DE9312518U1 - Solar panel - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer Trägerplatte und wenigstens einer auf einer Vorderseite der Trägerplatte vollflächig anliegend angebrachten Solarzelle.The invention relates to a solar module with a carrier plate and at least one solar cell attached to the front side of the carrier plate in full contact with the surface.
Derartige Solarmodule werden in zunehmendem Maße zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie angewendet. Das Anwendungsspektrum ist sehr breit und reicht von der partiellen Energieversorgung von Haushalten bis zur Stromversorgung an Bord von Schiffen, vor allem von Segelyachten, und Flugzeugen oder auch stationären Geräten, wie z. B. außerörtliehen Meßstationen, die nur mit großem Aufwand an das Stromnetz anschließbar sind.Such solar modules are increasingly being used to convert solar energy into electrical energy. The range of applications is very broad and extends from the partial energy supply of households to the power supply on board ships, especially sailing yachts, and aircraft or even stationary devices such as remote measuring stations, which can only be connected to the power grid with great effort.
Für die unterschiedlichen Anwendungen müssen die Solarmodule derart ausgebildet sein, daß sie unter den jeweiligen Anwendungsbedingungen an Ort und Stelle aufgestellt und befestigt oder eventuell mit weiteren Solarmodulen verbunden werden können. Zu diesem Zweck weisen die herkömmlichen Solarmodule einen beispielsweise aus Aluminium bestehenden Rahmen auf, welcher die Trägerplatte an ihren Randseiten umfaßt. Der Rahmen ist mit Befestigungs- und Verbindungselementen, z. B. mit Ösen oder Klemmen, versehen und dient einerseits zum Befestigen an einem Träger oder Verbinden mit einem weiteren Solarmodul sowie andererseits zur notwendigen Versteifung des Solarmoduls aufgrund der Bruchempfindlichkeit der Solarzellen. Der Rahmen stellt jedoch insbesondere bei in kleinerer Serie hergestellten Solarmodulen einen erheblichen Kostenanteil des Solarmoduls dar.For the different applications, the solar modules must be designed in such a way that they can be set up and secured in place under the respective application conditions or possibly connected to other solar modules. For this purpose, conventional solar modules have a frame made of aluminum, for example, which encloses the carrier plate on its edges. The frame is provided with fastening and connecting elements, e.g. with eyelets or clamps, and is used on the one hand to attach it to a carrier or connect it to another solar module and on the other hand to provide the necessary stiffening of the solar module due to the sensitivity of the solar cells to breakage. However, the frame represents a significant cost share of the solar module, particularly in the case of solar modules produced in small series.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch ausreichend stabiles Solarmodul mit reduzierten Herstellungskosten bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a mechanically sufficiently stable solar module with reduced manufacturing costs.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß wenigstens ein Randabschnitt der Trägerplatte als abgewinkelter Versteifungs- oder Befestigungsrand oder Verbindungsrand zu einem nächsten Solarmodul ausgebildet ist. Allein aufgrund der Abwinkelung ergibt sich die gewünschte Aussteifung des Moduls; der Rand steht zur Befestigung oder Verbindung unmittelbar zur Verfügung; ein gesonderter Rahmen wird nicht benötigt.To solve this problem, the invention proposes that at least one edge section of the support plate is designed as an angled stiffening or fastening edge or connecting edge to a next solar module. The desired stiffening of the module is achieved solely due to the angle; the edge is immediately available for fastening or connection; a separate frame is not required.
Über die Einfachheit und den Vorteil der Reduzierung der Herstellungskosten und des Gewichtes hinaus erweist sich die erfindungsgemäße Lösung noch unter folgendem Gesichtspunkt als vorteilhaft: In Solarmodulen mit Rahmen behindern die Kanten des Rahmens ein Ablaufen von Spritz- und Regenwasser und daher einen Selbstreinigungseffekt des Solarmoduls. Ferner ist eine Kantenabdichtung erforderlich, um ein Vordringen von Feuchtigkeit in das Rahmeninnere zu verhindern. Im Unterschied dazu kommt der erfindungsgemäße Solarmodul ohne Rahmen aus, so daß der Selbstreinigungseffekt unterstützt wird und die Kantenabdichtung des Rahmens entfällt.In addition to the simplicity and the advantage of reducing manufacturing costs and weight, the solution according to the invention also proves to be advantageous from the following point of view: In solar modules with frames, the edges of the frame prevent splash and rain water from running off and therefore the self-cleaning effect of the solar module. Furthermore, edge sealing is required to prevent moisture from penetrating into the interior of the frame. In contrast, the solar module according to the invention does not require a frame, so that the self-cleaning effect is supported and the edge sealing of the frame is omitted.
Es wird ferner vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Solarzelle durch Laminieren oder Vergießen an der Trägerplatte befestigt ist. Somit sind die Solarzellen über das Gießharz bzw. die Laminatfolie zwischen Solarzelle und Trägerplatte vollflächig kraftübertragend mit der Trägerplatte verbunden. Es hat sich herausgestellt, daß die Bruchgefahr dieser Solarzellen bei geringfügigen Biegeverformungen der Trägerplatte derart klein ist, daß die Ausformung des Randabschnitts insbesondere durch Blech-Abkantung oder Blech-Prägung auch nach der Anbringung der Solarzellen möglich ist, trotz der hiermit in der Regel verbundenen momentanen oder bleibenden Verbiegung des Trägerblechs auch imIt is also proposed that the at least one solar cell is attached to the carrier plate by lamination or casting. The solar cells are thus connected to the carrier plate over their entire surface in a force-transmitting manner via the casting resin or the laminate film between the solar cell and the carrier plate. It has been found that the risk of these solar cells breaking in the event of slight bending deformations of the carrier plate is so small that the formation of the edge section, in particular by bending or stamping the sheet metal, is possible even after the solar cells have been attached, despite the temporary or permanent bending of the carrier sheet that is usually associated with this, even in the
Solarzellenbereich. Der besondere Vorteil der Ausformung abgewinkelter Ränder anschließend an die Anbringung der Solarzellen liegt darin, daß das verfahrensmäßig aufwendige Ausgießen bzw. Laminieren der Solarzellen auf der ebenen Trägerplatte erfolgt und damit keine an die jeweilige Form der Randabschnitte angepaßten Werkzeuge notwendig sind. Derartige Werkzeuge sind insbesondere bei der bevorzugten Laminierung im Vakuum- oder Tiefziehverfahren erforderlich. Erfindungsgemäß können die ebenen mit Solarzellen versehenen Trägerplatten, ggf. mit Standardabmessungen, bereitgehalten und dann für den individuellen Einsatzzweck, ggf. auch vor Ort am vorgesehenen Einsatzplatz, durch Zurechtschneiden und Randabwinkelung endbearbeitet werden.Solar cell area. The particular advantage of forming angled edges after attaching the solar cells is that the complex process of pouring or laminating the solar cells takes place on the flat carrier plate and therefore no tools adapted to the respective shape of the edge sections are necessary. Such tools are particularly necessary for the preferred lamination in the vacuum or deep-drawing process. According to the invention, the flat carrier plates provided with solar cells, possibly with standard dimensions, can be kept ready and then finished for the individual purpose, possibly also on site at the intended location, by cutting to size and bending the edges.
Das Befestigen der Solarzellen umfaßt bevorzugt die Schritte: Vollflächiges Auflegen der Solarzellen auf eine Vorderseite der Trägerplatte, Eingießen der Solarzellen in eine Vergußmasse, vorzugsweise Silicon, oder Einbetten der Solarzellen zwischen zwei vorzugsweise aus Ethylenvinylazetat (EVA) bestehende Schmelzfolien, Auflegen einer transparenten Laminatfolie, vorzugsweise aus einem Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymer (E/TFE). Anschließend oder zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt die Ausformung der Trägerplatte gemeinsam mit den in die Vergußmasse vergossenen oder zwischen den Schmelzfolien eingebetteten Solarzellen. Wie bereits angesprochen, weist diese Verfahrensweise den Vorteil auf, daß die Trägerplatte beim Befestigen der Solarzellen bei der Ausformung der abgeknickten Ränder etwas gekrümmt werden kann, ohne daß die Solarzellen dabei zerbrechen. Eine 10 cm breite Solarzelle darf um nicht mehr als etwa 5 mm ausgelenkt werden, um ein Zerbrechen zu vermeiden. Dabei sind die etwa 0,35 mm dicken Solarzellen sehr spröde und ähnlich bruchempfindlich wie eine gleichdicke Glasscheibe. Trotzdem wird das Zerbrechen der Solarzellen beim erfindungsgemäßen Herstellen des Solarmoduls verhindert, da beim Ausformen der Ränder der TrägerplatteThe fastening of the solar cells preferably comprises the following steps: placing the solar cells over the entire surface on a front side of the carrier plate, pouring the solar cells into a casting compound, preferably silicone, or embedding the solar cells between two melting foils, preferably made of ethylene vinyl acetate (EVA), placing a transparent laminate foil, preferably made of an ethylene/tetrafluoroethylene copolymer (E/TFE). Afterwards or at a later point in time, the carrier plate is formed together with the solar cells cast into the casting compound or embedded between the melting foils. As already mentioned, this procedure has the advantage that the carrier plate can be slightly curved when the bent edges are formed when fastening the solar cells, without the solar cells breaking. A 10 cm wide solar cell must not be deflected by more than about 5 mm to avoid breaking. The solar cells, which are around 0.35 mm thick, are very brittle and as fragile as a glass pane of the same thickness. Nevertheless, the solar cells are prevented from breaking when the solar module is manufactured according to the invention, since when the edges of the carrier plate are formed,
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auftretende Biegespannungen im Solarzellenbereich zumindest teilweise von den Solarzellen aufgefangen werden mit gleichmäßiger Krümmung der Solarzellen ohne lokale Überschreitung einer Bruch-Krümmung. Eventuell vorhandene geringfügige Ausforminhomogenitäten werden durch die Vergußmasse oder die entsprechenden Schmelzfolien wirksam ausgeglichen.Bending stresses occurring in the solar cell area are at least partially absorbed by the solar cells with a uniform curvature of the solar cells without locally exceeding a fracture curvature. Any minor molding inhomogeneities that may exist are effectively compensated by the casting compound or the corresponding melt films.
Die transparente Laminatfolie ist zum Schutz der Solarzellen gegen Witterungseinflüsse oder mechanische Beschädigung vorgesehen. Es wird vorgeschlagen, daß die transparente Laminatfolie die Vorderseite der Trägerplatte, einschließlich des wenigstens einen Randabschnittes abdeckt, so daß Kanten vermieden werden und voller Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit besteht.The transparent laminate film is intended to protect the solar cells against weather influences or mechanical damage. It is proposed that the transparent laminate film covers the front of the carrier plate, including at least one edge section, so that edges are avoided and full protection against the penetration of moisture is provided.
Die Randabschnitte sind sowohl zum Befestigen als auch zum Versteifen des Solarmoduls vorgesehen. Vorzugsweise ist der Befestigungsrand im wesentlichen Z-förmig und der Versteifungsrand im wesentlichen L-förmig abgewinkelt. Derartige Ränder sind auch dazu geeignet, mehrere Solarmodule zu kombinieren, wozu weiter vorgeschlagen wird, daß der Verbindungsrand des Solarmoduls einen Verbindungsrand des nachfolgenden Solarmoduls übergreift. Auf diese Art und Weise kann eine Dacheindeckung realisiert werden. Der Befestigungsrand kann ferner zum Anbringen des Solarmoduls auf einem Kfz-Dach oder zum Anhängen an eine Schiffsreling ausgebildet sein. Um ein Abfließen von Spritz- und Regenwasser zu begünstigen, weist der wenigstens eine Randabschnitt einen im wesentlichen U-förmigen, zurückgebogenen Tropfkantenrand auf.The edge sections are intended both for fastening and for stiffening the solar module. Preferably, the fastening edge is essentially Z-shaped and the stiffening edge is angled essentially L-shaped. Such edges are also suitable for combining several solar modules, for which purpose it is further proposed that the connecting edge of the solar module overlaps a connecting edge of the subsequent solar module. In this way, a roof covering can be realized. The fastening edge can also be designed for attaching the solar module to a vehicle roof or for hanging it on a ship's railing. In order to promote the drainage of spray and rainwater, the at least one edge section has an essentially U-shaped, bent-back drip edge.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es stellen dar:The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying drawings. They show:
Fig. 1 einen Solarmodul mit abgewinkelten Randbereichen;Fig. 1 a solar module with angled edge areas;
Fig. IA einen schematischen Schichtaufbau des Solarmoduls (Schnitt nach Linie A-A in Fig. 1);Fig. IA shows a schematic layer structure of the solar module (section along line A-A in Fig. 1);
Fig. 2 zwei aneinandergehängte Solarmodule, bei denen der Verbindungsrand des einen Solarmoduls denjenigen des anderen übergreift;Fig. 2 two solar modules attached to one another, where the connecting edge of one solar module overlaps that of the other;
Fig. 3 eine vergrößerte schematische Darstellung eines mit einer Tropfkante versehenen Randabschnittes.Fig. 3 is an enlarged schematic representation of an edge section provided with a drip edge.
Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform eines Solarmoduls besteht im wesentlichen aus einer rechteckigen Trägerplatte 2 aus Metallblech und darauf angeordneten Solarzellen 4. Zur Versteifung weist das Solarmodul an einander gegenüberliegenden Breitseiten der Trägerplatte 2 L-förmig abgewinkelte Versteifungsränder 6 und an den Schmalseiten nahezu Z-förmig abgewinkelte Befestigungsränder 8a, 8b auf. Die Befestigungsränder 8a, 8b sind zum Befestigen des Solarmoduls mit Bohrungen 9 durchsetzt.The first embodiment of a solar module shown in Fig. 1 consists essentially of a rectangular carrier plate 2 made of sheet metal and solar cells 4 arranged thereon. For stiffening, the solar module has L-shaped angled stiffening edges 6 on the opposite broad sides of the carrier plate 2 and fastening edges 8a, 8b angled in an almost Z-shaped manner on the narrow sides. The fastening edges 8a, 8b are penetrated with holes 9 for fastening the solar module.
Die Solarzellen 4 sind durch Vergießen oder, besonders bevorzugt, durch Laminieren auf der Trägerplatte 2 vollflächig haftend angebracht. In letzterem Falle ergibt sich insbesondere folgender Schichtaufbau: Trägerplatte 2 aus Metallblech; Glasfasergittergewebe 3, um ein Wegschwimmen der Solarzellen beim Aufschmelzen zu verhindern; erste EVA-Schmelzfolie 5a; Solarzellen 4; zweite EVA-Schmelzfolie 5b; E/TFE-Deckfolie 7. Die Abkantung der Versteifungsränder 6 sowie der Befestigungsränder 8a,8b erfolgt nach dem Aufbringen der Solarzellen 4.The solar cells 4 are attached to the carrier plate 2 by casting or, particularly preferably, by lamination, with full adhesion. In the latter case, the following layer structure results in particular: carrier plate 2 made of metal sheet; glass fiber mesh 3 to prevent the solar cells from floating away when melting; first EVA melt film 5a; solar cells 4; second EVA melt film 5b; E/TFE cover film 7. The stiffening edges 6 and the fastening edges 8a, 8b are bent after the solar cells 4 have been applied.
Fig. 2 zeigt als zweite Ausführungsform stellvertretend für eine Mehrzahl von Solarmodulen zwei Solarmodule 10, 12, die zur Realisierung einer Dacheindeckung derart miteinander verbunden sind, daß der Verbindungsrand 8a' des Solarmoduls 10 den Verbindungsrand 8b1 des nachfolgenden Solarmoduls 12 übergreift. Wie in Fig. 1, umfassen die Solarmodule 10, 12 und alle nachfolgenden in Fig. 2 nicht dargestellten Solarmodule die Trägerplatte 2' und die Solarzellen 4'. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Befestigungsrander 8a1, 8b1 unterschiedlich ausgebildet. Der in Fig. 2 jeweils rechte Rand ist angenähert V-förmig gebogen mit V-öffnung nach unten und horizontal nach außen abgewinkelten Randstreifen 15 mit Löchern 13 zum Aufnehmen von Befestigungelementen zur Befestigung des Solarmoduls an einem Träger. Der Rand 15 liegt etwa in gleicher Höhe wie die Knickkante 17 zwischen dem ebenen, die Solarzellen 4' tragenden Hauptbereich 2a der Trägerplatte 2' und dem sich anschließenden V-Schenkel des Befestigungsrandes 8b·.Fig. 2 shows, as a second embodiment, two solar modules 10, 12 representing a plurality of solar modules, which are connected to one another to create a roof covering in such a way that the connecting edge 8a' of the solar module 10 overlaps the connecting edge 8b 1 of the subsequent solar module 12. As in Fig. 1, the solar modules 10, 12 and all subsequent solar modules not shown in Fig. 2 comprise the carrier plate 2' and the solar cells 4'. In contrast to the first embodiment of the invention, the fastening edges 8a 1 , 8b 1 are designed differently. The right-hand edge in Fig. 2 is bent approximately V-shaped with a V-opening downwards and an edge strip 15 angled horizontally outwards with holes 13 for receiving fastening elements for fastening the solar module to a carrier. The edge 15 is located approximately at the same height as the bent edge 17 between the flat main area 2a of the carrier plate 2' carrying the solar cells 4' and the adjoining V-leg of the fastening edge 8b.
Der jeweils linke Randstreifen 8a1 dagegen ist schräg nach unten und außen etwa L-förmig abgebogen und übergreift den rechten Randstreifen 8b1 des nachfolgenden Solarmoduls, so daß die Knickkante 21 zwischen dem Hauptbereich 2a und dem Randstreifen 8a1 oberhalb der Knickkante 17 liegt und somit der Hauptbereich 2a jedes Solarmoduls dachschindelartig geneigt verläuft mit Neigungswinkel o6 insbesondere zwischen 3 und 20°, am besten bei 5°, mit dem Vorteil einer wirsamen Hinterlüftung.The respective left edge strip 8a 1 , on the other hand, is bent diagonally downwards and outwards in an approximately L-shape and overlaps the right edge strip 8b 1 of the following solar module, so that the bending edge 21 between the main area 2a and the edge strip 8a 1 lies above the bending edge 17 and thus the main area 2a of each solar module runs inclined like a roof shingle with an angle of inclination o6, in particular between 3 and 20°, preferably at 5°, with the advantage of effective rear ventilation.
Um das Ablaufen von Spritz- und Regenwasser zu ermöglichen und ein Vordringen von Feuchtigkeit über die Befestigungsränder 8a1, 8b1 zu den Solarzellen 4' zu behindern, sind wenigstens die Befestigungsränder 8a1 zum Ausbilden eines Tropfkantenrandes U-förmig zurückgebogen.In order to allow splash and rain water to drain off and to prevent moisture from penetrating the fastening edges 8a 1 , 8b 1 to the solar cells 4', at least the fastening edges 8a 1 are bent back in a U-shape to form a drip edge.
Eine derartige Tropfkante 14 ist in Fig. 3 vergrößert an einem um 90° abgewinkelten Befestigungsrand 8a11 der Trägerplatte 211 mit den Solarzellen 411 dargestellt. Ferner ist in Fig. 3 ein vereinfachter Schichtaufbau aus transparenter Laminatfolie 16 sowie Schmelzfolie 18 schematisch dargestellt, in welche die ebenfalls schematisch angedeuteten Solarzellen 4'' eingebettet sind. Es ist zu erkennen, daß die Laminatfolie 16 und die Schmelzfolie 18 gemeinsam mit der Trägerplatte 2'' um die Tropfkante 14 herumgeführt sind, um ein Vordringen von Feuchtigkeit zu den Solarzellen 411 zu vermeiden.Such a drip edge 14 is shown enlarged in Fig. 3 on a fastening edge 8a 11 of the carrier plate 2 11 with the solar cells 4 11 , which is angled at 90°. Furthermore, Fig. 3 schematically shows a simplified layer structure made of transparent laminate film 16 and melt film 18, in which the solar cells 4'', also indicated schematically, are embedded. It can be seen that the laminate film 16 and the melt film 18 are guided around the drip edge 14 together with the carrier plate 2'' in order to prevent moisture from penetrating the solar cells 4 11 .
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solarmoduls findet vorzugsweise als Teil eines Kfz-Dachs Verwendung mit Befestigung in der Regenrinne oder Dachgepäckhalterung. Ferner erlaubt diese erste Ausführungsform eines Solarmoduls die Anhängung an die Reling oder das Anbringen an einer anderen der Sonne bevorzugt ausgesetzten Stelle einer Segelyacht, z. B. an einem oberen Mastende. Um ein Einhängen in die Reling zu erleichtern, kann der Befestigungsrand auch U-förmig um 180" zurückgebogen sein. Die zweite Ausführungsform stellt vorzugsweise eine komplette Dacheindeckung für Wohnhäuser dar, deren Energieversorgung vollständig oder teilweise mit Solarenergie erfolgt.The embodiment of the solar module according to the invention shown in Fig. 1 is preferably used as part of a vehicle roof with fastening in the rain gutter or roof luggage holder. Furthermore, this first embodiment of a solar module allows it to be hung on the railing or attached to another place on a sailing yacht that is preferably exposed to the sun, e.g. on the upper end of a mast. To make it easier to hang it on the railing, the fastening edge can also be bent back by 180" in a U-shape. The second embodiment preferably represents a complete roof covering for residential buildings whose energy supply is completely or partially provided by solar energy.
Anstelle der dargestellten uniaxialen Verformung der Ränder kann u. U. auch eine biaxiale Verformung der Ränder durch entsprechendes Biegen oder Prägen erfolgen, sofern sichergestellt ist, daß der Hauptbereich 2a mit den Solarzellen 4 von größeren Biegeverformungen verschont bleibt, beispielsweise durch entsprechendes ebenes Einspannen des Hauptbereiches.Instead of the uniaxial deformation of the edges shown, a biaxial deformation of the edges can also be carried out by appropriate bending or embossing, provided that it is ensured that the main area 2a with the solar cells 4 is spared from major bending deformations, for example by appropriately clamping the main area flat.
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet,2. Solar module according to claim 1,
characterized,
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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