WO2013045147A1 - Semitransparentes solarmodul und verglasungselement - Google Patents

Semitransparentes solarmodul und verglasungselement Download PDF

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WO2013045147A1
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Hendrik Boedeker
Jochen Feichtinger
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a solar module with a plurality of solar cells or solar cell areas. It also relates to a glazing element. State of the art
  • Typical collector modules have a size of 1 to 2 m 2 and are arranged on the outer shell of the building.
  • modules are increasingly integrated as parts of buildings or at least partially take over façade and roof functionality. It would be desirable to be able to replace windows with semitransparent solar modules, since in this way the total costs for window and PV system could be significantly reduced.
  • Crystalline modules include monocrystalline or polycrystalline cells which are arranged in the module in multiple strings.
  • the cells absorb the largest part of the incident light in layer thicknesses which are usually practiced up to now and are therefore optically intransparent, which permits use as a facade element, a use as a window element but virtually impossible.
  • 1 shows such a solar module 1 of the crystalline type of a plurality of solar cells 3, which are contacted by means of (here only schematically illustrated) metal conductor strips 5 electrically to each other or even externally.
  • Intermediate areas 7 between the solar cells 3 are electrically insulating and differ in the visual perception of the
  • a second technology is thin-film modules, in the manufacture of which the materials are typically deposited in thin layers on a glass substrate.
  • FIG. 2 shows such a thin-film module 11 with strip-shaped solar cell regions 13 of an integrated overall arrangement, between which (likewise strip-shaped) contacting regions 15 extend.
  • the individual layers are substantially thinner here than with crystalline modules, so that in principle a semitransparent module could be produced.
  • the prerequisite for semi-transparency are transparent front and back contact layers.
  • the module is usually divided into a plurality of sheet-like cells by structuring (see the strips 15 in Fig. 2), which give the module a "pinstripe-like" appearance, which is incompatible with the requirements of an optically homogeneous window pane.
  • a coated cover glass for photovoltaic modules is known, whose coating on the one hand serves to reduce the degree of reflection and thus an increase in the efficiency of the corresponding PV module, but on the other hand leads to an improved aesthetic appearance, since the module Surfaces darker and thus less disturbing.
  • a so-called photovoltaic glass pane is known in which the optical
  • Creativity by a plastic coating or by screen printing to be improved Creativity by a plastic coating or by screen printing to be improved. Disclosure of the invention
  • the invention provides a semitransparent solar module with the features of claim 1.
  • Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims.
  • the invention includes the idea of providing a solar module that appears visually as uniform as possible over the entire surface. It further includes the idea of achieving this goal by departing from the known concept of an undifferentiated additional coating over the entire module surface. Finally, the invention includes the idea of providing a coating which merely adjusts the transmission over the wavelength range of the visible light only locally in sections predetermined by the geometry of the solar cells or solar cell regions.
  • the invention is based on applying an additional layer to the solar module before, during or after the generation of the relevant semiconductor and contact layers, which is arranged complementary to the other regularly present layers, but at the same time has very similar absorption properties at least in the visible spectrum. In this way, the cell looks in its visual appearance now completely homogeneous and can thus z. B. use as a window glass.
  • the local coating is electrically insulating and can thereby further improve the electrical properties of the module on.
  • the local coating is at least partially multi-layered. In this way, specifically desired absorption or transmission characteristics can be realized, if required, also certain deviations from full-surface homogeneity in the entire wavelength range or partial regions of the visible light.
  • the local coating is carried out as an ink coating (for example by screen printing), or it comprises at least one partial layer formed from printing ink. Alternatively, it is designed as a galvanically or photochemically deposited layer, or it comprises a correspondingly produced partial layer.
  • the solar cell areas are formed as thin-layer or organic solar cell areas in an integrated arrangement.
  • the or a local coating is formed in structuring trenches thereof. According to the current state of the art, this embodiment is particularly suitable for window or other building exposure solutions with photovoltaic functionality.
  • the solar cells are of the crystalline silicon type and a local coating is formed in spacing regions between the individual solar cells.
  • a local coating is formed in spacing regions between the individual solar cells.
  • the or a local coating may be provided in patterning or contacting areas, in these as well as (in particular) in crystalline modules a design is technologically and cost-wise sense, in which the local coating as an outer coating on a front - Is formed or back-side support member.
  • FIG. 1 is a schematic representation (top view) of a crystalline solar module
  • FIG. 2 is a schematic representation (top view) of a thin-film solar module
  • 3A and 3B are diagrams for explaining an embodiment of the
  • Fig. 4 are schematic representations of process steps for
  • Figs. 3A and 3B schematically show a typical absorption pattern of alternating dark stripes 33 substantially corresponding to solar cell areas with absorbing material and bright stripes 35 corresponding to patterning trenches in a thin film solar module 31.
  • Fig. 3B shows a layer pattern 31C complementary thereto bright areas 33C and dark tinted stripes 35C, which is provided for covering with the thin film module 31 shown in Fig. 3A and for the whole-surface homogenization of its absorption characteristic.
  • the glass substrate is usually first prepared, then several layers of material (front and back contacts and absorber layers) are applied to each other.
  • the technologies used differ depending on the material used; possible are z.
  • mechanical processes or laser structuring processes are used.
  • After processing the module results in a characteristic pattern of the module, which is essentially resulting from the optical properties of the layers and the applied structuring measures.
  • the optical properties of the module can be measured or calculated. On this basis, it can be determined how a further layer on the module must be designed in order to convey an outwardly homogeneous image in its interaction with the already existing layers. Since PV modules i. A. be optimized to have a constant high absorption in the visible spectral range, the simplest approach is to pass through a selectively placed
  • the layer to be applied is to be chosen as complementary with respect to the averaged absorption index.
  • a simple and cost-effective way to produce this layer is by a printing process with an electrically insulating and broadband absorbing ink, with which one fills the resulting structuring diggers before or after the application of the other layers.
  • the absorbing ink can also be subsequently applied to the front glass of the PV module.
  • Other post-applicable methods include galvanic methods (deposition proportional to local conductivity), photochemical methods
  • the additional layer can also be applied at the same time as the regular layers. From an economic point of view, it would be desirable in this case if the method is similar to those already used, so that no additional machine must be purchased. It would be conceivable z. B. during a structuring step the resulting fill or roughen material-free areas.
  • step a shows a schematic representation of a process step sequence a) to h2) steps for producing an integrated thin-film solar module in two different embodiments 41 and 41 ', respectively, resulting from the alternative embodiment of a last step h1 or h2.
  • the process begins by providing a transparent support 411 (step a) onto which a transparent conductive layer 412 is deposited (step b), which is patterned in step c by forming first patterning trenches 412a.
  • step d an absorbent thin-section 413 is added, which is structured in a step e by the production of second structuring trenches 413a.
  • the structure formed thereby is covered in a step f with a second transparent conductive layer 414, and this step is followed by a further structuring step for producing third trenches 414a as step g.
  • both types of trenches 413a, 414a are respectively filled with a material having a suitable absorption coefficient, which is electrically insulating, but in The layer structure is completed by the application of a transparent front glass 416.
  • a backfilling of the trenches 413a, 414a is omitted; instead, superficial coatings 415a, 415b are applied to the front glass 416 locally at the locations of these trenches. Because of the greater depth of the trench 414a in relation to the trench 413a and the resulting greater initial value of the transparency in the trench 414a, the thickness of the coating 415b is chosen to be slightly larger here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul (1; 31; 41; 41') mit einer Mehrzahl von Solarzellen (3) oder Solarzellenbereichen (33), wobei auf einer Oberfläche des Solarmoduls lokal in durch die Geometrie der Solarzellen oder Solarzellenbereiche vorgegebenen Abschnitten (35C; 415; 415a; 415b) eine die Transmission über den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts herabsetzende Beschichtung derart vorgesehen ist, dass das Solarmodul visuell als ganzflächig homogen erscheint. Des Weiteren betrifft sie ein Verglasungselement eines Gebäudes oder Land- oder Wasserfahrzeugs, mit einem integrierten Solarmodul.

Description

Beschreibung
Titel
Semitransparentes Solarmodul und Veralasunaselement
Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer Mehrzahl von Solarzellen oder Solarzellenbereichen . Sie betrifft des Weiteren ein Verglasungsele- ment. Stand der Technik
In den letzten Jahren hat die Gewinnung von Nutzenergie aus regenerativen Quellen zunehmende wirtschaftliche Bedeutung erlangt. Ein besonders starkes Wachstum hat die direkte Nutzung von Sonnenenergie mittels photovoltaischer Erzeugung von Strom über Kollektoren auf Hausdächern und Fassaden erfahren . Typische Kollektormodule haben eine Größe von 1 bis 2 m2 und werden an der Außenhülle des Gebäudes angeordnet.
Neben technischen Kennzahlen wie Wirkungsgrad und Modulleistung spielen ästhetische Aspekte der Module für eine Wettbewerbsdifferenzierung eine zunehmende Rolle. Dies liegt darin begründet, dass Module zunehmend als Gebäudeteile integriert werden oder zumindest teilweise Fassaden- und Dachfunktionalität übernehmen . Wünschenswert wäre es, Fenster durch semitransparente Solarmodule ersetzen zu können, da auf diese Weise die Gesamtkosten für Fenster- und PV-System deutlich reduziert werden könnten .
Prinzipiell existieren heute mit zwei unterschiedlichen Basistechnologien gefertigte Produkte auf dem PV-Markt. Kristalline Module beinhalten mono- oder polykristalline Zellen, die im Modul in mehreren Strings angeordnet werden . Die Zellen absorbieren bei bisher üblicherweise praktizierten Schichtdicken den größten Teil des einfallenden Lichts und sind daher optisch intransparent, was einen Einsatz als Fassadenelement zulässt, einen Einsatz als Fensterelement aber praktisch unmöglich macht. Fig. 1 zeigt ein derartiges Solarmodul 1 vom kristallinen Typ aus einer Mehrzahl von Solarzellen 3, die mittels (hier nur schematisch dargestellter) metallischer Leitbänder 5 elektrisch miteinander bzw. noch extern kontaktiert sind. Zwischenbereiche 7 zwischen den Solarzellen 3 sind elektrisch isolie- rend und unterscheiden sich in der visuellen Wahrnehmung von den
Zellen-Bereichen. Wollte man derartige Solarmodule, speziell wenn sie aus dünnerem Siliziummaterial gefertigt werden als heute üblich, als Fassadenelemente mit einem gewissen Grad an Transparenz einsetzen, wären diese Bereiche visuell noch stärker störend als in Draufsicht.
Eine zweite Technologie stellen Dünnschichtmodule dar, bei deren Herstellung die Materialien typischerweise in dünnen Schichten auf ein Glas- Substrat abgeschieden werden. Fig. 2 zeigt ein derartiges Dünnschichtmodul 11 mit streifenförmigen Solarzellenbereichen 13 einer integrierten Gesamtanordnung, zwischen denen (gleichfalls streifenförmige) Kontaktie- rungs-Bereiche 15 verlaufen. Die einzelnen Schichten sind hier wesentlich dünner als bei kristallinen Modulen, so dass prinzipiell ein semitransparentes Modul hergestellt werden könnte. Voraussetzung für die Semitranspa- renz sind transparente Front- und Rückkontaktschichten.
Hierbei besteht aber das Problem, dass auch nicht-verspiegelte Dünnschichtmodule, bei denen transparente Rückkontakte eingesetzt werden, kein optisch homogenes Aussehen aufweisen. Aus Gründen der elektrischen Verschaltung ist das Modul üblicherweise in mehrere bahnenförmige Zellen mittels Strukturierung aufgeteilt (siehe die Streifen 15 in Fig. 2), die dem Modul ein„nadelstreifenartiges" Aussehen verleihen, welches mit den Anforderungen einer optisch homogenen Fensterscheibe nicht kompatibel ist. Aus der DE 103 29917 B4 ist ein beschichtetes Abdeckglas für Photovol- taik-Module bekannt, dessen Beschichtung einerseits einer Verminderung des Reflextionsgrads und damit einer Erhöhung des Wirkungsgrads des entsprechenden PV-Moduls dient, andererseits aber zu einem verbesserten ästhetischen Erscheinungsbild führt, da die Modul-Flächen dunkler und damit weniger störend erscheinen. Aus der DE 10349269 A9 ist eine sogenannte Photovoltaik-Glasscheibe bekannt, bei der die optische
Gestaltbarkeit durch eine Kunststoff beschichtung oder mittels Siebdruck verbessert werden soll. Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung wird ein semitransparentes Solarmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schließt die Überlegung ein, ein visuell als ganzflächig möglichst homogen erscheinendes Solarmodul bereitzustellen. Sie schließt weiter den Gedanken ein, dieses Ziel unter Abgehen vom bekannten Konzept einer undifferenzierten zusätzlichen Beschichtung über die gesamte Moduloberfläche zu erreichen. Schließlich gehört zur Erfindung der Gedanke, lediglich lokal in durch die Geometrie der Solarzellen oder Solarzellenbereiche vorgegebenen Abschnitten eine die Transmission über den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts heransetzende Beschichtung vorzusehen.
Die Erfindung basiert darauf, vor, während oder nach dem Erzeugen der relevanten Halbleiter- und Kontaktschichten auf das Solarmodul eine zusätzliche Schicht aufzubringen, die komplementär zu den anderen regulär vorhandenen Schichten angeordnet ist, gleichzeitig aber zumindest im sichtbaren Spektrum sehr ähnliche Absorptionseigenschaften aufweist. Auf diese Art wirkt die Zelle in ihrem optischen Erscheinungsbild nun vollständig homogen und lässt sich somit z. B. als Fensterglasscheibe einsetzen.
In einer Ausführung der Erfindung ist die lokale Beschichtung elektrisch isolierend und kann hierdurch auch die elektrischen Eigenschaften des Moduls weiter verbessern.
In weiteren Ausführungen ist die lokale Beschichtung mindestens abschnittsweise mehrschichtig ausgeführt. Hierdurch lassen sich gezielt gewünschte Absorptions- bzw. Transmissionscharakteristika realisieren, bedarfsweise auch bestimmte Abweichungen von einer ganzflächigen Homogenität im gesamten Wellen längenbereich oder Teilbereichen des sichtbaren Lichts.
In einer weiteren Ausführung ist die lokale Beschichtung als Druckfarben- Beschichtung (etwa mittels Siebdruck) ausgeführt, oder sie umfasst mindestens eine aus Druckfarbe gebildete Teilschicht. Alternativ ist sie als galvanisch oder photochemisch abgeschiedene Schicht ausgeführt, oder sie umfasst eine entsprechend erzeugte Teilschicht. In einer aus derzeitiger Sicht bevorzugten Realisierung sind die Solarzellenbereiche als Dünnschicht- oder organische Solarzellenbereiche in integrierter Anordnung gebildet. Die oder eine lokale Beschichtung ist in Strukturierungsgräben derselben ausgebildet. Diese Ausführung eignet sich nach derzeitigem Stand der Technik besonders für Fenster- oder sonstige Gebäudebelichtungs-Lösungen mit Photovoltaik-Funktionalität.
Möglich sind auch Ausführungen, bei denen die Solarzellen vom kristallinen Siliziumtyp sind und eine lokale Beschichtung in Abstandsbereichen zwischen den einzelnen Solarzellen ausgebildet ist. Nach derzeitigem Stand der Technologie kristalliner Solarmodule bietet sich deren Einsatz eher für Fassadenlösungen an, die von außen weitgehend homogen erscheinen sollen, deren Belichtungs-Funktion aber nachrangig ist.
Obgleich bei Dünnschicht-Solarmodulen die oder eine lokale Beschichtung in Strukturierungs- bzw. Kontaktierungsbereichen vorgesehen sein kann, ist bei diesen wie auch (insbesondere) bei kristallinen Modulen eine Ausführung technologisch und unter Kostenaspekten sinnvoll, bei der die lokale Beschichtung als äußere Beschichtung auf einem Front- oder Rückseiten-Trägerelement ausgebildet ist. Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung (Draufsicht) eines kristallinen Solarmoduls,
Fig. 2 eine schematische Darstellung (Draufsicht) eines Dünn- schicht-Solarmoduls,
Fig. 3A und 3B Skizzen zur Erläuterung einer Ausführungsform der
Erfindung und
Fig. 4 schematische Darstellungen von Prozessschritten zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Solarmoduls vom Dünnschicht-Typ. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 3A und 3B zeigen schematisch ein typisches Absorptionsmuster von alternierenden dunklen Streifen 33, die weitgehend Solarzellenbereichen mit absorbierendem Material entsprechen, und hellen Streifen 35, die Strukturierungsgräben entsprechen, bei einem Dünnschicht-Solarmodul 31. Fig. 3B zeigt ein hierzu komplementäres Schichtmuster 31C mit hellen Flächen 33C und dunklen getönten Streifen 35C, welches zur Überdeckung mit dem in Fig. 3A gezeigten Dünnschichtmodul 31 und zur ganzflächigen Homogenisierung von dessen Absorptionscharakteristik vorgesehen ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass in prinzipiell ähnlicher Weise komplementäre Absorptionsmuster auch für kristalline Module der in Fig. 1 gezeigten Art geschaffen werden können, um deren optisches Erscheinungsbild in Draufsicht oder (bei speziellen Ausführungen mit erhöhter Transparenz) auch im Durchlicht zu vergleichmäßigen.
Bei der Prozessierung von Dünnschicht-Solarmodulen wird üblicherweise zunächst das Glassubstrat vorbereitet, danach werden mehrere Materialschichten (Front- und Rückkontakte sowie Absorberschichten) aufeinander aufgebracht. Die dafür verwendeten Technologien unterscheiden sich je nach eingesetztem Material; möglich sind z. B. Sputtertechniken, galvanische Techniken, Aufdampftechniken, Plasma beschichtungstechniken oder Drucktechniken. Da nicht alle Schichten die komplette Kollektorfläche bedecken sollen, folgt den einzelnen Auftrag ungssch ritten üblicherweise ein Strukturie- rungsschritt, in dem lokal ein Teil des aufgebrachten Materials wieder entfernt wird. Hier kommen beispielsweise mechanische Verfahren oder Laser- strukturierungsverfahren zum Einsatz. Nach dem Prozessieren des Moduls ergibt sich ein charakteristisches Muster des Moduls, das im Wesentlichen aus den optischen Eigenschaften der Schichten und den angewandten Strukturierungsmaßnahmen resultiert.
Für einen gegebenen Gesamtprozess können die optischen Eigenschaften des Moduls (speziell lokale Absorption- und Reflexionseigenschaften) ver- messen oder berechnet werden. Auf dieser Basis kann ermittelt werden, wie eine weitere Schicht auf dem Modul beschaffen sein muss, um in ihrem Zusammenwirken mit den schon vorhandenen Schichten ein nach außen homogenes Bild zu vermitteln. Da PV-Module i. A. darauf optimiert werden, im sichtbaren Spektralbereich eine konstante hohe Absorption aufzuwei- sen, besteht der einfachste Ansatz darin, durch eine selektiv platzierte
Zusatzschicht die lokale Absorption lokal so weit anzuheben, bis sie den im Modul auftretenden Maximalwert erreicht. In diesem Sinn ist die aufzubringende Schicht als komplementär in Bezug auf den gemittelten Absorptionsindex zu wählen.
Eine einfache und kostengünstige Art, diese Schicht zu produzieren, besteht in einem Druckverfahren mit einer elektrisch isolierenden und breitbandig absorbierenden Farbe, mit der man die entstehenden Struktu- rierungsgräber vor oder nach der Aufbringung der anderen Schichten ver- füllt. Alternativ kann die absorbierende Farbe auch nachträglich auf das Frontglas des PV-Moduls aufgebracht werden. Andere nachträglich anwendbare Methoden beinhalten galvanische Methoden (Abscheidung proportional zur lokalen Leitfähigkeit), photochemische Methoden
(Abscheidung proportional zur transmittierten Lichtintensität) und gezielte Aufrauung von Oberflächen.
Generell kann die zusätzliche Schicht auch zeitgleich mit den regulären Schichten aufgebracht werden. Aus ökonomischer Sicht wäre es in diesem Fall wünschenswert, wenn das Verfahren ähnlich den schon verwendeten ist, so dass keine zusätzliche Maschine angeschafft werden muss. Denkbar wäre z. B. während eines Strukturierungsschrittes die entstehenden materialfreien Bereiche aufzufüllen oder aufzurauen.
Je nachdem, welcher Grad an optischer Homogenität des Moduls erreicht werden soll und welche Kosten hierfür anfallen dürfen, ist es auch möglich, mehr als eine zusätzliche Schicht aufzubringen. Auf diese Weise können z. B. Größen wie Reflexion und Absorption getrennt angepasst werden, auch das Auftreten spektral nicht konstanter Größen kann auf diese Weise einfacher berücksichtigt werden.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung einer Prozessschrittfolge a) bis h2) Schritte zur Herstellung eines integrierten Dünnschichtsolarmoduls in zwei verschiedenen Ausführungen 41 bzw. 41', die sich aus der alternativen Ausführung eines letzten Schritts hl bzw. h2 ergeben. Der Prozess beginnt der Bereitstellung eines transparenten Trägers 411 (Schritt a), auf den eine transparente Leitschicht 412 abgeschieden wird (Schritt b), welche im Schritt c durch Erzeugung erster Strukturierungsgräben 412a strukturiert wird. In einem Schritt d kommt eine absorbierende Dünnsicht 413 hinzu, welche in einem Schritt e durch Erzeugung zweiter Strukturierungsgräben 413a strukturiert wird. Die hierdurch gebildete Struktur wird in einem Schritt f mit einer zweiten transparenten Leitschicht 414 über- deckt, und auf diesen Schritt folgt als Schritt g ein weiterer Strukturie- rungsschritt zur Erzeugung dritter Gräben 414a.
Visuell auffällig sind in der so gebildeten Struktur die zweiten und dritten Strukturierungsgräben 413a und 414a, so dass eine Homogenisierung des optischen Erscheinungsbildes, speziell des Transmissionsverhaltens, sich auf das Vorsehen von Transmissions-Reduzierungsmitteln in diesen
Abschnitten konzentrieren muss (und kann).
Bei einer ersten Variante werden in einem Schritt hl beide Typen von Gräben 413a, 414a jeweils mit einem Material mit geeignetem Absorptionskoeffizienten ausgefüllt, welches elektrisch isolierend ist, aber in ähnlicher Weise absorbierend im Bereich des sichtbaren Lichts wirkt wie das aktive Solarzellenmaterial der Schicht 413. Anschließend wird der Schichtaufbau abgeschlossen durch das Aufbringend eines transparenten Frontglases 416. Bei der im Schritt h2 gezeigten Verfahrensführung wird alternativ von einer Verfüllung der Gräben 413a, 414a Abstand genommen; statt dessen werden lokal an den Orten dieser Gräben oberflächliche Beschichtungen 415a, 415b auf das Frontglas 416 aufgebracht. Wegen der größeren Tiefe des Grabens 414a gegenüber dem Graben 413a und des hierdurch beding- ten größeren Ausgangswertes der Transparenz im Graben 414a wird hier die Dicke der Beschichtung 415b etwas größer gewählt.
Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Ver- fahrens und der Vorrichtung.

Claims

Ansprüche
1. Solarmodul (1 ;31;41;41') mit einer Mehrzahl von Solarzellen (3) oder Solarzellenbereichen (33), wobei auf einer Oberfläche des Solarmoduls lokal in durch die Geometrie der Solarzellen oder Solarzel lenbereiche vorgegebenen Abschnitten (35C; 415; 415a; 415b) eine die Transmission über den Wellen längenbereich des sichtbaren Lichts herabsetzende Beschichtung derart vorgesehen ist, dass das Solarmodul visuell als ganzflächig homogen erscheint.
2. Solarmodul nach Anspruch 1,
wobei die lokale Beschichtung (35C;415;415a;415b) elektrisch isolierend ist.
3. Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die lokale Beschichtung (35C;415;415a;415b) mindestens abschnittsweise mehrschichtig ausgeführt ist.
4. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die lokale Beschichtung (35C;415;415a;415b) als Druckfarben- Beschichtung ausgeführt ist oder eine aus Druckfarbe gebildete Teilschicht umfasst.
5. Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die lokale Beschichtung (35C;415;415a;415b) als galvanisch oder photochemisch abgeschiedene Schicht ausgeführt ist oder eine galvanisch oder photochemisch abgeschiedene Teilschicht umfasst.
6. Solarmodul nach einem der vora ngehenden Ansprüche,
wobei die Solarzellen (3) vom kristallinen Siliziumtyp sind und eine lokale Beschichtung in Abstandsbereichen zwischen den einzelnen Solarzellen ausgebildet ist.
Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Solarzellenbereiche (33) als Dünnschicht- oder organische Solarzellenbereiche in integrierter Anordnung gebildet sind und die oder eine lokale Beschichtung (35C;415;415a;415b) in Strukturie- rungsgräben derselben ausgebildet ist.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ausgebildet als semitransparentes Solarmodul (1;31;41;41'), welches im Durchlicht visuell als ganzflächig homogen erscheint.
Solarzellenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die lokale Beschichtung (415a;415b) als äußere Beschichtung auf einem Front- oder Rückseiten -Trägerelement (416) ausgebildet ist.
10. Verglasungselement eines Gebäudes oder Land- oder Wasserfahrzeugs, mit einem integrierten Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018111163A1 (de) * 2018-05-09 2019-11-14 Enerthing Gmbh Türanordnung
DE102023110193A1 (de) 2023-04-21 2024-10-24 Leifheit Aktiengesellschaft Haushaltsgerät

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH678466A5 (en) * 1989-01-24 1991-09-13 Alpha Real Ag Solar panel module - has surface cover that provides uniform appearance
DE10349269A1 (de) 2003-10-20 2005-06-16 Glaswerke Arnold Gmbh & Co. Kg Photovoltaik-Glasscheibe
DE10329917B4 (de) 2003-07-02 2005-12-22 Schott Ag Beschichtetes Abdeckglas für Photovoltaik-Module
FR2876840A1 (fr) * 2004-10-20 2006-04-21 Etienne Bregeard Panneau photovoltaique partiellement transparent avec film actif commutable pour le controle du flux solaire
WO2009062106A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-14 Ming-Liang Shiao Photovoltaic roofing elements and roofs using them
US20110114178A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-19 Du Pont Apollo Limited Solar cell module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH678466A5 (en) * 1989-01-24 1991-09-13 Alpha Real Ag Solar panel module - has surface cover that provides uniform appearance
DE10329917B4 (de) 2003-07-02 2005-12-22 Schott Ag Beschichtetes Abdeckglas für Photovoltaik-Module
DE10349269A1 (de) 2003-10-20 2005-06-16 Glaswerke Arnold Gmbh & Co. Kg Photovoltaik-Glasscheibe
FR2876840A1 (fr) * 2004-10-20 2006-04-21 Etienne Bregeard Panneau photovoltaique partiellement transparent avec film actif commutable pour le controle du flux solaire
WO2009062106A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-14 Ming-Liang Shiao Photovoltaic roofing elements and roofs using them
US20110114178A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-19 Du Pont Apollo Limited Solar cell module

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