EP4342076A1 - Solarzellenmodul - Google Patents

Solarzellenmodul

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Publication number
EP4342076A1
EP4342076A1 EP22728389.2A EP22728389A EP4342076A1 EP 4342076 A1 EP4342076 A1 EP 4342076A1 EP 22728389 A EP22728389 A EP 22728389A EP 4342076 A1 EP4342076 A1 EP 4342076A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
solar cell
solar
segment
segments
Prior art date
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Pending
Application number
EP22728389.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian NEVEN-DU MONT
Martin Heinrich
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4342076A1 publication Critical patent/EP4342076A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K16/00—Arrangements in connection with power supply of propulsion units in vehicles from forces of nature, e.g. sun or wind
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L8/00—Electric propulsion with power supply from forces of nature, e.g. sun or wind
    • B60L8/003—Converting light into electric energy, e.g. by using photo-voltaic systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a solar cell module according to the preamble of claim 1.
  • Solar cells are sensitive semiconductor components. In order to protect them against environmental influences over the long term and to achieve manageable electrical output parameters, solar cells are typically electrically connected and encapsulated in a module structure.
  • the solar cells are arranged on a flat, flat carrier element and divided into several module segments.
  • Each module segment typically has a number of solar cell strands (strings) connected in parallel.
  • Each solar cell string has a plurality of photovoltaic solar cells connected in series.
  • Such surfaces are, for example, hoods and roofs of vehicles, in particular of passenger cars, as well as building facades and building shells.
  • the object of the present invention is therefore to provide a solar cell module which is suitable for arranging the solar cells on or in curved carrier elements.
  • the basic goal in the production of solar cell modules is to connect the solar cells and the solar cell strings in a way that makes production simple and is electrically safe and efficient.
  • the occurrence of so-called hotspots in the case of partial shading should be avoided: It is known that if a solar cell module is partially shaded, there is a risk that a large amount of heat will develop in the case of shaded solar cells due to the operation of the (partially) shaded solar cell in the rear area, which can impair the integrity of the module, up to and including destruction of the module. Furthermore, low ohmic losses should occur when the modules are connected, and a low cost of materials is also advantageous.
  • the solar cell module When using the solar cells in curved surface applications, the solar cell module is required to have a two-dimensional or three-dimensional curvature. This makes the module design even more complex. Due to a curvature, different solar cells of the module have different orientations to the incident sunlight. Since the generation of charge carriers within the solar cells and thus the conversion of incident electromagnetic radiation into electrical energy is directly proportional to the irradiation intensity, when solar cells are connected in series and oriented differently to the incident sunlight, there is a difference in the magnitude of the current generated, a so-called current mismatch . The solar cell with the lowest electricity production limits the performance of the entire string. The same effect occurs when strings are connected in series at different bending positions in the solar cell module.
  • the voltage generated by a solar cell is significantly less dependent on the intensity of the radiation and, in particular, on the orientation to the incident sunlight. For this reason, inhomogeneous irradiation on the solar cell caused by a curvature of the solar cell module has a significantly less adverse effect on the voltage of a strand.
  • the invention is based in particular on the knowledge that, for the formation of a solar cell module with a curved surface, it is advantageous to connect solar cells in series with similar angles of inclination to the incident sunlight and to connect solar cells in parallel with different angles of inclination to the incident sunlight.
  • the solar cell module according to the invention has at least a first, a second and a third module segment.
  • Each of the module segments has a plurality of photovoltaic solar cells connected in series.
  • a solar cell normal vector is assigned to each solar cell.
  • the solar cell normal vector is thus a vector that is orthogonal to the plane formed by the surface of the solar cell.
  • the solar cells have an essentially flat surface, so that the normal vector is clearly defined.
  • the solar cells can also have slight curvatures, in which case the solar cell normal vector represents that spatial direction from which the maximum output power is achieved when irradiated with sunlight. This is typically the vectorial mean value when a normal vector is assigned to individual flat areas of the solar cell.
  • a solar cell module normal vector is assigned to the solar cell module, which corresponds to the vector mean value of the solar cell normal vectors.
  • the direction of the solar cell module normal vector thus represents a particularly advantageous direction of incidence for sunlight.
  • a tilt angle is assigned to each solar cell, which corresponds to the angle between the solar cell normal vector of the solar cell and the solar cell module normal vector.
  • a tilting angle range is assigned to each module segment, the limits of which are determined by the minimum and maximum tilting angle of the solar cells in the module segment. It is essential that the tilt angle ranges of at least two module segments are disjoint, that the module segments are connected in parallel, that each module segment has the same number of solar cells and that each solar cell of a module segment is arranged directly adjacent to at least one other solar cell of the same module segment.
  • This design and arrangement of the solar cells and subdivision into module segments means that there are at least two module segments with disjoint tilt angle ranges, these module segments are connected in parallel and each module segment has a plurality of photovoltaic solar cells connected in series.
  • the solar cell module has at least five, at least eight, in particular at least ten, more preferably at least 20 module segments, each module segment being configured according to the conditions mentioned above for the first, second and third module segments.
  • the solar cell module therefore advantageously has at least three, in particular at least five, more preferably at least ten module segments with disjunctive angle ranges.
  • all module segments of the solar cell module In order to achieve a total voltage of all module segments that is as uniform as possible, it is advantageous for all module segments of the solar cell module to have the same number of solar cells.
  • a module segment preferably has at least two, preferably at least 3, more preferably at least 4, more preferably at least 8 solar cells.
  • the module segments of the solar cell module according to the invention can have any geometric shape that is predetermined by the arrangement of the solar cells of the solar cell module.
  • one or more of the module segments have a rectangular shape or an L-shape.
  • the solar cells of the solar cell module are preferably arranged in a manner known per se, so that the solar cells form a uniform arrangement within a rectangular border.
  • the centers of the solar cells are preferably arranged on the grid lines of a uniform, rectangular grid.
  • Dividing the solar cell module into module segments as described above thus makes it possible to divide the curvature of the solar cell module into several areas of curvature and to assign one or more module segments to each area of curvature. It is particularly advantageous here that the solar cell module has a group of at least two module segments, in particular four module segments, which enclose at least one central module segment, in particular two central module segments.
  • a curvature in two spatial directions is approximated by such an arrangement.
  • the solar cells of the solar cell module can be formed in a manner known per se.
  • solar cells contacted on both sides, which are known per se can be connected by means of cell connectors to the front of a solar cell connect to the back of an adjacent solar cell, be wired in series.
  • square solar cells, solar cells with flattened corners (pseudosquare) or also rectangular solar cells with a length-to-width ratio greater than 1, in particular greater than 1.5, in particular greater than 2, are used.
  • so-called partial solar cells which result from the cell division of an initial solar cell, in particular a square initial solar cell, is within the scope of the invention.
  • the solar cell module according to the invention is particularly suitable for the use of silicon solar cells.
  • solar cells that can be contacted from the rear is particularly advantageous.
  • Such solar cells have both at least one positive and one negative contact point on the back, so that it is not necessary to contact the front of the solar cell using a cell connector.
  • Such solar cells are, for example, rear-side contact solar cells which do not have any metallic contacting structure on the front side.
  • MWT Metal Wrap Through
  • MWT Metal Wrap Through
  • Solar cells that can be contacted on the rear have the advantage that the solar cells can be connected in series within a solar cell segment and, in a further preferred embodiment, the module segments can also be connected in parallel using cell connecting elements arranged on the rear.
  • the use of a flexible formwork element that has electrically conductive tracks is advantageous.
  • Such an interconnection element can be designed, for example, as a structured foil coated with metal.
  • the division into module segments can be carried out as described below:
  • the flat support element is specified as the roof of a passenger car and solar cells are specified that have a uniform width and length have, the solar cells can be distributed in a regular arrangement over the desired area to be covered, as described above, so that the center point of each solar cell is arranged at the crossing point of a regular, rectangular grid that simulates the curved shape of the flat support element.
  • the arrangement of the solar cells on or in the curved planar carrier element specifies the inclination of the solar cells, so that the vectorial mean value of the solar cell normal vectors determines the solar cell module normal vector and the tilt angle for each solar cell as the angle between the solar cell module normal vector and solar cells -Normal vector of the solar cell is determined.
  • a maximum deviation of the angle of inclination of a module segment is specified.
  • the solar cells are now grouped together so that the number of solar cells within each group is maximized, but the angular range of the group, ie the difference between the solar cell with the smallest and the largest tilt angle in the group, is not greater than the specified one maximum angular range is.
  • the group with the lowest number of solar cells determines the total number of solar cells in the module segments. All groups are now divided according to this number in such a way that each module segment has the specific number of solar cells.
  • a module segment is a contiguous area, ie each solar cell of a module segment is adjacent to at least one other solar cell of the same module segment. Adjacent cells also include solar cells whose corners are adjacent to each other. The higher a desired yield of the curved module is specified, the smaller the maximum angle range must be selected.
  • each module segment has an angular span, ie the difference between the minimum and maximum tilt angle of the module segment, which is preferably less than or equal to 60 degrees, more preferably less than or equal to 30 degrees, in particular less than or equal to 15 degrees.
  • each module segment In order to achieve particularly high yields, it is advantageous for each module segment to have an angular span of less than 12 degrees, preferably less than 8 degrees, particularly preferably less than 4 degrees, in particular less than 2 degrees.
  • FIG. 1a shows in partial image a a schematic representation of the division of the module segments and in partial image b a sectional view to show the curvature of the solar cell module and the tilt angle of the solar cells.
  • FIG. 2a shows correspondingly explanatory figures for the exemplary embodiment according to FIG. 2
  • FIG. 3a shows correspondingly explanatory figures for the exemplary embodiment according to FIG.
  • the solar cells are shown in FIGS. 1, 2 and 3 as rectangles, with the forward direction of the solar cell being marked by an arrow.
  • the first exemplary embodiment of a solar cell module according to the invention shown in FIG. 1 has a first module segment 1a, a second module segment 1b and a third module segment 1c.
  • the breakdown of the module segments can be seen in FIG. 1a, part a).
  • Each of the three module segments has 18 photovoltaic solar cells connected in series.
  • the solar cells are designed as silicon solar cells.
  • the solar cells of the module segments 1a, 1b and 1c are arranged on a curved, flat carrier element 3, in this case a roof of a passenger car.
  • the carrier element 3 has a uniform curvature in only one spatial direction: in the illustration according to FIG. In the direction marked B, on the other hand, the carrier element has no curvature.
  • part b) is a section through the solar cell module along the line A according to part a) and shown perpendicular to the plane of the drawing with the ge curved, transparent support element 3, in which the solar cells 2 are arranged.
  • the normal vector which is perpendicular to the surface of the solar cell, is shown as an arrow for each solar cell.
  • the vectorial mean value of the solar cell normal vector results in the solar cell module normal vector 4. In the present case, this corresponds to the solar cell normal vector of the middle solar cell, which correspondingly has a tilt angle of 0°.
  • the angle between the solar cell module normal vector 4 and the solar cells normal vector of a solar cell results in the tilt angle of this solar cell.
  • the tilt angles are given for each solar cell above the solar cell normal vector.
  • the carrier element 3 according to the first exemplary embodiment has only a uniform curvature in direction A according to FIG. 1a, partial image a).
  • all solar cells of the first module segment 1a and the third module segment 1c have a tilt angle of 8°, 12° or 16°.
  • the solar cells of the second module segment 1b have a tilt angle of 0° or 4°.
  • the first module segment 1a and the third module segment 1c are thus assigned tilting angle ranges of 8° to 16°.
  • a tilting angle range of 0° to 4° is assigned to the second module segment 1b.
  • the tilt angle range of the second Module segment 1b is thus disjunctive to the tilt angle range of the first module segment 1a and the third module segment 1c.
  • the positive pole of the first solar cell of a module segment is connected to a positive terminal pole 5a via conductor tracks.
  • the negative pole of the last solar cell in the series connection of each module segment is connected to a negative connection pole 5b via conductor tracks.
  • the three module segments 1a, b and 1c are thus connected in parallel.
  • Each module segment has the same number of solar cells, in this case 18 solar cells.
  • Each solar cell of a module segment is arranged directly adjacent to at least one other solar cell, in this case at least two other solar cells, of the same module segment.
  • the second exemplary embodiment of a solar cell module according to the invention shown in FIGS. 2 and 2a differs from the first exemplary embodiment in that the carrier element 3a of the second exemplary embodiment has curvatures in two mutually perpendicular directions:
  • the carrier element 3a has a uniform curvature with a radius of curvature of 2000 mm in direction A and a uniform curvature with a radius of curvature of 1500 mm in direction B.
  • Each solar cell 2 is in turn assigned a solar cell normal vector, which is perpendicular to the surface of the solar cell, and the vectorial mean value of the solar cell normal vectors results in the solar cell module normal vector, which is perpendicular to the drawing plane in the representation of Figures 2 and 2a.
  • FIG. 2a shows the tilt angle for each solar cell, which results as the angle between the solar cell normal vector of the solar cell and the solar cell module normal vector.
  • the second exemplary embodiment has five module segments. To a first module segment 1 a four more module segments 1 b, 1 c, 1 d and 1 e are arranged. As can be seen in FIG. 2, each of the four module segments has six solar cells that are connected in series.
  • the first module segment 1a is assigned a tilting angle range of 3° to 5°
  • the module segments 1b, 1c, 1d and 1e are each assigned a tilting angle range of 10° to 20°.
  • the angular range for module segment 1 a is therefore 2° and for module segments 1 b, 1 c, 1 d and 1 e each 10
  • the solar cell module according to the second exemplary embodiment shown in FIG. 2 thus has four module segments 1b, 1c, 1d and 1e, which enclose a central module segment, the first module segment 1a.
  • FIGS. 3 and 3a show a third example of a solar cell module according to the invention, which is a further development of the second exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 2a. To avoid repetition, only the main differences are discussed below.
  • the carrier element 3a of the third exemplary embodiment has different radii of curvature in direction A and in direction B.
  • the solar cell module of the third exemplary embodiment has ten module segments 1a to 11. Each of the module segments has four solar cells 2 connected in series. Two central module segments 1 a and 1 b are ner group of four module segments 1 c, 1 d, 1 e and 1f enclosed. At the top and bottom edges as shown in FIGS. 3 and 3a, three square module segments 1 g, 1 h and 1 i as well as 1 j, 1 k and 11 are additionally arranged.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul, mit zumindest einem ersten, einem zweiten und einem dritten Modulsegment, wobei jedes der Modulsegmente eine Mehrzahl in Reihe verschalteter photovoltaischer Solarzellen aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen der Modulsegmente an oder in einem gekrümmten, flächigen Trägerelement angeordnet sind, wobei jeder Solarzelle ein Solarzellen-Normalenvektor zugeordnet ist, dem Solarzellenmodul ein Solarzellenmodul-Normalenvektor zugeordnet ist, welcher dem vektoriellen Mittelwert der Solarzellen-Normalenvektoren entspricht, jeder Solarzelle ein Kippwinkel zugeordnet ist, welcher dem Winkel zwischen dem Solarzellen-Normalenvektor der Solarzelle und dem Solarzellenmodul-Normalenvektor entspricht und jedem Modulsegment ein Kippwinkelbereich zugeordnet ist, dessen Grenzen durch den minimalen und maximalen Kippwinkel der Solarzellen des Modulsegments bestimmt sind, dass die Kippwinkelbereiche von zumindest zwei Modulsegmenten disjunkt sind, dass die Modulsegmente parallel verschaltet sind, dass jedes Modulsegment die gleiche Anzahl an Solarzellen aufweist und dass jede Solarzelle eines Modulsegments unmittelbar benachbart zu zumindest einer weiteren Solarzelle desselben Modulsegments angeordnet ist.

Description

Solarzellenmodul
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Solarzellen sind empfindliche Halbleiterbauelemente. Um diese gegen Umwelt einflüsse langzeitbeständig zu schützen und handhabbare elektrische Aus gangsparameter zu erreichen, werden Solarzellen typischerweise elektrisch ver schaltet und in einem Modulaufbau eingekapselt.
Bei typischen Solarmodulen sind die Solarzellen auf einem flächigen, ebenen Trägerelement angeordnet und in mehrere Modulsegmente unterteilt. Jedes Mo dulsegment weist typischerweise mehrere parallel verschaltete Solarzel lenstränge (Strings) auf. Jeder Solarzellenstrang weist eine Mehrzahl in Reihe verschalteter photovoltaischer Solarzellen auf.
Durch die weltweite Hochskalierung der Produktion von Solarzellen sind die Herstellkosten deutlich gesunken, sodass sich neue Anwendungsfälle auch für solche Flächen ergeben, die nicht optimal zur Sonne ausgerichtet sind und dem entsprechend einen geringeren spezifischen Ertrag aufweisen. Solche Flächen sind beispielsweise Hauben und Dächer von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, ebenso auch Gebäudefassaden und Gebäudehüllen.
Es besteht daher ein Bedarf, Solarzellen in gekrümmte Flächen zu integrieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Solarzellen modul zur Verfügung zu stellen, welches für die Anordnung der Solarzellen an oder in gekrümmten Trägerelementen geeignet ist.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1. Vorteil hafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung ist in der Erkenntnis begründet, dass bei der typischen Verwen dung von Solarzellen bei Anwendungen mit gekrümmten Flächen besondere An forderungen bestehen:
Grundsätzliches Ziel bei der Herstellung von Solarzellenmodulen ist eine Ver schaltung der Solarzellen und der Solarzellenstränge, die eine einfache Herstel lung ermöglicht sowie elektrisch sicher und effizient ist. Insbesondere soll das Entstehen sogenannter Hotspots bei Teilverschattung vermieden werden: Es ist bekannt, dass bei teilweiser Verschattung eines Solarzellenmoduls ein Risiko besteht, dass bei verschatteten Solarzellen aufgrund des Betriebs der (teil-)ver- schatteten Solarzelle im Rückwärtsbereich eine große Wärmeentwicklung auf- tritt, welche die Integrität des Moduls beeinträchtigen kann, bis hin zu einer Zer störung des Moduls. Weiterhin sollen geringe ohmsche Verluste bei der Modul verschaltung auftreten und ebenso ist ein geringer Materialaufwand vorteilhaft.
Bei der Verwendung der Solarzellen in Anwendungsbereichen mit gekrümmten Oberflächen muss das Solarzellenmodul eine zweidimensionale oder dreidimen sionale Krümmung aufweisen. Hierdurch wird die Modulauslegung nochmals er heblich komplexer. Durch eine Krümmung haben unterschiedliche Solarzellen des Moduls unterschiedliche Orientierungen gegenüber dem einfallenden Son nenlicht. Da die Ladungsträgergeneration innerhalb der Solarzellen und somit die Umwandlung einfallender elektromagnetischer Strahlung in elektrische Ener gie direkt proportional zur Einstrahlungsintensität ist, entsteht bei einer Serien verschaltung von unterschiedlich zum einfallenden Sonnenlicht orientierten So larzellen ein Unterschied in der Größe des erzeugten Stroms, ein sogenannter Strom-Mismatch. Hierbei limitiert die Solarzelle mit der geringsten Stromproduk tion die Leistung des gesamten Strangs. Der gleiche Effekt tritt bei der Serien verschaltung von Strängen an unterschiedlichen Krümmungspositionen im So larzellenmodul auf.
Im Gegensatz zu dem erzeugten Strom einer Solarzelle ist die erzeugte Span nung einer Solarzelle deutlich geringer abhängig von der Einstrahlungsintensität und insbesondere der Orientierung zu dem einfallenden Sonnenlicht. Aus die sem Grund wirkt sich eine inhomogene Einstrahlung auf die Solarzelle bedingt durch eine Krümmung des Solarzellenmoduls deutlich weniger nachteilig auf die Spannung eines Strangs aus. Die Erfindung ist insbesondere in der Erkenntnis begründet, dass für die Ausbil dung eines Solarzellenmoduls mit gekrümmter Fläche eine Reihenverschaltung von Solarzellen mit ähnlichen Neigungswinkeln gegenüber dem einfallenden Sonnenlicht und eine Parallelverschaltung von Solarzellen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln gegenüber dem einfallenden Sonnenlicht vorteilhaft ist.
Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul weist zumindest ein erstes, ein zwei tes und ein drittes Modulsegment auf. Jedes der Modulsegmente weist eine Mehrzahl in Reihe verschalteter photovoltaischer Solarzellen auf.
Wesentlich ist, dass die Solarzellen der Modulsegmente an oder in einem ge krümmten flächigen Trägerelement angeordnet sind. Jeder Solarzelle ist ein So- larzellen-Normalenvektor zugeordnet. Der Solarzellen-Normalenvektor ist somit ein Vektor, der orthogonal auf der Ebene steht, welche durch die Oberfläche der Solarzelle gebildet ist. Die Solarzellen weisen eine im Wesentlichen ebene Oberfläche auf, sodass der Normalenvektor eindeutig definiert ist. Ebenso kön nen die Solarzellen geringfügige Krümmungen aufweisen, in diesem Fall stellt der Solarzellen-Normalenvektor diejenige Raumrichtung dar, aus welcher bei Bestrahlung mit Sonnenlicht die maximale Ausgangsleistung erzielt wird. Dies ist typischerweise der vektorielle Mittelwert, wenn einzelnen flächigen Bereichen der Solarzelle jeweils ein Normalenvektor zugeordnet wird.
Dem Solarzellenmodul ist ein Solarzellenmodul-Normalenvektor zugeordnet, welcher dem vektoriellen Mittelwert der Solarzellen-Normalenvektoren ent spricht. Die Richtung des Solarzellenmodul-Normalenvektors stellt somit eine besonders vorteilhafte Einfallsrichtung für Sonnenlicht dar.
Jeder Solarzelle ist ein Kippwinkel zugeordnet, welcher den Winkel zwischen dem Solarzellen-Normalenvektor der Solarzelle und dem Solarzellenmodul-Nor- malenvektor entspricht.
Jedem Modulsegment ist ein Kippwinkelbereich zugeordnet, dessen Grenzen durch den minimalen und maximalen Kippwinkel der Solarzellen des Modulseg ments bestimmt sind. Wesentlich ist, dass die Kippwinkelbereiche von zumindest zwei Modulsegmen ten disjunkt sind, dass die Modulsegmente parallel verschaltet sind, dass jedes Modulsegment die gleiche Anzahl an Solarzellen aufweist und dass jede Solar zelle eines Modulsegments unmittelbar benachbart zu zumindest einer weiteren Solarzelle desselben Modulsegments angeordnet ist.
Durch diese Ausgestaltung und Anordnung der Solarzellen und Unterteilung in Modulsegmente liegen somit zumindest zwei Modulsegmente mit disjunkten Kippwinkelbereichen vor, diese Modulsegmente sind parallel verschaltet und je- des Modulsegment weist eine Mehrzahl in Reihe verschalteter photovoltaischer Solarzellen auf. Ein Strom-Mismatch aufgrund der unterschiedlichen Kippwinkel, welche sich wie zuvor beschrieben, insbesondere auf die Stromstärke der Solar zelle auswirken, wird durch die Parallelschaltung der Modulsegmente verringert. Da jedes Modulsegment die gleiche Anzahl an Solarzellen aufweist und wie zu vor beschrieben unterschiedliche Kippwinkel eine gegenüber der Stromstärke deutlich geringere Auswirkung auf die Ausgangsspannung der Solarzelle haben, sind die Unterschiede der Gesamtspannung der einzelnen Modulsegmente ver gleichsweise gering.
Um negative Auswirkungen aufgrund eines Strom-Mismatchs zu vermeiden oder zumindest zu verringern, ist es vorteilhaft, dass eine große Anzahl an Modulseg menten ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist das Solarzellenmodul zumin dest fünf, zumindest acht, insbesondere zumindest zehn, weiter bevorzugt zu- mindest 20 Modulsegmente auf, wobei jedes Modulsegment gemäß der zuvor zu dem ersten, zweiten und dritten Modulsegment genannten Bedingungen ausge bildet ist.
Insgesamt ist es vorteilhaft, dass eine große Anzahl an dies disjunkter Winkel- bereiche vorgegeben ist, um den Strom-Mismatch zu verringern. Vorteilhafter weise weist das Solarzellenmodul daher zumindest drei, insbesondere zumin dest fünf, weiter bevorzugt zumindest zehn Modulsegmente mit disjunkten Win kelbereichen auf. Um eine möglichst einheitliche Gesamtspannung aller Modulsegmente zu erzie len ist es vorteilhaft, dass alle Modulsegmente des Solarzellenmoduls die glei che Anzahl an Solarzellen aufweisen. Ein Modulsegement weist bevorzugt zu mindest zwei, bevorzugt zumindest 3, weiter bevorzugt zumindest 4, weiter be vorzugt zumindest 8 Solarzellen auf.
Um einen möglichst geringen Strom-Mismatch zu erzielen ist es vorteilhaft, dass die Solarzellen jedes Modulsegments seriell verschaltet sind, d. h. in einer Rei henverschaltung verschaltet sind.
Die Modulsegmente des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls können an sich beliebige geometrische Formen, welche durch die Anordnung der Solarzellen des Solarzellenmoduls vorgegeben sind, aufweisen. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, dass ein oder mehrere der Modulsegmente eine recht eckige Form oder eine L-Form aufweisen.
Die Solarzellen des Solarzellenmoduls sind bevorzugt in an sich bekannter Weise angeordnet, sodass die Solarzellen eine gleichmäßige Anordnung inner halb einer rechteckigen Umrandung bilden. Insbesondere sind die Mittelpunkte der Solarzellen bevorzugt auf den Gitterlinien eines gleichmäßigen, rechtecki gen Gitters angeordnet.
Das Aufteilen des Solarzellenmoduls in Modulsegmente wie zuvor beschrieben ermöglicht somit, die Krümmung des Solarzellenmoduls in mehrere Krümmungs bereiche zu unterteilen und jedem Krümmungsbereich ein oder mehrere Modul segmente zuzuordnen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass das Solarzel lenmodul eine Gruppe von zumindest zwei Modulsegmenten, insbesondere von vier Modulsegmenten aufweist, welche zumindest ein Mittelmodulsegment, ins besondere zwei Mittelmodulsegmente umschließen.
Durch eine solche Anordnung wird eine Krümmung in zwei Raumrichtungen an genähert.
Die Solarzellen des Solarzellenmoduls können in an sich bekannter Weise aus gebildet sein. Insbesondere können an sich bekannte beidseitig kontaktierte So larzellen, welche mittels Zellverbinder, welche die Vorderseite einer Solarzelle mit der Rückseite einer benachbarten Solarzelle verbinden, in Reihe verschaltet sein. Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass quadratische Solarzellen, Solarzellen mit abgeflachten Ecken (Pseudosquare) oder auch rechteckige So larzellen mit einem Längen- zu Breitenverhältnis größer 1 , insbesondere größer 1 ,5, insbesondere größer 2 verwendet werden. Insbesondere liegt die Verwen dung von sogenannten Teilsolarzellen, welche aus der Zellteilung einer Aus gangssolarzelle, insbesondere einer quadratischen Ausgangssolarzelle entste hen, im Rahmen der Erfindung. Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul ist insbesondere zur Verwendung von Silizium-Solarzellen geeignet. Ebenso liegt es jedoch im Rahmen der Erfindung, Solarzellen, die auf anderen Halbleitermaterialien basieren oder aus einer Kom bination mehrerer Halbleitermaterialien basieren, zur Ausbildung des erfin dungsgemäßen Solarzellenmoduls zu verwenden.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von rückseitig kontaktierbaren Solar zellen. Solche Solarzellen weisen rückseitig sowohl zumindest einen positiven als auch einen negativen Kontaktierungspunkt auf, sodass es nicht notwendig ist, mittels eines Zellverbinders die Vorderseite der Solarzelle zu kontaktieren. Solche Solarzellen sind beispielsweise Rückseitenkontakt-Solarzellen, welche an der Vorderseite keine metallische Kontaktierungsstruktur aufweisen. Ebenso sind MWT-Strukturen (Metal Wrap Through) bekannt, bei welchen mittels einer metallischen Durchverbindung von der Vorderseite zur Rückseite der Solarzelle eine zusätzliche rückseitige Kontaktierungsmöglichkeit ausgebildet wird.
Rückseitig kontaktierbare Solarzellen weisen den Vorteil auf, dass mittels an der Rückseite angeordneter Zellverbindungselemente die Reihenschaltung der So larzellen innerhalb eines Solarzellensegments und in einer weiteren bevorzug ten Ausführungsform auch die Parallelverschaltung der Modulsegmente ausge- bildet werden kann. Insbesondere ist die Verwendung eines flexiblen Verschal tungselements, welches elektrisch leitende Bahnen aufweist, vorteilhaft. Ein sol ches Verschaltungselement kann beispielsweise als strukturierte, mit Metall be schichtete Folie ausgebildet sein. Für ein vorgegebenes, gekrümmtes flächiges Trägerelement und eine vorgege bene Anzahl und Ausgestaltung an Solarzellen kann die Aufteilung in Modulseg mente wie nachfolgend beschrieben durchgeführt werden: Ist beispielsweise das flächige Trägerelement als Dach eines Personenkraftwa gens vorgegeben und sind Solarzellen vorgegeben, welche eine einheitliche Breite und Länge aufweisen, so können die Solarzellen wie zuvor beschrieben in regelmäßiger Anordnung über die gewünschte, abzudeckende Fläche verteilt werden, sodass der Mittelpunkt jeder Solarzelle auf dem Kreuzungspunkt eines regelmäßigen, rechteckigen Gitters, welches die gekrümmte Form des flächigen Trägerelements nachbildet, angeordnet sind.
Die Anordnung der Solarzellen auf oder in dem gekrümmten flächigen Trä gerelement gibt die Neigung der Solarzellen vor, sodass durch den vektoriellen Mittelwert der Solarzellen-Normalenvektoren der Solarzellenmodul-Normalen vektor bestimmt ist und für jede Solarzelle der Kippwinkel als Winkel zwischen dem Solarzellenmodul-Normalenvektor und Solarzellen-Normalenvektor der So larzelle bestimmt ist. In einer vorteilhaft möglichen Ausgestaltung zur Aufteilung des Solarzellenmo duls in Modulsegmente wird eine maximale Abweichung der Neigungswinkel ei nes Modulsegments vorgegeben. Die Solarzellen werden nun zu Gruppen zu sammengefasst, sodass innerhalb jeder Gruppe die Anzahl der Solarzellen ma ximiert wird, jedoch der Winkelbereich der Gruppe, d. h. die Differenz der Solar- zelle mit dem kleinsten und dem größten Kippwinkel in der Gruppe, nicht größer als der vorgegebene maximale Winkelbereich ist. Die Gruppe mit der geringsten Anzahl an Solarzellen bestimmt die Gesamtanzahl an Solarzellen der Modulseg mente. Es werden nun gemäß dieser Anzahl alle Gruppen derart aufgeteilt, dass jedes Modulsegment die bestimmte Anzahl an Solarzellen aufweist. Wie zuvor beschrieben ist ein Modulsegment hierbei ein zusammenhängendes Gebiet, d. h. jede Solarzelle eines Modulsegments grenzt an zumindest eine weitere Solar zelle desselben Modulsegments an. Angrenzende Zellen gelten auch Solarzel len, deren Ecken an einander grenzen. Je höher ein gewünschter Ertrag des gewölbten Moduls vorgegeben wird, desto kleiner muss der maximale Winkelbereich gewählt werden. Daher ist es vorteil haft, dass jedes Modulsegment eine Winkelspanne, d.h. die Differenz des mini malen und maximalen Kippwinkels des Modulsegments aufweist, die bevorzugt kleiner gleich 60 Grad, weiter bevorzug kleiner gleich 30 Grad insbesondere kleiner gleich 15 Grad ist. Zur Erzielung besonders hoher Erträge ist es vorteil haft, dass jedes Modulsegment eine Winkelspanne kleiner 12 Grad, bevorzugt kleiner 8 Grad, insbesondere bevorzugt kleiner 4 Grad, insbesondere kleiner 2 Grad aufweist.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden nachfolgend an hand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert.
Die Figuren 1 , 2 und 3 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Solarzellenmoduls. Die Figur 1 a zeigt in Teilbild a schematisch die Aufteilung der Modulsegmente und im Teilbild b eine Schnittdarstellung zur Ver deutlichung der Krümmung des Solarzellenmoduls und der Kippwinkel der Solar zellen. Figur 2a zeigt entsprechend erläuternde Figuren für das Ausführungsbei spiel gemäß Figur 2 und Figur 3a entsprechend erläuternde Figuren für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3.
Sämtliche Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
Die Solarzellen sind in den Figuren 1 , 2 und 3 jeweils als Rechtecke dargestellt, wobei mittels eines Pfeils jeweils die Durchlassrichtung der Solarzelle gekenn zeichnet ist.
Das in Figur 1 dargestellte erst Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls weist ein erstes Modulsegment 1 a, ein zweites Modulseg ment 1 b und ein drittes Modulsegment 1 c auf. Die Aufteilung der Modulseg mente ist in Figur 1 a, Teilbild a) ersichtlich.
Jedes der drei Modulsegmente weist 18 in Reihe verschalteter photovoltaischer Solarzellen auf. Die Solarzellen sind als Silizium-Solarzellen ausgebildet. Die Solarzellen der Modulsegmente 1 a, 1 b und 1 c sind an einem gekrümmten, flächigen Trägerelement 3, vorliegend einem Dach eines Personenkraftwagens, angeordnet.
Das Trägerelement 3 weist vorliegend eine einheitliche Krümmung in lediglich einer Raumrichtung auf: in der Darstellung gemäß Figur 1 a, Teilbild a) weist das Trägerelement 3 in der mit A gekennzeichneten Richtung eine Krümmung mit Krümmungsradius 1500 mm auf. In der mit B gekennzeichneten Richtung weist das Trägerelement hingegen keine Krümmung auf.
In Figur 1 a, Teilbild b) ist ein Schnitt durch das Solarzellenmodul entlang der Li nie A gemäß Teilbild a) und senkrecht zur Zeichenebene dargestellt mit dem ge krümmten, transparenten Trägerelement 3, in welchem die Solarzellen 2 ange ordnet sind. Zu jeder Solarzelle ist der Normalenvektor, der senkrecht auf der Oberfläche der Solarzelle steht, als Pfeil dargestellt. Der vektorielle Mittelwert der Solarzellen-Normalenvektor ergibt den Solarzellenmodul-Normalenvektor 4. Dieser entspricht vorliegend dem Solarzellen-Normalenvektor der mittleren So larzelle, welche entsprechend einen Kippwinkel von 0° aufweist.
Der Winkel zwischen dem Solarzellenmodul-Normalenvektor 4 und dem Solar zellen-Normalenvektor einer Solarzelle ergibt den Kippwinkel dieser Solarzelle. Die Kippwinkel sind für jede Solarzelle jeweils über dem Solarzellen-Normalen vektor angegeben.
Wie zuvor erläutert, weist das Trägerelement 3 gemäß dem ersten Ausführungs beispiel lediglich eine einheitliche Krümmung in Richtung A gemäß Figur 1 a, Teilbild a) auf.
Entsprechend weisen alle Solarzellen des ersten Modulsegments 1 a und des dritten Modulsegments 1 c einen der Kippwinkel 8°, 12° oder 16° auf. Die Solar zellen des zweiten Modulsegments 1 b weisen einen Kippwinkel 0° oder 4° auf.
Dem ersten Modulsegment 1 a und dem dritten Modulsegment 1 c sind somit Kippwinkelbereiche 8° bis 16° zugeordnet. Dem zweiten Modulsegment 1 b ist ein Kippwinkelbereich 0° bis 4° zugeordnet. Der Kippwinkelbereich des zweiten Modulsegments 1 b ist somit disjunkt zu dem Kippwinkelbereich des ersten Mo dulsegments 1 a und des dritten Modulsegments 1 c.
Wie in Figur 1 ersichtlich, ist über Leiterbahnen jeweils der positive Pol der ers ten Solarzelle eines Modulsegments mit einem positiven Anschlusspol 5a ver bunden. Entsprechend ist jeweils der negative Pol der letzten Solarzelle in der Reihenschaltung eines jeden Modulsegments über Leiterbahnen mit einem ne gativen Anschlusspol 5b verbunden. Die drei Modulsegmente 1 a, b und 1 c sind somit parallel verschaltet.
Jedes Modulsegment weist die gleiche Anzahl an Solarzellen auf, vorliegend 18 Solarzellen. Jede Solarzelle eines Modulsegments ist unmittelbar benachbart zu zumindest einer weiteren, vorliegend zu zumindest zwei weiteren Solarzellen desselben Modulsegments angeordnet.
Das in den Figuren 2 und 2a dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Er findungsgemäßen Solarzellenmoduls unterscheidet sich von dem ersten Ausfüh rungsbeispiel, in dem das Trägerelement 3a des zweiten Ausführungsbeispiels Krümmungen in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen aufweist:
Gemäß der Darstellung in Figur 2a, weist das Trägerelement 3a in Richtung A eine einheitliche Krümmung mit Krümmungsradius 2000 mm und in Richtung B eine einheitliche Krümmung mit Krümmungsradius 1500 mm auf.
Jeder Solarzelle 2 ist wiederum ein Solarzellen-Normalenvektor zugeordnet, der senkrecht auf der Oberfläche der Solarzelle steht und der Vektorielle Mittelwert der Solarzellen-Normalenvektoren ergibt den Solarzellenmodul-Normalenvektor, der in der Darstellung der Figuren 2 und 2a jeweils senkrecht zur Zeichenebene steht.
In Figur 2a ist für jede Solarzelle jeweils der Kippwinkel angegeben, welcher sich als Winkel zwischen dem Solarzellen-Normalenvektor der Solarzelle und den Solarzellenmodul-Normalenvektor ergibt. Wie weiterhin in Figur 2a ersichtlich, weist das zweite Ausführungsbeispiel fünf Modulsegmente auf. Um ein erstes Modulsegment 1 a sind vier weitere Modul segmente 1 b, 1 c, 1 d und 1 e angeordnet. Wie in Figur 2 ersichtlich, weist jedes der vier Modulsegmente jeweils sechs Solarzellen auf, die in Reihe verschaltet sind.
Aus Figur 2a ist ersichtlich, dass dem ersten Modulsegment 1 a ein Kippwinkel bereich von 3° bis 5° zugeordnet ist, wohingegen den Modulsegmenten 1 b, 1 c, 1 d und 1 e jeweils ein Kippwinkelbereich 10° bis 20° zugeordnet ist. Es liegen somit zwei disjunkte Kippwinkelbereiche vor. Die Winkelspanne für Modulseg ment 1 a beträgt somit 2° und für die Modulsegmente 1 b, 1 c, 1 d und 1 e jeweils 10
Das Solarzellenmodul gemäß dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungs beispiel weist somit vier Modulsegmente 1 b, 1 c, 1 d und 1 e auf, welche ein Mit- ten-Modulsegment, das erste Modulsegment 1 a, umschließen.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Solarzellen im mittleren Bereich des Moduls, die relativ geringe Kippwinkel haben, weil sie Nahe am Scheitelpunkt der Wölbung sind, in ein Segment gruppiert werden. Dadurch reduziert sich die maximale Differenz des Kippwinkelbereichs der Segmente mit großen Kippwin keln, wodurch der Ertrag des Moduls gesteigert wird.
In den Figuren 3 und 3a ist ein drittes Auszugsbeispiel eines erfindungsgemä ßen Solarzellenmoduls dargestellt, welches eine Weiterbildung des in den Figu ren 2 und 2a dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels ist. Im Folgenden wird zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die wesentlichen Unter schiede eingegangen.
Das Trägerelement 3a des dritten Ausführungsbeispiels weist in Richtung A und in Richtung B unterschiedliche Krümmungsradien auf.
Das Solarzellenmodul des dritten Ausführungsbeispiels weist jedoch zehn Mo dulsegmente 1 a bis 11 auf. Jedes der Modulsegmente weist vier in Reihe ge schaltete Solarzellen 2 auf. Zwei Mitten-Modulsegmente 1 a und 1 b sind von ei- ner Gruppe von vier Modulsegmenten 1 c, 1 d , 1 e und 1f umschlossen. Am obe ren und unteren Rand gemäß der Darstellung in den Figuren 3 und 3a sind zu sätzlich jeweils drei quadratische Modulsegmente 1 g, 1 h und 1 i sowie 1 j , 1 k und 11 angeordnet.
Wie in Figur 3 ersichtlich, sind alle Modulsegmente parallel verschaltet.
In Figur 3a, Teilbild b) ist für jede Solarzelle 2 des Modulsegments gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel jeweils der Kippwinkel angegeben. Hierdurch erge- ben sich für die Modulsegmente folgende Kippwinkelbereiche: Diese Aufteilung ergibt den Vorteil, dass die Winkelbereiche eine maximale Dif ferenz von 5° nicht überschreiten. Zudem haben die Solarzellen in den Segmen ten eine ähnliche Orientierung zur Sonne. Bezugszeichenliste
1 a erstes Modulsegment
1 b zweites Modulsegment
1 c drittes Modulsegment 1 e bis 11 Modulsegmente 2 Solarzelle
3, 3a T rägerelement 4 Solarzellenmodul-Normalenvektor
5a, 5b Anschlusspole

Claims

Ansprüche
1. Solarzellenmodul, mit zumindest einem ersten, einem zweiten und einem dritten Modulsegment (1 a, 1 b, 1 c), wobei jedes der Modulsegmente (1 a - 11) eine Mehrzahl in Reihe verschalte- ter photovoltaischer Solarzellen (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) der Modulsegmente (1 a - 11) an oder in einem ge krümmten, flächigen Trägerelement (3, 3a) angeordnet sind, wobei jeder So larzelle ein Solarzellen-Normalenvektor zugeordnet ist, dem Solarzellenmo dul ein Solarzellenmodul-Normalenvektor (4) zugeordnet ist, welcher dem vektoriellen Mittelwert der Solarzellen-Normalenvektoren entspricht, jeder Solarzelle (2) ein Kippwinkel zugeordnet ist, welcher dem Winkel zwischen dem Solarzellen-Normalenvektor der Solarzelle (2) und dem Solarzellenmo dul-Normalenvektor (4) entspricht und jedem Modulsegment ein Kippwinkel bereich zugeordnet ist, dessen Grenzen durch den minimalen und maximalen Kippwinkel der Solarzellen (2) des Modulsegments (1 a - 11) bestimmt sind, dass die Kippwinkelbereiche von zumindest zwei Modulsegmenten (1 a - 11) disjunkt sind, dass die Modulsegmente (1 a - 11) parallel verschaltet sind, dass jedes Modulsegment (1 a - 11) die gleiche Anzahl an Solarzellen (2) auf weist und dass jede Solarzelle (2) eines Modulsegments (1 a - 11) unmittelbar benach bart zu zumindest einer weiteren Solarzelle (2) desselben Modulsegments (1 a - 11) angeordnet ist.
2. Solarzellenmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul zumindest 5, insbesondere zumindest 10, weiter bevorzugt zumindest 20 Modulsegmente (1 a - 11) aufweist.
3. Solarzellenmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul zumindest 3, insbesondere zumindest 5, weiter bevorzugt zumindest 10 Modulsegmente (1 a - 11) mit disjunkten Winkelberei chen auf.
4. Solarzellenmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Modulsegmente (1 a - 11) des Solarzellenmoduls die gleiche Anzahl an Solarzellen (2) aufweisen.
5. Solarzellenmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) jedes Modulsegments (1 a - 11) seriell verschaltet sind.
6. Solarzellenmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul zumindest eine Modulsegment (1 c, 1 d , 1 i , 1 h) aufweist, welches an zwei Seiten eines benachbarten Modulsegments an grenzt, insbesondere, welches zumindest eine Ecke eines benachbarten Mo- dulsegments umgreift.
7. Solarzellenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarzellenmodul eine Gruppe von zumindest zwei Modulsegmen- ten (1 c, 1 d , 1 i, 1 h), insbesondere von vier Modulsegmenten (1 c, 1 d , 1 i, 1 h) aufweist, welche zumindest ein Mitten-Modulsegment (1 a, 1 b), insbesondere zwei Mitten-Modulsegmente (1 a, 1 b) umschließen.
8. Solarzellenmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) des Solarzellenmoduls rückseitig kontaktierbare So larzellen ausgebildet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29924956U1 (de) 1999-02-20 2007-03-15 Webasto Ag Fahrzeugdach mit mehreren Solarzelleneinheiten
WO2010083408A1 (en) 2009-01-15 2010-07-22 Fisker Automotive, Inc. Solar power in a vehicle
JP6380181B2 (ja) 2015-03-18 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 太陽電池モジュール
KR101897748B1 (ko) 2017-04-24 2018-09-12 엘지전자 주식회사 곡면 태양전지 모듈
JP7460290B2 (ja) * 2019-11-15 2024-04-02 京セラ株式会社 太陽電池モジュール

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