DE4122721C1 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer nach dem Einbau der Sonneneinstrahlung zugewandten Außenscheibe aus klar transparentem Material, einer mit Abstand von der Außenscheibe angeordneten Trägerplatte aus zumindest teiltransparentem Material und einer im Scheibenzwischenraum zwischen der Außenscheibe und der Trägerplatte angeordneten Solarenergieumwandlungs­ einrichtung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Solarmoduls, bei dem eine Außenscheibe und eine Trägerplatte unter Zwischenschaltung einer Solarenergieumwandlungs­ einrichtung, insbesondere eines in eine Kunststoffschicht eingebetteten Solarzellenfeldes, miteinander zu einem Modulverbund vereinigt werden, sowie die Verwendung eines derartigen Solarmoduls.
Bei Solarmodulen der gattungsgemaßen Art, wie sie beispiels­ weise in der DE-OS 29 42 328 oder der EP-OS 03 82 060 be­ schrieben sind, das Problem, daß insbesondere infolge der häufig im Siebdruckverfahren hergestellten, verhältnismäßig dicken bzw. breiten Anschluß­ und Verbindungsleiter für die einzelnen verschalteten Solar­ zellen die Außenansicht den gestellten ästhetischen und ins­ besondere architektonischen Anforderungen, vorzugsweise bei Verwendung als Fassadenelement, nicht genügt. Es ist bereits bekannt z. B. aus der EP-OS 03 43 628, die Beeinträchtigung des ästhetischen Gesamtein­ druckes des Solarmoduls durch die Leiterstruktur, jedoch auch durch die technischen Einzelheiten der Solarzelle selbst, welche durch die transparente Außenscheibe erkennbar sind, dadurch zu mildern, daß eine zumindest bereichsweise Farbbedruckung vorgesehen oder eine farbige oder mattierte Zwischenschicht verwendet wird. Die EP-OS 03 43 628 lehrt diesbezüglich insbesondere eine Randbedruckung, welche die Verbindungsleiteranordnung am Solarmodulrand abdecken kann.
Die bekannten Versuche zur Verbesserung des ästhetischen Eindrucks von Solarmodulen der gattungsgemaßen Art haben jedoch sämtlich den Nachteil, dar hiermit stets eine deut­ liche Ausbeuteverringerung verbunden ist, weil sowohl durch eine Bedruckung von Teilbereichen als auch durch Mattierung oder Opakisierung der dem Lichteinfall zugewandten Außen­ scheibe die Lichtdurchlassigkeit verringert wird. Eine derartige Ausbeuteverringerung ist natürlich bei Solar­ modulen vollkommen unerwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Solarmodul der gattungsgemäßen Art, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, nebst Verwendung des Solarmoduls, anzugeben, bei dem der erwünschte Effekt der Verbesserung des ästhetischen Eindruckes ohne wesentliche Ausbeute­ verringerung erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Solarmodul der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß an der Außen­ und/oder Innenseite der Solarenergieumwandlungseinrichtung eine Glasscheibe mit einer Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen vor­ gesehen ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Außenscheibe die Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen aufweist.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Trägerplatte die Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Solarenergieumwandlungs­ einrichtung und der Außenscheibe eine mit der Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflachen versehene Zwischenscheibe angeordnet ist.
Auch kann vorgesehen sein, daß die Zwischenscheibe mit der Außenscheibe verklebt ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Solar­ energieumwandlungseinrichtung und der Trägerplatte eine mit der Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen versehene Dekorscheibe angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform des Solarmoduls nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorscheibe mit der Trägerplatte verklebt ist.
Vorteilhaft ist auch, wenn im Scheibenzwischenraum zwischen der Außenscheibe und der Trägerplatte eine Kunst­ stoffschicht, wie Verbundfolienkombination oder Gießharzschicht angeordnet ist, in die die Solar­ energieumwandlungseinrichtung, vorzugsweise ein Solar­ zellenfeld mit einer Anzahl von durch Verbindungs- und Abschlußleitungen verschalteten Solarzellen, insbesondere polykristallinen Solarzellen, eingebettet ist.
Ferner kann eine Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß die Zwischenscheibe und/oder die Dekorscheibe mit der Außenscheibe bzw. der Trägerplatte mittels Verbundfolie(n) verklebt ist/sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung schlagt auch vor, daß die Zwischenscheibe und/oder die Dekorscheibe mit der Außenscheibe bzw. der Tragerplatte durch eine Gießharzschicht verklebt ist/sind.
Eine weitere Ausführungsform des Solarmoduls nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte aus Farbglas besteht.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Trägerplatte mattiert ausgebildet ist.
Auch kann vorgesehen sein, daß die Außenscheibe und/oder die Trägerplatte im Bereich der Verbindungs- und/oder An­ schlußleitungen der Solarenergieumwandlungseinrichtung eine nicht-transparente Farbbedruckung aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Außenscheibe und/oder die Trägerplatte und/oder eine mit der Außenscheibe auf der der Solarzelleneinrichtung zugewandten Seite verbundene Zwischenscheibe und/oder eine mit der Trägerplatte auf der der Solarenergieumwandlungs­ einrichtung zugewandten Seite verbundene Dekorscheibe mit einer Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen versehen werden.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Bruchflächen wenigstens eines der Scheibenelemente des Moduls durch mechanische und/oder thermische, vorzugsweise randseitige Beanspruchung einer das betreffende Scheibenelement bildenden Einscheiben­ sicherheitsglasscheibe erzeugt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Bruchflächen wenigstens eines der Scheibenelemente des Moduls durch gezielte, linienformige, nach vorgebbarem Muster erfolgende Druckbeanspruchung einer das betreffende Scheibenelement bildenden Glas- oder Kunststoffscheibe erzeugt werden.
Auch kann bei dem erfindungsgemaßen Verfahren so vorgegangen werden, daß die Bruchflachen zumindest teilweise nach Abschluß des Verbundprozesses durchrandseitige mechanische und/oder thermische Beanspruchung des betreffenden Scheiben­ elementes, wie Stoßbeanspruchung mittels eines Körners oder Lasereinstrahlung, erzeugt werden.
Schließlich lehrt die Erfindung auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Solarmoduls als Fassadenelement.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt, ungeachtet des positiven dekorativen Effektes eine Ausbeuteverminderung weitgehend zu vermeiden bzw. diese zumindest deutlich zu reduzieren, indem eines der Scheibenelemente (Außenscheibe, Zwischenscheibe) an der dem dem Lichteinfall zugewandten Seite der Solarenergieum­ wandlungseinrichtung, im folgenden kurz als Solarzellenfeld bezeichnet, mit im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen versehen wird. Beispielsweise kann hierfür an der dem Lichteinfall zugewandten Seite des Solarzellenfeldes, in Lichteinfallrichtung also hinter der Außenscheibe eine mit im wesentlichen senkrecht zur Modul­ ebene verlaufenden Bruchflächen versehene Einscheibensicher­ heitsglasscheibe angeordnet werden, wie sie, nebst der Art ihrer Herstellung, z. B. aus der DE-OS 20 08 415, allerdings für gattungsfremde Anwendungsgebiete, bekannt ist. Dadurch, daß das betreffende Scheibenelement, beispielsweise also die Einscheibensicher­ heitsglasscheibe, zwar eine dekorative Struktur aufweist, welche dem Betrachter die dahinterliegende Solarzellen­ struktur weniger deutlich erscheinen läßt, andererseits dieser Effekt jedoch durch im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufende Bruchflächen erzeugt wird, gelingt es, sowohl den gewünschten dekorativen Effekt zu erzielen als auch eine Ausbeuteverringerung weitgehend zu vermeiden. Dies beruht einmal darauf, daß durch die im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflachen ein wesentlich geringerer Teil des einfallenden Lichtes in dem betreffenden Scheibenelement, beispielsweise also in der Einscheibensicherheitsglasscheibe, absorbiert wird, als dies z. B. bei Verwendung lichtstreuender Partikel mit auch quer zur Lichteinfallrichtung verlaufenden Reflexionsflächen der Fall wäre.
Die Dekorscheibe aus vorgespanntem Einscheibensicherheits­ glas, die bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung auch zwischen der in diesem Fall ebenfalls aus Silikatglas bestehenden Trägerplatte und der Kunststoffschicht mit dem darin eingebetteten Solarzellenfeld angeordnet wird, hat im Fall einseitig lichtempfindlicher Solarzellen lediglich einen dekorativen Effekt und gibt dem Solarmodul auch von der Rückseite her ein gefälliges Aussehen. Darüber hinaus wirkt diese Dekorschicht im Fall beidseitig licht­ empfindlicher Solarzellen in zur Einscheibensicher­ heitsglasscheibe zwischen der Außenscheibe und dem Solar­ zellenfeld analoger Weise.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeich­ nung im einzelnen erläutert.
Dabei zeigt die aus einer einzigen Figur bestehende Zeich­ nung einen zentralen Ausschnitt eines Solarmoduls nach der Erfindung im Schnitt senkrecht zur Modulebene.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, weist das erfindungsgemäße Solarmodul bei dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel eine Außenscheibe 10 auf, die aus Silikatglas, und zwar Weißglas, besteht. Über eine Kunststoff-Verbundfolie 12 ist mit der Außenscheibe 10 eine Einscheibensicherheitsglasscheibe 14 aus vorgespanntem Silikatglas verklebt, deren Struktur und Herstellung weiter unten noch näher erläutert werden. Mit der Einscheibensicherheitsglasscheibe 14 und einer Dekor­ scheibe 16, die ebenfalls, wie die Einscheibensicherheits­ glasscheibe 14, aus vorgespanntem Silikatglas besteht und ebenso wie diese in der noch weiter unten näher zu er­ läuternden Weise hergestellt worden ist, steht nach Art der Verbundschicht einer Verbundsicherheitsglasscheibe eine Kunststoffschicht 18 in Verbindung, z. B. als Gieß­ harzschicht ausgebildet, in die ein Solarzellenfeld 20, vor­ zugsweise aus polykristallinen Solarzellen bestehend, einge­ bettet ist. Die einzelnen Solarzellen des Solarzellenfeldes 20 sind in in der Zeichnung nicht dargestellter Weise, z. B. wie aus der EP-OS 03 82 060 bekannt, miteinander durch Verbindungsleiter verschaltet, wobei weitere Anschlußleiter an den Scheibenrand führen und zum elektrischen Verbinden benachbarter Solarmodule dienen. Die Anschluß- und Verbindungsleitungen können aus metallischen Siebdruckstreifen bestehen, die auf die Ein­ scheibensicherheitsglasscheibe 14 und/oder die Dekorscheibe 16 aufgebracht sind. Die Dekorscheibe 16 steht über eine Verbundfolie 22 mit einer Trägerplatte 24 in Klebverbindung, welche bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus klar transparentem Silikatglas besteht.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, weisen die Einscheibensicherheits­ glasscheiben 14, 16 eine Vielzahl von im wesentlichen senk­ recht zur Modulebene, also in der Zeichnung im wesentlichen normal zur Außenscheibe 10, verlaufenden inneren Bruch­ flächen 28 auf, die bei der Herstellung des Solarmoduls wie folgt vorzugsweise erzeugt sind:
Nachdem der Gesamtverbund in aus der Herstellung von Ver­ bundsicherheitsglasscheiben bekannter Weise hergestellt worden ist, werden die Einscheibensicherheitsglasscheiben 14, 16 vom Rand her mechanisch beansprucht, beispiels­ weise durch einen leichten Schlag mit einem spitzen Werkzeug, wie einem Körner oder dergleichen, welcher an den dann noch freiliegenden Rand des Solarmoduls angesetzt wird, woraufhin das thermisch vorgespannte Material "zerkrümelt", wie dies z. B. von Scheiben für Kraftfahrzeuge bekannt ist, die aus Einscheibensicherheitsglas bestehen, wodurch sich die charakteristische Struktur mit im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen 28 ergibt.
Die Bruchflächen 28 der Einscheibensicherheitsglasscheibe 14 verhindern dabei, daß das Solarmodul, z. B. bei Verwendung als Fassadenelement, bei der Betrachtung von der Außenseite der Außenscheibe 10 her ein ästhetisch nicht gefälliges Äußeres hat, weil insbesondere die ansonsten oft störende "technische" Struktur der Solarzellen, insbesondere aber auch der Anschluß- und Verbindungsleitungen, weniger auffällig gemacht wird. Der durch die Einscheibensicher­ heitsglasscheibe 14 hervorgerufene Transparenzverlust ist dabei sehr gering, weil nämlich die Bruchflächen 28 der Einscheibensicherheitsglasscheibe 14 im wesentlichen senk­ recht zur Modulebene verlaufen, so daß der einen großen Bereich des Lichteinfallswinkels durch die Bruchflächen 28 der Einscheibensicherheitsglasscheibe 14 praktisch keine Transparenzverringerung bewirkt wird.
Die Dekorscheibe 16 deckt in ähnlicher Weise wie hinsicht­ lich ihres dekorativen Effektes die Einscheibensicherheits­ glasscheibe 14 die Rückseite des Solarzellenfeldes 20 nebst Anschluß- und/oder Verbindungsleitungen "optisch" ab, so daß das Modul auch von der Rückseite her ein gefälliges Aussehen hat.

Claims (18)

1. Solarmodul mit einer nach dem Einbau der Sonnenein­ strahlung zugewandten Außenscheibe aus klar transparentem Material, einer mit Abstand von der Außenscheibe angeordneten Trägerplatte aus zumindest teiltransparentem Material und einer im Scheibenzwischenraum zwischen der Außenscheibe und der Trägerplatte angeordneten Solarenergieumwandlungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außen- und/oder Innenseite der Solarenergie­ umwandlungseinrichtung (20) eine Glasscheibe (10, 14, 16, 24) mit einer Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen (28) vorgesehen ist.
2. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenscheibe (10) Bruchflächen (28) aufweist.
3. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatte (24) der Bruchflächen (28) aufweist.
4. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Solarenergieum­ wandlungseinrichtung (20) und der Außenscheibe (10) eine mit den Bruchflächen (28) versehene Zwischenscheibe (14) angeordnet ist.
5. Solarmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (14) mit der Außenscheibe (10) verklebt ist.
6. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Solarenergieum­ wandlungseinrichtung (20) und der Trägerplatte (24) eine mit den Bruchflächen (28) versehene Dekorscheibe (16) angeordnet ist.
7. Solarmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorscheibe (16) mit der Trägerplatte (24) verklebt ist.
8. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Scheibenzwischenraum zwischen der Außenscheibe (10) und der Trägerplatte (24) eine Kunst­ stoffschicht (18), wie Verbundfolienkombination oder Gießharz­ schicht angeordnet ist, in die die Solar­ energieumwandlungseinrichtung (20), vorzugsweise ein Solar­ zellenfeld mit einer Anzahl von durch Verbindungs- und Anschlußleitungen verschalteten Solarzellen, insbesondere polykristallinen Solarzellen, eingebettet ist.
9. Solarmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (14) und/oder die Dekorscheibe (16) mit der Außenscheibe (10) bzw. der Trägerplatte (24) mittels Verbundfolie(n) (12, 22) verklebt ist/sind.
10. Solarmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (14) und/oder die Dekorscheibe (16) mit der Außenscheibe (10) bzw. der Trägerplatte (24) durch eine Gießharzschicht verklebt ist/sind.
11. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (24) aus Farb­ glas besteht.
12. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (24) mattiert ausgebildet ist.
13. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außenscheibe (10) und/oder die Trägerplatte (24) im Bereich der Verbindungs- und/oder An­ schlußleitungen der Solarenergieumwandlungseinrichtung (20) eine nicht-transparente Farbbedruckung aufweist.
14. Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Außenscheibe und eine Trägerplatte unter Zwischenschaltung einer Solar­ energieumwandlungseinrichtung, insbesondere eines in eine Kunststoffschicht eingebetteten Solarzellenfeldes, mitein­ ander zu einem Modulverbund vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenscheibe und/oder die Trägerplatte und/oder eine mit der Außenscheibe auf der der Solarzelleneinrichtung zugewandten Seite verbundene Zwischenscheibe und/oder eine mit der Trägerplatte auf der der Solarenergieumwandlungseinrichtung zugewandten Seite verbundene Dekorscheibe mit einer Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zur Modulebene verlaufenden Bruchflächen versehen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchflachen wenigstens eines der Scheibenelemente des Moduls durch mechanische und/oder thermische, vorzugsweise randseitige Beanspruchung einer das betreffende Scheiben­ element bildenden Einscheibensicherheitsglasscheibe erzeugt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bruchflächen wenigstens eines der Scheibenelemente des Moduls durch gezielte, linienförmige, nach vorgebbarem Muster erfolgende Druckbeanspruchung einer das betreffende Scheibenelement bildenden Glas- oder Kunststoffscheibe erzeugt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bruchflächen zumindest teilweise nach Abschluß des Verbundprozesses durch randseitige mechanische und/oder thermische Beanspruchung des betreffenden Scheiben­ elementes, wie Stoßbeanspruchung mittels eines Körners oder Lasereinstrahlung, erzeugt werden.
18. Verwendung des Solarmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Fassadenelement.
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