
langjährig beständig, braucht nicht erhitzt zu werden wie bei dem direk
ten Auftrag einer Siliziumschicht und kann beim Verlegen elektrisch
beliebig geschaltet werden. Bei dieser Verbundbauweise von lichtdurchläs
sigem Glasdachziegel und photovoltaisch wirksame Schichten tragende ver
formbarer Kunststoffolie kann ferner von der jeweils neuesten, technisch
und wirtschaftlich interessanten Siliziumauftragstechnologie Gebrauch
gemacht werden, da letztere sich nur auf die Folie auswirkt und die
Glasdachziegel dann einzeln oder gesamt leicht auf die Folie mit der
neuen Technologie umgerüstet werden können.
Eine beispielsweise Ausführungsform eines solchen Verbundelementes ist
in der Fig. 1 wiedergegeben. Auf der Unterseite 2 des Glasdachziegels 1
befindet sich die Kunststoffolie 3 als Träger der Schichten des amorphen
Siliziums. Das eingestrahlte Licht führt im Silizium zum photovoltai
schen Effekt, das heißt zur Erzeugung von freien elektrischen Ladungen.
Diese werden über die Elektroden 5 und 6 zu einem Verbraucher abge
leitet.
Claims (4)
1. Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie aus Son
nenlicht mittels eines lichtdurchlässigen Glasdachziegels als Bauelement
und damit als Teil eines Bauwerkes oder Gebäudes, welcher in Verbindung
steht mit photovoltaisch wirksamen amorphen Siliziumschichten in einer
Schichtdicke zwischen 0,05 und 1.00 mikrometer, dadurch ge
kennzeichnet, daß diese amorphen Siliziumschichten auf eine
verformbare Kunststoffolie aufgetragen sind und die Folie zusammen mit
dem lichtdurchlässigen Glasdachziegel eine Einheit als Verbundelement
bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasdach
ziegel aus Mineralglas oder Kunststoff, beispielsweise Acrylglas besteht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
das photovoltaisch wirksame Silizium tragende Kunststoffolie den Kon
turen oder Wölbungen des Glasdachziegels angepaßt ist und dessen Ober
fläche ausreichend weit bedeckt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kunststoffolie auf der Seite des Glasdachziegels angebracht ist, die dem
Bauwerk zugekehrt ist.
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ID=6306711
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