EP4042565A1 - Fassadenelement und pv-modul für ein fassadenelement - Google Patents

Fassadenelement und pv-modul für ein fassadenelement

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Publication number
EP4042565A1
EP4042565A1 EP20792550.4A EP20792550A EP4042565A1 EP 4042565 A1 EP4042565 A1 EP 4042565A1 EP 20792550 A EP20792550 A EP 20792550A EP 4042565 A1 EP4042565 A1 EP 4042565A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
modules
facade element
cells
busbars
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP20792550.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bas Cedric VAN DER WIEL
Marina Britvec
Pavel Schilinsky
Hafis Hermann Issa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASCA GmbH
Original Assignee
ASCA GmbH
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 ASCA GmbH filed Critical ASCA GmbH
Publication of EP4042565A1 publication Critical patent/EP4042565A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02002Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • H02S20/25Roof tile elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/34Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/36Electrical components characterised by special electrical interconnection means between two or more PV modules, e.g. electrical module-to-module connection
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B2009/2476Solar cells
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]

Definitions

  • the invention relates to a facade element and a PV module for such a facade element.
  • a facade element is typically used to form a facade on a building and accordingly represents a part of the facade on the finished building.
  • the facade element is, for example, a wall element or a roofing element.
  • a facade element can be mounted both in the interior of a building and on the outside of the building.
  • PV modules i.e. photovoltaic modules
  • a PV module generally has an active layer which is arranged between two electrodes. Light is absorbed in the active layer and a current is generated as a result, which can be discharged via two connections.
  • PV modules can be integrated into building facades in order to use the outside area of the building to generate energy. The PV modules are attached to individual facade elements, which are then mounted on the building.
  • DE 102017214347 A1 describes a facade element in which several PV modules are laminated between two surface elements.
  • the PV modules are electrically connected to one another by means of respective contact elements.
  • the PV modules can be connected to one another in parallel or in series, or a combination thereof.
  • the concrete interconnection of several PV modules to form a PV system is subject to various boundary conditions.
  • boundary conditions are, for example, electrical requirements with regard to current and voltage of the PV system, space restrictions and design aspects. Design aspects are of particular importance here, since facade elements are typically visible and should therefore have a certain impression, ie visual appearance.
  • the boundary conditions are also often different from building to building, so that the requirements sometimes change.
  • facade element with the features according to claim 1 and by a PV module with the features according to claim 17.
  • Advantageous configurations, developments and variants are the subject of the dependent claims.
  • the explanations for the facade element apply accordingly to the PV module and vice versa.
  • the facade element is used in particular to form a facade on a building and accordingly represents a part of the facade in the assembled state on the finished building.
  • the facade element is, for example, a wall element or a roofing element.
  • the facade element can be mounted in the interior of a building or on the outside of the building.
  • the facade element has several PV modules, i.e. photovoltaic modules, for converting light into electrical energy.
  • the facade element has at least two PV modules, but typically 10 to 100 PV modules.
  • the number of PV modules is not restricted per se, however, and depends on the intended use and the size of the facade element and, in particular, on the respective size of the PV modules.
  • the PV modules are preferably organic PV modules, or OPV modules for short, which are characterized on the one hand by a particular flexibility with regard to their design and, on the other hand, by a particular mechanical flexibility.
  • the shape of OPV modules and thus their external appearance are particularly freely configurable and can therefore be adapted to a specific application or user request.
  • the freedom of design also enables adaptation to specific electrical requirements with regard to the current and voltage of the PV module.
  • the PV modules are arranged flat so that each PV module is adjacent to one or more other PV modules.
  • the PV modules are usually arranged flat in a common plane.
  • a planar arrangement is also possible and suitable, however, in which the PV modules are planarly arranged along a curved, arched, curved or otherwise shaped surface.
  • the facade element has several connectors.
  • a respective PV module has two busbars which are connected to one or more cells of the PV module.
  • the cells are formed by an active layer in conjunction with two electrodes.
  • the active layer and the electrodes are structured accordingly in order to form a plurality of cells.
  • the cells are electrically connected to one another via suitable through-contacts (so-called interconnects).
  • interconnects suitable through-contacts
  • the cells form a cell array which additionally has at least two connection points via which the cells are connected to the bus bars.
  • the bus bars then each form a pole of the PV module, for Abgrei fen of electricity, generally of electrical energy, which is generated by the cells.
  • the busbars of two neighboring PV modules are electrically connected to one another and connected in parallel with one another.
  • a respective connector connects the two respective busbars of the PV Modules in pairs with one another so that two electrical connections are formed for the two poles.
  • the collecting lines of two adjacent PV modules are electrically connected to one another and connected in parallel with one another, so that the busbars with the connectors form a power network in which current is preferably routed through neighboring PV modules one after the other. This means that the current is led one after the other through the busbars of neighboring PV modules, but not necessarily through the cells of the PV modules.
  • the current is suitably led in sequence, in particular alternately through the connector and the busbar to a respective PV module and from there in parallel through the cells of the various PV Modules.
  • a single connector is electrically connected exclusively to PV modules, ie not to other connectors, but rather a single connector is only indirectly connected to other connectors via the busbars of the PV modules.
  • a serial connection of several PV modules is preferably dispensed with, so that a pure parallel connection is implemented.
  • the connectors only connect PV modules that are directly adjacent to one another and do not serve to bridge or bypass a PV module that is located between two PV modules to be connected.
  • the power grid multiple power paths are formed in that the power is alternately routed through the busbars and the connectors. Due to the planar arrangement, the power grid is also branched, ie the arrangement of the PV modules in two dimensions leads to the formation of several power paths in different directions. Overall, a network or grid of PV modules is thus implemented and thus a power network in which a respective PV module is only connected to its directly adjacent PV modules. In particular, the electricity is not only conducted along a simple chain of PV modules, but rather two-dimensionally, so to speak, through a power grid in which the individual PV modules each form a connection point for several power paths.
  • Each PV module thus represents a distributor for the electricity, also known as a “junction box”, for distributing and forwarding the electricity to the neighboring PV modules.
  • a distributor for the electricity also known as a “junction box”
  • the specific geometry of the PV modules and especially the busbar and the Cells advantageously largely freely selectable in order to implement such a distribution function.
  • All PV modules are connected to one another through the interaction of the busbars with the connectors. Accordingly, the connectors are particularly short and typically significantly shorter than a respective PV module, since a respective connector only bridges the distance between the bus bars of two neighboring PV modules. This avoids an accumulation of excessively long cables for connecting the PV modules in parallel. More distant PV modules are only indirectly connected via the intermediate PV modules.
  • the power grid is therefore also decentralized, because each PV module distributes the electricity in the manner of a distributor or a junction box to the neighboring PV modules, which in turn distribute the electricity to neighboring PV modules in the same way. Nevertheless, all PV modules are connected in parallel.
  • the facade element preferably has a central connection which is connected to the power grid and thus to the PV modules and which is arranged in the center of the facade element, so that overall the shortest possible current paths are achieved.
  • the invention is initially based on the observation that several PV modules can in principle be connected to one another in series or in parallel, or a combination thereof. Both serial and parallel connections have specific advantages and disadvantages.
  • a core idea of the invention consists in particular in the special design and arrangement of the busbars of a respective PV module and in their interaction with the connectors that electrically connect the busbars adjacent ter PV modules and in this way form a power grid in which the PV modules are interconnected in parallel and at the same time as Distributors for the electricity act.
  • This has various advantages.
  • the special interconnection results in a distribution of the current from a respective PV module to neighboring PV modules and thus a branched power network with advantageously redundant current paths, so that failure of an individual PV module is less problematic than, for example, a serial one Interconnection.
  • PV modules of different sizes generate different amounts of electricity and are therefore not very suitable for series connection.
  • the arrangement of the PV modules is therefore particularly flexible and enables a particularly high degree of design freedom when designing the facade element.
  • a respective connector connects the two bus bars of a PV module with the two bus bars of an adjacent PV module. Any joint that may be present between the PV modules is bridged. However, further distances are in particular not bridged, so a connector is only used to connect directly adjacent PV modules.
  • a connector thus has a length which is at least less than the width of a PV module and preferably only a few centimeters, for example 1 cm to 5 cm. Depending on the spacing and arrangement of the PV modules, however, longer connectors are also conceivable and suitable, for example for bridging larger distances between two adjacent PV modules.
  • a respective connector is designed two-pole lig and accordingly has two conductors, one for each of the two polarities of the busbars.
  • the connector is either formed in one piece, ie Both conductors are combined or in several parts, so that the two connections are independent of each other.
  • a connector has two cables or two metal strips or metal rails. Basically, it is sufficient if two neighboring PV modules are connected via a single connector.
  • an embodiment is also suitable in which two adjacent PV modules are connected multiple times, ie redundantly, by means of several connectors. This creates additional power paths and the power grid is further branched out. In particular, this also reduces the effective resistance on the way from a PV module to a central connection.
  • the busbars have poorer conductivity than the connectors due to their manufacture, so that additional connectors are correspondingly advantageous.
  • the mechanical coupling of the PV modules is also more robust, which is particularly advantageous in the manufacture of the facade element when the PV modules are not yet held by a common carrier layer.
  • the two busbars of a PV module are each preferably designed as elongated conductor tracks or as a conductor track network with several elongated sections.
  • a respective busbar is also referred to using the English term "busbar".
  • the bus bars of a respective PV module run next to one another, ie in two lanes as a double bar.
  • the two bus bars preferably also run parallel to one another.
  • the two bus bars do not necessarily follow a straight course, but are preferably designed to be kinked or bent in order to follow the correspondingly running edge area.
  • a straight course is also suitable depending on the application.
  • a correspondingly small distance is formed between the two busbars, which in a suitable embodiment is in the range from 0.5 mm to 2 mm and typically 1 mm.
  • the distance results in particular from a misregistration (so-called registration error) during the manufacture of the PV module and the formation of the two busbars.
  • the busbars are first formed in particular to be coherent and then from each other by means of a laser Cut. The distance between the busbars then results as a double coverage deviation. Both busbars are preferably completely covered by the active layer.
  • An embodiment is particularly preferred in which the bus bars run next to one another and along an edge region of the PV module, so that one of the two bus bars is an inner bus bar and the other of the two bus bars is an outer bus bar.
  • the bus bars do not necessarily run along the entire edge area, but expediently along several sides of the PV module so that it can be connected to other PV modules in different directions.
  • the PV modules can be connected in a particularly flexible manner and the facade element has a high degree of design freedom.
  • both busbars are routed next to one another, ie as edge conductors.
  • a respective PV module is divided into an inner area and an edge area.
  • the cells are only arranged in the inner area and do not extend into the edge area.
  • the edge area forms an outer edge of the PV module towards the outside. Towards the inside, the edge area adjoins the interior area and surrounds it.
  • the two busbars are in particular arranged completely in the edge area and thus between the outer edge on the one hand and the cells on the other hand.
  • the outer busbar runs between the outer edge and the inner busbar, the inner busbar accordingly runs between the outer busbar and the cells.
  • the active layer is in particular not limited to the inside area, but extends expediently ßigerweise for the aesthetic and optically uniform design of the PV module into the edge area and then possibly overlaps with the Sam melle ladders.
  • at least one of the bus bars preferably both bus bars, is designed as a closed conductor loop in a respective PV module.
  • the busbar then completely surrounds the interior area and the cells and encloses them. This configuration is particularly flexible with regard to the possible connections, since the PV module now enables a connection on all sides.
  • the busbar expediently follows the outer contour of the PV module, so that in the case of a square PV module the busbar runs correspondingly square, possibly with rounded corners or even circular.
  • both busbars are designed as conductor loops, they preferably run concentrically. Both collective conductors of a PV module are each electrically connected to the cells via at least one connection point.
  • a busbar which is designed as a conductor loop, has the special advantage that the current path from a connector to the cells always corresponds at most to half a turn around the cells. Starting from the connector, there are always two possible current paths to the connection point, from which the current follows the one with the lowest resistance, so that electrical losses are minimized. In the case of an interrupted busbar, on the other hand, the current path is clearly specified.
  • the inner busbar basically stands in the way of the outer busbar when contacting the cells.
  • the outer busbar There are various options for making contact between the outer busbar and the cells in the inner area. Some suitable configurations are mentioned below.
  • the inner busbar is interrupted from the outer busbar for contacting the cells in a respective PV module.
  • the inner busbar is therefore not designed as a closed conductor loop, but suitably has two arms which, starting from the connection point for the cells, extend around them to a passage for the outer busbar.
  • the inner busbar is preferably only interrupted locally and thus as an interrupted conductor loop formed, which completely encloses the cells with the exception of the passage.
  • the outer busbar has a branch that runs through the passage to the inner area and is connected to the cells there.
  • This configuration is particularly simple to manufacture, but has the disadvantage that the inner busbar is interrupted. This disadvantage is preferably compensated for in that the inner busbar is interrupted on that side of the PV module which is opposite the connection point at which the inner busbar is connected to the cells. As a result, both arms of the inner busbar are the same or at least similarly long.
  • the outer busbar is connected to the cells in a respective PV module by means of a bridge which bridges the inner busbar.
  • the inner busbar then does not have to be interrupted, but is advantageously designed as a closed conductor loop.
  • the bridge is a simple piece of ladder, e.g. analogous to the branching of the outer busbar described above with an interrupted inner busbar, with the difference that the branch is now passed over or under the inner busbar.
  • an insulating material is expediently arranged between the branch and the inner busbar in order to prevent a short circuit.
  • the bridge is formed by one of the connectors, which connects the outer busbar, which is on the outside of the inner Sammellei age, with a contact section which is on the inside of the inner busbar, ie on the opposite side. Accordingly, a contact section which is connected to the cells is arranged on the side of the inner busbar opposite the outer busbar.
  • the contact section corresponds to the connection point to the cells; in another embodiment, the contact section is a separate conductor which leads to the connection point and preferably runs next to the inner busbar.
  • the bridge has a diode to determine the direction of current through the cells. This avoids negative effects in the event of a PV module failure or shadowing.
  • the arrangement of a diode along a busbar itself is not easily possible, since the current flows through the busbar in one or the other direction, depending on the connection. However, the current should always flow in the same direction along the bridge, so the arrangement of a diode is advantageous here.
  • an embodiment is also possible and suitable in which the diode is part of a connector and is connected there between the outer busbar and the contact section.
  • the two busbars are arranged as the inner and outer busbars in a border area
  • the bus bars do not necessarily run in the edge area, but rather run in a suitable variant through the PV module and thereby subdivide the cell array into several cell sectors that are not directly connected to one another, but only indirectly via the bus bars.
  • the two bus bars run side by side and each in a cross shape through a center of the PV module.
  • the two bus bars bridge each other. Accordingly, the cell array is divided into four cell sectors, i.e. quadrants. Each cell sector is also connected to the two bus bars, preferably in such a way that all cells of a respective cell sector are connected to one another in series.
  • the bus bars preferably run at least partially in an edge area of the PV module, so that the busbars are particularly easily accessible from the side for the connector.
  • the connectors are preferably connected in the edge area.
  • a respective PV module is polygonal and has an outer edge with several sides.
  • Each busbar then preferably has a connection point for a respective connector on each side.
  • several connection points per busbar and side are advantageous.
  • a respective PV module has two conductive layers as electrodes, which are encapsulated together with an active layer between two barrier layers.
  • the active layer and the two electrodes are not necessarily each individual layers, but are typically themselves composed of several layers.
  • the active layer has a semiconductor material to generate charge carriers, which then migrate to the electrodes and result in a corresponding current.
  • the entire layer structure of the active layer and electrodes is encapsulated between two barrier layers to protect against environmental influences.
  • the barrier layers form an outer shell of the PV module.
  • the active layer and the electrodes are preferably laminated between the barrier layers.
  • the barrier layers are then also referred to as primary laminate.
  • the barrier layers preferably consist of a transparent plastic, for example PET. In particular, the barrier layers form a completely encircling packaging edge, so that the PV module is also closed off at the side.
  • the barrier layers determine a total area of the PV module, the active layer forms a partial area of the total area.
  • the barrier layers are typically transparent, while the active layer absorbs at least some of the incident light and thereby stands out optically from areas without an active layer.
  • two areas are formed, namely an absorbent area, which corresponds to the partial area, ie the active layer, and a transparent area, in particular the packaging edge, which makes up the difference corresponds to the total area and the partial area and in particular completely surrounds the absorbent area.
  • the two bus bars are also arranged between the two barrier layers of a respective PV module, so that they are integrated into the PV module. This significantly simplifies the production of the PV module and accordingly also the production of the Fassadenele element. Instead of subsequently attaching the bus bars as separate components to the PV module, they are integrated into the PV module during manufacture.
  • the bus bars of a respective PV module are preferably produced together with one of the electrodes, namely by printing a conductive material.
  • This configuration is based on the consideration that suitable bus bars can also be made from the material that is used to manufacture the electrode.
  • One of the electrodes in particular the so-called top electrode, is suitably printed on as a so-called grid electrode.
  • a conductive ink containing conductive particles, e.g. silver is used as the conductive material.
  • the bus bars are now also printed, i.e. in the layer structure of the PV module they are also in the same layer as the electrode.
  • the production of the busbars is particularly easy because there is no additional process step. It is expedient to dispense with additional metal strips or even cables.
  • all busbars and, if necessary, all additional conductors for connecting the cells to the busbars are integrated into the PV module, so that a respective PV module represents, so to speak, a complete and complete component that is used in the Production of the facade element is simply connected to other PV modules by means of Ver binders.
  • a single PV module then represents a complete and fully functional smallest building unit. All cells, busbars, connection points and contact points of an individual PV module are electrical for this purpose, in particular within this module connected.
  • External conductors that is to say in particular layers of conductors outside the barrier, for connecting different parts of an individual PV module are preferably dispensed with. External conductors are preferably used at most in the form already described as part of a connector.
  • a printed conductor i.e. also a printed busbar
  • this disadvantage is compensated for by the branched power grid and the large number of possible power paths within the facade element and that a justifiable loss arises due to the electrical resistance of the busbars. It was determined in simulations that the electrical loss due to printed busbars is only 5% to 10%.
  • the bus bars are integrated into a respective PV module, the bus bars are covered by the barrier layers.
  • one of the barrier layers has a contact hole through which one of the busbars is accessible.
  • a respective contact hole thus exposes a connection point for a connector on a busbar.
  • the contact hole is cut into the barrier layer when the PV module is manufactured, for example by means of a laser. This can be easily integrated into the manufacturing process and preferably also integrated, especially since the barrier layers are often cut to size with a laser anyway.
  • the contact hole is formed circular for example, with a diameter which corresponds to a maximum paint width of the busbar.
  • a respective busbar is preferably between 1 mm and 3 mm wide, for example 2 mm wide.
  • each bus bar there are correspondingly at least two contact holes, namely one for each bus bar.
  • several contact holes are preferably formed for each busbar, expediently at least one contact hole on each side of the PV module.
  • the contact holes are arranged centrally in the edge region of a respective PV module, the two contact holes for the different poles being offset relative to one another. In principle, however, other arrangements of the contact holes are also conceivable and suitable, depending on the design of the PV modules.
  • a single contact hole is designed, for example, as an elongated hole and extends over both busbars, so that a single contact hole exposes two connection points.
  • a respective connector is advantageously designed in such a way that when it is connected to a PV module, it breaks through a barrier layer in the area of one of the two busbars in order to contact it.
  • the connector is designed, for example, as a crimp and has one or more teeth or spikes which, when pressed against the PV module, pierce the barrier layer and then establish electrical contact with the busbar below.
  • the configuration with the connector which breaks through the barrier layer for contacting, can basically also be combined with a PV module with contact holes, so that on the one hand certain positions are prepared and specified for the connectors, especially connectors without teeth or spikes, and on the other hand also special ones Connectors for contacting apart from these positions are ver usable.
  • a respective PV module In principle, it is possible for a respective PV module to have only a single cell. However, the resulting voltage is then correspondingly low, so that a respective PV module preferably has several cells which are connected to one another in series so that a correspondingly high voltage results.
  • a particularly simple shape for the cells is a strip shape, so that all cells of a PV module are then strip-shaped and are arranged next to one another in parallel, so that a current path from one side of the cells to the other results.
  • Two neighboring cells are each connected by means of a through-hole connection in order to implement a series connection.
  • all cells of a respective PV module are connected to one another in series in such a way that a meander-shaped current path is formed.
  • the cells are therefore not arranged next to one another in the form of strips, but rather are arranged in a matrix-like manner, namely in a two-dimensional cell array.
  • several columns are formed in which the cells are each connected in series.
  • the columns are then mutually connected at their ends, so that a meander-shaped interconnection results in which all cells are connected in series. This minimizes dead space and increases the area that can be used for energy generation.
  • the statements apply analogously to PV modules with several cell sectors, so that all cells in each cell sector are then connected to one another in series, preferably in a meandering manner.
  • a suitable voltage is achieved in a particular PV module by connecting 50 to 100 cells in series. A voltage in the range from 25 V to 120 V is thus preferably generated. However, depending on the application, other numbers of cells are also suitable. Regardless of the number of cells, all cells of a PV module are preferably of the same size, so that all cells generate the same current, which is advantageous in a series connection. Depending on the dimensions of the PV module, the size of an individual cell is possibly very small, but this is not disadvantageous because, due to the parallel connection of several PV modules, their currents add up. In a suitable design, a single cell has a size in the range of 0.3 cm 2 to 4 cm 2 , depending on the size of the PV module.
  • the size of the cells is expediently selected in such a way that the highest possible voltage results.
  • the size of a respective PV module is, for example, in the range from 40 cm 2 to 400 cm 2 or even up to 1400 cm 2 .
  • the size of an individual cell scales with the size of the PV module and is proportional to it. This is particularly the case with PV modules of different sizes for a specified system voltage of the facade element.
  • the facade element has several different types of PV modules which are of different sizes.
  • the various types therefore differ in their size, i.e. their physical dimensions.
  • at least two types differ in that they have different areas, so that the size of the cells also differs accordingly and the PV modules generate different currents.
  • the number of cells is preferably the same, so that the different types have the same voltage and can be connected to one another in parallel without any problems.
  • the connectors follow the grid dimension, so that the connectors are distributed at regular intervals over the entire areal arrangement of the PV modules are and then, if necessary, correspondingly large PV modules are connected several times via several connectors with a correspondingly large, neighboring PV module.
  • the PV modules are preferably each designed to be polygonal and arranged in the manner of tiles.
  • the PV modules are each rectangular and accordingly have four corners.
  • An embodiment is particularly useful in which the grid dimension has a square as the base unit, so that the PV modules are then correspondingly rectangles or even squares, the area of which corresponds to an integral multiple of the base unit.
  • the PV modules can be arranged in a visually appealing manner in the manner of a brick wall or a tiled area, which is also the case in a preferred embodiment.
  • the visual appearance of a respective PV module is advantageously generated by a corresponding design of the individual elements of a respective PV module, so that a specific design also results for the facade element as a whole.
  • the active layer of a respective PV module is designed in such a way that an irregular contour results, preferably a brick look. This is based on the consideration that the barrier layers are usually transparent, but the active layer and the bus bars are not, so that the overall appearance of an individual PV module and the facade element is largely determined by the shape of the active layer.
  • the busbars are also suitable for visual design. Therefore, the active layer or the bus bars or both are preferably used for the design.
  • the busbars follow a course that simulates a corresponding contour of the active layer, so that the active layer is framed by the busbar, as it were.
  • An uneven, winding course is particularly suitable, so that the result is a brick look in which the active layer and the bus bars then represent a brick and which are produced by the barrier layers. te spacing between neighboring PV modules the appropriate mortar between the bricks.
  • the busbars are completely covered by the active layer, the busbars are typically only visible from one side, preferably a rear side, which is not visible when the facade element is installed as intended, but faces a mounting surface so that only one front side is visible whose appearance is largely shaped by the active layer.
  • the facade element itself is expediently a laminate in which the PV modules are laminated together between two layers.
  • the PV modules are enclosed together between a front side and a rear side of a secondary laminate.
  • the front side and the rear side therefore form two layers of a laminate, the PV modules in particular being attached between them.
  • the front side and / or the rear side are expediently made of a transparent material. Configurations in which the front and back are differently transparent are also useful, e.g. the back is opaque or non-transparent.
  • Suitable materials for the front and back are glass and polycarbonate (PC).
  • the front and the back are preferably connected to the PV modules by means of an adhesive and thereby fixed and fastened to one another.
  • the adhesive is, for example, a so-called “hot melt”, which is applied between the front and the back for laminating purposes.
  • the connectors are also included in the manufacture of the facade element together with the PV modules between the front side and the rear side and as a result of this are arranged accordingly within the secondary laminate and generally integrated into the facade element.
  • the PV modules are spaced from one another by joints in which the adhesive is arranged, which connects the front to the rear.
  • the joints are similar to those made when laying tiles or building a wall.
  • the joints have a joint width which is significantly smaller than the width of a PV module and, in particular, also significantly narrower than the grid dimension.
  • the joint width is 5 mm to 20 mm in a suitable embodiment.
  • a respective PV module has a contoured outer edge, so that neighboring PV modules only abut one another in sections and thereby form one or more recesses in which an adhesive is arranged, which the Connects the front to the back.
  • a rectangular PV module has a generally rectangular outer edge, which is now set back in sections, so that additional steps or notches along the outer edge are formed.
  • the cutouts are generally preferably produced in that the barrier layers of a respective PV module are additionally processed, with one or more cutouts being cut out or punched in.
  • the cutouts are only formed in the edge area and thus do not influence the inner area, the cells and the active layer.
  • the recesses are rectangular or strip-shaped, but in principle many other shapes are also suitable.
  • a PV module preferably has several recesses, which are expediently arranged on different sides of the PV module, so that the PV module in the finished facade element is surrounded or framed by adhesive on several sides.
  • the cutouts are designed as holes in a respective PV module, preferably in its edge area.
  • the holes break through the entire PV module, especially the two barrier layers, and in this way enable the adhesive to penetrate from one side to the other.
  • the holes are completely surrounded by the barrier layers of a single PV module and not by the outer edges of two neighboring PV modules.
  • the connectors are mechanically relieved of stress in the case of a butt arrangement, since an additional mechanical connection of the PV modules takes place directly on their outer edges.
  • An embodiment is also expedient in which a respective PV module has an outer edge contoured in such a way that orientation relative to neighboring PV modules is restricted and protection against polarity reversal is formed as a result.
  • This is particularly advantageous when there are special contact holes for connecting the connectors.
  • the specification of a certain orientation is advantageous in order not to have to use differently shaped connectors and, overall, to ensure correct contacting of the PV modules.
  • Two complementary structures are suitably formed on the outer edge, for example once a projection and once a recess complementary thereto, for example a point and a notch on opposite sides of a respective PV module.
  • the orientation of the PV modules relative to one another is determined by such a contoured outer edge, similar to puzzle pieces.
  • the object is also achieved in particular by a kit for a Fassa denelement as described above.
  • the kit has several PV modules and connectors as described, which can be arranged in different ways. can be assembled and then result in a facade element in an assembled state.
  • the object is in particular also achieved in each case by a method for producing a PV module or a facade element, with process steps for the respective production resulting from the previous statements.
  • FIG. 1 shows a facade element
  • FIG. 2 shows a detail of the facade element from FIG. 1
  • FIG. 3 shows two PV modules and a connector
  • FIG. 4 shows a PV module in a sectional view
  • FIG. 5 shows a variant of a PV module
  • 6 shows a further variant of a PV module
  • FIG. 7 shows a detail of a variant of the facade element from FIG. 1
  • FIG. 8 shows a detail of a connector in a side view
  • FIG. 9 shows another variant of a PV module
  • FIG. 10 shows four Variants of PV modules with different sizes
  • FIG. 11 a variant of the facade element in a sectional view
  • FIG. 12 another variant of a PV module.
  • FIG. 1 An exemplary facade element 2 is shown in FIG. This is used to educate a facade on a structure not shown.
  • the facade element 2 has several PV modules 4, ie photovoltaic modules, for converting light into electrical energy.
  • the number of PV modules 4 depends on the intended use and the size of the facade element 2.
  • the PV modules 4 are organic PV modules, or OPV modules for short on the other hand, it is also characterized by a special mechanical flexibility. As a result, the shape of the PV modules 4 and thus their external appearance can be freely designed and adapted.
  • the PV modules 4 are arranged flat so that each of the PV modules 4 is adjacent to one or more other PV modules 4.
  • the PV modules 4 are arranged flat in a common plane.
  • the PV modules 4 are arranged flat along a curved, arched, curved or otherwise shaped surface.
  • the facade element 2 has one or more connectors 6, which can be seen in FIGS. 2 and 3, but are not explicitly shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1
  • FIG. 3 shows two PV modules 4 which are connected by means of a connector 6.
  • a respective PV module 4 for connecting the connector 6 has two bus bars 8, 10 which are connected to one or more cells 12 of the PV module 4.
  • the cells 12 are formed by an active layer 14 in connection with two electrodes 16, 18.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a PV module 4.
  • the active layer 14 and the electrodes 16, 18 are structured accordingly.
  • the electrode 16 is applied to a substrate not explicitly designated, for example made of PET, and in the present case extends to the outer edge A of the PV module 4.
  • the cells 12 are electrically connected to one another via vias (so-called interconnects) that are not explicitly shown a cell array which additionally has at least two connection points 20, 22 via which the cells 12 are connected to the bus bars 8, 10.
  • the bus bars 8, 10 then each form a pole of the PV module 4 for tapping off the electrical energy generated by the cells 12.
  • two adjacent PV modules 4 are electrically connected to one another by means of a respective connector 6 and are connected to one another in parallel.
  • a respective connector 6 connects the two respective bus bars 8, 10 of the PV modules 4 to one another in pairs, so that two electrical connections are formed for the two poles.
  • a serial connection of PV modules 4 is completely dispensed with here, so that a pure Parallel connection is realized.
  • a power grid is implemented, in other words: a network or grid of PV modules 4, in which a respective PV module 4 is only connected to its directly adjacent PV modules 4.
  • the connectors 6 are correspondingly short and, as shown, significantly shorter than a respective PV module 4. PV modules 4 located further away are only connected indirectly via the intermediate PV modules 4.
  • the Sammellei ter 8, 10 together with the connectors 6 form a power network in which the current is passed through adjacent PV modules 4 after one another.
  • a single connector 6 is only electrically connected to PV modules 4, ie not to other connectors 6, but rather a single connector 6 is only indirectly connected to other connectors 6 via the busbars 8, 10 of the PV modules 4. Nevertheless, all the PV modules 4 are connected in parallel overall. This results from the special combination of the connector 6 with the busbars 8, 10, wel che together form a branched, decentralized, two-pole power network. In the power grid, several power paths S are formed in that the power is passed alternately through the busbars 8, 10 and the connector 6.
  • the power grid is also branched, ie the arrangement of the PV modules 4 in two dimensions leads to the formation of several current paths S in different directions.
  • Three exemplary current paths S between two of the PV modules 4 are explicitly shown in FIG. 1.
  • the facade element 2 shown here also has a central connection 24, which is connected to the power grid and thus to the PV modules 4 and which is arranged here centrally on the facade element 2 so that overall particularly short current paths S result.
  • the two bus bars 8, 10 of a PV module 4 are each designed as elongated conductor tracks 8, 10.
  • a respective busbar 8, 10 is also referred to by the English term “busbar”.
  • the two bus conductors 8, 10 of a respective PV module 4 run side by side, ie in two lanes as a double conductor, along an edge region 26 of the PV module 4, so that one of the two bus bars 8, 10 is an inner bus bar 8 and the other of the two bus bars 8, 10 is an outer bus bar 10.
  • the bus bars 8, 10 run in FIGS.
  • the bus bars 8, 10 run along several sides of the PV module 4, so that it can be connected to other PV modules 4 in different, here four directions, as is also clear from FIG. 2 .
  • the PV modules 4 can be flexibly connected and the facade element 2 has a high degree of design freedom.
  • both busbars 8, 10 are routed next to one another, ie as edge conductors.
  • the two bus bars 8, 10 even run parallel to one another.
  • the two bus bars 8, 10 do not follow a straight course, but are designed to be kinked or bent in order to follow the correspondingly running active layer 14.
  • a respective PV module 4 is divided into an inner area 28 and an edge area 26.
  • the cells 12 are only arranged in the inner region 28 and do not extend into the edge region 28.
  • the edge region 28 forms an outer edge A of the PV module 4 towards the outside. Inwardly, the Randbe abuts rich 26 on the inner region 28 and surrounds it.
  • the two bus bars 8, 10 are arranged completely in the edge region 26 and thus between the outer edge A on the one hand and the cells 12 on the other hand.
  • the outer bus bar 10 runs between the outer edge A and the inner bus bar 8, the inner bus bar 8 runs correspondingly between the outer bus bar 10 and the cells 12.
  • the active layer 16 is not restricted to the inner area 28, but in the present case extends into the edge area 26 for the aesthetic design of the PV module 4 and overlaps with the bus bars 8, 10.
  • the busbars 8, 10 of a respective PV module 4 and the connectors 6, which electrically connect the busbars 8, 10 of neighboring PV modules 4, work together in such a way that a network plant is formed, in which the PV modules 4 are connected in parallel with one another.
  • a respective PV module 4 thus acts as a distributor, also known as a “junction box”, and enables various current paths S.
  • PV modules 4 of different sizes can be combined with one another as desired. PV modules 4 of different sizes generate different amounts of electricity and are therefore not very suitable for a series connection. Complex cabling for establishing the parallel connection is avoided in that the connector 6 is kept short and only adjacent PV modules 4 are connected to one another. Due to the busbars 8, 10 running next to one another in the edge area 26, the PV modules 4 can be assembled in different and flexible ways, especially when PV modules 4 of different sizes are combined with one another, as in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 7 shows a variant of the facade element 7, in which in the planar arrangement of the PV modules 4 gaps 30 are formed, so that a facade element 2 with corresponding openings or recesses results, e.g. for windows or doors or the like, which is especially due to the Parallel connection is possible.
  • a respective connec of 6 is two-pole and accordingly has two conductors 32, one for each of the two polarities of the busbars 8, 10.
  • the connector 6 is either formed in one piece, ie both conductors 32 are combined, or in several parts, so that the two connections are independent of one another.
  • an embodiment is also suitable in which two adjacent PV modules 4 are connected multiple times, ie redundantly, by means of several connectors 6, as is the case in FIGS. 2 and 7 for some of the larger PV modules 4. As a result, further current paths S are established.
  • the mechanical coupling of the PV modules 4 is also more robust.
  • bus bars 8, 10 are designed as a closed conductor loop.
  • both bus bars 8, 10 are each designed as a closed conductor loop.
  • the busbar 8, 10, designed as a closed conductor loop completely surrounds the inner area 28 and the cells 12 and encloses them.
  • the busbar 8, 10 follows the outer contour A of the PV module 4 so that in the case of the square PV modules 4 shown, the busbar 8, 10 runs correspondingly square, here with rounded corners.
  • the bus bars 8, 10 run through the PV module 4 and thereby subdivide the cell array into several, here four cell sectors 66, which are not directly connected to one another, but only indirectly via the bus bars 8, 10.
  • the two busbars 8, 10 run next to one another and each in a cross shape through a center of the PV module 4 and thereby bridge one another.
  • Each cell sector 66 is connected to the two bus bars 8, 10, in the present case in such a way that all cells 12 of a respective cell sector 66 are connected to one another in series.
  • Both bus bars 8, 10 of a PV module 4 are each electrically connected to the cells 12 via at least one connection point 20, 22.
  • a bus bar 8, 10, which is designed as a conductor loop, has the special advantage that the current path S from a connector 6 to the cells 12 always corresponds at most to half a turn around the cells 12. Starting from the connection there are always two possible current paths S to the connection point 20, 22, of which the current follows the one with the lowest resistance. In the case of an interrupted bus bar 8, 10 as in FIG. 3, however, the current path S is clearly specified.
  • the inner busbar 8 in FIGS. 3, 5 and 6 basically stands in the way of the outer busbar 10 when making contact with the cells 12.
  • the inner busbar 8 is interrupted by the outer busbar 10 for making contact with the cells 12.
  • the inner busbar 8 is therefore not designed as a closed conductor loop, but has two arms 34 which, starting from the connection point 20 for the cells 12, extend around them to a passage 36 for the outer busbar 10.
  • the inner busbar 8 is only locally interrupted and thus designed as an interrupted conductor loop which completely encloses the cells 12 with the exception of the passage 36.
  • the outer busbar 10 has a junction 38 which runs through the passage 36 to the inner region 28 and is connected to the cells 12 there.
  • the inner busbar 8 is specifically interrupted on that side of the PV module 4 which is opposite the connection point 20 at which the inner busbar 8 is connected to the cells 12.
  • both arms 34 of the inner busbar 8 are of the same or at least similar length.
  • the outer busbar 10 is connected to the cells 12 in a respective PV module 4 by means of a bridge 40 which bridges the inner busbar 8.
  • the inner collector 8 then does not have to be interrupted, but is also designed here as a closed conductor loop.
  • the bridge 40 is a simple conductor piece, for example analogous to the branch 38 of the outer busbar 10 described above in connection with FIG. 3, with the difference that the branch 38 now over the inner busbar 8 over or is passed under it.
  • the bridge 40 is formed by one of the connectors 6 which connects the outer busbar 10, which is on the outside of the inner busbar 8, to a contact section 42 which is located inside the inner busbar 8.
  • a contact section 42 is therefore arranged, which is connected to the cells 12.
  • the contact In an embodiment not shown, section 42 corresponds to connection point 22 to cells 12; in the embodiment shown here, contact section 42 is a separate conductor which leads to connection point 22 and here even runs next to inner busbar 8 and parallel to it.
  • the bridge 40 has a diode 44 to determine the direction of current through the cells 12, so that negative effects in the event of a failure of the PV module 4 or in the event of shading are avoided.
  • the diode 44 is part of the connector 6 in a variant according to FIG. 5 and is connected there between the outer bus bar 10 and the contact section 42.
  • both bus bars 8, 10 run transversely through the PV module and are accordingly not designed as conductor loops.
  • the cell array is subdivided into several cell sectors 66, which are each individually connected to the busbars via respective connection points 20, 22. The individual cell sectors 66 are then connected to one another in parallel. Nevertheless, in the example of Fig.
  • a bridging is required, in this case in the center, in which the bus bars 8, 10 mutually bridge one another by means of bridges that are not explicitly designated.
  • the bus bars 8, 10 can be designed in the most varied of ways in order to obtain PV modules 4 with which a power grid can be produced.
  • a respective PV module 4 has two conductive layers as electrodes 16, 18. These are now encapsulated together with the active layer 14 between two barrier layers 46, ie the barrier layers 46 cover the electrodes 16, 18 and the active layer 14 on their top and bottom.
  • the active layer 14 and the two electrodes 16, 18 are not necessarily each individual layers, but are typically themselves composed of several layers.
  • the active layer 14 has a semiconductor material for generating charge carriers, which then migrate to the electrodes 16, 18 and produce a corresponding current.
  • the entire layer structure The structure of the active layer 14 and electrodes 16, 18 is encapsulated between the two barrier layers 46 to protect against environmental influences. These form an outer shell of the PV module 4.
  • the active layer 14 and the electrodes 16, 18 are laminated between the barrier layers 46, which are therefore also referred to as the primary laminate.
  • the two bus bars 8, 10 are also arranged between the two barrier layers 46 of a respective PV module 4, so that they are integrated into the PV module 4.
  • the busbars 8, 10 of a respective PV module 4 are produced together with one of the electrodes 16, 18, namely by printing a conductive material.
  • One of the electrodes 16, 18, here the so-called top electrode 18, is printed on as a so-called grid electrode, a conductive ink containing conductive particles, e.g. silver, being used as the conductive material.
  • the bus bars 8, 10 are now also printed on, i.e. they are also in the same layer as the electrode 18 in the layer structure of the PV module 4.
  • bus bars 8, 10 are integrated into a respective PV module 4, the bus bars 8, 10 are covered by the barrier layers 46.
  • its one barrier layer 46 has a contact hole 48, as shown in FIGS. 3, 5 and 6, through which one of the busbars 8, 10 is accessible.
  • the contact hole 48 is cut into the barrier layer 46 when the PV module 4 is produced, for example. Since there are two bus bars 8, 10 in each PV module 4, there are correspondingly at least two contact holes 48, namely one for each bus bar 8, 10. In a variant not shown, a contact hole 48 extends as a common contact hole 48 over both busbars 8, 10. To enable flexible con tacting on different sides of the PV module 4, as shown in FIGS.
  • FIG. 8 a section of a variant of a connector 6 is shown, which is designed as an alternative to the formation of contact holes 48 such that the connector 6 has a barrier layer 46 in the area of one of the two busbars 8, 10 when it is connected to a PV module 4 breaks through to contact it.
  • the connector 6 is designed as a crimp, for example, and has one or more teeth 50 or spikes which, when pressed against the PV module 4, pierce the barrier layer 46 and then establish electrical contact with the busbar 8, 10 below.
  • this configuration can also be combined with a PV module 4 with contact holes 48.
  • a respective PV module 4 has a plurality of cells 12 which are connected to one another in series so that a correspondingly high voltage results.
  • all cells 12 of a respective PV module 4 are also connected to one another in series in such a way that a meandering current path S is formed.
  • An embodiment for this is shown in FIG. 9, from which it can be seen that the cells 12 are not arranged next to one another in the form of strips, but rather in the form of a matrix, namely in a two-dimensional cell array.
  • several columns 52 are formed in which the cells are each connected in series. The columns 52 are then mutually connected at their ends, so that a meandering interconnection results in which all cells 12 are connected in series.
  • the meandering interconnection can also be applied to individual cell sectors 66, as shown in FIG. 12.
  • the number of cells shown in the figures is only an example.
  • the number of cells 12 is typically dependent on the planned application and the voltage required.
  • all cells 12 of a PV module 4 are of the same size, so that all cells 12 generate the same current.
  • the size of an individual cell 12 may be very small, but this is not disadvantageous since, due to the parallel connection of several PV modules 4, their currents add.
  • several PV modules 4 of different sizes can be combined with one another due to the special design of the Sam melle ladder 8, 10 and the resulting flexible interconnection.
  • the facade element 2 actually has several different types of PV modules 4, which are of different sizes.
  • four types of PV modules 4 of different sizes are shown by way of example.
  • the different types therefore differ in their size, ie the physical dimensions, ie here specifically to the effect that they have different areas, so that the size of the cells 12 also differs accordingly and the PV modules 4 generate different currents.
  • the number of cells is the same, as described, so that the different types have the same voltage and can be connected to one another in parallel without any problems.
  • an embodiment as shown in FIG. 12 is advantageous, so that the individual cell sectors 66 then each correspond to one or more base units B of the grid dimension R and, for example, with serially connected cells 12 according to FIG. 9 are equipped.
  • PV modules 4 differ not only in their size, but are also adapted to a grid dimension R. , which has a certain size as the base unit B.
  • the sizes of the different types are in each case integral multiples of this basic unit B.
  • the smallest PV module 4 in FIG. 10 has the size of the basic unit B and thus constitutes, so to speak, a single pixel in the total flat arrangement of the PV modules 4.
  • Each PV module 4 then corresponds to one or more pixels, depending on its size. As can be seen in FIG.
  • the connectors 6 also follow the grid dimension R, so that the connectors 6 are arranged distributed over the entire areal arrangement of the PV modules 4 at regular intervals. However, this is not mandatory. If necessary, as shown, correspondingly large PV modules 4 are connected several times via several connectors 6 to a correspondingly large, adjacent PV module 4.
  • the PV modules 4 are also designed to be polygonal and are arranged like tiles, as is clear, for example, in FIG. 1. In the present case, the PV modules 4 are especially rectangular and accordingly have four corners, so that a rectangular grid dimension R also results.
  • the grid dimension R shown here even has a square as the base unit B, so that the PV modules 4 are then correspondingly rectangles or even squares, the respective area of which corresponds to an integral multiple of the base unit B, as shown in FIG. 10, for example.
  • the PV modules 4 can be arranged in a visually appealing manner in the manner of a brick wall or a tile mirror, as shown in FIGS. 1, 2 and 7.
  • the parallel connection of the PV modules 4 does not necessarily have to be arranged in such a grid dimension; rather, other arrangements are also possible and suitable, including those in which the PV modules 4 are further apart from one another or are loosely distributed or arranged free-standing or a Combination of these.
  • the visual appearance of a respective PV module 4 is generated by a corresponding de design of the individual elements of a respective PV module 4, so that a specific design also results for the facade element 2 as a whole.
  • the bus bars 8, 10 and the active layer 14 of a respective PV module 4 are designed in such a way that an irregular contour results, here specifically a brick look.
  • the PV modules 4 do not necessarily have to be arranged flush with one another, as shown, but are instead arranged free-standing in one variant and are accordingly spaced from one another.
  • the barrier layers 46 are conventional transparent, but the active layer 14 and the busbars 8, 10 are not, so that the overall appearance of an individual PV module 4 and the facade element 2 is largely determined by the shape of the busbars 8, 10 and the active layer 14. Therefore, these two elements are used for design.
  • the facade elements 2 shown here are each a laminate in which the PV modules 4 are laminated together between two layers. This is shown in FIG. 10, which shows a facade element 2 in a sectional view in order to clarify its layer structure.
  • the PV modules 4 are common sam between a front 54 and a back 56 of a secondary laminate included. In the present case, the front side 54 and the rear side 56 are connected to the PV modules 4 by means of an adhesive 58 and are thereby fixed and fastened to one another. Overall, the PV modules 4 are integrated into the facade element 2.
  • the PV modules 4 With the planar arrangement of the PV modules 4, several recesses are also formed between them, into which the adhesive 58 can penetrate so that it extends through the surface of the PV modules 4 and connects the front side 54 directly to the rear side 56. Such recesses can be realized in different ways.
  • the adhesive 58 also covers the PV modules 4 and the connectors 6, so that these are connected to the front side 54 and the rear side 56 as a whole.
  • the PV modules 4 are spaced apart from one another by joints 60 as recesses in which the adhesive 58 is arranged.
  • An embodiment with joints 60 between the PV modules 4 is already shown in FIG. 1.
  • the joints 60 are significantly narrower than a respective PV module 4 and also significantly narrower than the grid dimension R.
  • PV modules 4 With the dimensions of the PV modules 4 and their adaptation to the grid dimension R and the base unit B, slight deductions or additions to the size may be made taken to create additional joints 60 between adjacent PV modules 4 possible, so that the size of a PV module does not necessarily correspond exactly to an integral multiple of the base unit.
  • a respective PV module 4 has a contoured outer edge A, so that adjacent PV modules 4 only abut one another in sections and thereby form one or more recesses 62 in which an adhesive 58 is arranged the front side 54 connects to the rear side 56.
  • the outer edge A of a respective PV module 4 is generally rectangular, here even square, and now set back in sections so that additional edges along the outer edge A. Steps or notches are formed.
  • Two PV modules 4 the outer edges A of which are placed against one another, then abut one another, but not in the area of the steps or notches which form corresponding recesses 62 due to the interaction of the two outer edges A of the adjacent PV modules 4.
  • Such recesses 62 are produced, for example, in that the barrier layers 46 of a respective PV module 4 are additionally processed, one or more recesses 62 being cut out or punched in.
  • the recesses 62 are alternatively or additionally designed as holes in the barrier layers 46. These holes extend completely through a respective PV module 4 and thus enable the penetration of the adhesive 58.
  • the recesses 62 are only formed in the edge region 26 and thus do not influence the inner region 28, the cells 12 and the active layer 14.
  • the recesses 62 shown are rectangular or strip-shaped, but in principle many other shapes are also suitable.
  • a PV module 4 also has several recesses 62 which are arranged on different sides of the PV module 4, so that the PV module 4 in the finished facade element 2 is surrounded or framed by adhesive 58 on several sides.
  • a PV module 4 has an outer edge A contoured in such a way that an orientation relative to adjacent PV modules 4 is limited and thus a reverse polarity protection is formed.
  • An example of this is shown in FIG. 3.
  • Two complementary structures 64 are formed there on the outer edge A, for example a point and a notch on opposite sides of a respective PV module 4.
  • the orientation of the PV modules 4 relative to one another is defined by an outer edge A contoured in this way.

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Abstract

Es wird ein Fassadenelement (2) angegeben, welches mehrere PV-Module (4), insbesondere organische PV-Module (4), und mehrere Verbinder (6) aufweist, wobei die PV-Module (4) flächig angeordnet sind, sodass jedes PV-Modul (4) zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen (4) benachbart ist, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) zum Anschließen eines oder mehrerer der Verbinder (6) zwei Sammelleiter (8, 10) aufweist, welche mit einer oder mehreren Zellen (12) des PV- Moduls (4) verbunden sind, wobei mittels eines jeweiligen Verbinders (6) die Sammeleiter (8, 10) zweier benachbarter PV-Module (4) miteinander elektrisch verbunden sind und parallel miteinander verschaltet sind, sodass die Sammelleiter (8, 10) mit den Verbindern (6) ein Stromnetz bilden. Weiter wird ein entsprechendes PV-Modul (4) angegeben.

Description

Beschreibung
Fassadenelement und PV-Modul für ein Fassadenelement
Die Erfindung betrifft ein Fassadenelement sowie ein PV-Modul für ein solches Fassadenelement.
Ein Fassadenelement dient typischerweise zur Ausbildung einer Fassade an ei nem Bauwerk und stellt entsprechend am fertigen Bauwerk einen Teil von dessen Fassade dar. Das Fassadenelement ist beispielsweise ein Wandelement oder ein Überdachungselement. Ein Fassadenelement kann nach sowohl im Innenraum eines Bauwerks als auch außen am Bauwerk montiert sein.
PV-Module, d.h. Photovoltaikmodule, werden auch als Solarzellen bezeichnet und dienen der Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Ein PV-Modul weist all- gemein eine aktive Schicht auf, welche zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. In der aktiven Schicht wird Licht absorbiert und dadurch ein Strom generiert, wel cher über zwei Anschlüsse abgeführt werden kann. PV-Module lassen sich in Ge bäudefassaden integrieren, um die Außenfläche des Gebäudes zur Energieerzeu gung zu nutzen. Die PV-Module werden hierbei an einzelnen Fassadenelementen angebracht, welche dann am Gebäude montiert werden.
In der DE 102017214347 A1 wird ein Fassadenelement beschrieben, bei wel chem mehrere PV-Module zwischen zwei Flächenelementen einlaminiert sind. Die PV-Module sind mittels jeweiliger Kontaktelemente elektrisch miteinander verbun den. Die PV-Module können parallel oder seriell miteinander verschaltet sein oder eine Kombination hiervon. Die konkrete Verschaltung mehrerer PV-Module miteinander zu einem PV-System unterliegt diversen Randbedingungen. Solche Randbedingungen sind z.B. elektri sche Anforderungen hinsichtlich Strom und Spannung des PV-Systems, Bau raumbeschränkungen sowie Designaspekte. Dabei sind Designaspekte von be sonderer Bedeutung, da Fassadenelemente typischerweise sichtbar sind und da her eine bestimmte Anmutung, d.h. optische Erscheinung, aufweisen sollen. Die Randbedingungen sind zudem von Bauwerk zu Bauwerk häufig unterschiedlich, sodass sich die Anforderungen mitunter ändern.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Anordnung mehre rer PV-Module eines Fassadenelements möglichst einfach und flexibel zu gestal ten und ein möglichst ansprechendes Design des Fassadenelements zu erzielen. Hierzu sollen ein Fassadenelement sowie ein entsprechend hierfür geeignetes PV-Modul angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fassadenelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein PV-Modul mit den Merkmalen ge mäß Anspruch 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen zum Fassadenelement gelten sinngemäß auch für das PV-Modul und umgekehrt.
Das Fassadenelement dient insbesondere zur Ausbildung einer Fassade an ei nem Bauwerk und stellt entsprechend in montiertem Zustand am fertigen Bauwerk einen Teil von dessen Fassade dar. Das Fassadenelement ist beispielsweise ein Wandelement oder ein Überdachungselement. Das Fassadenelement ist im In nenraum eines Bauwerks oder außen am Bauwerk montierbar.
Das Fassadenelement weist mehrere PV-Module auf, d.h. Photovoltaikmodule, zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Das Fassadenelement weist mindestens zwei PV-Module auf, typischerweise jedoch 10 bis 100 PV-Module.
Die Anzahl der PV-Module ist an sich aber nicht beschränkt und abhängig vom Anwendungszweck sowie der Größe des Fassadenelements und insbesondere auch von der jeweiligen Größe der PV-Module. Bevorzugterweise sind die PV-Module organische PV-Module, kurz OPV-Module, welche sich durch eine besondere Flexibilität hinsichtlich deren Design einerseits und andererseits auch durch eine besondere mechanische Flexibilität auszuzeich- nen. Die Form von OPV-Modulen und somit deren äußere Anmutung sind beson ders frei gestaltbar und somit an einen konkreten Anwendungsfall oder Nutzer wunsch anpassbar. Die Designfreiheit ermöglicht auch eine Anpassung an be stimmte elektrische Anforderungen hinsichtlich Strom und Spannung des PV- Moduls.
Die PV-Module sind flächig angeordnet, sodass jedes PV-Modul zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen benachbart ist. Dabei sind die PV-Module übli cherweise plan in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Möglich und geeignet ist aber auch eine flächige Anordnung, bei welcher die PV-Module flächig entlang einer gebogenen, gewölbten, gekrümmten oder sonst wie geformten Oberfläche angeordnet sind.
Zur Verbindung der PV-Module miteinander weist das Fassadenelement mehrere Verbinder auf. Ein jeweiliges PV-Modul weist zum Anschließen der Verbinder zwei Sammelleiter auf, welche mit einer oder mehreren Zellen des PV-Moduls verbun den sind. Die Zellen sind durch eine aktive Schicht in Verbindung mit zwei Elekt roden gebildet. Zur Ausbildung mehrerer Zellen sind die aktive Schicht und die Elektroden entsprechende strukturiert. Die Zellen sind über geeignete Durchkon taktierungen (sogenannte interconnects) miteinander elektrisch verschaltet. Die Zellen bilden insbesondere ein Zellarray, welches zusätzlich zumindest zwei An schlusspunkte aufweist, über welche die Zellen mit den Sammelleitern verbunden sind. Die Sammelleiter bilden dann jeweils einen Pol des PV-Moduls, zum Abgrei fen von Strom, allgemein von elektrischer Energie, welche durch die Zellen gene riert wird.
Mittels eines jeweiligen Verbinders sind die Sammelleiter zweier benachbarter PV- Module miteinander elektrisch verbunden und parallel miteinander verschaltet. Ein jeweiliger Verbinder verbindet hierzu die beiden jeweiligen Sammelleiter der PV- Module paarweise miteinander, sodass zwei elektrische Verbindungen für die bei den Pole ausgebildet sind. Mittels eines jeweiligen Verbinders sind die Sammelei ter zweier benachbarter PV-Module miteinander elektrisch verbunden und parallel miteinander verschaltet, sodass die Sammelleiter mit den Verbindern ein Strom netz bilden, in welchem Strom vorzugsweise nacheinander durch benachbarte PV- Module geführt ist. Darunter wird verstanden, dass der Strom nacheinander durch die Sammelleiter benachbarter PV-Module geführt ist, nicht aber unbedingt durch die Zellen der PV-Module. Bevorzugterweise liegt demnach keine elektrische Se rienschaltung der Zellen der PV-Module vor, sondern der Strom wird geeigneter weise der Reihe nach insbesondere abwechselnd durch die Verbinder und die Sammelleiter zu einem jeweiligen PV-Modul geführt und von dort aus parallel durch die Zellen der verschiedenen PV-Module. Ein einzelner Verbinder ist insbe sondere ausschließlich mit PV-Modulen elektrisch verbunden, d.h. nicht mit ande ren Verbindern, sondern ein einzelner Verbinder ist lediglich mittelbar über die Sammelleiter der PV-Module mit anderen Verbindern verbunden. Auf eine serielle Verschaltung mehrerer PV-Module wird vorzugsweise verzichtet, sodass eine rei ne Parallelschaltung realisiert ist. Die Verbinder verbinden insbesondere lediglich direkt zueinander benachbarte PV-Module und dienen gerade nicht der Überbrü ckung oder Umgehung eines PV-Moduls, welches zwischen zwei zu verbindenden PV-Module liegt. In dem Stromnetz sind mehrere Strom pfade dadurch gebildet, dass der Strom abwechselnd durch die Sammelleiter und die Verbinder geführt wird. Durch die flächige Anordnung ist das Stromnetz zudem verzweigt, d.h. die Anordnung der PV-Module in zwei Dimensionen führt zur Ausbildung mehrerer Strom pfade in unterschiedlichen Richtungen. Insgesamt ist somit ein Netzwerk oder auch Gitter von PV-Modulen realisiert und somit ein Stromnetz, bei welchem ein jeweiliges PV-Modul lediglich mit dessen unmittelbar benachbarten PV- Modulen verbunden ist. Der Strom wird insbesondere nicht lediglich entlang einer einfachen Kette von PV-Modulen geführt, sondern sozusagen zweidimensional durch ein Stromnetz, in welchem die einzelnen PV-Module jeweils einen Verknüp fungspunkt für mehrere Strom pfade bilden. Ein jeweiliges PV-Modul stellt dadurch für den Strom einen Verteiler dar, auch als „junction box“ bezeichnet, zur Vertei lung und Weiterleitung des Stroms an die benachbarten PV-Module. Insbesondere ist die konkrete Geometrie der PV-Module und speziell der Sammelleiter und der Zellen vorteilhaft weitestgehend frei wählbar, um eine solche Verteilerfunktion zu realisieren.
Die Verbindung sämtlicher PV-Module miteinander erfolgt durch das Zusammen- spiel der Sammelleiter mit den Verbindern. Entsprechend sind die Verbinder be sonders kurz und typischerweise deutlich kürzer als ein jeweiliges PV-Modul, da ein jeweiliger Verbinder lediglich den Abstand zwischen den Sammelleitern zweier benachbarter PV-Module überbrückt. Eine Ansammlung von übermäßig langen Kabeln zur parallelen Verbindung der PV-Module wird dadurch vermieden. Weiter entfernt liegende PV-Module sind lediglich mittelbar über die dazwischenliegenden PV-Module verbunden. Das Stromnetz ist somit insbesondere auch dezentral, denn jedes PV-Modul verteilt den Strom nach Art eines Verteilers oder eine Ab zweigdose auf die benachbarten PV-Module, welche ihrerseits auf dieselbe Weise den Strom wiederum auf benachbarte PV-Module verteilen. Dennoch ist insge- samt eine Parallelschaltung aller PV-Module ausgebildet. Dies ergibt sich durch die spezielle Kombination der Verbinder mit den Sammelleitern, welche zusam men das Stromnetz bilden, welches dann ein verzweigtes, zweipoliges Stromnetz ist. Vorzugsweise weist das Fassadenelement einen Zentralanschluss auf, wel cher mit dem Stromnetz und somit mit den PV-Modulen verbunden ist und welcher mittig am Fassadenelement angeordnet ist, sodass insgesamt möglichst kurze Strom pfade realisiert sind.
Die Erfindung geht zunächst von der Beobachtung aus, dass mehrere PV-Module grundsätzlich seriell oder parallel miteinander verschaltet werden können oder eine Kombination hiervon. Sowohl serielle als auch parallele Verschaltungen wei sen spezifische Vor- und Nachteile auf.
Bei einer Serienschaltung werden mehrere PV-Module hintereinander in soge nannten Strings (d.h. Ketten) verschaltet, sodass sich die einzelnen Spannungen der PV-Module addieren. Dies ist vorteilhaft bei großen Systemen, da sich hohe Ströme und entsprechende elektrische Verluste reduzieren lassen. Problematisch ist jedoch, dass bei einem Ausfall eines einzelnen PV-Moduls die gesamte Serien schaltung ausfällt. Da die Serienschaltung nicht beliebig unterbrochen werden kann, ist die Anordnung der PV-Module wenig flexibel. Speziell ist es schwierig, Freiräume zwischen den PV-Modulen auszubilden, um beispielsweise in einem Fassadenelement Ausnehmungen für ein Fenster oder eine Tür zu schaffen. Wei terhin ist es bei einer Serienschaltung nicht ohne Weiteres möglich, PV-Module unterschiedlicher Größe miteinander zu kombinieren, da alle seriell verschalteten PV-Module idealerweise den gleichen Strom liefern. Grundsätzlich ist es möglich, die PV-Module nach Größe zu sortieren und dann PV-Module gleicher Größe zu einem jeweiligen String zusammenzuschließen. Möglich ist auch, die PV-Module unterschiedlicher Größe derart zu gestalten, dass diese den gleichen Strom er zeugen, dann jedoch auch unterschiedliche Spannungen erzeugen. Ein weiteres Problem besteht dann darin, dass die unterschiedlichen Strings idealerweise die gleiche Spannung aufweisen, um optimal parallel miteinander verschaltbar zu sein. Dies ist jedoch nicht zwingend gegeben und eine Erfüllung dieser Bedingung schränkt die Designfreiheit der gesamten Anordnung deutlich ein.
Umgekehrt ist es möglich, alle PV-Module parallel miteinander zu verschalten und hierzu derart auszulegen, dass alle PV-Module die gleiche Spannung aufweisen. Eine Parallelschaltung ermöglicht eine deutlich flexiblere Anordnung der PV- Module, führt jedoch typischerweise zu einem hohen Verkabelungsaufwand, da von jedem einzelnen PV-Modul aus ein entsprechender Leiter zu einem zentralen Sammelpunkt oder einer gemeinsamen Sammelschiene gezogen werden muss. Dies beeinträchtigt zum Einen das Design, speziell die optische Anmutung, der Anordnung und erschwert zum Anderen die Integration der PV-Module in ein Fas sadenelement. Zudem lässt sich die Spannung nicht weiter erhöhen, sodass jedes einzelne PV-Modul eine möglichst hohe Spannung bereitstellt, um die elektrischen Verluste möglichst gering zu halten, zumal sich aufgrund der Parallelschaltung die Ströme der PV-Module addieren.
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht nun insbesondere in der speziellen Aus gestaltung und Anordnung der Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls und in deren Zusammenwirken mit den Verbindern, welche die Sammelleiter benachbar ter PV-Module elektrisch verbinden und auf diese Weise ein Stromnetz bilden, in welchem die PV-Module parallel miteinander verschaltet sind und zugleich als Verteiler für den Strom wirken. Daraus ergeben sich diverse Vorteile. Zum Einen ergibt sich durch die spezielle Verschaltung eine Verteilung des Stroms von einem jeweiligen PV-Modul an benachbarte PV-Module und somit ein verzweigtes Stromnetz mit vorteilhafterweise redundanten Strom pfaden, sodass ein Ausfall eines einzelnen PV-Moduls weniger problematisch ist als z.B. bei einer seriellen Verschaltung. Zweitens ist es aufgrund der Parallelschaltung möglich, unter schiedlich große PV-Module beliebig miteinander zu kombinieren. Unterschiedlich große PV-Module erzeugen unterschiedlich viel Strom und sind daher für eine Se rienschaltung wenig geeignet. Drittens wird eine aufwendige Verkabelung zur Her stellung der Parallelschaltung vermieden, indem die Verbinder kurz gehalten wer den und insbesondere lediglich benachbarte PV-Module miteinander verbinden, sodass der Strom sozusagen nacheinander durch jeweils benachbarte PV-Module durchgereicht wird. Viertens sind aufgrund der Sammelleiter die PV-Module auf unterschiedliche und flexible Weise zusammensetzbar, speziell dann, wenn PV- Module unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden. Fünftens ist es auch möglich, in der flächigen Anordnung der PV-Module Lücken auszubilden, sodass sich ein Fassadenelement mit entsprechenden Öffnungen oder Ausspa rungen ergibt, z.B. für Fenster oder Türen oder dergleichen. Die Anordnung der PV-Module ist somit besonders flexibel und ermöglicht eine besonders hohe De signfreiheit bei der Gestaltung des Fassadenelements.
Ein jeweiliger Verbinder verbindet die beiden Sammelleiter eines PV-Moduls mit den beiden Sammelleitern eines hierzu benachbarten PV-Moduls. Eine gegebe nenfalls zwischen der PV-Modulen vorhandene Fuge wird hierbei überbrückt. Wei tere Distanzen werden jedoch insbesondere nicht überbrückt, ein Verbinder dient somit lediglich zur Verbindung unmittelbar benachbarter PV-Module. Ein Verbinder weist somit eine Länge auf, welche zumindest geringer ist als die Breite eines PV- Moduls und vorzugsweise nur wenige Zentimeter beträgt, beispielsweise 1 cm bis 5 cm. Je nach Beabstandung und Anordnung der PV-Module sind jedoch auch längere Verbinder denkbar und geeignet, z.B. zur Überbrückung größerer Abstän de zwischen zwei benachbarten PV-Modulen. Ein jeweiliger Verbinder ist zweipo lig ausgebildet und weist demnach zwei Leiter auf, je einen für jede der beiden Polaritäten der Sammelleiter. Der Verbinder ist entweder einteilig ausgebildet, d.h. beide Leiter sind zusammengefasst, oder mehrteilig, sodass die beiden Verbin dungen voneinander unabhängig sind. Im einfachsten Fall weist ein Verbinder zwei Kabel auf oder zwei Metallstreifen oder Metallschienen. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn zwei benachbarte PV-Module über einen einzelnen Verbinder verbunden sind. Geeignet ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher zwei benachbarte PV-Module mittels mehrerer Verbinder mehrfach, d.h. redundant, verbunden sind. Dadurch werden weitere Strom pfade hergestellt und das Stromnetz ist weiter verzweigt. Insbesondere sinkt dadurch auch der ef- fektive Widerstand beim Weg von einem PV-Modul zu einem Zentralanschluss.
Die Sammelleiter in einer geeigneten Ausgestaltung herstellungsbedingt eine schlechtere Leitfähigkeit auf als die Verbinder, sodass zusätzliche Verbinder ent sprechend vorteilhaft sind. Auch die mechanische Kopplung der PV-Module ist robuster, was besonders bei der Herstellung des Fassadenelements vorteilhaft ist, wenn die PV-Module noch nicht durch eine gemeinsame Trägerschicht gehalten werden.
Die beiden Sammelleiter eines PV-Moduls sind jeweils vorzugsweise als langge streckte Leiterbahnen oder als Leiterbahnnetz mit mehreren langgestreckten Ab- schnitten ausgebildet. Ein jeweiliger Sammelleiter wird auch mit dem Englischen Begriff „busbar“ bezeichnet. In einer bevorzugten Ausgestaltung verlaufen die bei den Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls nebeneinander, d.h. zweispurig als Doppelleiter. Vorzugsweise verlaufen die beiden Sammelleiter dabei auch parallel zueinander. Die beiden Sammelleiter folgen nicht zwingend einem geraden Ver- lauf, sondern sind vorzugsweise abknickend oder umgebogen ausgebildet, um dem entsprechend verlaufenden Randbereich zu folgen. Ein gerader Verlauf ist aber je nach Anwendungsfall auch geeignet. Zwischen den beiden Sammelleitern ist ein entsprechend geringer Abstand ausgebildet, welcher in einer geeigneten Ausgestaltung im Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegt und typischerweise 1 mm. Der Abstand ergibt sich insbesondere durch eine Deckungsabweichung (soge nannter registration error) bei der Herstellung des PV-Moduls und der Ausbildung der beiden Sammelleiter. Die Sammelleiter werden zunächst insbesondere zu sammenhängend ausgebildet und anschließend mittels eines Lasers voneinander getrennt. Der Abstand zwischen den Sammelleitern ergibt sich dann als doppelte Deckungsabweichung. Beide Sammelleiter sind vorzugsweise von der aktiven Schicht vollständig überdeckt. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Sammelleiter neben einander und entlang eines Randbereichs des PV-Moduls verlaufen, sodass einer der beiden Sammelleiter ein innerer Sammelleiter ist und der andere der beiden Sammelleiter ein äußerer Sammelleiter. Die Sammelleiter verlaufen dabei nicht notwendig entlang des gesamten Randbereichs, jedoch zweckmäßigerweise ent- lang mehrerer Seiten des PV-Moduls, sodass dieses in unterschiedlichen Rich tungen mit anderen PV-Modulen verbindbar ist. Auf diese Weise sind die PV- Module besonders flexibel verbindbar und das Fassadenelement weist einen ho hen Grad an Designfreiheit auf. Anstatt die Sammelleiter wie in der eingangs er wähnten DE 102017214347 A1 auf gegenüberliegenden Seiten der Zellen eines Halbleitermoduls entlangzuführen, werden vorliegend beide Sammelleiter neben einander, d.h. als Randleiter geführt.
Bei der Ausgestaltung mit Sammelleitern im Randbereich ist ein jeweiliges PV- Modul in einen Innenbereich und einen Randbereich unterteilt. Die Zellen sind ins- besondere lediglich im Innenbereich angeordnet und erstrecken sich nicht bis in den Randbereich. Der Randbereich bildet nach außen hin eine Außenkante des PV-Moduls aus. Nach innen hin grenzt der Randbereich an den Innenbereich an und umringt diesen. Die beiden Sammelleiter sind insbesondere vollständig im Randbereich angeordnet und somit zwischen der Außenkante einerseits und den Zellen andererseits. Der äußere Sammelleiter verläuft zwischen der Außenkante und dem inneren Sammelleiter, der innere Sammelleiter verläuft entsprechend zwischen dem äußerem Sammelleiter und den Zellen. Die aktive Schicht ist insbe sondere nicht auf den Innenbereich beschränkt, sondern erstreckt sich zweckmä ßigerweise zur ästhetischen und optisch einheitlichen Gestaltung des PV-Moduls bis in den Randbereich hinein und überlappt dann gegebenenfalls mit den Sam melleitern. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist bei einem jeweiligen PV-Modul wenigstens einer der Sammelleiter, vorzugsweise sind beide Sammelleiter, als eine geschlos sene Leiterschleife ausgebildet. Der Sammelleiter umläuft dann den Innenbereich und die Zellen vollständig und schließt diese ein. Diese Ausgestaltung ist beson- ders flexibel hinsichtlich der möglichen Verbindungen, da das PV-Modul nun nach allen Seiten hin einen Anschluss ermöglicht. Der Sammelleiter folgt dabei zweck mäßigerweise der Außenkontur des PV-Moduls, sodass bei einem viereckigen PV-Modul der Sammelleiter entsprechend viereckig verläuft, gegebenenfalls mit abgerundeten Ecken oder sogar kreisförmig. Sind beide Sammelleiter als Leiter- schleife ausgebildet, verlaufen diese vorzugsweise konzentrisch. Beide Sammel leiter eines PV-Moduls sind jeweils über wenigstens einen Anschlusspunkt elektrisch mit den Zellen verbunden. Ein Sammelleiter, welcher als Leiterschleife ausgebildet ist, weist den speziellen Vorteil auf, dass der Strom pfad von einem Verbinder zu den Zellen immer höchstens einem halben Umlauf um die Zellen herum entspricht. Ausgehend vom Verbinder existieren nämlich immer zwei mög liche Strom pfade zum Anschlusspunkt, von welchen der Strom demjenigen mit dem geringsten Widerstand folgt, sodass elektrische Verluste minimiert sind. Bei einem unterbrochenen Sammelleiter ist dagegen der Strom pfad eindeutig vorge geben.
Da die beiden Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls nebeneinander verlaufen, steht der innere Sammelleiter dem äußeren Sammelleiter bei der Kontaktierung mit den Zellen prinzipiell im Weg. Um den äußeren Sammelleiter mit den Zellen im Innenbereich zu kontaktieren, existieren diverse Möglichkeiten. Einige geeignete Ausgestaltungen sind nachfolgend genannt.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist bei einem jeweiligen PV-Modul der innere Sammelleiter von dem äußeren Sammelleiter zur Kontaktierung der Zellen unter brochen. Der innere Sammelleiter ist demnach nicht als geschlossene Leiter- schleife ausgebildet, sondern weist geeigneterweise zwei Arme auf, welche sich ausgehend vom Anschlusspunkt für die Zellen um diese herum erstrecken, bis zu einem Durchlass für den äußeren Sammelleiter. Vorzugsweise ist der innere Sammelleiter lediglich lokal unterbrochen und somit als unterbrochene Leiter- schleife ausgebildet, welche die Zellen mit Ausnahme des Durchlasses vollständig umschließt. Zur Kontaktierung der Zellen weist der äußere Sammelleiter eine Ab zweigung auf, welche durch den Durchlass zu dem Innenbereich hin verläuft und dort mit den Zellen verbunden ist. Diese Ausgestaltung ist speziell in der Herstel- lung besonders einfach, weist jedoch den Nachteil auf, dass der innere Sammel leiter unterbrochen ist. Dieser Nachteil wird vorzugsweise dadurch ausgeglichen, dass der innere Sammelleiter auf derjenigen Seite des PV-Moduls unterbrochen ist, welche dem Anschlusspunkt gegenüberliegt, an welchem der innere Sammel leiter mit den Zellen verbunden ist. Dadurch sind beide Arme des inneren Sam- melleiters gleich oder zumindest ähnlich lang.
In einer anderen geeigneten Ausgestaltung ist bei einem jeweiligen PV-Modul der äußere Sammelleiter mit den Zellen mittels einer Brücke verbunden, welche den inneren Sammelleiter überbrückt. Der innere Sammelleiter muss dann nicht unter- brachen werden, sondern ist vorteilhafterweise als geschlossene Leiterschleife ausgebildet. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist die Brücke ein einfa ches Leiterstück, z.B. analog zur oben beschriebenen Abzweigung des äußeren Sammelleiters bei unterbrochenem innerem Sammelleiter, mit dem Unterschied, dass die Abzweigung nun über den inneren Sammelleiter hinüber oder unter die- sem hindurch geführt ist. Hierbei ist zwischen der Abzweigung und dem innerem Sammelleiter zweckmäßigerweise ein isolierendes Material angeordnet, um einen Kurzschluss zu verhindern.
In einer vorteilhaften Variante ist die Brücke durch einen der Verbinder gebildet, welcher den äußeren Sammelleiter, welcher außenseitig des inneren Sammellei ters liegt, mit einem Kontaktabschnitt verbindet, welcher innenseitig des inneren Sammelleiters liegt, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite. Auf der dem äußeren Sammelleiter gegenüberliegenden Seite des inneren Sammelleiters ist demnach ein Kontaktabschnitt angeordnet, welcher mit den Zellen verbunden ist. Der Kon- taktabschnitt entspricht in einer Ausgestaltung dem Anschlusspunkt an die Zellen, in einer anderen Ausgestaltung ist der Kontaktabschnitt ein separater Leiter, wel cher zum Anschlusspunkt führt und dabei vorzugsweise neben dem inneren Sammelleiter verläuft. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass keine mehr- schichtige Fertigung des äußeren Sammelleiters notwendig ist, um den Strom pfad zur Überbrückung des inneren Sammelleiters aus dessen Ebene herauszuführen. Vielmehr wird einfach der ohnehin vorhandene Verbinder als Brücke genutzt.
In einer vorteilhaften Variante weist die Brücke eine Diode auf, zur Festlegung der Stromrichtung durch die Zellen. Dadurch werden negative Effekte bei einem Aus fall des PV-Moduls oder bei einer Abschattung vermieden. Die Anordnung einer Diode entlang eines Sammelleiters selbst ist nicht ohne Weiteres möglich, da je nach Verschaltung der Strom in der einen oder der anderen Richtung durch den Sammelleiter fließt. Entlang der Brücke soll der Strom jedoch immer in derselben Richtung fließen, sodass hier die Anordnung einer Diode vorteilhaft ist. Grundsätz lich ist auch eine Ausgestaltung möglich und geeignet, bei welcher die Diode ein Teil eines Verbinders ist und dort zwischen den äußeren Sammelleiter und den Kontaktabschnitt geschaltet ist.
Alternativ zur oben beschriebenen Ausgestaltung eines PV-Moduls, bei welchem die beiden Sammelleiter als innerer und äußerer Sammelleiter in einem Randbe reich angeordnet sind, sind auch andere Anordnungen der Sammelleiter denkbar und geeignet. Die Sammelleiter verlaufen nicht zwangsläufig im Randbereich, sondern verlaufen in einer geeigneten Variante durch das PV-Modul hindurch und unterteilen dadurch das Zellarray in mehrere Zellsektoren, welche nicht direkt mit einander verbunden sind, sondern lediglich mittelbar über die Sammelleiter. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen die beiden Sammelleiter nebeneinan der und jeweils kreuzförmig durch ein Zentrum des PV-Moduls. Dabei überbrü cken sich die beiden Sammelleiter gegenseitig. Entsprechend ist das Zellarray in vier Zellsektoren, d.h. dann Quadranten unterteilt. Jeder Zellsektor ist mit an die beiden Sammelleiter angeschlossen, vorzugsweise derart, dass sämtliche Zellen eines jeweiligen Zellsektors miteinander seriell verschaltet sind.
Aus dem bisher Gesagten ergibt sich, dass der Verlauf der beiden Sammelleiter und deren Anordnung entlang des PV-Moduls grundsätzlich frei wählbar ist, wobei einige Ausgestaltungen, z.B. die bereits genannten, spezielle Vorteile aufweisen.
In jedem Fall verlaufen die Sammelleiter vorzugsweise wenigstens teilweise in einem Randbereich des PV-Moduls, sodass die Sammelleiter besonders einfach seitlich für die Verbinder zugänglich sind. Demnach sind die Verbinder vorzugs weise im Randbereich angeschlossen. Beispielsweise ist ein jeweiliges PV-Modul mehreckig ausgebildet und weist eine Außenkante mit mehreren Seiten auf. Dann weist jeder Sammelleiter vorzugsweise zu jeder Seite hin einen Anschlusspunkt für einen jeweiligen Verbinder auf. Bei einem viereckigen PV-Modul sind somit wenigstens acht Anschlusspunkte vorhanden, nämlich wenigstens zwei pro Seite und wenigstens vier pro Sammelleiter. Je nach Größe des PV-Moduls sind mehre re Anschlusspunkte pro Sammelleiter und Seit vorteilhaft.
Ein jeweiliges PV-Modul weist zwei leitfähige Schichten als Elektroden auf, welche gemeinsam mit einer aktiven Schicht zwischen zwei Barriereschichten eingekap selt sind. Die aktive Schicht und die beiden Elektroden sind nicht zwingend jeweils einzelne Schichten, sondern typischerweise selbst aus mehreren Schichten zu sammengesetzt. Die aktive Schicht weist ein Halbleitermaterial auf, zur Erzeugung von Ladungsträgern, welche dann zu den Elektroden abwandern und einen ent sprechenden Strom ergeben. Die gesamte Schichtstruktur aus aktiver Schicht und Elektroden ist zum Schutz gegen Umgebungseinflüsse zwischen zwei Barriere schichten eingekapselt. Die Barriereschichten bilden eine Außenhülle des PV- Moduls. Vorzugsweise sind die aktive Schicht und die Elektroden zwischen den Barriereschichten einlaminiert. Die Barriereschichten werden dann auch als Pri märlaminat bezeichnet. Die Barriereschichten bestehen vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff, beispielsweise aus PET. Die Barriereschichten bilden insbesondere einen vollständig umlaufenden Verpackungsrand, sodass das PV- Modul auch seitlich abgeschlossen ist.
Die Barriereschichten bestimmen eine Gesamtfläche des PV-Moduls, die aktive Schicht bildet eine Teilfläche der Gesamtfläche. Die Barriereschichten sind typi scherweise transparent, während die aktive Schicht wenigstens einen Teil von einfallendem Licht absorbiert und sich dadurch optisch von Bereichen ohne aktive Schicht abhebt. Dadurch sich zwei Bereiche gebildet, nämlich ein absorbierender Bereich, welcher der Teilfläche, d.h. der aktiven Schicht entspricht und ein trans parenter Bereich, insbesondere der Verpackungsrand, welcher der Differenz aus der Gesamtfläche und der Teilfläche entspricht und den absorbierenden Bereich insbesondere vollständig umringt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind zwischen den beiden Barrier eschichten eines jeweiligen PV-Moduls auch die beiden Sammelleiter angeordnet, sodass diese in das PV-Modul integriert sind. Dies vereinfacht die Herstellung des PV-Moduls deutlich und entsprechend auch die Herstellung des Fassadenele ments. Anstatt die Sammelleiter nachträglich als separate Bauteile am PV-Modul anzubringen, werden diese bereits bei der Herstellung in das PV-Modul integriert.
Vorzugsweise sind die Sammelleiter eines jeweiligen PV-Moduls gemeinsam mit einer der Elektroden hergestellt, nämlich durch Aufdrucken eines leitfähigen Mate rials. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich geeignete Sammelleiter auch aus demjenigen Material herstellen lassen, welches zur Her stellung der Elektrode verwendet wird. Eine der Elektroden, insbesondere die so genannte Top-Elektrode, wird geeigneterweise als sogenannte Gitterelektrode aufgedruckt. Hierzu wird als leitfähiges Material eine leitfähige Tinte verwendet, welche leitende Partikel enthält, z.B. Silber. Im gleichen Prozessschritt wie die Elektrode werden nun auch die Sammelleiter aufgedruckt, d.h. diese liegen in der Schichtstruktur des PV-Moduls auch in derselben Schicht wie die Elektrode. Die Fertigung der Sammelleiter ist dadurch besonders einfach, da kein zusätzlicher Prozessschritt hinzukommt. Auf zusätzliche Metallstreifen oder sogar Kabel wird zweckmäßigerweise verzichtet.
Vorteilhafterweise sind im Rahmen des Konzepts eines PV-Moduls als Verteiler sämtliche Sammelleiter sowie gegebenenfalls sämtliche zusätzlichen Leiter zur Anbindung der Zellen an die Sammelleiter in das PV-Modul integriert, sodass ein jeweiliges PV-Modul sozusagen einen vollständigen und abgeschlossen Baustein darstellt, welcher bei der Herstellung des Fassadenelements lediglich mittels Ver bindern mit anderen PV-Modulen einfach verbunden wird. Ein einzelnes PV-Modul stellt dann eine insgesamt abgeschlossene und funktionsfähige kleinste Bauein heit dar. Alle Zellen, Sammelleiter, Anschlusspunkte und Kontaktpunkte eines ein zelnen PV-Moduls sind hierfür insbesondere innerhalb dieses Moduls elektrisch verbunden. Auf externe Leiter, d.h. insbesondere Leiter außerhalb der Barriere schichten, zur Verbindung unterschiedlicher Teile eines einzelnen PV-Moduls wird vorzugsweise verzichtet. Externe Leiter werden vorzugsweise höchstens in der bereits beschriebenen Form als Teil eines Verbinders verwendet.
Ein aufgedruckter Leiter, also auch ein aufgedruckter Sammelleiter, weist typi scherweise aufgrund des Herstellungsverfahrens eine schlechtere Leitfähigkeit auf, als ein massiver Leiter, welcher z.B. als Metallstreifen nachträglich aufgeklebt wird, selbst bei gleichen Abmessungen. Vorliegend wurde jedoch beobachtet, dass dieser Nachteil durch das verzweigte Stromnetz und die Vielzahl möglicher Strom pfade innerhalb des Fassadenelements kompensiert wird und ein vertretba rer Verlust aufgrund des elektrischen Widerstands der Sammelleiter entsteht. So wurde in Simulationen ermittelt, dass der elektrische Verlust durch aufgedruckte Sammelleiter lediglich 5 % bis 10 % beträgt.
Sofern die Sammelleiter in ein jeweiliges PV-Modul integriert sind, werden die Sammelleiter von den Barriereschichten überdeckt. In einer zweckmäßigen Aus gestaltung zur Kontaktierung eines Verbinders mit einem PV-Modul weist dessen eine Barriereschicht ein Kontaktloch auf, durch welches einer der Sammelleiter zugänglich ist. Ein jeweiliges Kontaktloch legt also an einem Sammelleiter einen Anschlusspunkt für einen Verbinder frei. Das Kontaktloch wird beispielsweise bei Herstellung des PV-Moduls in die Barriereschicht eingeschnitten, z.B. mittels eines Lasers. Dies ist ohne Weiteres in das Herstellungsverfahren integrierbar und vor zugsweise auch integriert, zumal die Barriereschichten häufig ohnehin noch ab schließend mit einem Laser zurechtgeschnitten werden. Das Kontaktloch ist bei spielsweise kreisrund ausgebildet, mit einem Durchmesser, welcher einer maxi malen Breite des Sammelleiters entspricht. Ein jeweiliger Sammelleiter ist vor zugsweise zwischen 1 mm und 3 mm breit, beispielsweise 2 mm breit. Da bei je dem PV-Modul zwei Sammelleiter vorhanden sind, sind entsprechend wenigstens zwei Kontaktlöcher vorhanden, nämlich eines für jeden Sammelleiter. Um eine flexible Kontaktierung auf verschiedenen Seiten des PV-Moduls zu ermöglichen , sind jedoch vorzugsweise für jeden Sammelleiter mehrere Kontaktlöcher ausge bildet, zweckmäßigerweise wenigstens ein Kontaktloch auf jeder Seite des PV- Moduls. Die Kontaktlöcher sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung mittig im Randbereich eines jeweiligen PV-Moduls angeordnet, wobei die beiden Kontaktlö cher für die unterschiedlichen Pole relativ zueinander versetzt sind. Grundsätzlich sind aber auch andere Anordnungen der Kontaktlöcher je nach Design der PV- Module denkbar und geeignet. Grundsätzlich denkbar und geeignet ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher ein einzelnes Kontaktloch beispielsweise als ein Lang loch ausgeführt ist und sich über beide Sammelleiter erstreckt, sodass ein einzel nes Kontaktloch zwei Anschlusspunkte frei legt. Als Alternative zur Ausbildung von Kontaktlöchern ist ein jeweiliger Verbinder vor teilhafterweise derart ausgebildet, dass dieser beim Verbinden mit einem PV- Modul dessen eine Barriereschicht im Bereich eines der beiden Sammelleiter durchbricht, um diesen zu kontaktieren. Hierzu ist der Verbinder beispielsweise als ein Crimp ausgebildet und weist einen oder mehrere Zähne oder Dornen auf, wel- che beim Andrücken an das PV-Modul die Barriereschicht durchbohren und dann einen elektrischen Kontakt mit dem darunterliegenden Sammelleiter herstellen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Position des Verbinders nicht durch die Herstellung des PV-Moduls vorbestimmt ist, sondern nachträglich bei der Zu sammensetzung mehrerer PV-Modul frei wählbar ist.
Die Ausgestaltung mit dem Verbinder, welcher die Barriereschicht zur Kontaktie rung durchbricht ist grundsätzlich auch mit einem PV-Modul mit Kontaktlöchern kombinierbar, sodass einerseits bestimmte Positionen für die Verbinder, speziell Verbinder ohne Zähne oder Dornen, vorbereitet und vorgegeben sind und ande- rerseits auch spezielle Verbinder zur Kontaktierung abseits dieser Positionen ver wendbar sind.
Grundsätzlich ist es möglich, dass ein jeweiliges PV-Modul lediglich eine einzige Zelle aufweist. Die resultierende Spannung ist dann jedoch entsprechend gering, sodass ein jeweiliges PV-Modul vorzugsweise mehrere Zellen aufweist, welche seriell miteinander verschaltet sind, sodass sich eine entsprechend hohe Span nung ergibt. Eine besonders einfache Form für die Zellen ist eine Streifenform, sodass dann sämtliche Zellen eines PV-Moduls streifenförmig ausgebildet sind und parallel ne beneinander angeordnet sind, sodass sich ein Strom pfad von einer auf die andere Seite der Zellen ergibt. Zwei benachbarte Zellen sind jeweils mittels einer Durch- kontaktierung verbunden, um eine Serienschaltung zu realisieren. Je nach Größe des PV-Moduls und je nach angestrebter Spannung ergeben sich jedoch möglich erweise sehr schmal Streifen und sehr viel Totraum aufgrund der Durchkontaktie rungen. Um dies zu vermeiden wird zweckmäßigerweise von der Streifenform ab gewichen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind sämtliche Zellen eines jeweili gen PV-Moduls derart seriell miteinander verschaltet sind, dass ein mäanderför miger Strom pfad ausgebildet ist. Die Zellen sind also nicht streifenförmig nebenei nander angeordnet, sondern matrixartig angeordnet, nämlich in einem zweidimen- sionalen Zellarray. Dadurch sind mehrere Spalten gebildet, in welchen die Zellen jeweils seriell verschaltet sind. Die Spalten sind dann an deren Enden wechselsei tig verbunden, sodass sich entsprechend eine mäanderförmige Verschaltung ergibt, in welcher alle Zellen in Serie geschaltet sind. Dadurch wird der Totraum minimiert und die zur Energiegewinnung nutzbare Fläche erhöht. Die Ausführun- gen gelten analog für PV-Module mit mehreren Zellsektoren, sodass dann in je dem Zellsektor sämtliche Zellen seriell miteinander verschaltet sind, vorzugsweise mäanderförmig. Die verschiedenen Zellsektoren sind zueinander allerdings paral lel geschaltet. Eine geeignete Spannung wird in einem jeweiligen PV-Modul insbesondere erzielt, indem 50 bis 100 Zellen in Serie geschaltet sind. Damit wird vorzugsweise eine Spannung im Bereich von 25 V bis 120 V erzeugt. Je nach Anwendung sind aber auch andere Anzahlen von Zellen geeignet. Unabhängig von der Anzahl der Zel len sind sämtliche Zellen eines PV-Moduls vorzugsweise gleich groß, sodass alle Zellen den gleichen Strom erzeugen, was in einer Serienschaltung vorteilhaft ist. Je nach Abmessung des PV-Moduls ist die Größe einer einzelnen Zelle möglich erweise sehr gering, dies ist aber nicht nachteilig, da aufgrund der Parallelschal tung mehrerer PV-Module sich deren Ströme addieren. In einer geeigneten Aus- gestaltung weist eine einzelne Zelle eine Größe im Bereich von 0,3 cm2 bis 4 cm2 auf, je nach Größe des PV-Moduls. Zweckmäßigerweise ist die Größe der Zellen derart gewählt, dass sich eine möglichst hohe Spannung ergibt. Die Größe eines jeweiligen PV-Moduls liegt beispielsweise im Bereich von 40 cm2 bis 400 cm2 oder sogar bis 1400 cm2. Insbesondere skaliert die Größe einer einzelnen Zelle mit der Größe des PV-Moduls und ist zu dieser proportional. Dies ist insbesondere der Fall bei unterschiedlich großen PV-Modulen für eine festgelegte Systemspannung des Fassadenelements.
Ein besonderer Vorteil der speziellen Gestaltung der Sammelleiter und der dadurch besonders flexiblen Verschaltung ist, dass PV-Module unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden können. Entsprechend weist das Fassa denelement in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mehrere unterschiedli che Typen von PV-Modulen auf, welche unterschiedlich groß sind. Die verschie denen Typen unterscheiden sich demnach in deren Größe, d.h. den physischen Abmessungen. Insbesondere unterscheiden sich wenigsten zwei Typen dahinge hend, dass diese unterschiedliche Flächen aufweisen, sodass auch die Größe der Zellen sich entsprechend unterscheidet und die PV-Module unterschiedliche Ströme erzeugen. Die Zellanzahl ist jedoch wie beschrieben vorzugsweise gleich, sodass die unterschiedlichen Typen die gleiche Spannung aufweisen und prob lemlos miteinander parallel verschaltbar sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung unterscheiden sich mehrere Typen von PV-Modulen in deren Größe und sind dabei an ein Rastermaß angepasst, welches eine bestimmte Größe als Basiseinheit aufweist und die Größen der ver schiedenen Typen sind jeweils ganzzahlige Vielfache dieser Basiseinheit. Die Ba siseinheit stellt somit sozusagen ein einzelnes Pixel in der insgesamt flächigen Anordnung der PV-Module als Vielzahl von Pixeln dar, wobei jedes PV-Modul ei nem oder mehreren Pixeln entspricht. Gegebenenfalls werden geringfügige Abzü ge oder Zuschläge zur Größe vorgenommen, um zusätzliche Fugen zwischen be nachbarten PV-Modulen zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung fol gen die Verbinder dem Rastermaß, sodass die Verbinder in regelmäßigen Ab ständen über die gesamte flächige Anordnung der PV-Module verteilt angeordnet sind und dann gegebenenfalls entsprechend große PV-Module über mehrere Ver binder mit einem entsprechend großen, benachbarten PV-Modul mehrfach ver bunden sind. Bevorzugterweise sind die PV-Module jeweils mehreckig ausgebildet und kachel artig angeordnet. In einer geeigneten Ausgestaltung sind die PV-Module jeweils rechteckig und weisen entsprechend vier Ecken auf. Entsprechend ergibt sich ins besondere ein rechteckiges Rastermaß, entlang welchem die PV-Module positio nierbar sind. Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei welcher das Rastermaß als Basiseinheit ein Quadrat aufweist, sodass dann die PV-Module entsprechend Rechtecke oder sogar Quadrate sind, deren Fläche einem ganzzah ligen Vielfachen der Basiseinheit entspricht. Auf diese Weise lassen sich die PV- Module in optisch ansprechender Weise nach Art einer Backsteinwand oder eines Fliesenspiegels anordnen, was in einer bevorzugten Ausgestaltung auch der Fall ist.
Die optische Anmutung eines jeweiligen PV-Moduls ist vorteilhafterweise durch eine entsprechende Gestaltung der einzelnen Elemente eines jeweiligen PV- Moduls erzeugt, sodass sich auch für das Fassadenelement insgesamt ein be- stimmtes Design ergibt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist hierzu die aktive Schicht eines jeweilige PV-Moduls derart gestaltet, dass sich eine unregelmäßige Kontur ergibt, vorzugsweise eine Backsteinoptik. Dem liegt die Überlegung zu grunde, dass die Barriereschichten üblicherweise transparent sind, die aktive Schicht und die Sammelleiter jedoch nicht, sodass die optische Anmutung eines einzelnen PV-Moduls und des Fassadenelements insgesamt maßgeblich durch die Form der aktiven Schicht bestimmt ist. Auch die Sammelleiter eignen sich zur optischen Gestaltung. Daher werden die aktive Schicht oder die Sammelleiter oder beide vorzugsweise zur Gestaltung verwendet. Beispielsweise folgen die Sammel leiter einem Verlauf, welcher eine entsprechende Kontur der aktiven Schicht nachbildet, sodass die aktive Schicht gleichsam durch die Sammelleiter einge rahmt ist. Besonders geeignet ist ein ungleichmäßiger, gewundener Verlauf, so dass sich eine Backsteinoptik ergibt, bei welcher die aktive Schicht und die Sam melleiter dann einen Ziegel darstellen und die durch die Barriereschichten erzeug- te Beabstandung zwischen benachbarten PV-Modulen den entsprechenden Mörtel zwischen den Ziegeln. Sofern die Sammelleiter vollständig von der aktiven Schicht überdeckt sind, sind die Sammelleiter typischerweise nur von einer Seite aus sichtbar, vorzugsweise einer Rückseite, welche bei bestimmungsgemäßer Monta ge des Fassadenelements nicht sichtbar ist, sondern einer Montagefläche zuge wandt ist, sodass nur eine Vorderseite sichtbar ist, deren Anmutung maßgeblich durch die aktive Schicht gestalten ist.
Zweckmäßigerweise ist das Fassadenelement selbst ein Laminat, bei welchem die PV-Module gemeinsam zwischen zwei Schichten einlaminiert sind. In einer geeig neten Ausgestaltung sind die PV-Module gemeinsam zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite eines Sekundärlaminats eingeschlossen. Die Vorderseite und die Rückseite bilden demnach zwei Schichten eines Laminats, die PV-Module sind dazwischen insbesondere befestigt. Die Vorderseite und/oder die Rückseite sind zweckmäßigerweise aus einem transparenten Material gefertigt. Zweckmäßig sind auch Ausgestaltungen bei welchen die Vorderseite und die Rückseite unterschied lich transparent sind, z.B. ist die Rückseite opak oder nicht-transparent. Geeignete Materialien für die Vorderseite und die Rückseite sind Glas und Polycarbonat (PC). Die Vorderseite und die Rückseite werden mit den PV-Modulen vorzugswei se mittels eines Klebstoffs verbunden und dadurch fixiert und aneinander befes tigt. Der Klebstoff ist beispielsweise ein sogenannter „hot melt“, welcher zur Lami nation zwischen der Vorderseite und der Rückseite aufgetragen wird.
Vorzugsweise werden auch die Verbinder bei der Herstellung des Fassadenele ments gemeinsam mit den PV-Modulen zwischen der Vorderseite und der Rück seite eingeschlossen und sind als Ergebnis hiervon entsprechend innerhalb des Sekundärlaminats angeordnet und allgemein in das Fassadenelement integriert.
Zweckmäßigerweise sind bei der flächigen Anordnung der PV-Module zwischen diesen mehrere Aussparungen ausgebildet, in welche der Klebstoff eindringen kann, sodass dieser durch die Fläche der PV-Module hindurchreicht und die Vor derseite direkt mit der Rückseite verbindet. Solche Aussparungen können auf ver schiedene Weise realisiert werden. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die PV-Module durch Fugen vonei nander beabstandet, in welchen der Klebstoff angeordnet ist, welcher die Vorder seite mit der Rückseite verbindet. Die Fugen sind ähnlich solchen Fugen, wie beim Verlegen von Fliesen oder Aufbau einer Mauer ausgebildet werden. Die Fugen weisen eine Fugenbreite auf, welche deutlich geringer ist als die Breite eines PV- Moduls und insbesondere auch deutlich schmaler als das Rastermaß. Die Fugen breite beträgt in einer geeigneten Ausgestaltung 5 mm bis 20 mm. Alternativ oder zusätzlich zu den Fugen weist in einer ebenfalls geeigneten Aus gestaltung ein jeweiliges PV-Modul eine konturierte Außenkante auf, sodass be nachbarte PV-Module lediglich abschnittsweise aneinander anstoßen und dabei eine oder mehrere Aussparungen bilden, in welchen ein Klebstoff angeordnet ist, welcher die Vorderseite mit der Rückseite verbindet. Dies sei beispielhaft anhand von rechteckigen PV-Modulen erläutert, findet jedoch analog auch Anwendung auf anders geformte PV-Module: ein rechteckiges PV-Modul weist eine allgemein rechteckige Außenkante auf, welche nun abschnittsweise zurückgesetzt ist, so dass entlang der Außenkante zusätzliche Stufen oder Einkerbungen gebildet sind. Zwei PV-Module, deren Außenkanten aneinandergelegt werden, stoßen dann an- einander an, jedoch nicht im Bereich der Stufen oder Einkerbungen, welche durch Zusammenwirken der beiden Außenkanten der benachbarten PV-Module entspre chende Aussparungen bilden. Die Aussparungen werden generell vorzugsweise dadurch hergestellt, dass die Barriereschichten eines jeweiligen PV-Moduls zu sätzlich bearbeitet werden, wobei eine oder mehrere Aussparungen ausgeschnit- ten oder eingestanzt werden. Die Aussparungen sind insbesondere lediglich im Randbereich ausgebildet und beeinflussen somit den Innenbereich, die Zellen und die aktive Schicht nicht. Die Aussparungen sind in einer geeigneten Ausgestaltung rechteckig oder streifenförmig, grundsätzlich sind jedoch viele andere Formen ebenso geeignet. Bevorzugterweise weist ein PV-Modul mehrere Aussparungen auf, welche zweckmäßigerweise auf unterschiedlichen Seiten des PV-Moduls an geordnet sind, sodass das PV-Modul im fertigen Fassadenelement von mehreren Seiten von Klebstoff eingefasst oder eingerahmt ist. Alternativ oder zusätzlich sind die Aussparungen als Löcher in einem jeweiligen PV-Modul ausgebildet, vorzugsweise in dessen Randbereich. Ähnlich den Aus sparungen bei einer konturierten Außenkante durchbrechen die Löcher das ge samte PV-Modul, speziell die beiden Barriereschichten und ermöglichen auf diese Weise ein Durchdringen des Klebstoffs von der einen Seite auf die andere Seite. Anders als bei der konturierten Außenkante sind die Löcher jedoch vollständig von den Barriereschichten eines einzelnen PV-Moduls umrandet und nicht von den Außenkanten zweier benachbarter PV-Module. Wie auch bei der konturierten Au ßenkante ist es bei einer Ausgestaltung mit Löchern vorteilhaft möglich, die PV- Module auf Stoß anzuordnen und eine Fuge zu vermeiden, sodass sich das Zu sammensetzen und die Herstellung des Fassadenelements deutlich vereinfachen, da dann kein Fugenmaß berücksichtigt werden muss. Außerdem werden bei einer Anordnung auf Stoß auch die Verbinder mechanisch entlastet, da eine zusätzliche mechanische Verbindung der PV-Module direkt an deren Außenkanten erfolgt.
Zweckmäßig ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher ein jeweiliges PV-Modul eine derart konturierte Außenkante aufweist, dass eine Orientierung relativ zu be nachbarten PV-Modulen eingeschränkt ist und dadurch ein Verpolungsschutz ausgebildet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn spezielle Kontaktlöcher zum Anschließen der Verbinder vorhanden sind. Aber auch allgemein ist es je nach Verlauf der Sammelleiter möglich, dass die Vorgabe einer bestimmten Orien tierung vorteilhaft ist, um nicht unterschiedlich geformte Verbinder verwenden zu müssen und insgesamt eine korrekte Kontaktierung der PV-Module sicherzustel len. Geeigneterweise sind an der Außenkante zwei komplementäre Strukturen ausgebildet, beispielsweise einmal ein Vorsprung und einmal eine hierzu komple mentäre Ausnehmung, z.B. eine Spitze und eine Kerbe auf gegenüberliegenden Seiten eines jeweiligen PV-Moduls. Durch eine derart konturierte Außenkante ist die Orientierung der PV-Module relativ zueinander festgelegt, ähnlich wie bei Puzzleteilen.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch einen Bausatz für ein Fassa denelement wie vorstehend beschrieben. Der Bausatz weist mehrere PV-Module und Verbinder wie beschrieben auf, welche in verschiedenen Anordnungen zu- sammensetzbar sind und dann in einem montierten Zustand ein Fassadenelement ergeben. Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst jeweils durch ein Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls oder eines Fassadenelements, wobei sich Ver fahrensschritte zur jeweiligen Herstellung aus den bisherigen Ausführungen erge ben.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Fassadenelement, Fig. 2 einen Ausschnitt des Fassadenelements aus Fig. 1 , Fig. 3 zwei PV-Module und einen Verbinder, Fig. 4 ein PV-Modul in einer Schnittansicht, Fig. 5 eine Variante eines PV-Moduls, Fig. 6 eine weitere Variante eines PV-Moduls, Fig. 7 einen Ausschnitt einer Variante des Fassadenelements aus Fig. 1, Fig. 8 ausschnittsweise einen Verbinder in einer Seitenansicht, Fig. 9 eine weitere Variante eines PV-Moduls, Fig. 10 vier Varianten von PV-Modulen mit unterschiedlicher Größe, Fig. 11 eine Variante des Fassadenelements in einer Schnittansicht, Fig. 12 eine weitere Variante eines PV-Moduls.
In Fig.1 ist ein beispielhaftes Fassadenelement 2 gezeigt. Dieses dient zur Ausbil dung einer Fassade an einem nicht näher dargestellten Bauwerk. Das Fassaden- element 2 weist mehrere PV-Module 4 auf, d.h. Photovoltaikmodule, zur Umwand lung von Licht in elektrische Energie. Die Anzahl der PV-Module 4 ist abhängig vom Anwendungszweck sowie der Größe des Fassadenelements 2. Die PV- Module 4 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel organische PV-Module, kurz OPV-Module, welche sich durch eine besondere Flexibilität hinsichtlich deren De- sign einerseits und andererseits auch durch eine besondere mechanische Flexibi lität auszuzeichnen. Dadurch ist die Form der PV-Module 4 und somit deren äuße re Anmutung frei gestaltbar und anpassbar. Wie aus Fig. 1 deutlich wird, sind die PV-Module 4 flächig angeordnet, sodass je des PV-Modul 4 zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen 4 benachbart ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die PV-Module 4 plan in einer gemeinsa men Ebene angeordnet. In einer nicht gezeigten Variante sind die PV-Module 4 flächig entlang einer gebogenen, gewölbten, gekrümmten oder sonstwie geform ten Oberfläche angeordnet.
Zur Verbindung der PV-Module 4 miteinander weist das Fassadenelement 2 einen oder mehrere Verbinder 6 auf, welche in den Fig. 2 und 3 erkennbar sind, jedoch in Fig. 1 nicht explizit gezeigt sind. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 , Fig. 3 zeigt zwei PV-Module 4, welche mittels eines Verbinders 6 verbunden sind. In Fig. 3 ist deutlich erkennbar, dass ein jeweiliges PV-Modul 4 zum Anschließen der Verbinder 6 zwei Sammelleiter 8, 10 aufweist, welche mit einer oder mehreren Zellen 12 des PV-Moduls 4 verbunden sind. Die Zellen 12 sind durch eine aktive Schicht 14 in Verbindung mit zwei Elektroden 16, 18 gebildet. Dieser Aufbau eines einzelnen PV-Moduls 4 ist in Fig. 4 erkennbar, welche eine Schnittansicht eines PV-Moduls 4 zeigt. Zur Ausbildung mehrerer Zellen 12 sind die aktive Schicht 14 und die Elektroden 16, 18 entsprechend strukturiert. Die Elektrode 16 ist auf ei nem nicht explizit bezeichnete Substrat ausgebracht, z.B. aus PET und erstreckt sich vorliegend bis an die Außenkante A des PV-Moduls 4. Die Zellen 12 sind über nicht explizit dargestellte Durchkontaktierungen (sogenannte interconnects) mitei nander elektrisch verschaltet und bilden ein Zellarray, welches zusätzlich zumin dest zwei Anschlusspunkte 20, 22 aufweist, über welche die Zellen 12 mit den Sammelleitern 8, 10 verbunden sind. Die Sammelleiter 8, 10 bilden dann jeweils einen Pol des PV-Moduls 4, zum Abgreifen der elektrischen Energie, welche durch die Zellen 12 generiert wird.
Wie aus den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, sind mittels eines jeweiligen Verbinders 6 je zwei benachbarte PV-Module 4 miteinander elektrisch verbunden und parallel miteinander verschaltet. Ein jeweiliger Verbinder 6 verbindet hierzu die beiden je weiligen Sammelleiter 8, 10 der PV-Module 4 paarweise miteinander, sodass zwei elektrische Verbindungen für die beiden Pole ausgebildet sind. Auf eine serielle Verschaltung von PV-Modulen 4 wird hier gänzlich verzichtet, sodass eine reine Parallelschaltung realisiert ist. Insgesamt ist Stromnetz realisiert, mit anderen Wor ten: ein Netzwerk oder auch Gitter von PV-Modulen 4, bei welchem ein jeweiliges PV-Modul 4 lediglich mit dessen unmittelbar benachbarten PV-Modulen 4 verbun den ist. Die Verbinder 6 sind entsprechend kurz und wie gezeigt deutlich kürzer als ein jeweiliges PV-Modul 4. Weiter entfernt liegende PV-Module 4 sind lediglich mittelbar über die dazwischenliegenden PV-Module 4 verbunden. Die Sammellei ter 8, 10 bilden mit den Verbindern 6 ein Stromnetz, in welchem Strom nacheinan der durch benachbarte PV-Module 4 geführt ist. Ein einzelner Verbinder 6 ist aus schließlich mit PV-Modulen 4 elektrisch verbunden, d.h. nicht mit anderen Verbin- dern 6, sondern ein einzelner Verbinder 6 ist lediglich mittelbar über die Sammel leiter 8, 10 der PV-Module 4 mit anderen Verbindern 6 verbunden. Dennoch ist insgesamt eine Parallelschaltung aller PV-Module 4 ausgebildet. Dies ergibt sich durch die spezielle Kombination der Verbinder 6 mit den Sammelleitern 8, 10, wel che zusammen ein verzweigtes, dezentrales, zweipoliges Stromnetz bilden. In dem Stromnetz sind mehrere Strom pfade S dadurch gebildet, dass der Strom ab wechselnd durch die Sammelleiter 8, 10 und die Verbinder 6 geführt wird. Durch die flächige Anordnung ist das Stromnetz zudem verzweigt, d.h. die Anordnung der PV-Module 4 in zwei Dimensionen führt zur Ausbildung mehrerer Strom pfade S in unterschiedlichen Richtungen. Drei beispielhafte Strom pfade S zwischen zweien der PV-Module 4 sind in Fig. 1 explizit eingezeichnet. Entsprechende
Strom pfade S ergeben sich zwischen zwei beliebigen der PV-Module 4. Zusätzlich weist das hier gezeigte Fassadenelement 2 noch einen Zentralanschluss 24 auf, welcher mit dem Stromnetz und somit mit den PV-Modulen 4 verbunden ist und welcher hier mittig am Fassadenelement 2 angeordnet ist, sodass sich insgesamt besonders kurze Strom pfade S ergeben.
Zusätzlich zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel für ein PV-Modul 4 sind in den Fig. 5 und 6 weitere Ausführungsbeispiele für ein PV-Modul 4 gezeigt. In jedem dieser Fälle sind die beiden Sammelleiter 8, 10 eines PV-Moduls 4 jeweils als langgestreckte Leiterbahnen 8, 10 ausgebildet. Ein jeweiliger Sammelleiter 8, 10 wird auch mit dem Englischen Begriff „busbar“ bezeichnet. Die beiden Sammel leiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 verlaufen nebeneinander, d.h. zweispurig als Doppelleiter, entlang eines Randbereichs 26 des PV-Moduls 4, sodass einer der beiden Sammelleiter 8, 10 ein innerer Sammelleiter 8 ist und der andere der beiden Sammelleiter 8, 10 ein äußerer Sammelleiter 10. Die Sammelleiter 8, 10 verlaufen in den Fig. 3, 5 und 6 entlang des gesamten Randbereichs 26, dies ist jedoch nicht notwendigerweise immer der Fall, wie das Ausführungsbeispiel in Fig. 12 zeigt. In den Fig. 3, 5 und 6 jedoch verlaufen die Sammelleiter 8, 10 entlang mehrerer Seiten des PV-Moduls 4, sodass dieses in unterschiedlichen, hier vier Richtungen mit anderen PV-Modulen 4 verbindbar ist, wie auch aus Fig. 2 deutlich wird. Auf diese Weise sind die PV-Module 4 flexibel verbindbar und das Fassa denelement 2 weist einen hohen Grad an Designfreiheit auf. Anstatt die Sammel- leiter 8, 10 auf gegenüberliegenden Seiten der Zellen 12 entlangzuführen, werden vorliegend beide Sammelleiter 8, 10 nebeneinander, d.h. als Randleiter geführt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen verlaufen die beiden Sammelleiter 8, 10 sogar parallel zueinander. Außerdem folgen die beiden Sammelleiter 8, 10 nicht einem geraden Verlauf, sondern sind abknickend oder umgebogen ausgebildet, um der entsprechend verlaufenden aktiven Schicht 14 zu folgen.
Ein jeweiliges PV-Modul 4 ist in einen Innenbereich 28 und einen Randbereich 26 unterteilt. Die Zellen 12 sind lediglich im Innenbereich 28 angeordnet und erstre cken sich nicht bis in den Randbereich 28. Der Randbereich 28 bildet nach außen hin eine Außenkante A des PV-Moduls 4 aus. Nach innen hin grenzt der Randbe reich 26 an den Innenbereich 28 an und umringt diesen. Die beiden Sammelleiter 8, 10 sind vollständig im Randbereich 26 angeordnet und somit zwischen der Au ßenkante A einerseits und den Zellen 12 andererseits. Der äußere Sammelleiter 10 verläuft zwischen der Außenkante A und dem inneren Sammelleiter 8, der in- nere Sammelleiter 8 verläuft entsprechend zwischen dem äußerem Sammelleiter 10 und den Zellen12 . Die aktive Schicht 16 ist nicht auf den Innenbereich 28 be schränkt, sondern erstreckt sich vorliegend zur ästhetischen Gestaltung des PV- Moduls 4 bis in den Randbereich 26 hinein und überlappt mit den Sammelleitern 8, 10.
Wie speziell aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht wirken die Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 und die Verbinder 6, welche die Sammelleiter 8, 10 be nachbarter PV-Module 4 elektrisch verbinden, derart zusammen, dass ein Netz- werk gebildet ist, in welchem die PV-Module 4 parallel miteinander verschaltet sind. Daher ergibt sich ein verzweigtes Stromnetz mit redundanten Strom pfaden S, von welchen einige beispielhaft in Fig. 1 eingezeichnet sind. Ein jeweiliges PV- Modul 4 wirkt somit als Verteiler, auch als „junction box“ bezeichnet, und ermög licht verschiedene Strom pfade S.
Außerdem wird aus den Fig. 1 und 2 deutlich, dass aufgrund der Parallelschaltung unterschiedlich große PV-Module 4 beliebig miteinander kombinierbar sind. Unter schiedlich große PV-Module 4 erzeugen unterschiedlich viel Strom und sind daher für eine Serienschaltung wenig geeignet. Eine aufwendige Verkabelung zur Her stellung der Parallelschaltung wird vermieden, indem die Verbinder 6 kurz gehal ten werden und lediglich benachbarte PV-Module 4 miteinander verbunden sind. Aufgrund der nebeneinander im Randbereich 26 verlaufenden Sammelleiter 8, 10 sind die PV-Module 4 auf unterschiedliche und flexible Weise zusammensetzbar, speziell dann, wenn PV-Module 4 unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden, wie in den Fig. 2 und 3. In Fig. 7 ist ausschnittsweise eine Variante des Fassadenelements 7 gezeigt, bei welchem in der flächigen Anordnung der PV- Module 4 Lücken 30 ausgebildet sind, sodass sich ein Fassadenelement 2 mit entsprechenden Öffnungen oder Aussparungen ergibt, z.B. für Fenster oder Türen oder dergleichen, was speziell aufgrund der Parallelschaltung möglich ist.
Wie vor Allem in Fig. 3 aber auch in Fig. 2 erkennbar ist, ist ein jeweiliger Verbin der 6 zweipolig ausgebildet und weist demnach zwei Leiter 32 auf, je einen für jede der beiden Polaritäten der Sammelleiter 8, 10. Der Verbinder 6 ist entweder einteilig ausgebildet, d.h. beide Leiter 32 sind zusammengefasst, oder mehrteilig, sodass die beiden Verbindungen voneinander unabhängig sind. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn zwei benachbarte PV-Module 4 über einen einzelnen Ver binder 6 verbunden sind. Geeignet ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher zwei benachbarte PV-Module 4 mittels mehrerer Verbinder 6 mehrfach, d.h. re dundant, verbunden sind, wie dies in den Fig. 2 und 7 für einige der größeren PV- Module 4 der Fall ist. Dadurch werden weitere Strom pfade S hergestellt. Auch die mechanische Kopplung der PV-Module 4 ist robuster. Bei den PV-Modulen 4 der Fig. 3, 5 und 6 ist wenigstens einer der Sammelleiter 8, 10 als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet. In den Fig. 5 und 6 sind sogar beide Sammelleiter 8, 10 jeweils als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet. Der als geschlossene Leiterschleife ausgebildete Sammelleiter 8, 10 umläuft den Innenbereich 28 und die Zellen 12 vollständig und schließt diese ein. Dadurch er möglicht das PV-Modul 4 nach allen Seiten hin einen Anschluss. Der Sammelleiter 8, 10 folgt dabei der Außenkontur A des PV-Moduls 4 sodass bei den gezeigten viereckigen PV-Modulen 4 der Sammelleiter 8, 10 entsprechend viereckig verläuft, hier mit abgerundeten Ecken. In Fig. 12 verlaufen die Sammelleiter 8, 10 dagegen durch das PV-Modul 4 hindurch und unterteilen dadurch das Zellarray in mehrere, hier vier Zellsektoren 66, welche nicht direkt miteinander verbunden sind, sondern lediglich mittelbar über die Sammelleiter 8, 10. In Fig. 12 verlaufen die beiden Sammelleiter 8, 10 nebeneinander und jeweils kreuzförmig durch ein Zentrum des PV-Moduls 4 und überbrücken sich dabei gegenseitig. Jeder Zellsektor 66 ist an die beiden Sammelleiter 8, 10 angeschlossen, vorliegend derart, dass sämtliche Zellen 12 eines jeweiligen Zellsektors 66 miteinander seriell verschaltet sind.
Beide Sammelleiter 8, 10 eines PV-Moduls 4 sind jeweils über wenigstens einen Anschlusspunkt 20, 22 elektrisch mit den Zellen 12 verbunden. Ein Sammelleiter 8, 10, welcher als Leiterschleife ausgebildet ist, weist den speziellen Vorteil auf, dass der Strom pfad S von einem Verbinder 6 zu den Zellen 12 immer höchstens einem halben Umlauf um die Zellen 12 herum entspricht. Ausgehend vom Verbin der existieren nämlich immer zwei mögliche Strom pfade S zum Anschlusspunkt 20, 22, von welchen der Strom demjenigen mit dem geringsten Widerstand folgt. Bei einem unterbrochenen Sammelleiter 8, 10 wie in Fig. 3 ist dagegen der Strom pfad S eindeutig vorgegeben.
Da die beiden Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 nebeneinander verlaufen, steht in den Fig. 3, 5 und 6 der innere Sammelleiter 8 dem äußeren Sammelleiter 10 bei der Kontaktierung mit den Zellen 12 prinzipiell im Weg. Um den äußeren Sammelleiter 10 mit den Zellen 12 im Innenbereich 28 zu kontaktie ren, existieren diverse Möglichkeiten. Drei geeignete Ausgestaltungen sind in den Fig. 3, 5 und 6 gezeigt und werden nachfolgend detaillierter beschrieben. Bei den PV-Modulen 4 in Fig. 3 ist der innere Sammelleiter 8 von dem äußeren Sammelleiter 10 zur Kontaktierung der Zellen 12 unterbrochen. Der innere Sam melleiter 8 ist demnach nicht als geschlossene Leiterschleife ausgebildet, sondern weist zwei Arme 34 auf, welche sich ausgehend vom Anschlusspunkt 20 für die Zellen 12 um diese herum erstrecken, bis zu einem Durchlass 36 für den äußeren Sammelleiter 10. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der innere Sammelleiter 8 lediglich lokal unterbrochen und somit als unterbrochene Leiterschleife ausgebil det, welche die Zellen 12 mit Ausnahme des Durchlasses 36 vollständig um- schließt. Zur Kontaktierung der Zellen 12 weist der äußere Sammelleiter 10 eine Abzweigung 38 auf, welche durch den Durchlass 36 zum Innenbereich 28 hin ver läuft und dort mit den Zellen 12 verbunden ist. Vorliegend ist der innere Sammel leiter 8 speziell auf derjenigen Seite des PV-Moduls 4 unterbrochen, welche dem Anschlusspunkt 20 gegenüberliegt, an welchem der innere Sammelleiter 8 mit den Zellen 12 verbunden ist. Dadurch sind beide Arme 34 des inneren Sammelleiters 8 gleich oder zumindest ähnlich lang.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 und 6 ist dagegen bei einem jeweiligen PV-Modul 4 der äußere Sammelleiter 10 mit den Zellen 12 mittels einer Brücke 40 verbunden, welche den inneren Sammelleiter 8 überbrückt. Der innere Sammellei ter 8 muss dann nicht unterbrochen werden, sondern ist hier dann ebenfalls als geschlossene Leiterschleife ausgebildet. In einer möglichen, nicht explizit gezeig ten Ausgestaltung ist die Brücke 40 ein einfaches Leiterstück, z.B. analog zur oben im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Abzweigung 38 des äußeren Sammelleiters 10, mit dem Unterschied, dass die Abzweigung 38 nun über den inneren Sammelleiter 8 hinüber oder unter diesem hindurch geführt ist.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Variante ist die Brücke 40 durch einen der Verbinder 6 gebildet, welcher den äußeren Sammelleiter 10, welcher außenseitig des inneren Sammelleiters 8 liegt, mit einem Kontaktabschnitt 42 verbindet, welcher innensei tig des inneren Sammelleiters 8 liegt. Auf der dem äußeren Sammelleiter 10 ge genüberliegenden Seite des inneren Sammelleiters 8 ist demnach ein Kontaktab schnitt 42 angeordnet, welcher mit den Zellen 12 verbunden ist. Der Kontaktab- schnitt 42 entspricht in einer nicht gezeigten Ausgestaltung dem Anschlusspunkt 22 an die Zellen 12, in der hier gezeigten Ausgestaltung ist der Kontaktabschnitt 42 ein separater Leiter, welcher zum Anschlusspunkt 22 führt und dabei hier sogar neben dem inneren Sammelleiter 8 und parallel zu diesem verläuft.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Variante weist die Brücke 40 eine Diode 44 auf, zur Festlegung der Strom richtung durch die Zellen 12, sodass negative Effekte bei einem Ausfall des PV-Moduls 4 oder bei einer Abschattung vermieden werden. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung möglich und geeignet, bei welcher die Diode 44 ein Teil des Verbinders 6 in einer Variante gemäß Fig. 5 ist und dort zwi schen den äußeren Sammelleiter 10 und den Kontaktabschnitt 42 geschaltet ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 laufen beide Sammelleiter 8, 10 quer durch das PV-Modul hindurch und sind entsprechend nicht als Leiterschleifen ausgebildet. Das Zellarray wird wie bereits beschrieben in mehrere Zellsektoren 66 unterteilt, welche jeweils einzelweise über jeweilige Anschlusspunkte 20, 22 an die Sammelleiter angeschlossen sind. Die einzelnen Zellsektoren 66 sind dann miteinander parallel verschaltet. Nichtsdestoweniger ist auch im Beispiel der Fig.
12 eine Überbrückung erforderlich, in diesem Fall im Zentrum, in welchem die Sammelleiter 8, 10 mittels nicht explizit bezeichneter Brücken sich gegenseitig überbrücken. Deutlich wird aber insgesamt, dass die Sammelleiter 8, 10 auf viel fältigste Weise gestaltbar sind, um PV-Module 4 zu erhalten, mit welchen ein Stromnetz herstellbar ist. Zurückkommend auf Fig. 4 weist ein jeweiliges PV-Modul 4 zwei leitfähige Schich ten als Elektroden 16, 18 auf. Diese sind nun gemeinsam mit der aktiven Schicht 14 zwischen zwei Barriereschichten 46 eingekapselt, d.h. die Barriereschichten 46 überdecken die Elektroden 16, 18 und die aktive Schicht 14 auf deren Ober- und Unterseite. Die aktive Schicht 14 und die beiden Elektroden 16, 18 sind nicht zwingend jeweils einzelne Schichten, sondern typischerweise selbst aus mehreren Schichten zusammengesetzt. Die aktive Schicht 14 weist ein Halbleitermaterial auf, zur Erzeugung von Ladungsträgern, welche dann zu den Elektroden 16, 18 abwandern und einen entsprechenden Strom ergeben. Die gesamte Schichtstruk- tur aus aktiver Schicht 14 und Elektroden 16, 18 ist zum Schutz gegen Umge bungseinflüsse zwischen die beiden Barriereschichten 46 eingekapselt. Diese bil den eine Außenhülle des PV-Moduls 4. Vorliegend sind die aktive Schicht 14 und die Elektroden 16, 18 zwischen den Barriereschichten 46 einlaminiert, welche da- her auch als Primärlaminat bezeichnet werden.
In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind zwischen den beiden Barriere schichten 46 eines jeweiligen PV-Moduls 4 auch die beiden Sammelleiter 8, 10 angeordnet, sodass diese in das PV-Modul 4 integriert sind. Vorliegend sind die Sammelleiter 8, 10 eines jeweiligen PV-Moduls 4 gemeinsam mit einer der Elekt roden 16, 18 hergestellt, nämlich durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials. Eine der Elektroden 16, 18, hier die sogenannte Top-Elektrode 18, wird als soge nannte Gitterelektrode aufgedruckt, wobei als leitfähiges Material eine leitfähige Tinte verwendet wird, welche leitende Partikel enthält, z.B. Silber. Im gleichen Prozessschritt wie die Elektrode 18 werden nun auch die Sammelleiter 8, 10 auf gedruckt, d.h. diese liegen in der Schichtstruktur des PV-Moduls 4 auch in dersel ben Schicht wie die Elektrode 18.
Sofern die Sammelleiter 8, 10 in ein jeweiliges PV-Modul 4 integriert sind, werden die Sammelleiter 8, 10 von den Barriereschichten 46 überdeckt. Zur Kontaktierung eines Verbinders 6 mit einem PV-Modul 4 weist dessen eine Barriereschicht 46 wie in den Fig. 3, 5 und 6 gezeigt ein Kontaktloch 48 auf, durch welches einer der Sammelleiter 8, 10 zugänglich ist. Das Kontaktloch 48 wird beispielsweise bei Herstellung des PV-Moduls 4 in die Barriereschicht 46 eingeschnitten. Da bei je- dem PV-Modul 4 zwei Sammelleiter 8, 10 vorhanden sind, sind entsprechend we nigstens zwei Kontaktlöcher 48 vorhanden, nämlich eines für jeden Sammelleiter 8, 10. In einer nicht gezeigten Variante erstreckt sich ein Kontaktloch 48 als ge meinsames Kontaktloch 48 über beide Sammelleiter 8, 10. Um eine flexible Kon taktierung auf verschiedenen Seiten des PV-Moduls 4 zu ermöglichen, sind wie in den Fig. 3, 5 und 6 erkennbar ist für jeden Sammelleiter 8, 10 mehrere Kontaktlö cher 48 ausgebildet, nämlich hier zwei auf jeder Seite des PV-Moduls 4. In einer nicht gezeigten Variante sind auf einer oder mehrere Seiten mehr als zwei Kon taktlöcher ausgebildet. In den vorliegenden Fällen sind die Kontaktlöcher 48 zu- dem mittig im Randbereich 26 eines jeweiligen PV-Moduls 4 angeordnet, wobei die beiden Kontaktlöcher 48 für die unterschiedlichen Pole relativ zueinander ver setzt sind. Eine solche mittige Anordnung ist jedoch nicht zwingend und entspre chend sind in einer nicht gezeigten Variante die Kontaktlöcher auf einer oder meh- reren Seiten nicht mittig angeordnet. Insgesamt hängen Position und Anzahl der Kontaktlöcher vom konkreten Anwendungsfall ab.
In Fig. 8 ist ausschnittsweise eine Variante eines Verbinders 6 gezeigt, welcher als Alternative zur Ausbildung von Kontaktlöchern 48 derart ausgebildet ist, dass der Verbinder 6 beim Verbinden mit einem PV-Modul 4 dessen eine Barriereschicht 46 im Bereich eines der beiden Sammelleiter 8, 10 durchbricht, um diesen zu kontak tieren. Hierzu ist der Verbinder 6 beispielsweise als ein Crimp ausgebildet und weist einen oder mehrere Zähne 50 oder Dornen auf, welche beim Andrücken an das PV-Modul 4 die Barriereschicht 46 durchbohren und dann einen elektrischen Kontakt mit dem darunterliegenden Sammelleiter 8, 10 hersteilen. Diese Ausge staltung ist grundsätzlich auch mit einem PV-Modul 4 mit Kontaktlöchern 48 kom binierbar.
Ein jeweiliges PV-Modul 4 weist vorliegend mehrere Zellen 12 auf, welche seriell miteinander verschaltet sind, sodass sich eine entsprechend hohe Spannung ergibt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind zudem sämtliche Zellen 12 eines jeweiligen PV-Moduls 4 derart seriell miteinander verschaltet, dass ein mä anderförmiger Strom pfad S ausgebildet ist. Eine Ausführungsform hierfür ist in Fig. 9 gezeigt, woraus entnehmbar ist, dass die Zellen 12 nicht streifenförmig nebenei- nander angeordnet sind, sondern matrixartig, nämlich in einem zweidimensionalen Zellarray. Dadurch sind mehrere Spalten 52 gebildet, in welchen die Zellen jeweils seriell verschaltet sind. Die Spalten 52 sind dann an deren Enden wechselseitig verbunden, sodass sich entsprechen eine mäanderförmige Verschaltung ergibt, in welcher alle Zellen 12 in Serie geschaltet sind. Dadurch wird der Totraum mini- miert und die zur Energiegewinnung nutzbare Fläche erhöht. Die mäanderförmige Verschaltung ist auch auf einzelne Zellsektoren 66 wie in Fig. 12 gezeigt anwend bar. Die in den Figuren gezeigten Anzahl an Zellen ist lediglich beispielhaft. Die Anzahl an Zellen 12 ist typischerweise abhängig von der geplanten Anwendung und der benötigten Spannung. Unabhängig von der Anzahl der Zellen 12 sind vorliegend sämtliche Zellen 12 eines PV-Moduls 4 gleich groß, sodass alle Zellen 12 den gleichen Strom erzeugen. Je nach Abmessung des PV-Moduls 4 ist die Größe einer einzelnen Zelle 12 möglicherweise sehr gering, dies ist aber nicht nachteilig, da aufgrund der Parallelschaltung mehrerer PV-Module 4 sich deren Ströme ad dieren. Wie bereits erläutert wurde, können aufgrund der speziellen Gestaltung der Sam melleiter 8, 10 und der dadurch flexiblen Verschaltung mehrere PV-Module 4 un terschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden. In den Fig. 1 , 2 und 7 weist das Fassadenelement 2 tatsächlich mehrere unterschiedliche Typen von PV- Modulen 4 auf, welche unterschiedlich groß sind. In Fig. 10 sind beispielhaft vier Typen von PV-Modulen 4 unterschiedlicher Größe gezeigt. Die verschiedenen Typen unterscheiden sich demnach in deren Größe, d.h. den physischen Abmes sungen, d.h. hier speziell dahingehend, dass diese unterschiedliche Flächen auf weisen, sodass auch die Größe der Zellen 12 sich entsprechend unterscheidet und die PV-Module 4 unterschiedliche Ströme erzeugen. Die Zellanzahl ist jedoch wie beschrieben gleich, sodass die unterschiedlichen Typen die gleiche Spannung aufweisen und problemlos miteinander parallel verschaltbar sind. Für die größeren PV-Module 4 in Fig. 10 ist eine Ausgestaltung wie in Fig. 12 gezeigt vorteilhaft, sodass dann die einzelnen Zellsektoren 66 jeweils einer oder mehreren Basisein heiten B des Rastermaßes R entsprechen und z.B. mit seriell verschalteten Zellen 12 gemäß Fig. 9 ausgestattet sind.
Vor allem in Fig. 1 , aber auch in den Fig. 2 und 7, ist erkennbar, dass sich bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen mehrere Typen von PV-Modulen 4 nicht lediglich in deren Größe unterschieden, sondern dabei auch an ein Rastermaß R angepasst sind, welches eine bestimmte Größe als Basiseinheit B aufweist. Die Größen der verschiedenen Typen sind jeweils ganzzahlige Vielfache dieser Ba siseinheit B. Demnach weist das in Fig. 10 kleinste PV-Modul 4 die Größe der Ba siseinheit B auf und stellt somit sozusagen ein einzelnes Pixel in der insgesamt flächigen Anordnung der PV-Module 4 dar. Jedes PV-Modul 4 entspricht dann ab hängig von dessen Größe einem oder mehreren Pixeln. Wie in Fig. 2 erkennbar, folgen in der dort gezeigten Ausgestaltung die Verbinder 6 ebenfalls dem Raster maß R, sodass die Verbinder 6 in regelmäßigen Abständen über die gesamte flä- chige Anordnung der PV-Module 4 verteilt angeordnet sind. Dies ist allerdings nicht zwingend. Gegebenenfalls sind wie gezeigt entsprechend große PV-Module 4 über mehrere Verbinder 6 mit einem entsprechend großen, benachbarten PV- Modul 4 mehrfach verbunden. Die PV-Module 4 sind zudem mehreckig ausgebildet und kachelartig angeordnet, wie z.B. in Fig. 1 deutlich wird. Vorliegend sind die PV-Module 4 speziell recht eckig und weisen entsprechend vier Ecken auf, sodass sich auch ein rechteckiges Rastermaß R ergibt. Genauer gesagt weist das hier gezeigte Rastermaß R als Basiseinheit B sogar ein Quadrat auf, sodass dann die PV-Module 4 entsprechend Rechtecke oder sogar Quadrate sind, deren jeweilige Fläche einem ganzzahligen Vielfachen der Basiseinheit B entspricht wie z.B. in Fig. 10 gezeigt. Auf diese Wei se lassen sich die PV-Module 4 in optisch ansprechender Weise nach Art einer Backsteinwand oder eines Fliesenspiegels anordnen, wie in den Fig. 1 , 2 und 7 gezeigt ist. Die Parallelschaltung der PV-Module 4 muss nicht zwingend in einem solchen Rastermaß angeordnet werden, vielmehr sind auch andere Anordnungen möglich und geeignet, auch solche, bei welchen die PV-Module 4 weiter vonei nander beabstandet sind oder lose verteilt oder freistehend angeordnet sind oder eine Kombination hiervon. Die optische Anmutung eines jeweiligen PV-Moduls 4 ist durch eine entsprechen de Gestaltung der einzelnen Elemente eines jeweiligen PV-Moduls 4 erzeugt, so dass sich auch für das Fassadenelement 2 insgesamt ein bestimmtes Design ergibt. In den gezeigten Ausgestaltungen sind hierzu die Sammelleiter 8, 10 und die aktive Schicht 14 eines jeweilige PV-Moduls 4 derart gestaltet, dass sich eine unregelmäßige Kontur ergibt, hier speziell eine Backsteinoptik. Die PV-Module 4 müssen jedoch nicht zwingend wie gezeigt bündig zueinander angeordnet sein, sondern sind in einer Variante demgegenüber freistehend angeordnet und ent sprechend voneinander beabstandet. Die Barriereschichten 46 sind üblicherweise transparent, die aktive Schicht 14 und die Sammelleiter 8, 10 jedoch nicht, sodass die optische Anmutung eines einzelnen PV-Moduls 4 und des Fassadenelements 2 insgesamt maßgeblich durch die Form der Sammelleiter 8, 10 und der aktiven Schicht 14 bestimmt ist. Daher werden diese beiden Elemente zur Gestaltung verwendet.
Die hier gezeigten Fassadenelemente 2 sind selbst jeweils ein Laminat, bei wel chem die PV-Module 4 gemeinsam zwischen zwei Schichten einlaminiert sind. Dies ist in Fig. 10 gezeigt, welche ein Fassadenelement 2 in einer Schnittansicht zeigt, um dessen Schichtstruktur zu verdeutlichen. Die PV-Module 4 sind gemein sam zwischen einer Vorderseite 54 und einer Rückseite 56 eines Sekundärlami nats eingeschlossen. Die Vorderseite 54 und die Rückseite 56 sind vorliegend mit den PV-Modulen 4 mittels eines Klebstoffs 58 verbunden und dadurch fixiert und aneinander befestigt. Insgesamt sind die PV-Module 4 in das Fassadenelement 2 integriert.
Bei der flächigen Anordnung der PV-Module 4 sind zwischen diesen zudem meh rere Aussparungen ausgebildet, in welche der Klebstoff 58 eindringen kann, so dass dieser durch die Fläche der PV-Module 4 hindurchreicht und die Vorderseite 54 direkt mit der Rückseite 56 verbindet. Solche Aussparungen können auf ver schiedene Weise realisiert werden. Der Klebstoff 58 überdeckt auch die PV- Module 4 und die Verbinder 6, sodass diese mit der Vorderseite 54 und der Rück seite 56 insgesamt verbunden sind. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die PV-Module 4 durch Fugen 60 als Aussparungen voneinander beabstandet, in welchen der Klebstoff 58 angeordnet ist. Eine Ausgestaltung mit Fugen 60 zwischen den PV-Modulen 4 ist in bereits in Fig. 1 gezeigt. Die Fugen 60 sind deutlich schmaler als ein jeweiliges PV-Modul 4 und auch deutlich schmaler als das Rastermaß R. Bei den Abmessungen der PV- Module 4 und deren Anpassung an das Rastermaß R sowie die Basiseinheit B werden gegebenenfalls geringfügige Abzüge oder Zuschläge zur Größe vorge nommen, um zusätzliche Fugen 60 zwischen benachbarten PV-Modulen 4 zu er- möglichen, sodass die Größe eines PV-Moduls nicht notwendigerweise exakt ei nem ganzzahligen Vielfachen der Basiseinheit entspricht.
Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Fugen 60 weist ein jeweiliges PV- Modul 4 eine konturierte Außenkante A auf, sodass benachbarte PV-Module 4 lediglich abschnittsweise aneinander anstoßen und dabei eine oder mehrere Aus sparungen 62 bilden, in welchen ein Klebstoff 58 angeordnet ist, welcher die Vor derseite 54 mit der Rückseite 56 verbindet. Dies sei beispielhaft anhand der PV- Module 4 in Fig. 3 erläutert, welche entsprechende Aussparungen 62 aufweisen Die Außenkante A eines jeweiligen PV-Moduls 4 ist allgemein rechteckig, hier so gar quadratisch, und nun abschnittsweise zurückgesetzt, sodass entlang der Au ßenkante A zusätzliche Stufen oder Einkerbungen gebildet sind. Zwei PV-Module 4, deren Außenkanten A aneinandergelegt werden, stoßen dann aneinander an, jedoch nicht im Bereich der Stufen oder Einkerbungen, welche durch zusammen- wirken der beiden Außenkanten A der benachbarten PV-Module 4 entsprechende Aussparungen 62 bilden. Solche Aussparungen 62 werden beispielsweise dadurch hergestellt, dass die Barriereschichten 46 eines jeweiligen PV-Moduls 4 zusätzlich bearbeitet werden, wobei eine oder mehrere Aussparungen 62 ausge schnitten oder eingestanzt werden. In einer nicht explizit gezeigten Variante sind alternativ oder zusätzlich die Aussparungen 62 als Löcher in den Barriereschich ten 46 ausgebildet. Diese Löcher reichen vollständig durch ein jeweiliges PV- Modul 4 hindurch und ermöglichen so das Eindringen des Klebstoffs 58.
Die Aussparungen 62 sind lediglich im Randbereich 26 ausgebildet und beeinflus- sen somit den Innenbereich 28, die Zellen 12 und die aktive Schicht 14 nicht. Die gezeigten Aussparungen 62 sind rechteckig oder streifenförmig, grundsätzlich sind jedoch viele andere Formen ebenso geeignet. Vorliegend weist auch ein PV- Modul 4 mehrere Aussparungen 62 auf, welche auf unterschiedlichen Seiten des PV-Moduls 4 angeordnet sind, sodass das PV-Modul 4 im fertigen Fassadenele- ment 2 von mehreren Seiten von Klebstoff 58 eingefasst oder eingerahmt ist.
In einer möglichen Ausgestaltung weist ein PV-Modul 4 eine derart konturierte Außenkante A auf, dass eine Orientierung relativ zu benachbarten PV-Modulen 4 eingeschränkt ist und dadurch ein Verpolungsschutz ausgebildet ist. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 3 gezeigt. Dort sind an der Außenkante A zwei komplementäre Strukturen 64 ausgebildet, z.B. eine Spitze und eine Kerbe auf gegenüberliegen den Seiten eines jeweiligen PV-Moduls 4. Durch eine derart konturierte Außenkan- te A ist die Orientierung der PV-Module 4 relativ zueinander festgelegt.
Die diversen, vorstehend beschriebenen Konzepte sind grundsätzlich einzeln und auch in beliebiger Kombination anwendbar. Dies betrifft speziell aber nicht aus schließlich das Konzept mit Fugen 60 und Aussparungen 62, die Unterbrechung oder Überbrückung des inneren Sammelleiters 8, die mäanderförmige Verschal tung von Zellen 12 in einem PV-Modul 4 und den Verpolungsschutz.
Bezugszeichenliste
2 Fassadenelement
4 PV-Modul 6 Verbinder
8 Sammelleiter, innerer Sammelleiter
10 Sammelleiter, äußerer Sammelleiter
12 Zelle
14 aktive Schicht 16 Elektrode
18 Elektrode
20 Anschlusspunkt
22 Anschlusspunkt
24 Zentralanschluss 26 Randbereich
28 Innenbereich
30 Lücke
32 Leiter (eines Verbinders)
34 Arm 36 Durchlass
38 Abzweigung
40 Brücke
42 Kontaktabschnitt
44 Diode 46 Barriereschicht
48 Kontaktloch
50 Zähne
52 Spalte
54 Vorderseite 56 Rückseite
58 Klebstoff
60 Fuge
62 Aussparung 64 Struktur (für Verpolungsschutz)
66 Zellsektor
A Außenkante
B Basiseinheit R Rastermaß
S Strom pfad

Claims

Ansprüche
1. Fassadenelement (2),
- welches mehrere PV-Module (4), insbesondere organische PV- Module (4), und mehrere Verbinder (6) aufweist,
- wobei die PV-Module (4) flächig angeordnet sind, sodass jedes PV- Modul (4) zu einem oder mehreren anderen PV-Modulen (4) be nachbart ist,
- wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) zum Anschließen eines oder meh rerer der Verbinder (6) zwei Sammelleiter (8, 10) aufweist, welche mit einer oder mehreren Zellen (12) des PV-Moduls (4) verbunden sind,
- wobei mittels eines jeweiligen Verbinders (6) die Sammeleiter (8, 10) zweier benachbarter PV-Module (4) miteinander elektrisch verbun den sind und parallel miteinander verschaltet sind, sodass die Sam melleiter (8, 10) mit den Verbindern (6) ein Stromnetz bilden.
2. Fassadenelement nach Anspruch 1 , wobei die beiden Sammelleiter (8, 10) eines jeweiligen PV-Moduls (4) ne beneinander entlang eines Randbereichs (26) des PV-Moduls (4) verlaufen, sodass einer der beiden Sammelleiter (8, 10) ein innerer Sammelleiter (8) ist und der andere der beiden Sammelleiter (8, 10) ein äußerer Sammellei ter (10).
3. Fassadenelement (2) nach Anspruch 2, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) wenigstens einer der Sammellei ter (8, 10) als eine geschlossene Leiterschleife ausgebildet ist.
4. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) der innere Sammelleiter (8) von dem äußeren Sammelleiter (10) zur Kontaktierung der Zellen (12) unterbro chen ist.
5. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) der äußere Sammelleiter (10) mit den Zellen (12) mittels einer Brücke (40) verbunden ist, welche den inneren Sammelleiter (8) überbrückt, wobei die Brücke (40) durch einen der Verbinder (6) gebildet ist, welcher den äußeren Sammelleiter (10), welcher außenseitig des inneren Sammel leiters (8) liegt, mit einem Kontaktabschnitt (42) verbindet, welcher innen seitig des inneren Sammelleiters (8) liegt.
6. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei bei einem jeweiligen PV-Modul (4) der äußere Sammelleiter (10) mit den Zellen (12) mittels einer Brücke (40) verbunden ist, welche den inneren Sammelleiter (8) überbrückt. wobei die Brücke (40) eine Diode (44) aufweist, zur Festlegung der Strom richtung durch die Zellen (12).
7. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) zwei leitfähige Schichten als Elektroden (16, 18) aufweist, welche gemeinsam mit einer aktiven Schicht (14) zwi schen zwei Barriereschichten (46) eingekapselt sind, zwischen welchen auch die beiden Sammelleiter (8, 10) angeordnet sind, sodass diese in das PV-Modul (4) integriert sind.
8. Fassadenelement (2) nach Anspruch 7, wobei die Sammelleiter (8, 10) eines jeweiligen PV-Moduls (4) gemeinsam mit einer der Elektroden (16, 18) hergestellt sind, nämlich durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials.
9. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei zur Kontaktierung eines Verbinders (6) mit einem PV-Modul (4) des sen eine Barriereschicht (46) ein Kontaktloch (48) aufweist, durch welches einer der Sammelleiter (8, 10) zugänglich ist.
10. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein jeweiliger Verbinder (6) derart ausgebildet ist, dass dieser beim Verbinden mit einem PV-Modul (4) dessen eine Barriereschicht (46) im Be reich der beiden Sammelleiter (8, 10) durchbricht, um diese zu Kontaktie ren.
11. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sämtliche Zellen (12) eines jeweiligen PV-Moduls (4) derart seriell miteinander verschaltet sind, dass ein mäanderförmiger Strom pfad (S) aus gebildet ist.
12. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei dieses mehrere unterschiedliche Typen von PV-Modulen (4) auf weist, welche unterschiedlich groß sind.
13. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die PV-Module (4) jeweils mehreckig ausgebildet sind und kachelar tig angeordnet sind.
14. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die PV-Module (4) gemeinsam zwischen einer Vorderseite (54) und einer Rückseite (56) eines Sekundärlaminats eingeschlossen sind, wobei die PV-Module (4) durch Fugen (60) voneinander beabstandet sind, in welchen ein Klebstoff (58) angeordnet ist, welcher die Vorderseite (54) mit der Rückseite (56) verbindet.
15. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die PV-Module (4) gemeinsam zwischen einer Vorderseite (54) und einer Rückseite (56) eines Sekundärlaminats eingeschlossen sind, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) eine konturierte Außenkante (A) auf weist, sodass benachbarte PV-Module (4) lediglich abschnittsweise anei nander anstoßen und dabei eine oder mehrere Aussparungen (62) bilden, in welchen ein Klebstoff (58) angeordnet ist, welcher die Vorderseite (54) mit der Rückseite (56) verbindet.
16. Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei ein jeweiliges PV-Modul (4) eine derart konturierte Außenkante (A) aufweist, dass eine Orientierung relativ zu benachbarten PV-Modulen (4) eingeschränkt ist und dadurch ein Verpolungsschutz ausgebildet ist.
17. PV-Modul (4) für ein Fassadenelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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