WO2017108984A1 - Pvt-modul, isolierverglasung und deren verwendung - Google Patents

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WO2017108984A1
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thermal
pvt module
photovoltaic cell
solar
collector
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PCT/EP2016/082224
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French (fr)
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Michael KÖHL
Andreas PIEKARCZYK
Ines Dürr
Birger Zimmermann
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S2020/10—Solar modules layout; Modular arrangements
    • F24S2020/17—Arrangements of solar thermal modules combined with solar PV 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • 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
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the invention relates to a PVT module with at least one photovoltaic cell and at least one thermal
  • the photovoltaic cell serves to convert solar energy into electrical energy.
  • the thermal solar collector is used to convert solar energy into useful heat.
  • the PVT module thus enables the simultaneous, space-saving use of both
  • a generic PVT collector is known from the final report "PVTmax photovoltaic-thermal collector systems with maximized total yield", sponsored by the German Federal Environmental Foundation, grant number 28569.
  • this known collector has several drawbacks due to the combination of different materials, for example silicon, different types of glasses and different metals, due to different coefficients of thermal expansion, mechanical stresses within the PVT module can be adversely affected, and the photovoltaic cell is heated by contact with the thermal solar collector, which reduces their efficiency the temperature of the solar thermal collector
  • the thermal solar collector has only a low thermal efficiency and provides useful heat at a comparatively low temperature level. Based on the prior art, the invention is therefore based on the object, a PVT module with improved
  • a PVT module with at least one photovoltaic cell and at least one thermal
  • the photovoltaic cell serves to convert solar energy into electricity.
  • the thermal solar collector is used to convert solar energy into useful heat, for example for heating support, for heating process water or for providing process heat for industrial processes.
  • the photovoltaic cell and the solar collector are connected to one another so that the photovoltaic cell covers at least a partial area of the solar collector or the thermal solar collector covers at least one partial area of a photovoltaic cell.
  • the photovoltaic cell can be mounted directly on the solar thermal collector.
  • the photovoltaic cell can be attached indirectly with the aid of further components on the solar thermal collector.
  • a plurality of PVT modules may be assembled into a larger plant, which occupies, for example, a single building roof, a vehicle roof or other surface.
  • the electrical power provided by the photovoltaic cell can be fed in a conventional manner by means of an inverter in a public grid, consumed directly or fed via a charge controller of a battery to be consumed at a later time.
  • the photovoltaic cell is or contains an organic solar cell.
  • an organic solar cell is understood to be a solar cell which consists of materials of organic chemistry or contains such materials as active cell material.
  • Materials of organic chemistry may contain, for example, hydrocarbon compounds or plastics.
  • the plastics used for the organic solar cell may have delocalized electronic bonds that impart the essential properties of a semiconductor to the material used.
  • conjugated polymers, macromolecules or hybrid structures such as copper phthalocyanine can be used.
  • the organic solar cell used in the invention is not a dye solar cell.
  • organic dye is merely a pigment without semiconducting properties. Therefore, dye solar cells have other elements, namely, a porous metal oxide semiconductor layer and an electrolyte to dissipate the charges from the dye and supply them to the electrodes.
  • the organic solar cells used in the invention differ by the material which consists of inorganic semiconductor crystals in the case of silicon or germanium solar cells.
  • the organic solar cells used according to the invention have the advantage that the band gap and thus the absorption spectrum can be adjusted within wide limits by synthesizing different molecular structures. Thus, a predeterminable partial spectrum of sunlight for electric power generation and another partial spectrum for
  • Organic solar cell used in the invention has the advantage that it can be operated reliably and with good efficiency even at higher temperatures, as the
  • the operating temperature may be in some
  • Embodiments of the invention may be between about 30 ° C and about 90 ° C, or between about 50 ° C and about 80 ° C, or between about 55 ° C and about 80 ° C.
  • the efficiency of organic solar cells may even increase at higher temperatures.
  • the photovoltaic cell may be at least one side of a
  • Barrier layer and / or a carrier film to be included may be configured to reduce or prevent the ingress of moisture to the organic solar cell, thereby increasing the life of the organic solar cell and thus the life of the PVT module.
  • additional complex housing or cover plates which increase both the effort for the production and assembly as well as by absorption or reflection the access of
  • Embodiments of the invention are dispensed with.
  • organic solar cell have a transparent front side contact and / or a transparent back contact.
  • the transparent front side contact and / or a transparent back contact.
  • Rear contact may be selected from at least one transparent conductive oxide and / or an organic conductive material and / or a metal layer. This can ensure that the solar radiation penetrating the organic solar cell meets the absorption surface of the underlying solar thermal collector.
  • the back contact of the organic solar cell may be opaque. In this case, incoming radiation which penetrates the photovoltaic cell can be reflected at the back contact. This makes it possible that the solar radiation is absorbed again in the absorber of the organic solar cell or passes to the solar thermal collector, which can be seen in this case from the direction of irradiation above the organic solar cell.
  • the rearward contact for visible light or light above a predeterminable wavelength may be opaque or reflective and light below a predeterminable wavelength
  • infrared heat radiation can penetrate the solar cell and the rear side contact and fall on the thermal solar collector or on its absorption surface.
  • Rear contact of the solar cell to be adapted to absorb incoming radiation and to heat
  • At least one layer is arranged, which has a
  • An organic semiconductor contains or consists of organic semiconductors.
  • An organic semiconductor contains molecules that are largely composed of carbon, which are defined by a large number of
  • a cohesive connection between the two components can take place.
  • an adhesive bond may be made between the photovoltaic cell and the thermal solar collector.
  • the photovoltaic cell are clamped to the solar thermal collector, for example via spring tension or by evacuating a housing or a film tube. Due to the similar or identical thermal expansion coefficients of the organic photovoltaic cell and the solar thermal collector, the occurrence of mechanical stresses can be reduced.
  • At least the partial surface of the solar thermal collector in contact with the solar cell may contain or consist of a polymer. This allows a simple joining of the photovoltaic cell and the solar thermal collector, for example by welding or gluing. Furthermore, in this case, both the thermal solar collector and the photovoltaic cell comparable thermal expansion coefficients, so that the connection between the two components remains reliable even with temperature changes over the seasons or between day and night.
  • the thermal solar collector is made entirely of a polymer, in some embodiments of the invention there may be the additional advantage that the PVT module has a low weight and as a result can be easily transported and mounted.
  • a substructure such as a roof truss, which receives the PVT module, weaker
  • the PVT module may include at least one optional first thermal barrier element that is transparent or translucent at least in a portion of the electromagnetic spectrum.
  • the first thermal insulation element can thus be used on the light entry side.
  • the thermal insulation element allows the access of solar energy to the PVT module, which Following is converted at least partially into electrical and at least partially into thermal energy.
  • the thermal insulation element reduces the heat losses of the flowing in the solar thermal collector
  • the first thermal insulation element may have a multilayer construction. In some embodiments of the invention, this may be
  • multilayer structure at least have a transparent surface element with an optional functional coating.
  • the functional coating may be selected from an absorbent coating and / or a
  • the gas volume may, in some embodiments of the invention, include a shielding gas, for example a noble gas.
  • the noble gas may contain or consist of argon and / or krypton and / or xenon.
  • the gas volume of the thermal insulation element may have a lower pressure than the ambient pressure in order to realize in this way a vacuum insulation.
  • the first thermal insulation element may be on the outside of the PVT module
  • both the organic solar cell and the solar thermal collector seen from the direction of the light is behind the first thermal insulation element.
  • the first thermal insulation element between the photovoltaic cell and the solar thermal collector may be arranged.
  • thermal solar collector by the first thermal insulation element to be thermally insulated from the environment.
  • the PVT module may include an optional second thermal barrier element.
  • the second thermal insulation element may in some embodiments be selected from a mineral wool, a rigid foam or a vacuum panel.
  • the second heat-insulating element can be arranged in the direction of irradiation behind the thermal solar collector. The surface of the second heat-insulating element can be designed to be reflective or absorbing, so that radiation which is emitted by both the photovoltaic cell and the photovoltaic cell
  • the PVT module may include an optional frame member that at least partially encloses the PVT module.
  • the frame element prevents moisture or dirt from entering, increasing the life of the PVT module.
  • the frame member may be mechanical
  • Mounting the PVT module can be used so that it can be reliably and easily mounted, for example, on a roof or a facade.
  • the PVT module may additionally include an organic light emitting diode and / or at least a surface battery.
  • the PVT module allows not only the generation but also the caching of electrical energy, so that Space can be saved in the building equipped with the PVT module.
  • the PVT module has an organic light emitting diode, the PVT module can be used as a facade element, which receives on its outside solar energy for thermal and electrical use, in its central region an insulation for the
  • Building envelope provides and emits light on its inside facing the interior of the building inside to illuminate in this way at night the interior.
  • the PVT module can be made entirely or predominantly of polymeric materials, so that no or only small thermal tensions develop during temperature changes, which could adversely affect the service life.
  • the PVT module according to the invention may be integrated in an insulating glazing. This allows the production of windows or
  • the proposed PVT module may be used as a facade element, as an air collector, for solar drying or for heating process water
  • the power generated to drive a pump to promote the heated service water can be used.
  • FIG. 1 shows a PVT module according to the invention in a first
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 8 shows an eighth embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 9 shows a ninth embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 10 shows a tenth embodiment of the invention
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 11 shows an embodiment of a first thermal insulation element.
  • FIG. 12 shows an exemplary embodiment of an organic solar cell.
  • FIG. 13 explains the mode of operation of the invention
  • Figure 14 shows an embodiment of a thermal
  • FIG. 15 shows two possible operating states of the
  • FIG. 16 shows an application example of the invention
  • PVT module for domestic water heating.
  • Figure 17 shows an insulating glazing with a
  • PVT module according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the PVT module according to the invention.
  • the PVT module according to FIG. 1 has at least one photovoltaic cell 10 and at least one thermal solar collector 20.
  • the photovoltaic cell 10 has a first side 101 and an opposite second side 102.
  • the thermal solar collector also has a first side 201 and a second side 202.
  • thermal solar collector 20 is the second
  • the photovoltaic cell 10 and the solar collector 20 can only be positively against each other, so as to minimize the thermal resistance between the two components.
  • a device for generating a pressure force can be present.
  • Sunlight enters the PVT module 1 via the first side 101 of the photovoltaic cell 10.
  • the photovoltaic cell absorbs a portion of the incident radiation.
  • the bandgap energy of the photovoltaic cell 10 may be selected such that comparatively short-wave radiation is absorbed by the photovoltaic cell 10 and long-wave radiation, for example infrared radiation, is absorbed by the thermal solar collector 20.
  • the photovoltaic cell 10 has in a conventional manner electrical connection contacts to dissipate the resulting electric current.
  • the heat transfer fluid may in some embodiments of the invention be water or a water-glycol mixture. In other embodiments of the invention, air may be used as the heat transfer fluid. In still other embodiments of the invention, a thermal oil can be used as a heat transfer medium.
  • At least the first side 201 of the solar collector 20 contains a polymer, for example as a coating or as
  • Top layer of a heat exchanger which partly also has metallic components.
  • the polymer may have fillers which either increase the absorption of incoming radiation and / or improve the thermal conductivity of the polymer.
  • fillers for example, carbon black, nigrosines, organic dyes, metallic
  • Nanoparticles or other known fillers are used.
  • the senorylene nanoparticles or other known fillers are used.
  • the senorylene nanoparticles or other known fillers are used.
  • the senorylene nanoparticles or other known fillers are used.
  • the senorylene nanoparticles or other known fillers are used.
  • the thermal solar collector 20 may be made entirely of a polymeric material.
  • the photovoltaic cell 10 contains according to the invention
  • At least one organic solar cell which is also in the Essentially made of polymeric materials.
  • the solar thermal collector 20 can also be used in some operating states of the proposed PVT module to heat the photovoltaic cell 10 to its operating temperature when a heated heat transfer fluid is supplied to the thermal solar collector 20 becomes .
  • the second embodiment is characterized by a first thermal insulation element 00, which is applied to the first side 101 of the photovoltaic cell 10.
  • the first thermal insulation element 00 is transparent or translucent at least in a partial region of the electromagnetic spectrum, so that incoming electromagnetic radiation can continue to reach the photovoltaic cell 10 and the underlying solar thermal collector 20.
  • the second embodiment has a second
  • Thermal insulation element 30 which is attached to the second side 202 of the solar thermal collector 20.
  • the second thermal insulation element 30 may, for example, a
  • Hard foam a vacuum panel, vermiculite and / or
  • Mineral wool contain or consist of. The first
  • Thermal insulation element 00 and the second thermal insulation element 30th may be welded or glued together by means of a frame enclosing the PVT module so that they completely seal the PVT module from the environment.
  • the thermal insulation elements 00 and 30 are adapted to heat losses
  • a third embodiment of the invention will be explained with reference to FIG.
  • the third embodiment differs from the second embodiment in particular in that the first side 201 of the solar thermal collector 20 rests against the first thermal insulation element 00.
  • the second side 202 of the solar thermal collector 20 is on the first side 101 of the photovoltaic cells 10
  • the second thermal insulation element 30 is located on the second side 102 of the photovoltaic cell 10.
  • Incoming electromagnetic radiation thus first penetrates the thermal solar collector 20. Radiation which was not absorbed by the thermal solar collector 20 then falls onto the photovoltaic cell 10.
  • the yield of thermal energy can be increased.
  • the bandgap energy of the photovoltaic cell and thus its absorption spectrum can be adapted to the transmission behavior of the solar thermal collector 20 in order to increase the yield of electrical energy.
  • a fourth embodiment of the invention will be explained with reference to FIG.
  • the fourth embodiment differs from the previous embodiments in that the photovoltaic cell 10 directly faces the sunlight.
  • On the second side 102 of the photovoltaic cell 10 is the first thermal insulation element 00. This borders on the first side 201 of the solar thermal collector 20.
  • Below the thermal solar collector 20 is the second heat insulating element 30.
  • This embodiment has the advantage that the transmission behavior of the first thermal insulation element 00 does not affect the photovoltaic cell further. As a result, the yield of electrical energy can be increased.
  • the thermal solar collector 20 is thermally insulated from the environment to prevent heat loss
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of the invention.
  • the fifth embodiment of the invention is similar to the second embodiment of the invention shown in FIG. In addition, however, the fifth embodiment of the invention has a surface battery 60 and a
  • the surface battery 60 may be a rechargeable battery known per se, for example a lead-gel battery, a lithium-ion battery, a nickel-metal hydride battery or else a capacitor, for example based on carbon nanotubes.
  • a rechargeable battery known per se, for example a lead-gel battery, a lithium-ion battery, a nickel-metal hydride battery or else a capacitor, for example based on carbon nanotubes.
  • the electrical energy can be converted into an optional organic light-emitting diode 50, which can be used, for example, for room lighting.
  • the light-emitting diode 50 represents a planar light source, which can enable glare-free general lighting.
  • the fifth embodiment can be used, for example, as a facade element.
  • the first side 001 of the first thermal insulation element 00 forms the outside of the facade and the second side 502 of the organic light-emitting diode 50 forms the inside of the facade, which is the interior of the building limited.
  • solar energy can be absorbed on the facade and converted into electricity and heat, while on the inside in the dark evening light can be emitted into the building interior.
  • the facade element of Figure 5 can be installed in a structure of a building, which can be constructed, for example, made of wood or in solid construction.
  • a sixth embodiment of the invention will be explained with reference to FIG.
  • the sixth embodiment has an external photovoltaic cell 10, as already explained in connection with the fourth embodiment.
  • thermal solar collector 20 which is enclosed by a first thermal insulation element 00 and a second thermal insulation element 30.
  • the sixth embodiment differs by a light emitting diode 50 and an optional energy storage 60, as described above with reference to the fifth embodiment. As such, the sixth embodiment of the invention combines the advantages of the fifth and fourth embodiments.
  • Figure 7 shows the cross section through a seventh embodiment of the invention.
  • This has an organic light-emitting diode 50 which is mounted on the light entry surface of a photovoltaic cell.
  • the opposite second side of the photovoltaic cell 10 carries a thermal solar collector 20. This is in turn arranged on an electrical energy storage 60.
  • the seventh embodiment also makes it possible to generate heat and electrical energy and to store the electrical energy directly in the PVT module. During the night hours can with the stored electrical energy the organic
  • LED 50 are operated to illuminate in this way the outer facade of the building.
  • Emission wavelength or the absorption behavior of Organic light emitting diode 50 on the one hand and the photovoltaic cell 10 on the other hand are chosen so that the radiation absorbed by the photovoltaic cell 10 can penetrate the organic light emitting diode 50. This is possible by appropriate choice of the materials used for the solar cell and the LED.
  • the eighth embodiment according to FIG. 8 differs from the seventh embodiment in that the photovoltaic cell 10 is on the outside of the facade
  • the organic light emitting diode 50 is disposed between the photovoltaic cell 10 and the solar thermal collector 20.
  • the organic light emitting diode 50 is disposed between the photovoltaic cell 10 and the solar thermal collector 20.
  • Attenuation of incoming radiation is avoided by the organic light emitting diode.
  • the ninth embodiment according to FIG. 9 differs from the seventh embodiment in that an optional second heat-insulating element 30 is arranged between the energy store 60 and the thermal solar collector 20.
  • the thermal insulation element 30 can increase the efficiency of the
  • the tenth embodiment of the invention according to FIG. 10 also differs from the eighth embodiment in that an optional thermal insulation element 30 is present.
  • the tenth embodiment combines the advantages of the eighth and ninth embodiments of the invention.
  • FIG. 11 shows, by way of example, an embodiment of a first thermal insulation element 00.
  • the thermal insulation element has at least one transparent surface element 01.
  • the transparent sheet may, for example, contain a glass or a polymeric material such as polycarbonate or polymethylmethacrylate.
  • the transparent surface element closes the first heat insulation element 00 to the outside and prevents the ingress of moisture and dirt.
  • the first side 011 of the surface element 01 facing the outside of the PVT module can be provided with a reflection-reducing and / or soiling-reducing or self-cleaning coating.
  • the opposite second side 012 of the surface element 01 may be provided with an optional functional coating 03.
  • the functional coating can be the
  • Reduce radiation of heat radiation and, for example, contain or consist of a metal or an oxide, in particular a transparent conductive oxide. This can cause heat loss due to unwanted radiation
  • infrared radiation can be reduced.
  • an insulating gas volume 02 may be present.
  • the gas volume 02 is limited by a further, not shown, transparent surface element or by the first side 101 of the photovoltaic cell 10 or the first side 201 of the solar thermal collector 20.
  • the gas volume 02 may for example contain a noble gas.
  • the gas volume 02 may have a relation to the ambient pressure reduced pressure to realize in this way a vacuum insulation.
  • the mechanical stability of the first thermal insulation element can be increased by optional webs or stiffeners 04. These may likewise consist of a polymeric material which has a comparatively high thermal resistance.
  • the organic solar cell 12 has a plurality of layers, which can be manufactured in a manner known per se from organic materials, for example plastics.
  • the barrier layer may, for example, Si0 2 or zinc / tin or other, known per se
  • the first electrode 12 which contains as transparent front side contact, for example, a thin metal layer or is formed as a structured finger contact or made of transparent, conductive oxides.
  • first electrode 12 Below the first electrode 12 is a first one
  • Buffer layer 13 This is followed by a photoactive layer 14 and a second buffer layer 15.
  • the composition of these materials determines the bandgap energy of the photovoltaic cell and thus the wavelength range in which the photovoltaic cell is transparent, so that light can fall on underlying devices.
  • the second electrode 16 which as back contact either
  • the second electrode 16 may be transparent or opaque. Below the second electrode 16 finally forms a second
  • a photovoltaic cell 10 which is directly or indirectly mounted on a solar thermal collector 20.
  • the thermal solar collector 20 has a plurality of fluid channels 205 which are traversed, for example, by water, air or oil and thereby dissipate the heat generated as useful heat.
  • the short-wave radiation which is above the bandgap energy is absorbed by the photovoltaic cell 10 and converted into electrical energy.
  • the long-wave radiation 72 can penetrate the photovoltaic cell 10 and is absorbed by the absorption surface 201 of the solar thermal collector 20. The resulting heat is dissipated by the heat transfer fluid in the fluid channels 205.
  • FIG. 14 shows an exemplary embodiment of a thermal solar collector 20. It has fluid channels 205, which are arranged in three superimposed planes.
  • thermosiphonic circulation of the heat transfer fluid in the fluid channels 205a and 205c the thermal solar collector 20 can be used as a passive component, which transports radiated heat from outside to inside.
  • the middle fluid channels 205b may be connected to supply lines 206b and 207b for hot or cold water
  • thermosyphonetic circulation In this way, service water can be heated and / or the heat input into the building can be regulated by influencing the thermosyphonetic circulation.
  • FIG. 15 shows an alternative use of the solar thermal collector 20.
  • a hot water circuit is connected directly to the flow 206a and the return 207c, which respectively open into the fluid channels 205a and 205c.
  • cold water can flow through the inside and absorb heat from the building.
  • the preheated in this way hot water can be further heated on the outside by solar energy and finally used as heated service water or as heat transfer medium, for example, process heat. This will be the
  • FIG. 16 illustrates the use of PVT module according to the invention for domestic water heating.
  • the thermal solar collector 20 can optionally be used at the same time as a hot water tank.
  • When heated reduces the density of the heat source facing water.
  • the cooler water sinks down on the rear side facing away from the heat source and displaces the water in the absorber.
  • natural convection allows circulation in the thermal solar collector used as a storage.
  • a pump with, for example, electric drive is therefore only necessary during the short period of hot water withdrawal.
  • Such a pump can advantageously be operated with the power generated by the PVT module. If the PVT module simultaneously integrates an electrical energy store, as described above, hot water extraction can also take place after sunset.
  • the insulating glazing 9 includes a first disc 91 and a second disc 92, which include a gas volume 95 by means of a per se known and not shown edge bond.
  • a photovoltaic cell 10 is located in the space between the panes.
  • the thermal solar collector 20 can be arranged on the outside of the second pane 92. This is thus heated by the light radiation which has penetrated the first disc 91, the second disc 92 and the photovoltaic cell 10.
  • the insulating glazing 9 can be used, for example, as a façade element and can be manufactured in a simple manner on existing production lines and with known methods of insulating glass production.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein PVT-Modul (1) mit zumindest einer photovoltaischen Zelle (10) und zumindest einem thermischen Solarkollektor (20), wobei die photovoltaische Zelle (10) und der thermische Solarkollektor (20) zumindest in einer Teilfläche miteinander in Kontakt stehen, wobei die photovoltaische Zelle (10) eine organische Solarzelle ist oder eine solche enthält und wobei zumindest die Teilfläche des thermischen Solarkollektors (20) ein Polymer enthält oder daraus besteht. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen PVT-Moduls.

Description

PVT-Modul, Isolierverglasung und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft ein PVT-Modul mit zumindest einer photovoltaischen Zelle und zumindest einem thermischen
Solarkollektor, wobei die photovoltaische Zelle und der thermische Solarkollektor zumindest in einer Teilfläche miteinander in Kontakt stehen. Die photovoltaische Zelle dient dabei der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Der thermische Solarkollektor dient der Umwandlung von Sonnenenergie in Nutzwärme. Das PVT-Modul ermöglicht somit die simultane, platzsparende Nutzung beider
Technologien .
Aus dem Abschlussbericht „PVTmax photovoltaisch-thermische Kollektorsysteme mit maximierten Gesamtertrag", gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Förderkennzeichen 28569, ist ein gattungsgemäßer PVT-Kollektor bekannt. Dieser bekannte Kollektor weist jedoch mehrere Nachteile auf. Durch die Kombination verschiedener Werkstoffe, beispielsweise Silizium, verschiedene Gläser und verschiedene Metalle, entstehen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten mechanische Spannungen innerhalb des PVT- Moduls. Hierdurch kann die Lebensdauer nachteilig beein- flusst werden. Weiterhin wird die photovoltaische Zelle durch den Kontakt mit dem thermischen Solarkollektor stark erwärmt, sodass deren Wirkungsgrad abnimmt. Alternativ kann die Temperatur des im thermischen Solarkollektor
zirkulierenden Wärmeträgers abgesenkt werden, um den Ertrag der photovoltaischen Zelle zu steigern. In diesem Fall weist jedoch der thermische Solarkollektor nur eine geringe thermische Effizienz auf und stellt Nutzwärme auf einem vergleichsweise geringen Temperaturniveau zur Verfügung. Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein PVT-Modul mit verbesserten
Eigenschaften bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein PVT-Modul gemäß Anspruch 1, eine Isolierverglasung gemäß Anspruch 11 und eine Verwendung gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den
Unteransprüchen .
Erfindungsgemäß wird ein PVT-Modul mit zumindest einer photovoltaischen Zelle und zumindest einem thermischem
Solarkollektor vorgeschlagen. Die photovoltaische Zelle dient dabei der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom. Der thermische Solarkollektor dient der Umwandlung von Sonnenenergie in Nutzwärme, beispielsweise zur Heizungsunterstützung, zur Brauchwassererwärmung oder zur Bereitstellung von Prozesswärme für industrielle Verfahren.
Erfindungsgemäß werden die photovoltaische Zelle und der Solarkollektor miteinander verbunden, sodass die photovoltaische Zelle zumindest eine Teilfläche des Solarkollektors bedeckt bzw. der thermische Solarkollektor zumindest eine Teilfläche einer photovoltaischen Zelle bedeckt. Die photovoltaische Zelle kann unmittelbar auf dem thermischen Solarkollektor befestigt sein. In anderen
Ausführungsformen der Erfindung kann die photovoltaische Zelle mittelbar unter Zuhilfenahme weiterer Bauteile auf dem thermischen Solarkollektor befestigt sein.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein
einzelnes PVT-Modul eine Mehrzahl von photovoltaischen
Zellen und/oder eine Mehrzahl von thermischen Solarkollektoren enthalten oder daraus bestehen. Eine Mehrzahl von PVT-Modulen kann zu einer größeren Anlage zusammengebaut werden, welche beispielsweise ein einzelnes Gebäudedach, ein Fahrzeugdach oder eine andere Fläche einnimmt . Der von der photovoltaischen Zelle bereitgestellte elektrische Strom kann in an sich bekannter Weise mittels eines Wechselrichters in ein öffentliches Stromnetz eingespeist, direkt verbraucht oder über einen Laderegler einer Batterie zugeführt werden, um zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht zu werden.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass die photo- voltaische Zelle eine organische Solarzelle ist oder eine solche enthält. Unter einer organischen Solarzelle wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine Solarzelle verstanden, welche aus Werkstoffen der organischen Chemie besteht bzw. solche Werkstoffe als aktives Zellmaterial enthält. Werkstoffe der organischen Chemie können beispielsweise Kohlenwasserstoff-Verbindungen bzw. Kunststoffe enthalten. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die für die organische Solarzelle verwendeten Kunststoffe delokalisierte elektronische Bindungen aufweisen, welche dem eingesetzten Material die wesentlichen Eigenschaften eines Halbleiters verleihen. Beispielsweise können konjugierte Polymere, Makromoleküle oder auch Hybridstrukturen wie beispielsweise Kupfer-Phthalocyanin verwendet werden.
Bei der erfindungsgemäß verwendete organische Solarzelle handelt es sich nicht um eine FarbstoffSolarzelle . In
Abgrenzung zu diesen FarbstoffSolarzellen enthalten
erfindungsgemäß die photoaktiven Schichten organischen
Halbleiter, während in einer FarbstoffSolarzelle der
organische Farbstoff lediglich ein Pigment ohne halbleitende Eigenschaften ist. Daher weisen FarbstoffSolarzellen weitere Elemente auf, nämlich eine poröse Metalloxid-Halbeiterschicht sowie einen Elektrolyt, um die Ladungen aus dem Farbstoff abzuleiten und den Elektroden zuzuführen. Von an sich bekannten Silicium-Solarzellen unterscheiden sich die erfindungsgemäß verwendeten organischen Solarzellen durch das Material, welches im Falle von Silicium- oder Germanium- Solarzellen aus anorganischen Halbleiterkristallen besteht. Die erfindungsgemäß eingesetzten organischen Solarzellen weisen den Vorteil auf, dass durch Synthese verschiedener Molekülstrukturen die Bandlücke und damit das Absorptionsspektrum in weiten Grenzen einstellbar ist. Somit kann ein vorgebbares Teilspektrum des Sonnenlichtes zur elektrischen Energieerzeugung und ein anderes Teilspektrum zur
thermischen Sonnenenergienutzung verwendet werden. In
Abhängigkeit der gewählten Kunststoffe und der sich daraus ergebenden Bandlücke kann der Anteil der thermischen und der elektrischen Energieausbeute des PVT-Moduls in weiten
Grenzen eingestellt werden. Darüber hinaus weist die
erfindungsgemäß verwendete organische Solarzelle den Vorteil auf, dass diese auch bei höheren Temperaturen zuverlässig und mit gutem Wirkungsgrad betreibbar ist, da der
Wirkungsgrad bei höheren Temperaturen nicht oder im
Vergleich zu Silizium-Zellen nur in geringerem Maße abnimmt. Beispielsweise kann die Betriebstemperatur in einigen
Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 30°C und etwa 90°C oder zwischen etwa 50°C und etwa 80°C oder zwischen etwa 55°C und etwa 80°C betragen.
Völlig überraschend wurde erkannt, dass die eigentlich einen schlechteren Wirkungsgrad aufweisenden organischen Solarzellen in Kombination mit einem thermischen Solarkollektor als PVT-Modul eine größere Energieausbeute bereitstellen können als üblicherweise verwendete Siliziumzellen. Dies ist darin begründet, dass der Wirkungsgrad bei höheren
Temperaturen nicht oder im Vergleich zu Silizium-Zellen nur in geringerem Maße abnimmt. In einigen Ausführungsformen kann der Wirkungsgrad der organischen Solarzellen bei höheren Temperaturen sogar ansteigen. Somit kann der
thermische Solarkollektor bei höherer Temperator betrieben werden, um Nutzwärme auf einem höheren und damit besser verwertbaren Temperaturniveau bereitzustellen, ohne dass der Wirkungsgrad der photovoltaischen Zellen stark einbricht. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die photo- voltaische Zelle an zumindest einer Seite von einer
Barriereschicht und/oder einer Trägerfolie eingeschlossen sein. Die Barriereschicht und/oder die Trägerfolie können dazu eingerichtet sein, den Zutritt von Feuchtigkeit zur organischen Solarzelle zu reduzieren oder zu vermeiden, um auf diese Weise die Lebensdauer der organischen Solarzelle und damit die Lebensdauer des PVT-Moduls zu vergrößern. Auf zusätzliche aufwändige Gehäuse oder Deckplatten, welche sowohl den Aufwand für die Fertigung und Montage erhöhen als auch durch Absorption oder Reflexion den Zutritt von
Sonnenenergie verringern, kann somit in einigen
Ausführungsformen der Erfindung verzichtet werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die
organische Solarzelle einen transparenten Vorderseitenkontakt und/oder einen transparenten Rückseitenkontakt aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der
transparente Vorderseitenkontakt oder der transparente
Rückseitenkontakt ausgewählt sein aus zumindest einem transparenten leitfähigen Oxid und/oder einem organischen leitfähigen Material und/oder einer Metallschicht. Hierdurch kann gewährleistet sein, dass die die organische Solarzelle durchdringende Sonnenstrahlung auf die Absorptionsfläche des darunter liegenden thermischen Solarkollektors trifft.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Rückseitenkontakt der organischen Solarzelle opak sein. In diesem Fall kann eintreffende Strahlung, welche die photo- voltaische Zelle durchdringt, am Rückseitenkontakt reflektiert werden. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Sonnenstrahlung nochmals im Absorber der organischen Solarzelle absorbiert wird oder zum thermischen Solarkollektor gelangt, welcher in diesem Fall aus der Einstrahlrichtung gesehen oberhalb der organischen Solarzelle angeordnet sein kann. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Rückseitenkontakt für sichtbares Licht bzw. Licht oberhalb einer vorgebbaren Wellenlänge opak oder reflektierend sein und Licht unterhalb einer vorgebbaren Wellenlänge
transmittieren . In diesem Fall kann insbesondere infrarote Wärmestrahlung die Solarzelle und den Rückseitenkontakt durchdringen und auf den thermischen Solarkollektor bzw. auf dessen Absorptionsfläche fallen.
Schließlich kann in anderen Ausführungsformen der
Rückseitenkontakt der Solarzelle dazu eingerichtet sein, eintretende Strahlung zu absorbieren und in Wärme zu
wandeln. Der auf diese Weise erwärmte Rückseitenkontakt kann durch Kontakt mit dem thermischen Solarkollektor entwärmt werden und auf diese Weise das im Solarkollektor strömende Wärmeträgerfluid erwärmen.
Zwischen dem Vorderseitenkontat und dem Rückseitenkontakt ist zumindest eine Schicht angeordnet, welche einen
organischen Halbleiter enthält oder daraus besteht. Ein organischer Halbleiter enthält weitgehend aus Kohlenstoff bestehende Moleküle, die sich durch eine Vielzahl von
Einfach- und Doppel -Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen auszeichnet, woraus halbleitende Eigenschaften entstehen. Um als Halbleiter und nicht als Isolator zu gelten, können in einigen Ausführungsformen der Erfindung Ladungsträgerbeweglichkeiten größer als 1-10"8 cm2/Vs oder größer als 1-10- 7 cm2/Vs vorliegen.
Zur Herstellung eines guten thermischen Kontaktes zwischen der photovoltaischen Zelle und dem thermischen Solarkollektor kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen beiden Bauteilen erfolgen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann zwischen der photovoltaischen Zelle und dem thermischen Solarkollektor eine KlebeVerbindung ausgeführt sein. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die photovoltaische Zelle mit dem thermischen Solarkollektor verklemmt werden, beispielsweise über Federspannung oder durch Evakuieren eines Gehäuses bzw. eines Folienschlauches. Aufgrund der ähnlichen oder identischen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der organischen photovoltaischen Zelle und des thermischen Solarkollektors kann das Auftreten mechanischer Spannungen reduziert sein.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest die in Kontakt mit der Solarzelle stehende Teilfläche des thermischen Solarkollektors ein Polymer enthalten oder daraus bestehen. Dies erlaubt ein einfaches Fügen der photovoltaischen Zelle und des thermischen Solarkollektors, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben. Weiterhin weisen in diesem Fall sowohl der thermische Solarkollektor als auch die photovoltaische Zelle vergleichbare thermische Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass die Verbindung beider Bauteile auch bei Temperaturwechseln im Laufe der Jahreszeiten oder zwischen Tag und Nacht zuverlässig bestehen bleibt .
Sofern der thermische Solarkollektor vollständig aus einem Polymer gefertigt ist, kann sich in einigen Ausführungsformen der Erfindung der zusätzliche Vorteil ergeben, dass das PVT-Modul ein geringes Gewicht aufweist und hierdurch leicht transportiert und montiert werden kann. Ebenso kann in diesem Fall eine Unterkonstruktion, beispielsweise ein Dachstuhl, welcher das PVT-Modul aufnimmt, schwächer
dimensioniert werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das PVT- Modul zumindest ein optionales erstes Wärmedämmelement enthalten, welches zumindest in einem Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums transparent oder transluzent ist. Das erste Wärmedämmelement kann somit auf der Lichteintrittsseite eingesetzt werden. Das Wärmedämmelement erlaubt den Zutritt von Sonnenenergie zum PVT-Modul, welche nach- folgend zumindest teilweise in elektrische und zumindest teilweise in thermische Nutzenergie umgewandelt wird.
Darüber hinaus vermindert das Wärmedämmelement die Wärme- Verluste des im thermischen Solarkollektor strömenden
Wärmeträgerfluides , sodass die thermische Energieausbeute erhöht sein kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Wärmedämmelement einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann dieser
mehrschichtige Aufbau zumindest ein transparentes Flächenelement mit einer optionalen funktionalen Beschichtung aufweisen. Die funktionale Beschichtung kann ausgewählt sein aus einer absorbierenden Beschichtung und/oder einer
entspiegelnden Beschichtung und/oder einer Filterschicht.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann zwischen zumindest zwei transparenten oder transluzenten
Flächenelementen ein optionales Gasvolumen eingeschlossen sein. Das Gasvolumen kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein Schutzgas enthalten, beispielsweise ein Edelgas. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Edelgas Argon und/oder Krypton und/oder Xenon enthalten oder daraus bestehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gasvolumen des Wärmedämmelementes einen geringeren Druck als den Umgebungsdruck aufweisen, um auf diese Weise eine Vakuumisolation zu realisieren.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Wärmedämmelement auf der Außenseite des PVT-Moduls
angeordnet sein. In diesem Fall befindet sich sowohl die organische Solarzelle als auch der thermische Solarkollektor aus der Einstrahlrichtung des Lichtes gesehen hinter dem ersten Wärmedämmelement. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Wärmedämmelement zwischen der photovoltaischen Zelle und dem thermischen Solarkollektor angeordnet sein. Hierdurch kann die Ausbeute an elektrischer Energie erhöht sein, da die eintreffende Strahlung
unmittelbar auf die organische Solarzelle fällt, ohne dass es zu einer Schwächung und/oder teilweisen Reflexion am ersten Wärmedämmelement kommt . Gleichwohl kann der
thermische Solarkollektor durch das erste Wärmedämmelement thermisch gegen die Umgebung isoliert sein.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das PVT- Modul ein optionales zweites Wärmedämmelement aufweisen. Das zweite Wärmedämmelement kann in einigen Ausführungsformen ausgewählt sein aus einer Mineralwolle, einem Hartschaum oder einem Vakuumpaneel . Das zweite Wärmedämmelement kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung in Einstrahlrichtung hinter dem thermischen Solarkollektor angeordnet sein. Die Oberfläche des zweiten Wärmedämmelementes kann reflektierend oder absorbierend ausgestaltet sein, sodass Strahlung, welche sowohl die photovoltaische Zelle als auch den
thermischen Solarkollektor durchdrungen hat,
zurückreflektiert wird, um auf diese Weise doch noch zur thermischen oder elektrischen Energienutzung beizutragen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das PVT- Modul ein optionales Rahmenelement enthalten, welches das PVT-Modul zumindest teilweise umschließt. Durch das Rahmenelement kann das Eindringen von Feuchtigkeit oder Verschmutzung verhindert werden, sodass die Lebensdauer des PVT-Moduls erhöht wird. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Rahmenelement zur mechanischen
Befestigung des PVT-Moduls verwendet werden, sodass dieses zuverlässig und einfach beispielsweise auf einer Dachfläche oder einer Fassade montiert werden kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das PVT- Modul zusätzlich eine organische Leuchtdiode und/oder zumindest eine Flächenbatterie enthalten. In diesem Fall erlaubt das PVT-Modul nicht nur die Erzeugung, sondern auch die Zwischenspeicherung von elektrischer Energie, sodass Bauraum in dem mit dem PVT-Modul ausgestatteten Gebäude eingespart werden kann. Sofern das PVT-Modul eine organische Leuchtdiode aufweist, kann das PVT-Modul als Fassadenelement eingesetzt werden, welches an seiner Außenseite Sonnenenergie zur thermischen und elektrischen Nutzung aufnimmt, in seinem mittleren Bereich eine Isolation für die
Gebäudehülle bereitstellt und an seiner dem Innenraum des Gebäudes zugewandten Innenseite Licht abstrahlt, um auf diese Weise in den Nachtstunden den Innenraum zu beleuchten. Auch in diesem Fall kann das PVT-Modul vollständig oder überwiegend aus polymeren Werkstoffen gefertigt sein, sodass sich bei Temperaturwechsel keine oder nur geringe thermische Spannungen ausbilden, welche die Lebensdauer nachteilig beeinflussen könnten.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das erfindungsgemäße PVT-Modul in einer Isolierverglasung integriert sein. Dies erlaubt die Herstellung von Fenstern oder
Fassadenelementen mit an sich bekannten Herstellungsverfahren und auf bereits bestehenden Fertigungslinien, indem die erforderlichen zusätzlichen Elemente mit Flächengebilden aus Floatglas kombiniert und in bekannten Alurahmen verklebt werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das vorgeschlagene PVT-Modul als Fassadenelement, als Luftkollektor, zur solaren Trocknung oder zur Brauchwassererwärmung
eingesetzt werden. Vorteilhaft kann der erzeugte Strom zum Antrieb einer Pumpe zur Förderung des erwärmten Brauchwassers eingesetzt werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine solare Trocknung mit elektrischer
Energieversorgung kombiniert sein, wobei der erzeugte Strom für die Ventilation oder zum Wenden des Trockengutes
eingesetzt werden kann. Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren und
Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes PVT-Modul in einer ersten
Ausführungsform .
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 6 zeigt eine sechste Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 7 zeigt eine siebte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 8 zeigt eine achte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 9 zeigt eine neunte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 10 zeigt eine zehnte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen PVT-Moduls.
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines ersten Wärmedämmelementes . Figur 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer organischen Solarzelle .
Figur 13 erläutert die Funktionsweise des erfindungsgemäßen
PVT-Moduls .
Figur 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines thermischen
Solarkollektors in axonometrischer Darstellung.
Figur 15 zeigt zwei mögliche Betriebszustände des
thermischen Solarkollektors gemäß Figur 14.
Figur 16 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen
PVT-Moduls zur Brauchwassererwärmung.
Figur 17 zeigt eine Isolierverglasung mit einem
erfindungsgemäßen PVT-Modul .
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen PVT-Moduls. Das PVT-Modul gemäß Figur 1 weist zumindest eine photovoltaische Zelle 10 und zumindest einen thermischen Solarkollektor 20 auf.
Die photovoltaische Zelle 10 weist eine erste Seite 101 und eine gegenüberliegende zweite Seite 102 auf. Auch der thermische Solarkollektor weist eine erste Seite 201 und eine zweite Seite 202 auf. Die erste Seite 201 des
thermischen Solarkollektors 20 steht mit der zweiten
Seite 102 der photovoltaischen Zelle in Kontakt. Diese
Verbindungsstelle kann stoffschlüssig gefügt sein, beispielsweise durch Verklebung oder Verschweißung. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die photovoltaische Zelle 10 und der Solarkollektor 20 lediglich formschlüssig aneinander liegen, um auf diese Weise den Wärmewiderstand zwischen beiden Bauteilen zu minimieren. Hierzu kann eine Einrichtung zur Erzeugung einer Andruckkraft vorhanden sein. Sonnenlicht tritt über die erste Seite 101 der photo- voltaischen Zelle 10 in das PVT-Modul 1 ein. Die photo- voltaische Zelle absorbiert einen Teil der eintreffenden Strahlung. Beispielsweise kann die Bandlückenenergie der photovoltaischen Zelle 10 so gewählt sein, dass vergleichsweise kurzwellige Strahlung von der photovoltaischen Zelle 10 absorbiert wird und langwellige Strahlung, beispielsweise infrarote Strahlung, vom thermischen Solarkollektor 20 absorbiert wird.
Die photovoltaische Zelle 10 weist in an sich bekannter Weise elektrische Anschlusskontakte auf, um den entstehenden elektrischen Strom abzuführen. Ebenso weist der thermische Solarkollektor 20 nicht dargestellte Fluidkanäle auf, in welchen ein Wärmeträgerfluid strömen kann, um auf diese Weise die entstehende Wärme abzuführen. Das Wärmeträgerfluid kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung Wasser bzw. ein Wasser-Glykol -Gemisch sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann Luft als Wärmeträgerfluid verwendet werden. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Thermoöl als Wärmeträger eingesetzt werden.
Zumindest die erste Seite 201 des Solarkollektors 20 enthält ein Polymer, beispielsweise als Beschichtung oder als
Decklage eines Wärmetauschers, welcher teilweise auch metallische Bauteile aufweist. Das Polymer kann Füllstoffe aufweisen, welche entweder die Absorption eintreffender Strahlung erhöhen und/oder die thermische Leitfähigkeit des Polymers verbessern. Als Füllstoffe können beispielsweise Ruß, Nigrosine, organische Farbstoffe, metallische
Nanopartikel oder andere, an sich bekannte Füllstoffe eingesetzt werden. In einigen Ausführungsformen der
Erfindung kann der thermische Solarkollektor 20 vollständig aus einem polymeren Werkstoff gefertigt sein.
Die photovoltaische Zelle 10 enthält erfindungsgemäß
zumindest eine organische Solarzelle, welche ebenfalls im Wesentlichen aus polymeren Werkstoffen hergestellt ist.
Diese Solarzellen weisen den Vorteil auf, dass diese auch bei höheren Temperaturen hinreichend hohe Erträge
ermöglichen, sodass das Temperaturniveau des thermischen Solarkollektors 20 höher gewählt werden kann als bei
bekannten PVT-Modulen mit Siliziumsolarzellen. Sollte bei kühler Witterung der Wirkungsgrad der organische Solarzelle 10 absinken, so kann der thermische Solarkollektor 20 in einigen Betriebszuständen des vorgeschlagenen PVT-Moduls auch dazu verwendet werden, die photovoltaische Zelle 10 auf ihre Betriebstemperatur zu erwärmen, wenn ein erwärmtes Wärmeträgerfluid dem thermischen Solarkollektor 20 zugeführt wird .
Anhand der Figur 2 wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen PVT-Moduls erläutert. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich die nachfolgende Beschreibung der zweiten bis zehnten Ausführungsform der Erfindung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt .
Die zweite Ausführungsform zeichnet sich durch ein erstes Wärmedämmelement 00 aus, welches auf der ersten Seite 101 der photovoltaischen Zelle 10 aufgebracht ist. Das erste Wärmedämmelement 00 ist zumindest in einem Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums transparent oder transluzent, sodass eintreffende elektromagnetische Strahlung weiterhin die photovoltaische Zelle 10 und den darunter liegenden thermischen Solarkollektor 20 erreichen kann.
Weiterhin weist die zweite Ausführungsform ein zweites
Wärmedämmelement 30 auf, welches an der zweiten Seite 202 des thermischen Solarkollektors 20 angebracht ist. Das zweite Wärmedämmelement 30 kann beispielsweise einen
Hartschaum, ein Vakuumpaneel, Vermiculit und/oder
Mineralwolle enthalten oder daraus bestehen. Das erste
Wärmedämmelement 00 und das zweite Wärmedämmelement 30 können mittels eines das PVT-Modul umschließenden Rahmens miteinander verschweißt oder verklebt sein, sodass diese das PVT-Modul vollständig gegen die Umgebung abdichten.
Hierdurch kann das Eindringen von Verschmutzungen oder
Feuchtigkeit verhindert werden, sodass die Lebensdauer des PVT-Moduls erhöht sein kann. Weiterhin sind die Wärmedämmelemente 00 und 30 dazu eingerichtet, Wärmeverluste,
insbesondere des thermischen Solarkollektors 20, zu
minimieren, sodass die thermische Energieausbeute des PVT- Moduls erhöht sein kann.
Anhand der Figur 3 wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass die erste Seite 201 des thermischen Solarkollektors 20 am ersten Wärmedämmelement 00 anliegt. Die zweite Seite 202 des thermischen Solarkollektors 20 ist auf der ersten Seite 101 der photovoltaischen Zellen 10
befestigt. An der zweiten Seite 102 der photovoltaischen Zelle 10 befindet sich das zweite Wärmedämmelement 30.
Eintreffende elektromagnetische Strahlung durchdringt somit zunächst den thermischen Solarkollektor 20. Strahlung, welche vom thermischen Solarkollektor 20 nicht absorbiert wurde, fällt danach auf die photovoltaische Zelle 10.
Hierdurch kann die Ausbeute thermischer Energie vergrößert sein. Die Bandlückenenergie der photovoltaischen Zelle und damit deren Absorptionsspektrum kann an das Transmissionsverhalten des thermischen Solarkollektors 20 angepasst sein, um die Ausbeute elektrischer Energie zu erhöhen.
Anhand der Figur 4 wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen darin, dass die photovoltaische Zelle 10 dem Sonnenlicht unmittelbar zugewandt ist. An der zweiten Seite 102 der photovoltaischen Zelle 10 befindet sich das erste Wärmedämm- element 00. Dieses grenzt an die erste Seite 201 des thermischen Solarkollektors 20. Unterhalb des thermischen Solarkollektors 20 befindet sich das zweite Wärmedämmelement 30. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass das Transmissionsverhalten des ersten Wärmedämmelementes 00 die photovoltaische Zelle nicht weiter beeinträchtigt. Hierdurch kann die Ausbeute elektrischer Energie erhöht sein.
Gleichwohl ist der thermische Solarkollektor 20 gegenüber der Umgebung thermisch isoliert, um Wärmeverluste zu
vermeiden .
In Figur 5 ist eine fünfte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die fünfte Ausführungsform der Erfindung ist der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 2 ähnlich. Zusätzlich weist die fünfte Ausführungsform der Erfindung jedoch eine Flächenbatterie 60 sowie eine
organische Leuchtdiode 50 auf. Die Flächenbatterie 60 kann eine an sich bekannte wiederaufladbare Batterie sein, beispielsweise eine Blei-Gel-Batterie, eine Lithium- Ionen- Batterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder auch ein Kondensator, beispielsweise auf der Basis von Kohlenstoff- nanoröhrchen . Durch die Integration des Energiespeichers kann elektrische Energie unmittelbar am Ort ihrer Erzeugung gespeichert werden, sodass Bauraum innerhalb des Gebäudes eingespart werden kann und elektrische Verluste durch lange Leitungslängen minimiert oder vermieden werden.
Die elektrische Energie kann in einer optionalen organischen Leuchtdiode 50 umgesetzt werden, welche beispielsweise zur Raumbeleuchtung eingesetzt werden kann. Die Leuchtdiode 50 stellt eine flächige Lichtquelle dar, welche eine blendfreie Allgemeinbeleuchtung ermöglichen kann. Die fünfte Ausführungsform kann beispielsweise als Fassadenelement eingesetzt werden. In diesem Fall bildet die erste Seite 001 des ersten Wärmedämmelementes 00 die Außenseite der Fassade und die zweite Seite 502 der organischen Leuchtdiode 50 die Innenseite der Fassade, welche den Innenraum des Gebäudes begrenzt. Somit kann Sonnenenergie an der Fassade aufgenommen und in Strom und Wärme gewandelt werden, während auf der Innenseite in den dunklen Abendstunden Licht in das Gebäudeinnere abgegeben werden kann. Das Fassadenelement gemäß Figur 5 kann in ein Tragwerk eines Gebäudes eingebaut werden, welches beispielsweise aus Holz oder in Massivsbauweise errichtet werden kann.
Anhand von Figur 6 wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die sechste Ausführungsform weist eine außenliegende photovoltaische Zelle 10 auf, wie bereits in Zusammenhang mit der vierten Ausführungsform erläutert.
Diese grenzt an einen thermischen Solarkollektor 20 an, welcher von einem ersten Wärmedämmelement 00 und einem zweiten Wärmedämmelement 30 eingeschlossen ist.
Von der vierten Ausführungsform unterscheidet sich die sechste Ausführungsform durch eine Leuchtdiode 50 und einen optionalen Energiespeicher 60, wie vorstehend anhand der fünften Ausführungsform beschrieben. Insofern kombiniert die sechste Ausführungsform der Erfindung die Vorteile der fünften und der vierten Ausführungsform .
Figur 7 zeigt den Querschnitt durch eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Diese weist eine organische Leuchtdiode 50 auf, welche auf der Lichteintrittsfläche einer photovoltaischen Zelle angebracht ist. Die gegenüberliegende zweite Seite der photovoltaischen Zelle 10 trägt einen thermischen Solarkollektor 20. Dieser ist wiederum auf einem elektrischen Energiespeicher 60 angeordnet. Auch die siebte Ausführungsform erlaubt es, Wärme und elektrische Energie zu erzeugen und die elektrische Energie unmittelbar im PVT- Modul zu speichern. Während der Nachtstunden kann mit der gespeicherten elektrischen Energie die organische
Leuchtdiode 50 betrieben werden, um auf diese Weise die Außenfassade des Gebäudes zu beleuchten. Die
Emissionswellenlänge bzw. das Absorptionsverhalten der organischen Leuchtdiode 50 einerseits und der photo- voltaischen Zelle 10 andererseits sind dabei so gewählt, dass die von der photovoltaischen Zelle 10 absorbierte Strahlung die organische Leuchtdiode 50 durchdringen kann. Dies ist durch entsprechende Wahl der für die Solarzelle und die Leuchtdiode verwendeten Materialien möglich.
Die achte Ausführungsform gemäß Figur 8 unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform dadurch, dass die photo- voltaische Zelle 10 auf der Außenseite der Fassade
angeordnet ist und die organische Leuchtdiode 50 zwischen der photovoltaischen Zelle 10 und dem thermischen Solarkollektor 20 angeordnet ist. In diesem Fall kann die
Ausbeute an elektrischer Energie erhöht sein, da eine
Schwächung eintreffender Strahlung durch die organische Leuchtdiode vermieden wird.
Die neunte Ausführungsform gemäß Figur 9 unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform dadurch, dass zwischen dem Energiespeicher 60 und dem thermischen Solarkollektor 20 ein optionales zweites Wärmedämmelement 30 angeordnet ist. Das Wärmedämmelement 30 kann den Wirkungsgrad des
Energiespeichers 60 erhöhen, da dieser mit geringerer
Temperatur betrieben werden kann. Gleichzeitig kann die Ausbeute thermische Energie erhöht sein, da Wärmeverluste reduziert werden.
Die zehnte Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 10 unterscheidet sich von der achten Ausführungsform ebenfalls dadurch, dass ein optionales Wärmedämmelement 30 vorhanden ist. Insoweit kombiniert die zehnte Ausführungsform die Vorteile der achten und der neunten Ausführungsform der Erfindung .
Figur 11 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform eines ersten Wärmedämmelementes 00. Das Wärmedämmelement weist zumindest ein transparentes Flächenelement 01 auf. Das transparente Flächenelement kann beispielsweise ein Glas enthalten oder einen polymeren Werkstoff wie Polycarbonat oder Polymethylmetacrylat . Das transparente Flächenelement schließt das erste Wärmedämmelement 00 nach außen ab und verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit und Verschmutzung. Die der Außenseite des PVT-Moduls zugewandte erste Seite 011 des Flächenelementes 01 kann hierzu mit einer reflexionsmindernden und/oder verschmutzungsmindernden bzw. selbstreinigenden Beschichtung versehen sein. Die gegenüberliegende zweite Seite 012 des Flächenelementes 01 kann mit einer optionalen funktionalen Beschichtung 03 versehen sein. Die funktionale Beschichtung kann die
Abstrahlung von Wärmestrahlung reduzieren und beispielsweise ein Metall enthalten oder daraus bestehen oder ein Oxid, insbesondere ein transparentes leitfähiges Oxid. Hierdurch können Wärmeverluste durch unerwünschte Abstrahlung
infraroter Strahlung verringert werden.
Um zusätzlich konvektive Wärmeverluste zu reduzieren, kann ein isolierendes Gasvolumen 02 vorhanden sein. Das Gasvolumen 02 wird durch ein weiteres, nicht dargestelltes transparentes Flächenelement oder durch die erste Seite 101 der photovoltaischen Zelle 10 oder die erste Seite 201 des thermischen Solarkollektors 20 begrenzt. Das Gasvolumen 02 kann beispielsweise ein Edelgas enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gasvolumen 02 einen gegenüber dem Umgebungsdruck reduzierten Druck aufweisen, um auf diese Weise eine Vakuumisolation zu realisieren.
Die mechanische Stabilität des ersten Wärmedämmelementes kann durch optionale Stege bzw. Aussteifungen 04 vergrößert werden. Diese können ebenfalls aus einem polymeren Werkstoff bestehen, welcher einen vergleichsweise großen thermischen Widerstand aufweist.
Anhand von Figur 12 wird beispielhaft eine organische
Solarzelle erläutert, welche mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Die organische Solarzelle 12 weist eine Mehrzahl von Schichten auf, welche in an sich bekannter Weise aus organischen Materialien, beispielsweise Kunststoffen, gefertigt werden können. Die erste Schicht 11, deren Außenseite die erste Seite 101 der photovoltaischen Zelle 10 bildet, enthält eine Barriereschicht mit einer Trägerfolie, sodass das Eindringen von Feuchte reduziert oder vermindert ist. Die Barriereschicht kann beispielsweise Si02 oder Zink/Zinn oder andere, an sich bekannte
Zusammensetzungen aufweisen.
Unterhalb der Barriereschicht 11 befindet sich die erste Elektrode 12, welche als transparenter Vorderseitenkontakt beispielsweise eine dünne Metallschicht enthält oder als strukturierter Fingerkontakt ausgebildet ist oder aus transparenten, leitfähigen Oxiden hergestellt ist.
Unter der ersten Elektrode 12 befindet sich eine erste
Pufferschicht 13. Darauf folgt eine fotoaktive Schicht 14 und eine zweite Pufferschicht 15. Die Zusammensetzung dieser Materialien bestimmt die Bandlückenenergie der photovoltaischen Zelle und damit denjenigen Wellenlängenbereich, in welchem die photovoltaische Zelle transparent ist, sodass Licht auf darunterliegende Bauelemente fallen kann.
Unterhalb der zweiten Pufferschicht befindet sich die zweite Elektrode 16, welche als Rückseitenkontakt entweder
transparent oder opak ausgebildet sein kann. Unterhalb der zweiten Elektrode 16 bildet schließlich eine zweite
Barriereschicht mit Trägerfolie 17 den Abschluss der photovoltaischen Zelle.
Anhand von Figur 13 wird die prinzipielle Funktionsweise der Erfindung erläutert. Dargestellt ist eine photovoltaische Zelle 10, welche mittelbar oder unmittelbar auf einem thermischen Solarkollektor 20 befestigt ist. Der thermische Solarkollektor 20 weist eine Mehrzahl von Fluidkanälen 205 auf, welche beispielsweise durch Wasser, Luft oder Öl durchströmt werden und hierdurch die entstehende Wärme als Nutz- wärme abführen.
Bei Betrieb des PVT-Moduls fällt langwellige elektromagnetische Strahlung 72 und kurzwellige elektromagnetische
Strahlung 71 auf die erste Seite 101 der photovoltaischen Zelle 10. Die kurzwellige Strahlung, welche oberhalb der Bandlückenenergie liegt, wird von der photovoltaischen Zelle 10 absorbiert und in elektrische Energie gewandelt. Die langwellige Strahlung 72 kann die photovoltaische Zelle 10 durchdringen und wird von der Absorptionsfläche 201 des thermischen Solarkollektors 20 absorbiert. Die hierbei entstehende Wärme wird durch das Wärmeträgerfluid in den Fluidkanälen 205 abgeführt.
Figur 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines thermischen Solarkollektors 20. Dieser weist Fluidkanäle 205 auf, welche in drei übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind.
Hierdurch können unterschiedliche Wärmeträgerfluide im thermischen Solarkollektor zirkuliert werden, um auf diese Weise unterschiedliche Betriebszustände zu realisieren.
Anhand von Figur 15 werden zwei unterschiedliche Betriebszustände des thermischen Solarkollektors gemäß Figur 14 erläutert. Im linken Bildteil ist ein Betriebszustand dargestellt, bei welchem ein Wärmeträgerfluid in den äußeren Fluidkanälen 205a und 205c zirkuliert. Der Umlauf kann thermosyphonisch aufgrund der Dichteunterschiede zwischen kühlem und erwärmtem Fluid erfolgen. Das Wärmeträgerfluid kann beispielsweise Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch oder ein Thermoöl sein oder ein solches enthalten. Bei thermo- syphonischem Umlauf des Wärmeträgerfluides in den Fluidkanälen 205a und 205c kann der thermische Solarkollektor 20 als passives Bauteil eingesetzt werden, welches eingestrahlte Wärme von außen nach innen transportiert. Die mittleren Fluidkanäle 205b können an Versorgungsleitungen 206b und 207b für Heiß- oder Kaltwasser
angeschlossen werden. Auf diese Weise kann Brauchwasser erwärmt werden und/oder der Wärmeeintrag in das Gebäude durch Beeinflussung des thermosyphonisehen Umlaufs geregelt werden .
Der rechte Bildteil der Figur 15 zeigt eine alternative Verwendung des thermischen Solarkollektors 20. Hierbei ist ein Brauchwasserkreislauf unmittelbar an den Vorlauf 206a und den Rücklauf 207c angeschlossen, welche jeweils in die Fluidkanäle 205a und 205c münden. Beispielsweise kann hierzu Kaltwasser durch die Innenseite fließen und hierbei Wärme aus dem Gebäude aufnehmen. Das auf diese Weise vorgewärmte Brauchwasser kann an der Außenseite durch Solarenergie weiter erwärmt werden und schließlich als erwärmtes Brauchwasser Verwendung finden oder als Wärmeträgermedium, beispielsweise für Prozesswärme. Hierdurch wird die
Kombination einer Gebäudekühlung mit einer Brauchwassererwärmung ermöglicht.
Figur 16 erläutert die Verwendung des erfindungsgemäßen PVT- Moduls zur Brauchwassererwärmung. Hierzu kann der thermische Solarkollektor 20 optional zugleich als Brauchwasserspeicher verwendet werden. Bei Erwärmung verringert sich die Dichte des der Wärmequelle zugewandten Wassers. Dadurch sinkt das kühlere Wasser an der der Wärmequelle abgewandten Rückseite herunter und verdrängt das Wasser im Absorber. Somit wird durch natürliche Konvektion ein Umlauf in dem als Speicher verwendeten thermischen Solarkollektor ermöglicht. Eine Pumpe mit beispielsweise elektrischem Antrieb ist daher nur noch während der kurzen Zeitspanne einer Warmwasserentnahme notwendig. Eine solche Pumpe kann vorteilhaft mit dem durch das PVT-Modul erzeugten Strom betrieben werden. Sofern das PVT-Modul gleichzeitig einen elektrischen Energiespeicher integriert, wie vorstehend beschrieben, kann eine Warmwasserentnahme auch nach Sonnenuntergang erfolgen. Figur 17 erläutert eine Isolierverglasung 9, welche das erfindungsgemäße PVT-Modul integriert. Hierzu enthält die Isolierverglasung 9 eine erste Scheibe 91 und eine zweite Scheibe 92, welche ein Gasvolumen 95 mittels eines an sich bekannten und nicht dargestellten Randverbundes einschließen .
Zusätzlich befindet sich im Scheibenzwischenraum eine photo- voltaische Zelle 10. Auf der Außenseite der zweiten Scheibe 92 kann der thermische Solarkollektor 20 angeordnet sein. Dieser wird somit durch diejenige Lichtstrahlung erwärmt, welche die erste Scheibe 91, die zweite Scheibe 92 und die photovoltaische Zelle 10 durchdrungen hat.
Die Isolierverglasung 9 kann beispielsweise als Fassadenelement Verwendung finden und lässt sich in einfacher Weise auf vorhandenen Fertigungslinien und mit bekannten Verfahren der Isolierglasherstellung fertigen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Aus-führungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Aus-führungsformen definieren, so dient diese
Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Claims

Ansprüche
1. PVT-Modul (1) mit zumindest einer photovoltaischen Zelle (10) und zumindest einem thermischen Solarkollektor (20) , wobei die photovoltaische Zelle (10) und der thermische Solarkollektor (20) zumindest in einer Teilfläche (120) miteinander in Kontakt stehen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die photovoltaische Zelle (10) eine organische Solarzelle ist oder eine solche enthält und
zumindest die Teilfläche (120) des thermischen Solarkollektors (20) ein Polymer enthält oder daraus besteht.
2. PVT-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Solarkollektor (20) aus einem Polymer besteht .
3. PVT-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Solarkollektor (20) und der photovoltaischen Zelle (10) eine KlebeVerbindung vorhanden ist, wobei der Klebstoff zumindest eine Polymerkomponente enthält .
4. PVT-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die photovoltaische Zelle (10) an zumindest einer Seite von einer Barriereschicht und/oder einer Trägerfolie eingeschlossen ist.
5. PVT-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin
enthaltend zumindest ein erstes Wärmedämmelement (00) , welches zumindest in einem Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums transparent oder transluzent ist.
6. PVT-Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmedämmelement (00) zumindest ein
transparentes Flächenelement (01) mit einer optionalen funktionalen Beschichtung (03) und/oder einem optionalen Gasvolumen (02) enthält.
7. PVT-Modul nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wärmedämmelement (00) auf der Außenseite des PVT-Moduls angeordnet ist oder
dass das erste Wärmedämmelement (00) zwischen der photo- voltaischen Zelle (10) und dem thermischen Solarkollektor (20) angeordnet ist.
8. PVT-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin
enthaltend zumindest ein Rahmenelement (40) , welches das PVT-Modul (1) zumindest teilweise umschließt.
9. PVT-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin
enthaltend zumindest ein zweites Wärmedämmelement (30) , welches an einer zweiten Seite (202) des thermischen Solarkollektors (20) angeordnet ist.
10. PVT-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin
enthaltend zumindest eine organische Leuchtdiode (50) und/oder zumindest eine Flächenbatterie (60)
11. Isolierverglasung (9) mit einem PVT-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verwendung eines PVT-Moduls nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Fassadenelement und/oder als Luftkollektor und/oder zur solaren Trocknung und/oder zur Brauchwassererwärmung .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12445085B2 (en) 2023-01-20 2025-10-14 Som Iw Holdings, Llc Solar autonomous roof assembly

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19809883A1 (de) * 1998-03-07 1999-09-09 Solarwerk Gmbh Solarer Hybridkollektor zur kombinierbaren Strom- und Wärmeerzeugung und ein Verfahren zu seiner Herstellung
US20020046764A1 (en) * 1999-06-29 2002-04-25 Ansley Jeffrey H. PV/thermal solar power assembly
DE10102918A1 (de) * 2001-01-23 2002-07-25 Andreas Schultze-Kraft Photovoltaisch und solarthermisch wirksame Verbundpaneele und deren Anwendung
US6472593B1 (en) * 1999-09-09 2002-10-29 Akzo Nobel N.V. Hybrid roof covering element
DE102010031764A1 (de) * 2010-07-16 2012-01-19 Procon Vermögensverwaltungs- und Beteiligungsgesellschaft mbH Multithermosolarvakuumphotovoltaikspeicherpaneel mit integriertem fluidgekühltem Niedertemperatur- Thermoausgleichsspeicher sowie einer unterhalb des Thermoausgleichsspeicher angebrachten elektrische Energie speichernde Batterie und hochtransparenter Vakuumabdeckung als Glatt- oder Formrohr zur Dachdeckung und Fassadendämmung einschl. einer unterlegten Hartschaumisolierung
US20120097217A1 (en) * 2009-05-15 2012-04-26 Huiming Yin Functionally Graded Solar Roofing Panels and Systems

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19902650A1 (de) * 1999-01-24 2000-07-27 Mueller Gerald Patrick Verfahren zur Gewinnung von Solarenergie durch kombinierte Umwandlung in elektrische und thermische Energie und deren Verwertung sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
JP2008151490A (ja) * 2006-12-20 2008-07-03 Electric Power Dev Co Ltd 太陽光発電集熱ユニット
US20120000508A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Du Pont Apollo Limited Thermal device and photovoltaic module having the same
US10043932B2 (en) * 2013-08-22 2018-08-07 Massachusetts Institute Of Technology Internally-heated thermal and externally-cool photovoltaic cascade solar energy system for full solar spectrum utilization

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19809883A1 (de) * 1998-03-07 1999-09-09 Solarwerk Gmbh Solarer Hybridkollektor zur kombinierbaren Strom- und Wärmeerzeugung und ein Verfahren zu seiner Herstellung
US20020046764A1 (en) * 1999-06-29 2002-04-25 Ansley Jeffrey H. PV/thermal solar power assembly
US6472593B1 (en) * 1999-09-09 2002-10-29 Akzo Nobel N.V. Hybrid roof covering element
DE10102918A1 (de) * 2001-01-23 2002-07-25 Andreas Schultze-Kraft Photovoltaisch und solarthermisch wirksame Verbundpaneele und deren Anwendung
US20120097217A1 (en) * 2009-05-15 2012-04-26 Huiming Yin Functionally Graded Solar Roofing Panels and Systems
DE102010031764A1 (de) * 2010-07-16 2012-01-19 Procon Vermögensverwaltungs- und Beteiligungsgesellschaft mbH Multithermosolarvakuumphotovoltaikspeicherpaneel mit integriertem fluidgekühltem Niedertemperatur- Thermoausgleichsspeicher sowie einer unterhalb des Thermoausgleichsspeicher angebrachten elektrische Energie speichernde Batterie und hochtransparenter Vakuumabdeckung als Glatt- oder Formrohr zur Dachdeckung und Fassadendämmung einschl. einer unterlegten Hartschaumisolierung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12445085B2 (en) 2023-01-20 2025-10-14 Som Iw Holdings, Llc Solar autonomous roof assembly

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