WO2015011174A1 - Vorrichtung zum schutz und reinigung optoelektronischer bauelemente - Google Patents

Vorrichtung zum schutz und reinigung optoelektronischer bauelemente Download PDF

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WO2015011174A1
WO2015011174A1 PCT/EP2014/065784 EP2014065784W WO2015011174A1 WO 2015011174 A1 WO2015011174 A1 WO 2015011174A1 EP 2014065784 W EP2014065784 W EP 2014065784W WO 2015011174 A1 WO2015011174 A1 WO 2015011174A1
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solar module
cleaning
protecting
flexible
electrode
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PCT/EP2014/065784
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Aron GUTTOWSKI
Eginhard Wollrab
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Heliatek
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20—Cleaning; Removing snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/70—Preventing freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
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    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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 present invention relates to the construction and application of a protection device with integrated
  • Cleaning device comprising at least two serially connected photoactive components comprising a first electrode, a second electrode and at least one photoactive layer between the electrodes.
  • photoactive components such as solar cells
  • PV modules photovoltaic modules
  • Silicon solar cells are rigid, bulky, heavy, and easily fragile among others.
  • flexible solar cells are already known.
  • Flexible PV modules offer the advantage of flexibility and can be rolled up due to their design.
  • the device according to US2011 / 0210209A1 is designed for space-saving transport and one-time unrolling.
  • Layers known which consist of polymers (eg US7825326 B2) or small molecules (eg EP 2385556 AI) are constructed. While polymers are characterized by the fact that they can not be vaporized and therefore can only be applied from solutions, small molecules can be vaporized.
  • the object is achieved by a device according to the
  • a device for protecting a flexible solar module contains at least one photoactive component.
  • the photoactive component comprises a first electrode, a second electrode, and at least one photoactive layer is contained between the electrodes.
  • the solar module may also comprise two or more photoactive components, such as organic solar cells, which may be, for example, serial
  • Flexible modules are resistant to environmental influences such as Dust, sand and ice are vulnerable as they reduce the efficiency of the flexible modules.
  • the substrate e.g., foils and glass
  • Sandstorms there is a risk of damaging the substrate (e.g., foils and glass) by e.g. Sandstorms.
  • a first embodiment of the invention is the Applied to the protection of the flexible solar module on the back of the photoactive component / integrated.
  • the device is for protecting the flexible solar module
  • the solar module is in this case arranged, for example, as a solar module on a lamella or divided into different sections, which are arranged on at least two or more lamellae.
  • the lamellae are designed to be rotatable to protect the flexible solar module, so that the lamellae can be folded down as needed, wherein the back of the solar module in
  • the slats are formed overlapping and have in the edge region
  • Sealing edge on which ensure sealing of the previous lamella when folding over the slats to prevent ingress of liquid and dust.
  • the slats are arranged on a pulling device. If necessary, the slats are pulled back over the pulling device, so that the individual slats are covered by the previous slat.
  • the traction device can be designed as a cable system.
  • Cleaning device can be designed as brushes, sponges, cleaning wiper, doctor blade, etc.
  • the flexible solar module has a wavy / accordion-like configuration.
  • the solar module can be compacted as needed, be pushed together, be. This can be about one
  • Traction device such as a cable system may be provided which collapses the solar module.
  • the photoactive areas of the flexible solar module are pushed together by the wave-shaped configuration so that they remain protected from harmful environmental influences.
  • the solar module can be pulled into a housing.
  • the device for protecting the flexible solar module is formed from a shape memory material.
  • Shape memory material can both
  • Shape memory polymers as well as shape memory metal alloys act.
  • Shape memory polymers are plastics that have a shape memory effect, so they seem to be able to "remember” their former external shape, despite a strong transformation in the meantime.
  • the flexible solar module in the edge region on a fixation wherein the fixation is formed from a shape memory material.
  • the shape memory material preferably has a compacted starting shape, such as rolled, folded, etc. and is brought by an energy input in a prestressed form.
  • Energy input can be done for example by thermal, electrical, magnetic or mechanical energy.
  • the fixation When used as a protection for the flexible solar module, the fixation is biased, for example, in a stretched shape by mechanical energy, whereby the flexible
  • Solar module is aligned in a planar shape. in the
  • the flexible solar module by a
  • further energy input for example, be converted by mechanical energy in its original form.
  • the fixation is converted into its compacted form, whereby the flexible solar module is also converted into a compacted form.
  • the flexible solar module is also converted into a compacted form and protected against weather or sandstorms.
  • Shape memory material It can by means of a
  • the device is for protecting the flexible solar module
  • the preferably transparent film acts as a protective film / sacrificial film on the photoactive surface.
  • the film is detachably formed and can be changed at intervals or after exposure to environmental influences.
  • the protective film is cleaned after unrolling and reused when re-rolling the solar film.
  • the film is changed automatically.
  • the flexible solar module for example, be designed to be rollable, wherein when rolling the solar module, the film from
  • the film is also provided in a roll form to be limited
  • the device for protecting the flexible solar module is as
  • advantageous embodiment is carried out first, a cleaning of the protective layer, such as when rolling the
  • the solar module by suitable cleaning agents.
  • the solar module is first provided with a solution which contains the dissolved monomers of the transparent protective layer.
  • the solution can fill in cracks or scratches in the protective layer caused by environmental influences by polymerization. In this way, defects in the existing protective layer can be remedied, which allows extended life of the solar module even in special demanding regions, such as deserts.
  • the device for protecting a flexible module is one
  • the device comprises at least one energy storage system.
  • the task of the flexible module is solar energy in
  • Energy use is preferably an energy storage
  • the energy storage system includes
  • the energy storage system is integrated in a roll. This is connected via a sliding contact and / or a cable / -band and / or electromagnetically connected to the flexible module.
  • a cable break during rolling in and out of the flexible module is avoidable, in which the role of such a scope includes that the cable does not suffer from crushing and a cable break occurs.
  • the invention comprises at least one light and / or wind sensor.
  • Light sensors convert light into a photoelectric effect
  • the task of the light sensor is to control the device for protecting the flexible module depending on the incidence of sunlight so that the flexible module on the device for protecting the flexible solar module is effectively protected from environmental influences.
  • control of the device for protecting the flexible solar module comprises a wind sensor.
  • Wind sensors include a wind transmitter (e.g., cup cross) and an evaluation unit.
  • the flexible module is protected by the device for protecting a flexible module.
  • Device for protecting the flexible solar module at least one device for rolling in and out of the solar module with a movable in two-sided direction role, which is set manually via a crank and / or electrically at least one motor in motion.
  • the device for rolling in and out of the flexible module is of a
  • the housing serves as protection
  • the cleaning system comprises at least one cleaning element and / or at least one cleaning agent.
  • Detergents are consumables and serve the purpose
  • the cleaning agents comprise water, soaps,
  • Cleaning pastes electrostatic fields and compressed air. Furthermore, cleaning agents are applicable, which cause no damage to the flexible module.
  • Cleaning elements serve to remove and / or absorb the dirt and the cleaning agent dissolved by the cleaning agent from the flexible module.
  • the cleaning element comprises at least one sponge. This is preferably mounted by means of a fastening in the housing. In the curling process, a nozzle is preferably activated, which wets the sponge with detergent. The sponge rests against the flexible module so that wetting of the flexible module with the cleaning agent takes place. Preferably, at least one rubber lip is fixed in the housing, which removes the dirt and the cleaning film in at least one rolling operation of the flexible module.
  • Cleaning element at least one additional rollable sponge below the back of the flexible module.
  • the sponge is moistened with cleaning agent.
  • the said cleaning agents can act over the period in which the flexible solar module is rolled up. This can be, for example, difficult to remove dirt.
  • Cleaning element at least one cleaning bath.
  • the under area of the housing is covered with a detergent
  • the flexible module dips into the cleaning agent and wets its surface or the completely flexible module itself
  • Unroll can be at intervals or in one pass
  • the cleaning element further comprises a purely physical and / or a chemical-physical filter system to filter out particles such as turbid substances from the cleaning bath.
  • Purely physical filtration systems include gravel, sand filters and ultrafiltration microfiltration.
  • chemical and physical filters include activated carbon filters.
  • nanofiltration Via preferably at least one valve, a complete replacement of the cleaning agent is ensured.
  • an integrated cleaning agent circulation system that is equipped with at least one filter. Above the filter, the cleaning agent is filtered so far that the flexible module is not damaged by particle residues in a renewed cleaning process.
  • Cleaning element at least one air nozzle.
  • the air nozzle mounted in the housing cleans the solar film during the reeling process by means of air pressure.
  • At least one suction device At least one suction device
  • Non-contact cleaning since there is no contact with the surface of the flexible module and the surface is not damaged.
  • Cleaning element at least one brush.
  • the brush is movable or immovable in its embodiment.
  • the movable brush is rotatably mounted counterclockwise or clockwise, as well as manually and / or automatically controlled by a motor.
  • the brush head is variable in size and depending on the surface to be cleaned of synthetic and / or natural bristles, the one
  • Cleaning element at least a vacuum cleaner.
  • a vacuum cleaner evaporates liquid under diminished
  • the vacuum cleaner can be inside and
  • Cleaning element at least one electrostatic
  • the device for protecting the flexible solar module comprises at least one connection for the arrangement of the module and / or a cleaning element.
  • An embodiment comprises a screw connection.
  • the flexible module and / or the cleaning element are fastened to the roller with at least one screw.
  • the device for protecting the flexible solar module comprises a clamping connection.
  • the roller consists of at least two parts, wherein in each half of the part at least one groove is introduced.
  • the groove comprises straight, 1-shaped, z-shaped, u-shaped, round, angular forms.
  • the flexible module and / or the cleaning element are first inserted into the groove and then the part halves are firmly connected to each other (for example with screws).
  • the device for protecting the flexible solar module comprises a crimp connection.
  • the role consists of at least two halves. Between the partial halves are the flexible module and / or the Cleaning element, which is firmly connected by pressure of the assembled half-parts.
  • the device for protecting the flexible solar module comprises a
  • Adhesive bond In this case, the flexible module and / or the cleaning element by means of an adhesive, comprising
  • Hotmelt adhesives plastic adhesives, pressure-sensitive adhesives, contact adhesives, solvent / dispersion adhesives, glues, polymerization adhesives,
  • the device for protecting the flexible solar module comprises a connection by means of additional fastening lips on the flexible module edge and / or edge of the cleaning element.
  • the roller is equipped with at least one additional fastening edge, to which the fastening lips of the flexible module and / or the cleaning element are attached.
  • Conceivable is a screw, adhesive or plug connection. Any other attachment method may be used as long as it firmly connects the flexible module and / or the cleaning element to the roller.
  • the system can be used on the basis of its construction both in the private sector (for example at the house) and in the industrial sector (for example solar park). Flexibility is characterized in that the system in its embodiment (e.g., dimensions, weight,

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Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls bereitgestellt. Das flexible Modul enthält dabei zumindest ein photoaktives Bauelement. Das photoaktive Bauelement umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden ist zumindest eine fotoaktive Schicht enthalten. Das Solarmodul kann auch zwei oder mehr photoaktive Bauelemente, wie etwa organischen Solarzellen, umfassen, welche beispielsweise seriell verschaltet sind.

Description

Vorrichtung zum Schutz und Reinigung optoelektronischer
Bauelemente
Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau und Anwendung einer Schutzvorrichtung mit integrierter
Reinigungseinrichtung, enthaltend zumindest zwei seriell verschaltete fotoaktive Bauelemente umfassend eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden zumindest eine fotoaktive Schicht.
Im alltäglichen und industriellen Umfeld finden gegenwärtig fotoaktive Bauelemente, etwa wie Solarzellen auf
Siliziumbasis bereits eine breite Anwendung. Dabei sind sie einer ständigen Verschmutzung durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Staub, Sand, Frost, Regen etc. ausgesetzt. Diese Verschmutzungen auf den Einstrahlflächen führen zu einer geringeren Effizienz und Lebensdauer der Photovoltaik Module (PV-Module) .
Verschmutzungen im Betrieb sind unausweichlich und werden im Nachgang nach Stand der Technik händig, mittels Bürsten oder manuell mit gesteuerten Reinigungsrobotern
(WO002008014760A2) gesäubert . Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der automatischen Reinigung mittels
herablaufenden Wassers (US020110259380A1, CN000101533865A) oder mittels mobilen Reinigungssystemen wie in
DE102010033800A1 dargestellt. Diese Reinigungssysteme sind aufwendig zu betreiben oder müssen über umständlichen
Rahmenkonstruktionen an die PV-Module angebracht werden. Noch umständlicher sind industrielle PV-Module in Solarparks zu reinigen. Aufgrund ihrer Größe und Anzahl bedarf es mobile Reinigungsstationen. So ist beispielsweise in
EP000002369262A1 ein hydraulischer Auslegearm mit
Reinigungsdüsen offenbart, der auf einem Fahrzeug angebracht ist .
Diese Reinigungseinrichtungen sind so konstruiert, dass sie den Erfordernissen von Solarzellen auf Siliziumbasis
entsprechen. Silizium-Solarzellen sind unter anderen starr, unhandlich, schwer und leicht zerbrechlich. Darüber hinaus sind bereits flexible Solarzellen bekannt.
Flexible PV-Module bieten den Vorteil der Biegsamkeit und können aufgrund ihrer Ausgestaltung eingerollt werden.
Flexible PV-Module sind in unterschiedlichen
Ausführungsformen verfügbar. So sind beispielsweise
Dünnschicht-Solarzellen bekannt, welche eine flexible
Ausgestaltung aufzeigen und bevorzugt aktive Schichten aus amorphen Silicium ( -Si) oder CIGS (Cu(In,Ga) (S,Se)2)
aufweisen .
In der US2011/0210209A1 wird das Aufrollen von Solarzellen, die zu Modulen verschaltet sind, wobei zwischen den Zellen Lücken sind, in denen ein elastisches Material die Biegung der starren Module garantiert. Dabei wird entweder auf kreisförmige Rollen mit ausreichend großem Radius oder auf quadratische Rollen mit einer Seitenkante, die an die Breite der Solarzellen angepasst ist aufgerollt .
Mit Änderung der Zellgrößen ist damit eine Veränderungen der Rollen nötig. Kleine Rollen sind nur mit kleinen Zellbreiten möglich .
Die Vorrichtung nach der US2011/0210209A1 ist zum platzsparenden Transport und einmaligen Ausrollen konstruiert.
Weiterhin sind flexible Solarzellen mit organischen
Schichten bekannt, welche aus Polymeren (z.B. US7825326 B2) oder kleinen Molekülen (z.B. EP 2385556 AI) aufgebaut sind. Während Polymere sich dadurch auszeichnen, dass diese nicht verdampfbar und daher nur aus Lösungen aufgebracht werden können, sind kleine Moleküle verdampfbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorteile flexibler PV-Module zu nutzen und eine Vorrichtung
bereitzustellen, welches dem PV-Modul Schutz vor
Umwelteinflüssen bietet. Darüber hinaus soll es die
umgewandelte Energie speichern können.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den
unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls bereitgestellt. Das flexible Modul enthält dabei zumindest ein photoaktives Bauelement. Das photoaktive Bauelement umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden ist zumindest eine fotoaktive Schicht enthalten. Das Solarmodul kann auch zwei oder mehr photoaktive Bauelemente, wie etwa organischen Solarzellen, umfassen, welche beispielsweise seriell
verschaltet sind.
Unter dem Begriff „flexibel" wird vorliegend eine elastische Verformbarkeit des Solarmoduls verstanden.
Flexible Module sind gegen Umwelteinflüsse wie z.B. Staub, Sand und Eis anfällig, da sie die Effizienz der flexiblen Module vermindern. Zudem besteht die Gefahr der Beschädigung des Substrates (z.B. Folien und Glas) durch z.B. Sandstürme.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls auf der Rückseite des photoaktiven Bauelementes aufgebracht/ integriert .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls
lamellenförmig ausgebildet, wobei die photoaktiven
Bauelemente auf den Lamellen angeordnet sind. Das Solarmodul wird hierbei beispielsweise als ein Solarmodul auf einer Lamelle angeordnet oder aber in verschiedene Abschnitte aufgeteilt, welche auf zumindest zwei oder mehr Lamellen angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zum Schutz des flexiblen Solarmoduls die Lamellen drehbar ausgebildet, sodass die Lamellen bei Bedarf umgeklappt werden können, wobei die Rückseite des Solarmoduls in
Richtung der Umwelteinflüsse weist. Dadurch kann die
möglicherweise empfindlichere photoaktive Beschichtung beispielsweise vor Sandstürmen oder Witterungseinflüssen geschützt werden. Vorteilhafterweise sind die Lamellen überlappend ausgebildet und weisen im Randbereich eine
Dichtkante auf, welche beim Umklappen der Lamellen eine Abdichtung der vorhergehenden Lamelle gewährleisten, um ein Eindringen von Flüssigkeit und Staub zu unterbinden.
In einer alternativen Ausgestaltung der vorbeschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind die Lamellen an einer Zugvorrichtung angeordnet. Bei Bedarf werden die Lamellen über die Zugvorrichtung zurückgezogen, sodass die einzelnen Lamellen durch die vorhergehende Lamelle abgedeckt werden. Beispielsweise kann die Zugvorrichtung als Seilzugsystem ausgeführt sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die einzelnen Lamellen an der Unterseite eine Reinigungsvorrichtung auf, wodurch beim Zurückziehen der einzelnen Lamellen die nachfolgende Lamelle über die
Reinigungsvorrichtung gereinigt wird. Als
Reinigungsvorrichtung können dabei etwa Bürsten, Schwämme, Reinigungswischer, Rakel, etc. ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das flexible Solarmodul eine wellenförmige/ Ziehharmonika ähnliche Ausgestaltung auf. Durch die wellenförmige
Ausgestaltung kann das Solarmodul bei Bedarf kompaktiert, etwa zusammengeschoben, werden. Hierzu kann etwa eine
Zugvorrichtung, wie etwa ein Seilzugsystem vorgesehen sein, welches das Solarmodul zusammenschiebt. Dabei werden die photoaktiven Bereiche des flexiblen Solarmoduls durch die wellenförmige Ausgestaltung so zusammengeschoben, dass diese vor schädigenden Umwelteinflüssen geschützt bleiben. Zudem kann das Solarmodul in ein Gehäuse eingezogen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls aus einem Formgedächtnismaterial ausgebildet ist. Als
Formgedächtnismaterial können dabei sowohl
Formgedächtnispolymere als auch Formgedächtnismetall¬ legierungen fungieren. Formgedächtnispolymere (FGP) sind Kunststoffe, die einen Formgedächtniseffekt (englisch shape- memory effect) aufweisen, also sich an ihre frühere äußere Form trotz einer zwischenzeitlichen starken Umformung scheinbar „erinnern" können.
In einer Ausgestaltung der vorbeschriebenen Ausführungsform weist das flexible Solarmodul im Randbereich eine Fixierung auf, wobei die Fixierung aus einem Formgedächtnismaterial ausgebildet ist. Das Formgedächtnismaterial weist dabei vorzugsweise eine kompaktierte Ausgangsform auf, wie etwa gerollt, gefaltet, etc. und wird durch einen Energieeintrag in eine vorgespannte Form gebracht. Ein solcher
Energieeintrag kann beispielsweise durch thermische, elektrische, magnetische oder mechanische Energie erfolgen.
In der Anwendung als Schutz für das flexible Solarmodul wird die Fixierung beispielsweise in eine gestreckte Form durch mechanische Energie vorgespannt, wodurch das flexible
Solarmodul in eine planare Form ausgerichtet wird. Im
Bedarfsfall kann das flexible Solarmodul durch einen
weiteren Energieeintrag beispielsweise durch mechanische Energie in seine Ausgangsform überführt werden. Dabei wird die Fixierung in seine kompaktierte Form überführt, wodurch das flexible Solarmodul ebenfalls in eine kompaktierte Form überführt wird. Dadurch wird das flexible Solarmodul ebenfalls in eine kompaktierte Form überführt und so gegen Witterungseinflüsse oder Sandstürme geschützt.
In einer alternativen Ausgestaltung der vorbeschriebenen Ausführungsform weist die Rückseite des flexiblen
Solarmoduls eine Beschichtung mit einem
Formgedächtnismaterial auf. Dabei kann mittels eines
Energieeintrags das flexible Solarmodul vollflächig
kompaktiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls
folienförmig ausgebildet. Die vorzugsweise transparente Folie fungiert dabei als Schutzfolie/ Opferfolie auf der photoaktiven Oberfläche. Vorteilhaft ist die Folie lösbar ausgebildet und kann in zeitlichen Abständen oder nach erfolgter Beanspruchung durch Umwelteinflüsse gewechselt werden . In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Schutzfolie nach dem Abrollen gereinigt und bei erneutem Ausrollen der Solarfolie erneut verwendet.
In einer Ausgestaltung der vorbeschriebenen Ausführungsform wird die Folie automatisch gewechselt. Dabei kann das flexible Solarmodul beispielsweise rollbar ausgebildet sein, wobei beim Einrollen des Solarmoduls die Folie vom
Solarmodul durch geeignet Mittel entfernt wird. Beim
erneuten Ausrollen des Solarmoduls erfolgt hierbei
vorteilhafterweise eine erneute Anordnung einer Folie auf dem Solarmodul. Vorteilhafterweise wird die Folie ebenfalls in einer Rollenform bereitgestellt, um begrenzte
Raumanforderungen zu erfüllen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls als
transparente Schutzschicht ausgebildet. In einer
vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt dabei zunächst eine Reinigung der Schutzschicht, etwa beim Einrollen des
flexiblen Solarmoduls durch geeignete Reinigungsmittel. Bei erneuter Verwendung des Solarmoduls wird dieses zunächst mit einer Lösung versehen, welche die gelösten Monomere der transparenten Schutzschicht enthält. Die Lösung kann dabei durch Umwelteinflüsse gebildete Risse oder Kratzer in der Schutzschicht durch Polymerisation ausfüllen. Auf diese Weise können Defekte in der bestehenden Schutzschicht behoben werden, was zu einer verlängerten Nutzungsdauer des Solarmoduls auch in besonderen anspruchsvollen Regionen, wie etwa Wüsten, erlaubt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Moduls als eine
Vorrichtung zum Ein- und Ausrollen des flexiblen Solarmoduls ausgebildet. Durch die Möglichkeit des Einrollens des
flexiblen Solarmoduls ist ein effektiver Schutz vor
Umwelteinflüssen möglich. Dies wird durch die flexible
Ausgestaltung des Solarmoduls ermöglicht, die eine
Rollbarkeit des Solarmoduls ohne physische Beschädigung ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung
flexibler Solarmodule auf Basis organischer Moleküle,
insbesondere kleiner Moleküle, welche flexible Module mit dünnen Schichtdicken ermöglichen. Diese Module können in besonders einfacher Weise beliebig ein- und ausgerollt werden, ohne deren Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls zumindest ein Reinigungssystem.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest ein Energiespeichersystem.
Aufgabe des flexiblen Moduls ist Sonnenenergie in
elektrische Energie umzuwandeln. Für eine nachhaltige
Energienutzung ist vorzugsweise ein Energiespeicher
notwendig, welcher die umgewandelte Energie speichert und nach Bedarf abgibt. Das Energiespeichersystem umfasst
zumindest eine Batterie und/oder Akku mit elektrischer Kontaktierung und Laderegelung und/oder mindestens einem Leitungskabel .
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, ist das Energiespeichersystem in einer Rolle integriert. Dieser ist über einen Schleifkontakt und/oder einem Leitungskabel/ -band und/ oder elektromagnetisch mit dem flexiblen Modul verbunden. Ein Kabelbruch während des Ein- und Ausrollens des flexiblen Moduls ist vermeidbar, in dem die Rolle einen solchen Umfang umfasst, dass das Kabel keine Quetschung erleidet und ein Kabelbruch entsteht.
In einer Ausführungsform umfasst die Erfindung wenigstens einen Licht- und/oder Windsensor. Lichtsensoren wandeln Licht unter Benutzung des fotoelektrischen Effekts in ein
elektrisches Signal um. Die Aufgabe des Lichtsensors ist, die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Moduls je nach Sonneneinfall so zu steuern, dass das flexible Modul über die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls wirksam vor Umwelteinflüssen geschützt wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuerung der Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls einen Windsensor. Windsensoren umfassen einen Windgeber (z.B. Schalenkreuz) und eine Auswerteinheit. Je nach definiertem Windwarnbereich, wird das flexible Modul über die Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Moduls geschützt.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls zumindest eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrollen des Solarmoduls mit einer in beidseitiger Richtung beweglichen Rolle, welche manuell über eine Kurbel und/oder elektrisch zumindest mit einem Motor in Bewegung gesetzt wird. Die Vorrichtung zum Ein- und Ausrollen des flexiblen Moduls ist von einem
Gehäuse umgeben, an denen sich ein Reinigungssystem
befindet. Zudem dient das Gehäuse als Schutz vor
Umwelteinflüssen .
In einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Reinigungssysteme anwendbar.
Das Reinigungssystem umfasst zumindest ein Reinigungselement und/oder zumindest ein Reinigungsmittel. Reinigungsmittel sind Verbrauchsstoffe und dienen der
Entfernung von Schmutz auf den flexiblen Modulen. Vorliegend umfassen die Reinigungsmittel Wasser, Seifen,
Reinigungspasten, elektrostatische Felder und Druckluft. Weiterhin sind Reinigungsmittel anwendbar, die keine Beschädigung des flexiblen Moduls herbeiführen.
Reinigungselemente dienen dazu, den von dem Reinigungsmittel gelösten Schmutz und das Reinigungsmittel von dem flexiblen Modul zu entfernen und/ oder aufzunehmen.
In einer Ausführungsform umfasst das Reinigungselement zumindest einen Schwamm. Dieser ist vorzugsweise mittels einer Befestigung im Gehäuse angebracht. Im Einrollvorgang wird vorzugsweise eine Düse aktiviert, welche den Schwamm mit Reinigungsmittel befeuchtet. Der Schwamm liegt an dem flexiblen Modul auf, sodass eine Benetzung des flexiblen Moduls mit dem Reinigungsmittel stattfindet. Vorzugsweise ist wenigstens eine Gummilippe im Gehäuse befestigt, welche den Schmutz und den Reinigungsfilm in zumindest einem Rollvorgang von dem flexiblen Modul abzieht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das
Reinigungselement zumindest einen zusätzlich abrollbaren Schwamm unterhalb der Rückseite des flexiblen Moduls. Im Einrollvorgang wird der Schwamm mit Reinigungsmittel befeuchtet. Zugleich erfolgt auf der Rolle mit dem Schwamm ein Abrollvorgang, wobei der Schwamm mit dem flexiblen Modul auf wenigstens einer weiteren Rolle aufgerollt wird. Vorteilhaft in dieser Ausführungsform ist, dass die genannten Reinigungsmittel über den Zeitraum einwirken können, in dem das flexible Solarmodul eingerollt ist. Damit lässt sich beispielsweise schwer lösbarer Schmutz beseitigen. Zumindest zwei sich vorzugsweise an der Öffnung des Gehäuses befindliche Gummilippen, ziehen im
Ausrollvorgang den Schmutzfilm von dem flexiblen Modul ab.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das
Reinigungselement zumindest ein Reinigungsbad. Der unter Bereich des Gehäuses ist mit einem Reinigungsmittel
zumindest so gefüllt, dass die Rolle das Reinigungsmittel berührt. Im Aufrollvorgang taucht das flexible Modul in das Reinigungsmittel und benetzt deren Oberfläche oder das vollständig flexible Modul selbst. Das Auf- und
Abrollen kann in Intervallen oder in einem Durchgang
geschehen, sodass je nach Beschmutzungsgrad die Einwirkzeit des Reinigungsmittel zum Lösen des Schmutzes variabel ist. Zumindest eine im Gehäuse vorhandene Gummilippe zieht den Schmutz auf dem flexiblen Modul ab. Das Reinigungselement umfasst des Weiteren ein rein physikalisches und/oder ein chemisch- physikalisches Filtersystem, um Partikel wie Trübstoffe aus dem Reinigungsbad herauszufiltern . Rein physikalische Filtersysteme umfassen Kies-, Sandfilter und die Ultra-, Mikrofiltration . Chemisch-, physikalische Filter hingegen umfassen Aktivkohlefilter. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der Nanofiltration . Über vorzugsweise zumindest ein Ventil, ist ein vollständiger Austausch des Reinigungsmittels gewährleistet. Denkbar ist auch ein integriertes Reinigungsmittelkreislaufsystem, das mit wenigstens einem Filter ausgestattet ist. Über dem Filter wird das Reinigungsmittel soweit gefiltert, dass das flexible Modul in einem erneuten Reinigungsvorgang nicht durch Partikelreste beschädigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das
Reinigungselement zumindest eine Luftdüse. Die im Gehäuse angebrachte Luftdüse reinigt im Aufrollvorgang den Solarfilm mittels Luftdruck. Wenigstens eine Absaugvorrichtung
verhindert eine erneute Ablagerung des Schmutzes auf dem flexiblen Modul. Als vorteilhaft erweist sich die
berührungslose Reinigung, da keine Berührung der Oberfläche des flexiblen Moduls stattfindet und die Oberfläche nicht beschädigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das
Reinigungselement zumindest eine Bürste. Die Bürste ist in ihrer Ausführungsform beweglich oder unbeweglich.
Die bewegliche Bürste ist gegen oder im Uhrzeigersinn drehbar gelagert, sowie manuell und/oder automatisch über einen Motor gesteuert. Der Bürstenkopf ist in seiner Größe variabel und besteht je nach zu reinigender Oberfläche aus synthetischen und/oder natürlichen Borsten, die einen
variablen Härtegrad aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das
Reinigungselement zumindest einen Vakuumreiniger.
Ein Vakuumreiniger verdampft Flüssigkeit unter verminderten
Luftdruck. Dabei wird über einen am Vakuumreiniger
befestigten Schlauch, der mit einem passenden Mundstück verbunden ist und auf dem flexiblen Modul aufliegt, der Schmutz abgesaugt. Der Vakuumreiniger kann innerhalb und
außerhalb des Gehäuses angebracht werden. Als vorteilhaft erweist sich bei dem Reinigungselement die Beseitigung von
Schmutz ohne Aufwirbelung von Schmutz.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das
Reinigungselement zumindest einen elektrostatischen
Oberflächenreiniger. Die sich auf der Oberfläche des
flexiblen Moduls angesammelten Staubpartikel werden mit ionisiert und durch ein elektrisches Feld geführt. Eine Elektrode zieht die geladenen Staubpartikel an und/ oder lässt diese von der Oberfläche leicht abheben, wodurch die
gelösten Staubpartikel mit einem Luftstrom zu einem
Staubkollektor geführt können. Vorteilhaft an diesem
Reinigungselement ist, dass auch Kleinstpartikel mit
Durchmesser kleiner als 20 ym von dem flexiblen
Modul entfernt werden und die Reinigung berührungslos
verläuft .
Darüber hinaus können die Ausführungsformen der
Reinigungselemente miteinander kombiniert werden,
verbesserten Reinigungseffekt zu erhalten.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls wenigstens eine Verbindung zur Anordnung des Moduls und/oder eines Reinigungselements. Eine Ausführungsform umfasst eine Schraubverbindung. Dabei werden das flexible Modul und/oder das Reinigungselement zumindest mit einer Schraube an der Rolle befestigt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls eine Klemmverbindung. Die Rolle besteht aus wenigstens zwei Teilen, wobei in jeder Teilhälfte wenigstens eine Nut eingebracht ist. Die Nut umfasst gerade, 1-förmige, z-förmige, u-förmige, runde, eckige Ausprägungsformen. Das flexible Modul und/oder das Reinigungselement werden zunächst in die Nut eingelegt und anschließend werden die Teilhälften miteinander (z.B. mit Schrauben) fest verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls eine Quetschverbindung. In dieser Ausführungsform befindet sich keine Nut in der Rolle. Die Rolle besteht aus wenigstens zwei Teilhälften. Zwischen den Teilhälften befinden sich das flexible Modul und/oder das Reinigungselement, welches über Druck der zusammengefügten Teilhälften fest verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls eine
Klebeverbindung. Dabei wird das flexible Modul und/oder das Reinigungselement mittels eines Klebers, umfassend
Schmelzklebstoffe, Plastiksolklebstoffe, Haftklebstoffe, Kontaktklebstoffe, Lösungsmittel-/DispersionsklebStoffe, Leime, Polymerisationsklebstoffe,
Polykondensationsklebstoffe oder Polyadditionsklebestoffe an der Rolle fest fixiert.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls eine Verbindung mittels zusätzlicher Befestigungslippen am flexiblen Modulrand und/oder Rand des Reinigungselements. Dabei ist die Rolle mit wenigstens einem zusätzlichen Befestigungsrand ausgestattet, an denen die Befestigungslippen des flexible Moduls und/oder des Reinigungselements angebracht sind. Denkbar ist eine Schraub-, Klebe- oder Steckverbindung. Es kann auch jede weitere Befestigungsmethode angewandt werden, sofern sie das flexible Modul und/oder das Reinigungselement mit der Rolle fest verbindet.
Vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist die hohe Flexibilität des Systems. Das System ist anhand seiner Bauweise sowohl im privaten Bereich (z.B. am Haus) als auch im industriellen Bereich (z.B. Solarpark) einsetzbar. Die Flexibilität ist dadurch gekennzeichnet, dass das System in seiner Ausführungsform (z.B. Abmessungen, Gewicht,
Ausstattung) variabel ist.

Claims

Vorrichtung und Verfahren zum Schutz optoelektronischer Bauelemente Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls,
enthaltend zumindest ein photoaktives Bauelement umfassend eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden zumindest eine photoaktive Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls folienförmig ausgebildet ist, wobei die Folie lösbar ausgebildet ist und dass die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls als eine Vorrichtung zum Ein- und Ausrollen des Solarmoduls ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, enthaltend zumindest ein
photoaktives Bauelement umfassend eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden
zumindest eine photoaktive Schicht, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls als transparente Schutzschicht ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung um Ein- und Ausrollen des Solarmoduls zumindest eine manuell und/oder eine elektrisch bewegliche Rolle umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
umfassend zumindest ein Energiespeichersystem.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche weiterhin umfassend zumindest einen Lichtsensor und/oder einen Windsensor.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
weiterhin umfassend ein Reinigungssystem, wobei das
Reinigungssystem zumindest ein Reinigungselement und zumindest ein Reinigungsmittel umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement Schwämme, Wasserbäder, Luftdüsen, Bürsten, Gummilippen, Vakuumreiniger und elektrostatische Reiniger umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel Wasser, Seifen, Reinigungspasten und Luftdruck umfasst.
9. Vorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- und Ausrollmechanismus wenigstens eine Verbindung zur Anordnung des Moduls und/oder des Reinigungselements umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Schraub-, Klemm- Quetsch- und Klebeverbindung umfasst.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbindung zumindest eine
Befestigungslippe umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichersystem wenigstens eine Batterie mit einem Schleifkontakt und/oder ein Leitungskabel und/ oder einem elektromagnetischem Übertragungssystems umfasst.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichersystem in den Ein- und
Aufrollmechanismus integriert ist.
14. Verfahren zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls,
enthaltend zumindest zwei seriell verschaltete fotoaktive Bauelemente umfassend eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden zumindest eine fotoaktive Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung zum Schutz des flexiblen Solarmoduls
folienförmig und lösbar ausgebildet ist, in zeitlichen Abständen oder nach erfolgter Beanspruchung durch
Umwelteinflüsse gewechselt wird, wobei beim Einrollen des Solarmoduls die Folie vom Solarmodul durch geeignet Mittel entfernt wird und beim erneuten Ausrollen des Solarmoduls eine erneute Anordnung einer Folie auf dem Solarmodul erfolgt .
15. Verfahren zum Schutz eines flexiblen Solarmoduls,
enthaltend zumindest zwei seriell verschaltete fotoaktive Bauelemente umfassend eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und zwischen den Elektroden zumindest eine fotoaktive Schicht, wobei das flexible Solarmodul eine transparente Schutzschicht aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Einrollen des Solarmoduls zunächst eine Reinigung der Schutzschicht durch geeignete Reinigungsmittel erfolgt und bei erneuter Verwendung des Solarmoduls dieses zunächst mit einer Lösung versehen wird, welche die gelösten Monomere der transparenten
Schutzschicht enthält, um durch Umwelteinflüsse gebildete Risse oder Kratzer in der Schutzschicht durch
Polymerisation auszufüllen.
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