EP3111551A1 - Photovoltaik-modul - Google Patents

Photovoltaik-modul

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Publication number
EP3111551A1
EP3111551A1 EP15707913.8A EP15707913A EP3111551A1 EP 3111551 A1 EP3111551 A1 EP 3111551A1 EP 15707913 A EP15707913 A EP 15707913A EP 3111551 A1 EP3111551 A1 EP 3111551A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composite
frame
face
photovoltaic module
spacer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15707913.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Joachim Gmeiner
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3111551A1 publication Critical patent/EP3111551A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10—Frame structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • Photovoltaic modules typically include photovoltaic cells on which an EVA (ethylene vinyl acetate) layer and a final glass sheet are applied.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • a so-called Tedlar film with at least one polyvinyl fluoride layer (PVF) is usually provided (so-called backsheet), which is intended to protect the film on the underside from environmental influences.
  • PVF polyvinyl fluoride layer
  • backsheet polyvinyl fluoride layer
  • the Tedlar film serves as a moisture barrier.
  • this composite comprising cells, EVA layer, glass pane and Tedlar foil, is accommodated by a surrounding aluminum frame, consisting mostly of four aluminum profile struts, wherein a cross-sectionally U-forming seal between the composite cells / EVS / glass pane / Tedlar and the frame is provided.
  • the seal can be or become defective, so that water, in particular rainwater, can penetrate into the space between the composite and the frame.
  • This can result in a so-called ground fault, in which the generated solar power of the photovoltaic module no longer flows off via the connection lines, but a conductive connection between one of the two tracks of the cells, either the plus or the minus conductor, and the frame of Module is created.
  • This constellation is life-threatening, as this current flows when the frame is touched by hand through the body of the person concerned.
  • the spacer device creates a continuous path, which makes it possible for water running along the composite surface to drain through the intermediate spaces created according to the invention.
  • the spacer device is designed such that a part of it spaced to the at least one edge top side of the composite and another part spaced from the opposite end face of the composite is mounted. This results in a continuous path between the spacer device and the upper edge side and the adjoining end side of the composite, so that no water, in particular in the form of rainwater, can collect more due to a faulty seal between the frame and the composite, which causes a or short circuit.
  • the water can now rather run down to the outermost edge of the composite and over its front side.
  • the said path is provided at least on that end face of the composite, which is present in the installed state of the module, for example on a pitched roof, on the horizontally extending lower edge of the module.
  • an adhesive is introduced from the front side, which is not framed by the frame, between at least two layers of the composite.
  • layers here means the layer of the photovoltaic cells, one or more of the films and / or the glass pane. stood.
  • the adhesive penetrates between the glass sheet, the EVA layer (if present) and / or the cells and prevents diffusion of, in particular, water vapor, so that the composite remains intact over time. It also holds the layers together so that they do not "fray out” over time, thus preventing delamination.
  • the spacer device comprises an elongated profile element which extends along said end face with said distance. It is of course possible that a plurality of adjoining and / or overlapping profile elements are used.
  • the spacer device comprises at least one bent and / or angled profile element, preferably L-shaped, which is preferably made of aluminum or VA steel.
  • first leg of this elbow is preferably attached to the frame and preferably extends at substantially constant distance along said end face of the composite, while this perpendicular extending second leg with preferably also constant distance over the top of the Edge of the network protrudes.
  • the resulting through path leaves room for the passage of water between the second leg and the top of the composite and then subsequently between the first leg and the end face. Down the path is open, allowing water to drain along the outside of the frame.
  • the aforementioned embodiment also has the advantage that the said first and second legs of the L-shaped angle piece simultaneously form a UV protection for the above-mentioned, introduced from the front side adhesive, which otherwise in direct UV irradiation on the part of the Sun would become brittle over time so that moisture could penetrate the composite. Even with another curved and / or angled design, such a UV protection can be realized.
  • the spacer device is preferably fastened to at least one outer edge of a profile element of the frame, which is arranged below the plane in which the composite underside extends. Preferably here screws or rivets are used.
  • the frame is well suited for such attachment of the spacer since it is stable and rigid.
  • the relative position and in this case in particular the distance between the spacer device and the opposite frame, in the vicinity of which said end face of the composite is defined defined for which in particular one or more spacers are used.
  • spacers for example, nuts, sleeves, washers or similar. used, which are pushed over a rivet, this rivet is used to attach the spacer means on the frame.
  • the space between the spacer device and the opposite end side of the composite is then determined.
  • the second leg does not need to be extra attached; Rather, it is sufficient if the first leg is attached to the profile element.
  • the composite is at its edge on the underside of the frame, so does not protrude beyond the frame. As a result, a secure storage of the composite is guaranteed. At the same time the front is relatively protected against frontal damage.
  • the invention also relates to a method with which known photovoltaic elements are machined in such a way, wherein the parts of a profile strut enclosing one end side and top side of the composite are removed. be milled and then the existing there seal is removed. Subsequently, a spacer device is attached to said profile strut at a distance from the exposed top of the composite and at a distance from the exposed end face of the composite. In this way, a continuous path is created between the spacer device and the upper side and the front side of the composite, can run through the water, especially rainwater.
  • Fig. 1 is a plan view of a known photovoltaic module
  • FIG. 2 is a side view of the photovoltaic module of FIG. 1; FIG.
  • Fig. 3 is a section along A-A in Fig. 1;
  • FIG. 4 shows the enlarged detail B from FIG. 1;
  • FIG. 5 is a plan view of a photovoltaic module according to the invention.
  • Fig. 6 is a side view of the photovoltaic module of Fig. 5;
  • Fig. 7 is a section along A-A in Fig. 5;
  • Fig. 8 shows the enlarged detail B of FIG. 6,
  • a known from the prior art photovoltaic module 101 (hereinafter also referred to as module 101) shown, the surrounding a frame 2 and a composite frame 2 10 includes.
  • the composite 10 is known to have arranged in a plane photovoltaic cells on which an EVA film and on this a glass sheet is arranged. On the underside of the cells, a Tedlar film may be attached.
  • Tedlar film On the underside of the cells, a Tedlar film may be attached.
  • the composite 10 as a whole is reproduced in the figures, ie its elements (cells, foils, glass pane) are not shown in detail.
  • the composite 10 rests on four interconnected profile struts, the transverse profile struts 3a, 3b and the longitudinally extending profile struts 4a, 4b, of the frame 2 (see Fig. 1).
  • the transverse profile strut 3a is defined herein as the one that o.ä. When installing the module 101 on a pitched roof. whose horizontal lower edge forms. Water, which hits the module 101, thus runs on the glass in the direction of this profile strut 3a.
  • the frame 2 has a circumferential double-walled construction as seen in cross-section, the elongated side walls 5a, 5b extending perpendicular to the photovoltaic cells and the walls 6a, 6b extending perpendicularly to the side walls 5a, 5b one
  • a peripheral frame leg 8 is provided parallel to and spaced from the wall 6b, which is connected to the wall 6b via an extension 5c of the side wall 5b.
  • the frame leg 8, the extension 5c and the wall 6b form a circumferential recess 9, in which the composite 10 is inserted.
  • a seal 14 is introduced into the trough 9, which has a substantially U-shaped cross-section (see Fig. 3).
  • the invention proposes a photovoltaic module 1 (or just called module 1) according to FIGS. 5-9, which compared to the known photovoltaic module 101 according to FIG. 1 -4 has some modifications, which will be based on the following the - be carried out starting from a module 101 - process steps to be performed.
  • a known photovoltaic module 101 (the modified photovoltaic module according to the invention 1 is given the reference numeral 1, which is used in the following), whose o.g. potential or already occurring vulnerabilities should be eliminated.
  • the photovoltaic module 1 is cleaned so that dirt does not adversely affect the final result.
  • the frame 2 is milled, the extension 5c and the frame leg 8 of the profile brace 3a are removed.
  • the defective seal 14 is peeled off at the end face 15 and the edge-side exposed upper side 1 1 of the composite 10 and the exposed end face 15 of the composite 10 is cleaned. This serves u.a. also to the fact that in a previously defective seal 14 incurred verdigris is eliminated.
  • an adhesive 16 is then inserted from the exposed front side 15 of the composite 10. presses that these layers stick together and possibly the front side is closed. The layers thus remain firmly together and do not split. Also, no water vapor can penetrate.
  • drilled holes 18 are bored in the side walls 5a and 5b of the profile brace 3a of the frame 2, which are used to receive rivets, screws or the like. (s.u.) are suitable.
  • two boreholes 18 are each provided with each other, wherein at least two such pairs of boreholes 18 are drilled at the two outer ends of the profile brace 3a.
  • the intermediate section also such pairs of holes can be provided.
  • a spacing device 20 is attached to the profile strut 3 a at a distance d 2 (see FIG. 7), for example 8 mm, to the end face 15 of the composite 10.
  • the spacer device 20 according to the embodiment of FIGS. 5-9, an L-shaped elbow 21 having a first leg 22 which - when the elbow 21 is attached to the frame 2 - parallel to the end face 15 and the side walls 5a, b extends and a second leg 23, which is aligned at right angles to the first leg 22 and protrudes beyond the cavity 7 and the composite 10, wherein a distance d1 (see Fig. 7) to the top 1 1 of the composite 10 is maintained.
  • the distance is for example 1 or 2 mm.
  • the first leg 22 of the elbow 21 is fixed by means of double rivets 25 on the profile strut 3a, wherein the mutual distance d2 is determined by a respective spacer 26 placed between them, here in the form of a hexagon nut.
  • the second leg 23 also provides an effective UV protection for the adhesive 16, since the solar radiation can not reach the adhesive 16 directly.
  • FIG. 8 which shows a side view of a section of a photovoltaic module 1 according to the invention
  • the path of the water through the path 28 is indicated by means of an arrow f1.
  • the hidden in the side view shown path 28 is shown in phantom here.
  • the invention relates both to the method for processing existing photovoltaic modules and to the resulting modules themselves.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul (1) mit einem aus Profilstreben (3a, 3b, 4a, 4b) aufgebauten Rahmen (2) und einem am Rahmen (2) befestigten Verbund (10), der eine Vielzahl von Photovoltaik-Zellen sowie zumindest eine auf den Photovoltaik-Zellen aufgebrachte transparente Schicht, vorzugsweise eine EVA-Schicht, und/oder eine transparente Glasscheibe umfasst. Das erfindungsgemäße Photovoltaik-Modul (1) zeichnet sich dadurch aus, dass eine an dem Rahmen (2) befestigte Abstandshalteeinrichtung (20) beabstandet zu der Oberseite (11) des Verbundes (10) sowie beabstandet zu der Stirnseite (15) des Verbundes (10) angebracht ist, so dass zwischen der Abstandshalteeinrichtung (10) einerseits und der Oberseite (11) sowie der Stirnseite (15) des Verbundes (10) andererseits ein durchgehender Pfad (28) vorhanden ist, über den Wasser, insbesondere Regenwasser, ablaufen kann. Gleichfalls wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines bekannten Photovoltaik-Moduls vorgestellt.

Description

Photovoltaik-Modul
Photovoltaik-Module umfassen üblicherweise Photovoltaik-Zellen, auf denen eine EVA-Schicht (Ethylenvinylacetat) und eine abschließende Glasscheibe aufgebracht sind. Unterseitig ist zumeist eine sog. Tedlar-Folie mit mindestens einer Polyvinylfluorid-Schicht (PVF) vorgesehen (sog. Backsheet), welche die Folie unterseitig vor Umwelteinflüssen schützen soll. Neben einer hohen UV-Beständigkeit dient die Tedlar-Folie als Feuchtigkeitssperre.
Randseitig wird dieser Verbund bestehend aus Zellen, EVA-Schicht, Glasscheibe und Tedlar-Folie, von einem umlaufenden Aluminiumrahmen, bestehend zumeist aus vier Aluminium-Profilstreben, aufgenommen, wobei eine im Querschnitt ein U bildende Dichtung zwischen dem Verbund Zellen/EVS/ Glasscheibe/Tedlar und dem Rahmen vorgesehen ist.
Bei den bekannten Photovoltaik-Modulen tritt relativ häufig eine unerwünschte Delamination auf, wobei sich der oben genannte Verbund aus Zellen, EVA, Glas und Tedlar-Folie löst. Die Ursachen können verschiedener Art sein. Beispielsweise kann die Dichtung schadhaft sein oder werden, so dass Wasser, insbesondere Regenwasser, in den Zwischenraum von Verbund und Rahmen eindringen kann. Hierdurch kann ein sog. Erdschluss entstehen, bei dem der erzeugte Solarstrom des Photovoltaik-Moduls nicht mehr über die Anschlussleitungen abfließt, sondern eine leitende Verbindung zwischen einem der beiden Leiterbahnen der Zellen, entweder dem Plus- oder dem Minus-Leiter, und dem Rahmen des Moduls entsteht. Diese Konstellation ist lebensgefährlich, da dieser Strom bei Berühren des Rahmens mit der Hand durch den Körper des betreffenden Menschen abfließt.
Wenn derart viel Wasser durch die schadhafte Dichtung in das Modul eintritt, dass sowohl der Plus- als auch der Minus-Leiter durch das Wasser miteinander verbunden werden, entsteht ein Kurzschluss, der beispielsweise einen Brand auslösen kann, einschließlich einer Zerstörung der Dioden in den Anschlussdosen der Module.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Gefahren zu minimieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass die Ab- standshalteeinrichtung einen durchgehenden Pfad schafft, der es ermöglicht, dass an der Verbundoberfläche entlang laufendes Wasser durch die erfindungsgemäß geschaffenen Zwischenräume ablaufen kann. Hierzu ist die Abstandshalteeinrichtung derart ausgebildet, dass ein Teil von ihr beabstandet zur mindestens einer randseitigen Oberseite des Verbundes und ein anderer Teil beabstandet zu der gegenüberliegenden Stirnseite des Verbundes angebracht ist. Zwischen der Abstandshalteeinrichtung und der randseitigen Oberseite sowie der daran anschließenden Stirnseite des Verbundes entsteht hierdurch ein durchgängiger Pfad, so dass sich kein Wasser, insbesondere in Form von Regenwasser, mehr aufgrund einer fehlerhaften Dichtung zwischen dem Rahmen und dem Verbund sammeln kann, welches einen Erd- oder Kurzschluss verursachen könnte. Das Wasser kann nun vielmehr zum äußersten Rand des Verbundes und über dessen Stirnseite hinweg nach unten ablaufen. Bevorzugt ist der besagte Pfad zumindest an derjenigen Stirnseite des Verbundes vorgesehen, welche im eingebauten Zustand des Moduls, beispielsweise auf einem Schrägdach, an der waagerecht verlaufenden Unterkante des Moduls vorhanden ist.
Besonders bevorzugt ist ein Klebstoff von der nicht vom Rahmen eingefass- ten Stirnseite her zwischen mindestens zwei Schichten des Verbundes eingebracht. Unter dem Begriff „Schichten" werden hier die Schicht der Photo- voltaik-Zellen, eine oder mehrere der Folien und/oder die Glasscheibe ver- standen. Der Klebstoff dringt zwischen die Glasscheibe, die EVA-Schicht (falls vorhanden) und/oder die Zellen und verhindert ein Eindiffundieren von insbesondere Wasserdampf, so dass der Verbund über die Zeit intakt bleibt. Auch hält er die Schichten zusammen, so dass diese nicht mit der Zeit„ausfasern". Eine Delamination kann somit verhindert werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Ab- standshalteeinrichtung ein lang gestrecktes Profilelement, das entlang der besagten Stirnseite mit dem besagten Abstand verläuft. Es ist selbstverständlich möglich, dass mehrere aneinander anschließende und/oder sich überlappende Profilelemente eingesetzt werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Abstandshalteein- richtung mindestens ein gebogenes und/oder abgewinkeltes Profilelement, vorzugsweise L-förmig, umfasst, welches vorzugsweise aus Aluminium oder VA-Stahl gefertigt ist.
Bei einer L-förmigen Ausgestaltung ist der eine, erste Schenkel dieses Winkelstücks vorzugsweise an dem Rahmen befestigt und verläuft bevorzugt mit im Wesentlichen konstantem Abstand entlang der besagten Stirnseite des Verbundes, während der hierzu rechtwinklig verlaufende zweite Schenkel mit bevorzugt ebenfalls konstantem Abstand über die Oberseite des Randes des Verbundes ragt. Der sich hierdurch ergebende durchgehende Pfad lässt Raum für den Durchtritt von Wasser zwischen dem zweiten Schenkel und der Oberseite des Verbundes sowie daran anschließend zwischen dem ersten Schenkel und der Stirnseite. Nach unten ist der Pfad offen ausgebildet, so dass Wasser entlang der Außenseite des Rahmens abtropfen kann.
Die vorgenannte Ausführungsform hat zudem den Vorteil, dass die besagten ersten und zweiten Schenkel des L-förmigen Winkelstücks gleichzeitig einen UV-Schutz für den oben genannten, von der Stirnseite her eingebrachten Klebstoff bilden, der ansonsten bei direkter UV-Einstrahlung seitens der Sonne im Laufe der Zeit brüchig würde, so dass Feuchtigkeit in den Verbund eindringen könnte. Auch bei einer anderen gebogenen und/oder gewinkelten Ausführung kann ein solcher UV-Schutz realisiert werden.
Die Abstandshalteeinrichtung ist bevorzugt an mindestens einem äußeren Rand eines Profilelements des Rahmens befestigt, das unterhalb der Ebene angeordnet ist, in welcher die Verbundunterseite verläuft. Vorzugsweise kommen hierbei Schrauben oder Nieten zum Einsatz. Der Rahmen ist für eine derartige Anbringung der Abstandshalteeinrichtung gut geeignet, da er stabil und starr ist.
Vorzugsweise wird die Relativlage und hierbei insbesondere der Abstand zwischen der Abstandshalteeinrichtung und dem gegenüberliegenden Rahmen, in dessen Nähe die besagte Stirnseite des Verbundes liegt, definiert festgelegt, wofür insbesondere ein oder mehrere Distanzstücke verwendet werden. Beispielsweise können Schraubenmuttern, Hülsen, Unterlegscheiben o.ä. verwendet werden, welche über eine Niete geschoben werden, wobei diese Niete zum Befestigen der Abstandshalteeinrichtung am Rahmen dient. Hierdurch wird dann der den Zwischenraum zwischen der Abstandshalteeinrichtung und der gegenüberliegenden Stirnseite des Verbundes festgelegt. Bei Verwendung eines L-förmigen Winkelstücks braucht dann der zweite Schenkel nicht extra befestigt werden; es reicht vielmehr, wenn der erste Schenkel an dem Profilelement befestigt ist.
Besonders bevorzugt liegt der Verbund an seinem Rand unterseitig auf dem Rahmen auf, ragt also nicht über den Rahmen hinaus. Hierdurch wird eine sichere Lagerung des Verbundes gewährleistet. Gleichzeitig ist die Stirnseite relativ geschützt vor frontaler Beschädigung.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch ein Verfahren, mit dem bekannte Photovoltaik-Elemente dergestalt bearbeitet werden, wobei die eine Stirnseite und Oberseite des Verbundes einfassenden Teile einer Profilstrebe weg- gefräst werden und anschließend die dort vorhandene Dichtung entfernt wird. Anschließend wird eine Abstandshalteeinrichtung an der besagten Profilstrebe mit Abstand zur freigelegten Oberseite des Verbundes sowie mit Abstand zur freigelegten Stirnseite des Verbundes befestigt. Auf diese Weise wird zwischen der Abstandshalteeinrichtung und der Oberseite sowie der Stirnseite des Verbundes ein durchgehender Pfad geschaffen, über den Wasser, insbesondere Regenwasser, ablaufen kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein bekanntes Photovoltaik-Modul;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Photovoltaik-Moduls der Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt entlang A-A in Fig. 1 ;
Fig. 4 den vergrößerten Ausschnitt B aus der Fig. 1 ;
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Photovoltaik-Modul;
Fig. 6 eine Seitenansicht des Photovoltaik-Moduls der Fig. 5;
Fig. 7 einen Schnitt entlang A-A in Fig. 5;
Fig. 8 den vergrößerten Ausschnitt B aus der Fig. 6, und
Fig. 9 den vergrößerten Ausschnitt C aus der Fig. 5.
In den Fig. 1 -4 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Photovoltaik- Modul 101 (im Folgenden auch nur Modul 101 genannt) abgebildet, das einen umlaufenden Rahmen 2 und einen im Rahmen 2 eingefassten Verbund 10 umfasst. Der Verbund 10 weist bekanntermaßen in einer Ebene angeordnete Photovoltaik-Zellen auf, auf denen eine EVA-Folie und auf dieser eine Glasscheibe angeordnet ist. Auf der Unterseite der Zellen kann eine Tedlar- Folie angebracht sein. Vorliegend ist in den Figuren nur der Verbund 10 als Ganzes wiedergegeben, d.h. dessen Elemente (Zellen, Folien, Glasscheibe) sind nicht im Detail dargestellt.
Randseitig liegt der Verbund 10 auf vier miteinander verbundenen Profilstreben, den quer verlaufenden Profilstreben 3a, 3b und den längs verlaufenden Profilstreben 4a, 4b, des Rahmens 2 auf (s. Fig. 1 ). Die quer verlaufende Profilstrebe 3a wird vorliegend als diejenige definiert, die bei Aufstellung des Moduls 101 auf einem Schrägdach o.ä. dessen waagerechte Unterkante bildet. Wasser, das auf das Modul 101 trifft, läuft demnach auf der Glasscheibe in Richtung dieser Profilstrebe 3a.
Der Rahmen 2 weist vorliegend (s. Fig. 3) im Querschnitt gesehen einen umlaufenden doppelwandigen Aufbau auf, wobei die langgestreckten, senkrecht zu den Photovoltaik-Zellen verlaufenden Seitenwände 5a, 5b und die zu den Seitenwänden 5a, 5b senkrecht verlaufenden Wände 6a, 6b einen
- wiederum im Querschnitt gesehen - Hohlraum 7 bilden. In diesen Hohlraum 7 sind Winkelverbinder 13 zum Verbinden jeweils zweier senkrecht zueinander angeordneter Profilstreben 3a, 3b und 4a, 4b in die vier Eckbereiche eingeschoben (s. Fig. 4). Die Wände 6a, 6b ragen über den Hohlraum 7 hinaus nach innen zur Rahmenmitte, wobei die obere Wand 6b den Verbund 10 von unten abstützt (Fig. 3).
An der Oberseite des Rahmens 2 ist parallel und beabstandet zur Wand 6b ein umlaufender Rahmenschenkel 8 vorgesehen, der über eine Verlängerung 5c der Seitenwand 5b mit der Wand 6b in Verbindung steht. Der Rahmenschenkel 8, die Verlängerung 5c sowie die Wand 6b bilden eine umlaufende Mulde 9, in welche der Verbund 10 eingeschoben ist. Im einwandfreien Zustand des Moduls 1 besteht kein direkter Kontakt des Verbundes 10 mit den genannten Elementen 5c, 6b, 8. Vielmehr ist eine Dichtung 14 in die Mulde 9 eingebracht, die einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist (s. Fig. 3).
Wenn die genannte Dichtung 14 fehlerhaft ist oder mit der Zeit undicht wird, dringt Wasser in die Mulde 9 ein, was zu einer stirnseitigen Delamination des Verbundes 10 und zu unerwünschten elektrischen Kurzschlüssen o.ä. führen kann.
Dementsprechend schlägt die Erfindung ein Photovoltaik-Modul 1 (oder auch nur Modul 1 genannt) gemäß den Fig. 5-9 vor, welches gegenüber dem bekannten Photovoltaik-Modul 101 gemäß der Fig. 1 -4 einige Modifikationen aufweist, die im Folgenden zunächst anhand der - ausgehend von einem Modul 101 - durchzuführenden Verfahrensschritte beschrieben werden. Hierzu wird ein bekanntes Photovoltaik-Modul 101 (das modifizierte erfindungsgemäße Photovoltaik-Modul 1 erhält das Bezugszeichen 1 , welches im Folgenden verwendet wird) präpariert, dessen o.g. potentielle oder schon aufgetretene Schwachstellen eliminiert werden sollen.
Zunächst wird das Photovoltaik-Modul 1 gereinigt, damit Schmutz nicht das Endergebnis negativ beeinträchtigt.
Danach wird der Rahmen 2 aufgefräst, wobei die Verlängerung 5c sowie der Rahmenschenkel 8 der Profilstrebe 3a entfernt werden. Zudem wird die schadhafte Dichtung 14 an der Stirnseite 15 und der randseitigen freigelegten Oberseite 1 1 des Verbundes 10 abgezogen und die freigelegte Stirnseite 15 des Verbundes 10 gereinigt. Dies dient u.a. auch dazu, dass bei einer zuvor schadhaften Dichtung 14 entstandener Grünspan beseitigt wird.
Zwischen die Glasscheibe, die EVA-Schicht, die Photovoltaik-Zellen-Schicht und/oder die Tedlar-Folie des Verbundes 10 wird von der freigelegten Stirnseite 15 des Verbundes 10 her anschließend ein Klebstoff 16 derart einge- presst, dass diese Schichten miteinander verkleben und ggf. die Stirnseite verschlossen wird. Die Schichten bleiben somit fest zusammen und splittern nicht auf. Auch kann kein Wasserdampf eindringen.
Nach Aushärten des Klebstoffs 16 werden Bohrlöcher 18 in die Seitenwände 5a und 5b der Profilstrebe 3a des Rahmens 2 gebohrt, welche zur Aufnahme von Nieten, Schrauben o.ä. (s.u.) geeignet sind. Hierbei sind vorliegend jeweils zwei Bohrlöcher 18 jeweils untereinander vorgesehen, wobei mindestens zwei solcher Paare von Bohrlöchern 18 an den beiden äußeren Enden der Profilstrebe 3a gebohrt werden. Im dazwischen liegenden Abschnitt können ebenfalls derartige Bohrlöcherpaare vorgesehen sein.
Anschließend wird eine Abstandshalteeinrichtung 20 an der Profilstrebe 3a mit Abstand d2 (s. Fig. 7), beispielsweise 8 mm, zur Stirnseite 15 des Verbundes 10 angebracht. Die Abstandshalteeinrichtung 20 umfasst gemäß der Ausführungsform der Fig. 5-9 ein L-förmiges Winkelstück 21 mit einem ersten Schenkel 22, der - wenn das Winkelstück 21 am Rahmen 2 angebracht ist - parallel zur Stirnseite 15 und den Seitenwänden 5a, b verläuft und einen zweiten Schenkel 23, der rechtwinklig zum ersten Schenkel 22 ausgerichtet ist und über den Hohlraum 7 und den Verbund 10 ragt, wobei ein Abstand d1 (s. Fig. 7) zur Oberseite 1 1 des Verbundes 10 eingehalten wird. Der Abstand beträgt beispielsweise 1 oder 2 mm. Der erste Schenkel 22 des Winkelstücks 21 wird mittels Doppelnieten 25 an der Profilstrebe 3a befestigt, wobei deren gegenseitiger Abstand d2 durch jeweils ein zwischen ihnen platziertes Distanzstück 26, hier in Form einer Sechskantmutter, festgelegt wird.
Der zweite Schenkel 23 stellt zudem einen wirksamen UV-Schutz für den Klebstoff 16 dar, da die Sonnenstrahlung nicht direkt zum Klebstoff 16 gelangen kann.
Durch die beiden Abstände d1 und d2 wird ein durchgängiger Pfad 28 zwischen der Abstandshalteeinrichtung 20 und der freigelegten Oberseite 1 1 des Verbundes 10 sowie der Stirnseite 15 geschaffen, durch welchen am Modul 1 abwärts ablaufendes Wasser hindurchtreten kann. Dieses Wasser, das sich beim Modul 101 gemäß dem Stand der Technik an der Dichtung 14 zwischen Rahmenschenkel 8 und Glasscheibe aufstaut und bei schadhafter Dichtung 14 in die Mulde 9 eindringt, kann nun ungehindert entlang der Stirnseite 15 des Verbundes 10 ablaufen. Mit anderen Worten wird die Mulde 9 durch das Entfernen von Rahmenschenkel 8 und Verlängerung 5c beseitigt, wobei stattdessen ein durchgehender Pfad 28 zum Hindurchtreten des sich ansonsten stauenden Wassers geschaffen. Das Wasser kann durch den Pfad 28 entlang der Profilstrebe 3a nach unten ablaufen.
In der Fig. 8, die eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduls 1 zeigt, ist der Weg des Wassers durch den Pfad 28 mittels eines Pfeils f1 angedeutet. Der in der gezeigten Seitenansicht verdeckte Pfad 28 ist hier gestrichelt dargestellt.
Die Erfindung betrifft sowohl das Verfahren zum Bearbeiten vorhandener Photovoltaik-Module als auch die resultierenden Module selbst.
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Abwandlungen innerhalb der Ansprüche sind ohne Weiteres möglich. So ist es beispielsweise möglich, dass mehr als eine Stirnseite entsprechend der Erfindung mit einer Abstandshalteeinrichtung versehen ist. Auch ist es denkbar, dass nur ein Stirnseitenabschnitt oder mehrere voneinander beabstan- dete Stirnseitenabschnitte des Photovoltaik-Moduls mit einer bzw. mehrerer Abstandshalteeinrichtungen geschützt sind. Statt eines L-förmigen Winkelstücks können auch im Querschnitt anders geformte Profilelemente eingesetzt werden, z.B. solche mit zum Teil teilkreisförmigem Querschnitt. Bezuqszeichenliste
Photovoltaik-Modul
01 bekanntes Photovoltaik-Modul
Rahmen
a,b Profilstrebe
a,b Profilstrebe
a,b Seitenwände
c Verlängerung
a,b Wände
Hohlraum
Rahmenschenkel
Mulde
0 Verbund
1 Oberseite des Verbundes
3 Winkelverbinder
4 Dichtung
5 Stirnseite
6 Klebstoff
8 Bohrlöcher
0 Abstandshalteeinrichtung
1 L-förmiges Winkelstück
2 erster Schenkel
3 zweiter Schenkel
5 Doppelniete
6 Distanzstück
8 Pfad

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Photovoltaik-Modul (1 ) mit einem aus Profilstreben (3a, 3b, 4a, 4b) aufgebauten Rahmen (2) und einem am Rahmen (2) befestigten Verbund
(10) , der eine Vielzahl von Photovoltaik-Zellen sowie zumindest eine auf den Photovoltaik-Zellen aufgebrachte transparente Schicht, vorzugsweise eine EVA-Schicht, und/oder eine transparente Glasscheibe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem Rahmen (2) befestigte Abstandshalteeinrichtung (20) beabstandet zu der Oberseite
(1 1 ) des Verbundes (10) sowie beabstandet zu der Stirnseite (15) des Verbundes (10) angebracht ist, so dass zwischen der Abstandshalteeinrichtung (10) einerseits und der Oberseite (1 1 ) sowie der Stirnseite (15) des Verbundes (10) andererseits ein durchgehender Pfad (28) vorhanden ist, über den Wasser, insbesondere Regenwasser, ablaufen kann.
2. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff (16) von der nicht vom Rahmen (2) eingefassten Stirnseite (15) her zwischen mindestens zwei Schichten des Verbundes (10), insbesondere zwischen die Schicht der Photovoltaik-Zellen, eine oder mehrere der Folien und/oder die Glasscheibe, eingebracht ist.
3. Photovoltaik-Modul nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinrichtung (20) ein lang gestrecktes Profilelement, vorzugsweise aus Metall, umfasst, das entlang der besagten Stirnseite (15) mit dem besagten Abstand (d2) verläuft.
4. Photovoltaik-Modul nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinrichtung
(20) mindestens ein gebogenes und/oder abgewinkeltes Profilelement
(21 ) , vorzugsweise L-förmig, bevorzugt aus Aluminium, umfasst.
5. Photovoltaik-Modul nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (23) eines L- förmigen Winkelstücks (21 ) der Abstandshalteeinrichtung (20) mit einem im Wesentlichen konstanten Abstand (d1 ) zur Oberseite (1 1 ) des Verbundes (10) verläuft.
6. Photovoltaik-Modul nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinrichtung (20) an mindestens einer Profilstrebe (3a) des Rahmens (2) befestigt ist, vorzugsweise mittels Befestigungsmitteln in Form von Schrauben oder Nieten (25).
7. Photovoltaik-Modul nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Distanzstücke (26) einen im Wesentlichen konstanten Abstand (d2) der Abstandshalteeinrichtung (20) zu der besagten Stirnseite (15) festlegen.
8. Photovoltaik-Modul nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (10) unterseitig von dem Rahmen (2) abgestützt wird, der hierbei vorzugsweise über die mindestens eine Stirnseite (15) des Verbundes (10) ragt.
9. Verfahren zum Bearbeiten eines Photovoltaik-Moduls (1 ), das einen aus Profilstreben (3a, 3b, 4a, 4b) aufgebauten Rahmen (2) und einen im Rahmen (2) eingefassten Verbund (10), welcher Photovoltaik-Zellen sowie zumindest eine auf den Photovoltaik-Zellen aufgebrachte transparente Schicht, vorzugsweise eine EVA-Schicht, und/oder Glasscheibe umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- es wird der Rahmen (2) zumindest entlang einer Profilstrebe (3a) im Bereich der besagten Einfassung aufgefräst und zumindest die dort eingefasste Stirnseite (15) sowie die eingefasste randseitige Oberseite (1 1 ) des Verbundes (10) freigelegt;
- eine Abstandshalteeinrichtung (20) wird an der besagten mindestens einen Profilstrebe (3a) beabstandet zur freigelegten randseitigen Oberseite (1 1 ) des Verbundes (10) sowie beabstandet zur freigelegten Stirnseite (15) des Verbundes (10) befestigt, so dass zwischen der Abstandshalteeinrichtung (20) einerseits und der Oberseite (1 1 ) sowie der Stirnseite (15) des Verbundes (10) andererseits ein durchgehender Pfad (28) geschaffen wird, über den Wasser, insbesondere Regenwasser, ablaufen kann.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff (16) von der nicht vom Rahmen (2) eingefassten Stirnseite (15) her zwischen mindestens zwei Schichten des Verbundes (10), insbesondere zwischen die Schicht der Photovoltaik-Zellen, eine oder mehrere der Folien und/oder die Glasscheibe, eingebracht wird.
1 1 . Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinrichtung (20) derart gewählt wird, dass sie mindestens ein lang gestrecktes Metallprofil umfasst.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinrichtung (20) derart gewählt wird, dass sie ein gebogenes und/oder abgewinkeltes Profilelement (21 ), vorzugsweise L-förmig, bevorzugt aus Aluminium, umfasst.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ein L-förmiges Winkelstück (21 ) umfassende Abstandshalteeinrichtung (20) derart am Rahmen (2) befestigt wird, dass ein Schenkel (23) des Winkelstücks (21 ) mit einem im Wesentli- chen konstanten Abstand (d1 ) zu der randseitigen Oberseite des Verbundes (10) verläuft.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeinnchtung (20) an einer umlaufenden äußeren Profilstrebe (3a) des Rahmens (2) befestigt wird, vorzugsweise mittels Schrauben oder Nieten (25).
15. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Distanzstücke (26) zum Festlegen der Relativlage der Abstandshalteeinnchtung (20) zum Rahmen (2) verwendet werden, um einen im Wesentlichen konstanten Abstand (d2) von der Abstandshalteeinnchtung (20) zur besagten gegenüberliegenden Stirnseite (15) zu definieren.
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