WO2022268912A1 - Photovoltaikmodul, und parallel geschaltete photovoltaikanlage - Google Patents

Abstract

Bei einem Photovoltaikmodul (1), das dazu bestimmt ist, auf das Modul (1) auftreffende Globalstrahlung photovoltaisch in elektrische Energie zu wandeln, wobei das Modul (1) eine oder mehrere photovoltaisch wirksame Zellen (2) aufweist, sowie einen im Wesentlichen zweidimensionalen Träger, auf dem die Zellen (2) gehalten sind, sowie zwei elektrische Anschlüsse (3) unterschiedlicher Polarität (A, B), die dazu bestimmt sind, die erzeugte elektrische Energie abzuführen, und wobei das Modul (1) eine Formgebung aufweist, die eine flächige, im Wesentlichen lückenlose Aneinanderreihung mehrerer gleichartiger Module (1) ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die elektrischen Anschlüsse (3) an dem Umfangsrand des Moduls (1) angeordnet sind, und dass das Modul (1) zusätzliche elektrische Anschlüsse (3) aufweist, die ebenfalls am Umfangsrand und in der Art angeordnet sind, dass die elektrischen Anschlüsse (3) benachbart angeordneter Module (1) einander unmittelbar benachbart gegenüberliegen. Ferner betrifft die Erfindung einen Bausatz für eine Photovoltaikanlage mit einem Modul (1) und eine parallelgeschaltete Photovoltaikmodulanlage.

Description

"Photovoltaikmodul, und parallel geschaltete Photovoltaikanlage"

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Modul, kurz auch als PV- Modul oder nur als Modul bezeichnet, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Praxis sind gattungsgemäße Module bekannt. Typi scherweise weisen Sie eine rechteckige Form auf, mit einem Rahmen, der eine Platte umgibt, die den Träger für die photovol- taisch wirksamen Zellen des Moduls bildet. Mehrere derartige Rahmen können nebeneinander angeordnet werden, so dass ei ne Reihe geschaffen wird, wobei mehrere derartige Reihen übereinander angeordnet werden können.

Die Installation einer Photovoltaikanlage ist insofern aufwendig, als die Module für einen optimalen solaren Ertrag in einer Schrägstellung gegenüber der Horizontalen ausgerichtet sein müssen, so dass sie typischerweise auf einem eigens vorgese henen Modulständer montiert werden. Zudem müssen die Modu le gegen Windeinwirkung und dementsprechend auch gegen abhebende Kräfte auf ihrem jeweiligen Untergrund sicher veran kert werden. Um auch bei hohen Lufttemperaturen einen hohen Wirkungsgrad realisieren zu können, müssen insbesondere auf Dächern montierte Photovoltaikanlagen hinterlüftet sein, um ei nen temperaturbedingten Leistungsverlust minimieren zu kön nen.

Die elektrische Verbindung der einzelnen Module erfolgt typi scherweise mit einer Anschlussdose, die auf der von den Zellen und vom einfallenden Licht abgewandten Rückseite des Moduls angeordnet ist, da aufgrund der Schrägstellung der Module an der Rückseite ein ausreichender Platz für die Unterbringung der Anschlussdosen zur Verfügung steht. Dabei ist jede Anschluss dose durch Kabel an die beiden elektrischen Anschlüsse des Moduls angeschlossen und mehrere Anschlussdosen können ebenfalls durch elektrische Kabel miteinander verbunden wer den.

Um den durch eine Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom nutzen zu können, ist eine Umwandlung in Wechselstrom erfor derlich. Aus der Praxis sind unterschiedliche Ausführungen von Umwandler bekannt. Als Umwandler wird im Rahmen des vorlie genden Vorschlags eine elektronische Einheit bezeichnet, die einen Wechselrichter umfasst, so dass der in den Zellen eines Moduls erzeugte Gleichstrom in einen Wechselstrom umgewan delt wird. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Umwand ler auch als in der Fachwelt so genannter „Optimizer“ ausgestal tet ist. Ein Optimizer dient dazu, den Energieertrag der ange schlossenen Zellen zu optimieren. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einzelne Zellen, deren Leistung beein trächtigt ist, z.B. durch Abschattung, nicht berücksichtigt werden, so dass sie nicht ähnlich wie eine Unterbrechung wirken und den Gesamtertrag der angeschlossenen Zellen überproportional be einträchtigen können.

In einer ersten aus der Praxis bekannten Ausgestaltung weist je des einzelne Modul einen eigenen Umwandler auf, so dass die se Umwandler als dezentrale Umwandler bezeichnet werden können und hinsichtlich ihrer Baugröße und Leistungsfähigkeit vergleichsweise klein ausgestaltet sind.

In einer dazu alternativen, zweiten Ausgestaltung ist es aus der Praxis bekannt, mehrere Module gemeinsam an einen Umwand ler anzuschließen, so dass dieser Umwandler als zentraler Um wandler bezeichnet werden kann. In diesem Fall weisen die ein zelnen Module nicht jeweils einen eigenen, separaten Umwand ler auf, sondern sind ausschließlich an den gemeinsamen, zent- ralen Umwandler angeschlossen, der dementsprechend größer und leistungsfähiger als ein dezentraler Umwandler ist.

In beiden genannten Fällen werden die einzelnen Module, ob sie nun jeweils mit einem eigenen, dezentralen Umwandler verse hen oder gemeinsam an einen zentralen Umwandler ange schlossen sind, jeweils in Reihe geschaltet, so dass sich die ins gesamt erzeugte Spannung je nach Anzahl der Module erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Installation, die Handhabung und die Anwendbarkeit von PV-Modulen bzw. einer Photovoltaikanlage zu vereinfachen. Hierzu soll ein PV-Modul angegeben werden, welches eine besonders einfache und schnelle elektrische Anbindung an benachbarte gleichartige Mo dule ermöglicht, wobei das PV-Modul auf einer Vielzahl von Tragkonstruktionen anwendbar und optisch unauffällig sein soll. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bau satz für eine Photovoltaikanlage anzugeben, der eine vereinfach te und schnelle Installation der Photovoltaikanlage ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine vereinfachte Photovol taikanlage anzugeben, um diese beispielsweise einer breiten Öf fentlichkeit zugänglich zu machen, insbesondere um eine Instal lation auf bisher überwiegend ungenutzten, kleineren Flächen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein PV-Modul nach Anspruch 1 , durch einen Bausatz nach Anspruch 17 und durch eine Photovoltaikan lage nach Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die beanspruchten Merk male haben jeweils eine eigenständige erfinderische Bedeutung. Sie können in beliebiger Kombination zusammen oder auch ein zeln und unabhängig voneinander genutzt werden.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die elektrischen Anschlüsse des Moduls nicht auf der Rückseite in Form der er wähnten Anschlussdose bereitzustellen, sondern vielmehr am Rand des PV-Moduls, und zwar außen, am umlaufenden Um fang des Moduls. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Modul nicht nur zwei elektrische Anschlüsse aufweist, sondern wenigs tens vier, also gegenüber den herkömmlichen, eingangsbe schriebenen Modulen wenigstens zwei zusätzliche elektrische Anschlüsse. Die Anordnung der elektrischen Anschlüsse ist da bei so gewählt, dass die elektrischen Anschlüsse einander un mittelbar benachbart gegenüberliegen, wenn zwei gleichartige Module einander benachbart angeordnet werden, z.B. nebenei nandergelegt werden, um eine Reihe von Modulen zu bilden. Dadurch, dass die Anschlüsse benachbarter Module in unmittel barer Nachbarschaft zueinander liegen, kann die Herstellung ei ner elektrischen Verbindung erheblich vereinfacht und beschleu nigt werden.

Da die Anschlussdosen üblicherweise nicht nur die elektrischen Kontakte aufweisen, um das Modul mit weiteren Modulen elektrisch zusammenschließen zu können, sondern auch weitere elektrische Komponenten wie z.B. Dioden enthält, kann vorteil haft am Rand des vorschlagsgemäßen Moduls die Anordnung derartiger elektrischer Komponenten jeweils zwischen den elektrischen Anschlüssen erfolgen. Auf diese Weise wird ein Randbereich des Moduls geschaffen, in welchem sich nicht aus schließlich die Zellen befinden, und es wird eine besonders fla che Ausgestaltung des Moduls unterstützt, da dieses an seiner Rückseite keinen Einbauraum zur Anordnung einer Anschluss dose erfordert.

Wenn das Modul, wie aus der Praxis allgemein bekannt, eine rechteckige Formgebung aufweist, können die elektrischen An schlüsse an allen vier Ecken des Moduls vorgesehen sein, so dass ein solches Modul insgesamt vier elektrische Anschlüsse aufweist.

Dabei können die beiden elektrischen Anschlüsse gleicher Pola rität jeweils gemeinsam an einer Seite liegen, wenn sie z. B. an der Ober- oder Unterkante des Moduls liegen, können die Modu- le in vertikaler Richtung, also in der Y-Richtung eines Koordina tensystems, aneinandergereiht werden. Oder wenn die An schlüsse gleicher Polarität jeweils gemeinsam an einer Seiten kante des Moduls liegen, können die Module in horizontaler bzw. X-Richtung aneinandergereiht werden. So ist dann jeweils ge währleitet, dass an den benachbarten Kanten nebeneinander liegender Module jeweils Anschlüsse unterschiedlicher Polarität benachbart sind, so dass die Module stets automatisch zu einer elektrischen Reihenschaltung zusammengeschaltet werden kön nen, wenn die benachbarten Kontakte miteinander verbunden werden.

Sollen Module, die zur Aneinanderreihung in einer bestimmten Richtung ausgelegt sind, in der anderen Richtung aneinanderge reiht werden, z.B. in X- statt in Y-Richtung, so können die Modu le auch dazu problemlos verwendet werden. Sie werden dann lediglich abwechselnd um 180° gedreht zueinander ausgerichtet, um sicherzustellen, dass an benachbarten Kanten dieser Reihe elektrische Anschlüsse mit unterschiedlicher Polarität einander benachbart sind.

Daher kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass je weils die beiden elektrischen Anschlüsse gleicher Polarität ei nander diagonal gegenüberliegen, bei einem rechteckigen Modul also kreuzweise einander gegenüberliegen, so dass das Modul problemlos sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung mit wei teren gleichartigen Modulen zu einer Reihe erweitert werden kann und dabei stets elektrische Anschlüsse unterschiedlicher Polarität der beiden jeweils benachbarten Module einander un mittelbar benachbart sind. Dadurch wird die Verlegung der Mo dule vereinfacht, da eine bestimmte Ausrichtung der Module, beispielsweise eine abwechselnde Drehung um 180°, nicht be achtet zu werden braucht. Die elektrischen Anschlüsse können vorteilhaft jeweils plattenar tig, als flache Kontaktflächen, ausgestaltet sein. Hierdurch wird auch bei flachem Einstrahlwinkel der Sonne ein Schattenwurf auf die Zellen des Moduls vermieden, der die Effizienz des Moduls beeinträchtigen könnte.

Die flachen Kontaktflächen können über den Träger hinaus nach außen ragen und auf diese Weise Kontaktlaschen bilden. Es be steht dabei die Möglichkeit, dass benachbarte Module in Rich tung ihrer jeweiligen Fläche ineinandergesteckt werden können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich ein Rand des einen Moduls über seine gesamte Länge, oder eine Kontaktla sche des einen Moduls, in das benachbarte Modul erstreckt.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die benachbarten Modu le nicht in Richtung ihrer Fläche, sondern vielmehr quer zu ihrer Fläche, also in Richtung ihrer Flächennormalen miteinander ver bunden werden können, indem das eine Modul mit seiner Kon taktfläche die Kontaktfläche des anderen Moduls überlappt und die beiden Kontaktflächen druckknopfartig mit dem anderen Mo dul verbunden werden. Diese Verbindungsmöglichkeit besteht sowohl, wenn die Kontaktflächen auf dem Träger angeordnet sind, als auch wenn sie als Kontaktlaschen über den Träger hin ausragen. Durch diese Verbindungsmöglichkeit kann in einem Revisionsfall ein einzelnes Modul problemlos aus einer Reihe von Modulen entfernt werden, ohne dass zunächst sämtliche anderen Module zu zumindest einer Seite der Reihe entfernt werden müssten, wie das ansonsten erforderlich wäre, wenn die Module in Richtung ihrer Fläche miteinander verbunden wären. Insbesondere eine druckknopfartige Verbindungsmöglichkeit stellt eine sehr einfache Kontaktierungsmöglichkeit dar.

Um die Aneinanderreihung benachbarter, gleichartiger Module sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung mit weiteren gleich artigen Modulen zu ermöglichen, können an jedem elektrischen Anschluss zwei Kontaktlaschen vorgesehen sein, von denen sich eine in der X-Richtung und die andere in der Y-Richtung über den Träger hinausragt.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die beiden unmit telbar benachbarten Kontaktflächen benachbarter Module durch einen separaten Verbinder miteinander verbunden werden, so dass keine Kontaktlaschen erforderlich sind, die über den übri gen Umfang des Moduls, nämlich über die Abmessungen des Trägers, hinaus nach außen ragen würden und somit bis zur endgültigen Montage des Moduls der Gefahr von Beschädigun gen ausgesetzt wären. In diesem Fall sind zur Schaffung einer besonders kleinen Photovoltaikanlage zwei Module erforderlich, die einander benachbart angeordnet werden, sowie zwei Verbin der, um zwei Kontaktflächen der beiden benachbarten Module miteinander zu verbinden.

Die Verbinder können entweder in die beiden benachbarten PV- Module eingesteckt werden, so dass die benachbarten PV- Module in Richtung ihrer Fläche miteinander verbunden werden. Alternativ dazu können die Verbinder in Richtung der Flächen normalen auf die beiden benachbarten PV-Module aufgesetzt werden, beispielsweise wenn die Anschlüsse, wie bereits weiter oben erläutert, ähnlich wie Druckknöpfe ausgestaltet sind.

Die beiden Module und die beiden Verbinder stellen einen Bau satz dar, der durch eine entsprechend größere Anzahl von Mo dulen und Verbindern dann zur Schaffung einer entsprechend größeren Photovoltaikanlage erweitert werden kann.

Der Verbinder kann an der Rückseite des Moduls angeordnet sein, so dass er optimal vor Witterungseinflüssen und vor me chanischen Einflüssen geschützt ist, so dass eine hervorragende elektrische Kontaktierung der beiden benachbarten Module über einen langen Zeitraum gewährleistet ist. Wenn beispielsweise die Oberfläche der Module mechanisch gereinigt wird oder ha- gelschlagbedingt mechanisch belastet wird, liegen die Verbinder geschützt auf der Rückseite der Module.

Die Verwendung eines separaten Verbinders ist auch insofern vorteilhaft, als hier beispielsweise eine Verbindung benachbarter elektrischer Anschlüsse in Richtung der Modulfläche erfolgen kann, z.B. parallel zur Fläche des Moduls. Der Verbinder kann in Art einer Leiste ausgestaltet sein, die auf die benachbarten elektrischen Anschlüsse der beiden benachbarten Module auf geschoben wird. Durch die Ausgestaltung der elektrischen An schlüsse und des Verbinders, beispielsweise ähnlich wie bei ei ner Schwalbenschwanzführung oder mit einer T-förmigen kom plementären Querschnitts-Formgebung, kann der Verbinder her vorragend gegen abhebende Kräfte gesichert sein. Gleichzeitig wird ermöglicht, ein einzelnes Modul aus einer Reihe von Modu len problemlos entnehmen zu können, in dem nämlich zunächst die Verbinder gelöst werden können und anschließend das dementsprechend gelöste Modul aus der Reihe entnommen werden kann. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, den Verbinder an der Oberseite des Moduls vorzusehen, um im Revisionsfall den Verbinder problemlos erreichen zu kön nen.

Zur Anbindung der Photovoltaikanlage an zusätzliche elektrische Einrichtungen, z.B. an einen Wechselrichter oder elektrischen Energiespeicher oder Verbraucher, können Stromabnehmer vor gesehen sein, die wie eine Kontaktfläche eines Moduls ausge staltet sind, so dass diese Stromabnehmer mittels der gleichen Verbinder an ein Modul angeschlossen werden können, die auch benachbarte Module verbinden.

Der im Wesentlichen zweidimensionale Träger kann vorteilhaft als Platte ausgestaltet sein, die einen Kunststoff aufweist. Als Kunststoff werden hierbei auch Werkstoffe bezeichnet, die nicht nur partikelförmige, sondern auch faserförmige Füll- oder Ver stärkungsmaterialien enthalten, beispielsweise GFK- und CFK- Werkstoffe. In einer Ausgestaltung kann der Träger als Platte aus Polycarbonat ausgestaltet sein, da dieser Werkstoff gute mechanische Eigenschaften, Witterungsbeständigkeit und ein geringes Gewicht kombiniert. Zugunsten eines geringen Ge wichts kann die Plattenstärke lediglich wenige Millimeter betra gen, z.B. im Bereich von 2 bis 7 mm liegen.

Die photovoltaisch wirksamen Elemente des Moduls, nämlich die Zellen, können vorteilhaft auf den Träger aufgeklebt sein. So wird erstens eine gute Wärmeübertragung an den Träger ermög licht, denn eine unerwünscht hohe Betriebstemperatur beein trächtigt den Wirkungsgrad der Zellen. Zweitens wird durch diese Befestigungsart ein flacher Aufbau des gesamten Moduls unter stützt.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Träger einen oder mehrere Lüftungskanäle aufweist, um eine Hinterlüftung der Zellen zu ermöglichen, so dass temperaturbe dingte Leistungsverluste minimiert werden können. Dazu kann der Träger beispielsweise als Hohlkammerplatte ausgestaltet sein, wobei eine oder mehrere Kammern kanalartig durchström- bar sind von einem Einlass zu einem Auslass. Vorteilhafterweise ist der oder sind die Lüftungskanäle in einer Betriebsstellung ei nes PV-Moduls in der Art ausgerichtet, dass eine konvektive Luftströmung unterstützt wird. Dazu kann beispielsweise vorge sehen sein, dass ein PV-Modul in einer Schrägstellung gegen über der Horizontalen ausgerichtet ist und sich die Lüftungska näle im Träger im Wesentlichen parallel zu der Schrägstellung erstrecken, so dass Wärmeenergie, die von der Zelle auf den Träger und von dem Träger auf die Luft übertragen wird, konvek tiv zu einem Auslass aufsteigen kann und in Art des Venturi- Effektes kältere Luft durch einen Einlass nachströmen kann, die ihrerseits wieder Wärmeenergie aufnehmen und dann abführen kann. Die Zellen können gegen Witterungseinflüsse und mechanische Einflüsse, also auf ihrer von dem Träger abgewandten Obersei te, durch eine Oberflächenschicht geschützt sein. Insbesondere kann es sich dabei um eine im Wesentlichen transparente Kunststoffschicht handeln. Als Material kann ein Polyurethan- Werkstoff verwendet werden, beispielsweise ein TPU, welches einen Transparenzgrad aufweist, der annähernd dem eines mi neralischen Glases gleichkommt und somit einen hohen Wir kungsgrad der Zellen unterstützt. Beispielsweise kann eine se parate Platte aus transparentem Kunststoff über den Oberflä chen der Zellen als Oberflächenschicht angeordnet sein. In einer anderen Ausgestaltung können die Zellen in eine transparente Vergussmasse eingebettet sein, welche auch die Oberseiten der Zellen bedeckt und so die Oberflächenschicht bildet.

Am umlaufenden Rand können die beiden Kunststoffschichten - Träger und Oberflächenschicht - miteinander in der Art verbun den sein, z.B. verschweißt sein, dass die Zellen zuverlässig vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Aufgrund der verwendeten Materialien kann somit ein Modul geschaffen werden, welches ein geringes Gewicht aufweist, verglichen mit einem herkömmli chen Modul, welches eine aus mineralischem Glas bestehende Abdeckung und einen umlaufenden metallischen Rahmen auf weist.

Insbesondere kann auf diese Weise eine leicht gewichtige PV- Platte geschaffen werden, die beispielsweise mehrere zu jeweils einem Modul geschaltete Zellen aufweist sowie einen Umwand ler für die mehreren Module dieser PV-Platte, wobei die einzel nen Module beispielsweise eine Größe von etwa 0,9 x 1 ,25 m aufweisen können. Eine solche PV-Platte kann dementspre chend problemlos von Personen auch ohne Verwendung von Krananlagen gehandhabt werden, und es belastet die Statik ei nes Gebäudes, auf dem die Platte montiert werden soll, in einem so geringen Maße, dass die Platte in vielen Fällen montiert wer den kann, ohne zusätzliche Verstärkungsmaßnahmen am Ge- bäude zu erfordern. Im Sinne einer einfachen, erweiterten An wendung ist somit ein PV-Modul der vorgeschlagenen Art oder eine PV-Platte geeignet, beispielsweise an einem Balkon ange ordnet zu werden, so dass insbesondere im urbanen Raum eine große Fläche zur photovoltaischen Energieerzeugung erschlos sen werden kann, wobei die erzeugte elektrische Energie ent weder dezentral bedarfsabhängig in Privathaushalten genutzt bzw. in elektrische Energiespeicher eingespeist werden kann, oder in das öffentliche Netz eingespeist werden kann.

Es kann sogar vorgesehen sein, eine solche Platte an Stelle ei ner herkömmlichen Dacheindeckung zu verwenden, beispiels weise in Art einer Indach-Montage als Ersatz für Dachpfannen eines Schrägdachs.

Als transparent wird in diesem Zusammenhang eine Eigenschaft der Oberflächenschicht bezeichnet, die eine ausreichende Strah lungsdurchlässigkeit zumindest für einen bestimmten Spektral bereich der solaren Strahlung gewährleistet, um die gewünschte photovoltaische Wirkung der Zellen zu ermöglichen. Es kann da her vorgesehen sein, dass die Oberflächenschicht für das menschliche Auge möglicherweise nicht transparent wirkt, son dern eingefärbt ist, jedoch für die photovoltaische Wirksamkeit der darunterliegenden Zellen die gewünschte Transparenz auf weist. Beispielsweise kann die optische Transparenz für das menschliche Auge um wenigstens 40 %, und vorzugsweise noch mehr, im Vergleich zu einer Klarglasfläche gleicher Schichtdicke verringert sein. Die Oberflächenschicht kann zur Verringerung der optischen Transparenz im Querschnitt durchgefärbt sein, in dem sie über ihre gesamte Schichtdicke entsprechende Materi alzusätze enthält, beispielsweise Farbpigmente oder andere Par tikel. Entweder zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenschicht ihrerseits auf ihrer Vorderseite beschichtet ist, beispielsweise mit einer Lackierung, welche die eingeschränkte optische Transparenz aufweist, jedoch für die Zellen in dem gewünschten Maß strahlungsdurchlässig ist. Durch die eingeschränkte Transparenz ergibt sich eine große Vielfalt an optischen Gestaltungsmöglichkeiten, so dass das vor schlagsgemäße PV-Modul ggf. optisch unauffälliger als die bis lang üblichen und weithin bekannten PV-Module installiert wer den kann. Dies ermöglicht beispielsweise besondere Anwen dungsbereiche, z.B. auf dem Gebiet der Architektur, z.B. auch auf denkmalgeschützten Gebäuden. Dies gilt insbesondere, wenn unterschiedliche Farben des PV-Moduls ermöglicht wer den.

Durch die Möglichkeit, die Oberflächenschicht zwar hinsichtlich ihrer technischen Wirksamkeit transparent, für das menschliche Auge jedoch weniger oder nicht transparent auszugestalten, lässt sich ggf. auch der Reflexionsgrad des PV-Moduls verrin gern. Anhand des Beispiels der oben bereits erwähnten Lackie rung wird deutlich, dass beispielsweise ein Mattlack verwendet werden kann, mit entsprechend geringer Reflexionswirkung. Al ternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenschicht eine Micro- Rauigkeit aufweisen. Ein erster Vorteil einer Reflexionsminde rung besteht darin, dass die Intensität von Lichtreflexen, die je nach dem Sonnenstand, abhängig von der Tages- und der Jah reszeit, verringert wird, und zwar einerseits geringe Reflexionen, die als störend empfunden werden können, oder starke Reflexi onen, die insbesondere bei einer gläsernen, stark reflektierenden Oberfläche auftreten können und nicht zulässig sind. Ein zweiter Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Wirkungsgrad der Zelle verbessert werden kann, da aufgrund der verringerten Reflexionseigenschaften der Anteil an reflektierter Einstrahlung, die dementsprechend für die Zellen nicht nutzbar ist, verringert ist. Auch durch die Reflexionsminderung können dem vor schlagsgemäßen PV-Modul ggf. weitere Anwendungsbereiche erschlossen werden.

An der Rückseite kann der Träger selbstklebend ausgestaltet sein. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Befestigung des Moduls auf den verschiedensten Tragkonstruktionen, die ein PV-Modul tragen können. Beispielsweise kann das Modul auf geeignete Ständer aufgeklebt werden oder es kann eine Klebung an die Fassade eines Gebäudes erfolgen. Auf Dächer mit einer glatten Oberfläche, zum Beispiel Zinkdächer oder dergleichen, können die Module unmittelbar aufgeklebt werden. Durch die großflächige Anbindung an die Tragkonstruktion wird eine gute thermische Anbindung ermöglicht. Zudem ist das Modul vollflä chig gegen von der Rückseite einwirkende Windkräfte geschützt, die das Modul von der Tragkonstruktion abzuheben bestrebt sind. Luftkanäle im Träger der Zellen, wie zuvor beschrieben, sind bei einer selbstklebenden Ausgestaltung besonders vorteil haft. Da in Fällen einer selbstklebenden Ausgestaltung keine zu sätzlichen Ständer, Stützen oder dergleichen für die Errichtung der Photovoltaikanlage erforderlich sind, kann die Gewichtsbe lastung eines Dachs vorteilhaft gering gehalten werden, so dass sich die Möglichkeit zur Montage einer Photovoltaikanlage bei vielen Dächern ergibt, ohne das jeweilige Dach hinsichtlich sei ner Statik verstärken zu müssen.

In einer Ausgestaltung des PV-Moduls kann der Träger flexibel sein, insbesondere in der Art, dass er in einer Richtung biegsam ist. Beispielsweise kann es bei einem nicht-quadratischen, läng lichen Träger möglich sein, den Träger entweder in Längsrich tung oder in Querrichtung biegen zu können. Um die gewünsch te Flexibilität zu ermöglichen, kann der Träger z.B. aus Kunst stoff bestehen. Durch einen flexiblen Träger kann das gesamte PV-Modul in der gewünschten Weise flexibel sein, so dass es beispielsweise auf einer gebogen verlaufenden Fläche montiert und dieser Fläche eng anliegen kann, beispielsweise auf diese Fläche aufgeklebt sein kann. Zudem ermöglicht ein flexibler Trä ger typischerweise, das Gewicht des PV-Moduls niedrig zu hal ten, weil zur Erzielung der Flexibilität entweder ein Material mit geringer Materialstärke und / oder ein Material mit geringem spezifischem Gewicht verwendet wird, wie z.B. Kunststoff anstel le von Metall oder Glas. Um das gesamte PV-Modul in der gewünschten Weise flexibel auszugestalten, können die photovoltaisch wirksamen Zellen in einer Ausgestaltung genauso flexibel wie der Träger sein. Diese Flexibilität kann durch ein entsprechendes Material der Zellen und / oder durch eine entsprechend geringe Schichtdicke der Zellen ermöglicht werden. In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die photovoltaisch wirksamen Zellen eine geringere Flexibilität aufweisen als der Träger. Da jedoch eine Vielzahl von Zellen auf dem Träger angeordnet ist, können die vergleichsweise biegesteiferen Zellen der Biegung des Trägers in Art eines Polygonzugs folgen und jeweils selbst eine geringere Biegung aufweisen als der Träger. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Zellen mittels eines elasti schen Klebers mit dem Träger verbunden sind, so dass der elas tische Kleber die unterschiedlichen Biegeradien zwischen dem Träger und den Zellen ausgleicht.

Das PV-Modul ist vorzugsweise eckig ausgestaltet, um bei Mon tage auf einem Untergrund diesen Untergrund möglichst lücken los abdecken zu können. Dementsprechend kann angesichts der zur Verfügung gestellten Montagefläche, nämlich der Fläche des Untergrundes, eine möglichst hohe Ausbeute an elektrischer Energie erzielt werden. Dabei kann es allerdings vorteilhaft sein, im Bereich der Ecken des PV-Moduls von diesem Prinzip einer möglichst vollflächigen Abdeckung des Untergrundes abzuwei chen: in einer Ausgestaltung kann das PV-Modul abgerundete Ecken aufweisen, beispielsweise mit einem Radius von 10 oder mehr Millimetern, z.B. mit einem Radius von 50 mm. Diese Aus gestaltung geht von der Überlegung aus, dass bei der Flandha- bung der PV-Module vor und während ihrer Montage Ecken ei nem besonders hohen Risiko mechanischer Beschädigungen ausgesetzt sind. Durch die Verrundung der Ecken wird die me chanische Unempfindlichkeit des BV-Moduls verbessert. Die insgesamt von dem PV-Modul abgedeckt Fläche, die zur Erzeu gung von elektrischer Energie genutzt werden kann, wird hier- durch entweder gar nicht oder jedenfalls nicht nennenswert be einträchtigt, wenn in den Ecken ohnehin keine photovoltaisch wirksamen Zellen, sondern die elektrischen Anschlüsse ange ordnet sind.

Die elektrischen Anschlüsse des PV-Moduls können einerseits dazu dienen, mittels der oben erwähnten elektrischen Verbinder mehrere PV-Module zu einem größeren Verbund zusammenzu schalten. Sie können allerdings auch dazu dienen, Abzweigdo sen oder ähnliche Installationselemente an die PV-Module anzu schließen, insbesondere beispielsweise am Rand einer Photo voltaikanlage, die mehrere PV-Module aufweist. Schließlich kön nen am Rand einer Photovoltaikanlage freiliegende, ungenutzte elektrische Anschlüsse mithilfe von Kappen abgedeckt und auf diese Weise elektrisch isoliert werden, um unerwünschte Kriech ströme, Kurzschlüsse oder die Gefahr von Spannungsüber schlägen zu vermeiden.

Das PV-Modul kann entweder gebrauchsfertig vormontiert an den Anwender, z.B. einen Installationsbetrieb, ausgeliefert wer den, oder es kann als Bausatz zusammengestellt sein, so dass der Träger mit den photovoltaisch wirksamen Zellen als separate Einheit vorliegt und die elektrischen Anschlüsse sowie die even tuell zusätzlich verwendeten elektrischen Verbinder als separate Elemente mitgeliefert werden. Wenn beispielsweise die elektri sche Verbindung benachbarter PV-Module druckknopfartig er folgt und daher die elektrischen Anschlüsse jeweils einen Vor sprung bilden, der nach unten über die Unterseite des Trägers oder nach oben über die Oberseite der Zellen hinausragt, kann durch die Bereitstellung in Form eines Bausatzes ein besonders kompaktes Versandmaß für mehrere aufeinander liegende PV- Module erreicht werden, da die Anschlüsse und die Verbinder separat verpackt werden können, während die Träger samt Zel len besonders platzsparend aufeinander gestapelt werden kön nen. Im Sinne einer vereinfachten Installation und zur Erweiterung des Anwendungsbereichs ist vorschlagsgemäß für eine Photo voltaikanlage vorgesehen, zwei oder mehr PV-Module in der Art anzuordnen, dass diese an einen gemeinsamen Umwandler an geschlossen und dabei die Module parallelgeschaltet sind. Auf diese Weise erhöht sich je nach Anzahl der angeschlossenen Module die Stromstärke, während die Spannung jedoch niedrig gehalten werden kann, was in mehrfacher Hinsicht Vorteile bie tet:

• Das niedrigere Spannungsniveau bedeutet eine höhere Si cherheit. Selbst bei größeren Photovoltaikanlagen, die eine Vielzahl von Modulen umfassen, wie dies beispielsweise bei größeren Dachanlagen der Fall ist, führt die Vielzahl der Mo dule nicht zu einer sehr hohen Gesamtspannung der Photo voltaikanlage, die im Brandfall eine erhebliche Gefahr für Ret tungskräfte darstellen kann, z.B. aufgrund von Spannungs überschlägen im Kontakt mit Löschwasser.

• Das niedrigere Spannungsniveau kann je nach den örtlich gel tenden Vorschriften, z.B. nationalen Sicherheitsrichtlinien, die Installation der PV-Module unter vereinfachten Bedingungen ermöglichen. Beispielsweise kann es zulässig sein, dass die Installation die Module nicht durch einen staatlich geprüften, zugelassenen Elektriker erfolgen muss.

• Das niedrigere Spannungsniveau ermöglicht es, dass kosten günstigere Umwandler verwendet werden können, die nur für einen niedrigen Spannungsbereich ausgelegt sind, sodass be reits sehr kleine Photovoltaikanlagen bestehend aus wenigen PV-Modulen wirtschaftlich sein können, insbesondere für Pri vathaushalte als Nutzer zur Energieversorgung einer Woh nung oder dergleichen, wobei vorschlagsgemäß der Ertrag der Photovoltaikanlage durch Kopplung mehrerer PV-Module auf einfache Weise an einem Energiebedarf und an den für die Anbringung der Photovoltaikanlage zur Verfügung stehen den Freiflächen, beispielsweise Balkongeländerflächen, aus gerichtet werden kann. In einer Ausgestaltung der Photovoltaikanlage können vorteilhaf terweise ein oder mehrere PV-Module mit den zuvor beschrie benen Merkmalen vorgesehen sein.

Um den Betrieb des Moduls in einem möglichst gefahrlosen Be reich geringer Spannungen zu gewährleisten, können die Zellen des Moduls in der Art miteinander verbunden sein, und auch die Module können in der Art miteinander verbunden sein, dass ins gesamt eine am Umwandler abzugreifende Spannung von 48 V nicht überschritten wird. In der Praxis sind Umwandler, die auch als Optimizer ausgestaltet sind, handelsüblich und dementspre chend wirtschaftlich erhältlich, die für Spannungen bis 60 V und Stromstärken bis etwa 15 A konstruktiv ausgelegt sind, so dass derartige Umwandler im Rahmen des vorliegenden Vorschlags verwendet werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellung näher erläutert, wobei einzelne Merkmale oder eine Kombination von Merkmalen des dargestell ten Ausführungsbeispiels auch unabhängig von der übrigen Ausgestaltung des PV-Moduls bei einem vorschlagsgemäßen PV-Modul verwirklicht sein können. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Anordnung benachbar ter PV-Module, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Anordnung benach barter PV-Module.

In den Zeichnungen ist jeweils mit 1 ein Modul bezeichnet, wel ches als Photovoltaik-Modul zur Erzeugung elektrischer Energie vorgesehen ist. Das Modul weist eine Vielzahl von Zellen 2 auf, die photovoltaisch wirksam sind.

Jedes Modul ist rechteckig ausgestaltet und weist vier elektri sche Anschlüsse 3 auf, wobei sich an jeder seiner vier Ecken jeweils ein elektrischer Anschluss 3 befindet, der als eine flache Kontaktfläche 4 ausgestaltet ist. Die unterschiedlichen Polaritä ten der Kontaktflächen 4 sind in der Zeichnung mit A und B ver anschaulicht.

Elektrische Anschlüsse 3 mit gleicher Polarität sind jeweils dia gonal gegenüberliegend angeordnet, so dass, bei gleicher Aus richtung der jeweiligen Module 1, die Module 1 wahlweise wie in Fig. 1 nebeneinander in X-Richtung angeordnet werden können, oder wie in Fig. 2 übereinander in Y-Richtung angeordnet wer den können und dabei jeweils gewährleistet ist, dass die unmit telbar einander benachbarten elektrischen Anschlüsse 3 stets unterschiedlicher Polarität sind. Auf diese Weise können die Mo dule 1 beispielsweise in Art einer Reihenschaltung elektrisch miteinander verbunden werden, ohne dass eigens auf ihre Aus richtung geachtet werden muss, denn auch bei einer Drehung um 180° sind die Anschlüsse 3 jeweils in der erforderlichen Posi tion angeordnet, bezogen auf die Anschlüsse 3 eines benach barten Moduls 1.

Die elektrische Verbindung benachbarter Module 1 erfolgt mithil fe von elektrischen Verbindern, die aus Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die Verbinder sind als flache Laschen oder Riegel ausgestaltet, die sich jeweils über die bei den unmittelbar benachbarten Kontaktflächen 4 erstrecken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die mechanische Verbindung eines Verbinders mit einer Kontaktflä che 4 ähnlich wie bei einem Druckknopf erfolgt, also in einer Verbindungsrichtung, die jeweils quer zur Ebene des Moduls 1 verläuft.

Bevor ein Modul 1 montiert wird, werden an seiner Rückseite zwei Verbinder mit elektrischen Anschlüssen 3 unterschiedlicher Polarität verbunden, so dass diese Verbinder elektrische Kon taktlaschen bilden, die über den Umfang des Moduls 1 hinausra gen. Nachdem das Modul 1 montiert worden ist, kann ein zwei- tes Modul 1 an das bereits montierte Modul 1 angelegt werden und dabei geraten seine beiden elektrischen Anschlüsse 3 mit den Verbindern in Kontakt, die über das bereits montierte Modul 1 hinausragen. Durch entsprechenden Druck auf die beiden elektrischen Anschlüsse erfolgt die druckknopfartige mechani sche Verbindung des neuen Moduls 1 mit den Verbindern und somit die elektrische Verbindung mit dem bereits montierten Mo dul 1. Je nachdem, wie viele Module 1 eine herzustellende Reihe enthalten soll, ist auch das erwähnte neue - also zweite, dritte oder weitere - Modul vor seiner Montage mit zwei Verbindern versehen worden, so dass sich der geschilderte Ablauf wieder holt. Sogar das letzte Modul kann mit derartigen Verbindern be stückt werden, die dann am Ende der Reihe über das letzte Mo dul hinausragen und den Anschluss von elektrischen Kabeln er möglichen. Besonders vorteilhaft jedoch kann vorgesehen sein, dass anstelle dieser letzten, über die Reihe hinausragenden Verbinder die elektrischen Anschlusskabel Anschlussstücke aufweisen, die ähnlich wie ein halber Verbinder ausgestaltet sind und dementsprechend an die elektrischen Anschlüsse des letz ten Moduls auf die gleiche Art wie ein Verbinder angeschlossen werden können.

Bezugszeichen:

1 Modul

2 Zelle

3 Elektrischer Anschluss

4 Kontaktfläche

Claims

Ansprüche:

1. PV-Modul (1 ), das dazu bestimmt ist, auf das PV-Modul (1 ) auftreffende Globalstrahlung photovoltaisch in elektrische Energie zu wandeln, wobei das PV-Modul (1) eine oder mehrere photovoltaisch wirksame Zellen (2) aufweist, sowie einen im Wesentlichen zweidimensionalen Träger, auf dem die Zellen (2) gehalten sind, sowie zwei elektrische Anschlüsse (3) unterschiedlicher, mit A und B bezeichneter Polarität, die dazu bestimmt sind, die erzeugte elektrische Energie abzuführen, und wobei das PV-Modul (1) eine Formgebung aufweist, die eine flächige, im Wesentlichen lückenlose Aneinander reihung mehrerer gleichartiger PV-Module (1) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) an dem Umfangsrand des PV-Moduls (1) angeordnet sind, und dass das PV- Modul (1) zusätzliche elektrische An schlüsse (3) aufweist, die ebenfalls am Umfangsrand und in der Art angeordnet sind, dass die elektrischen Anschlüsse (3) benachbart angeordneter PV-Module (1) einander un mittelbar benachbart gegenüberliegen.

2. PV-Modul (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das PV-Modul (1) eine rechteckige Formgebung auf weist und an allen vier Ecken jeweils ein elektrischer An schluss (3) angeordnet ist.

3. PV-Modul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) gleicher Polarität dia gonal einander gegenüberliegend angeordnet sind.

4. PV-Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) jeweils als flache, plattenartige Kontaktfläche (4) ausgestaltet sind.

5. PV-Modul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (4) als Kontaktlaschen ausgestal tet sind, welche über den Umfang des Trägers nach außen hinausragen.

6. PV-Modul (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Anschluss (3) zwei Kontaktlaschen aufweist, die in unterschiedlichen Richtungen über den Um fang des Trägers nach außen hinausragen.

7. PV-Modul (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (4) derart ausgestaltet sind, dass die Kontaktflächen (4) mit weiteren Kontaktflächen (4) in einer Richtung verbindbar sind, die parallel zur Flächen normalen des PV-Moduls (1) verläuft.

8. PV-Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) an der von den Zellen (2) abgewandten Rückseite des PV-Moduls (1) angeordnet sind.

9. PV-Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger als Platte aus Kunststoff ausgestaltet ist.

10. PV-Modul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (2) auf eine als Vorderseite bezeichnete Oberfläche des Trägers geklebt sind.

11. PV-Modul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine der Vorderseite gegenüberliegende, als Rückseite bezeichnete Oberfläche aufweist und die Rückseite selbstklebend ausgestaltet ist.

12. PV-Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Träger gegenüberliegende Vorderseite der Zellen (2) mittels einer Oberflächenschicht abgedeckt ist, wobei die Oberflächenschicht in der Art transparent ist, dass sie für eine Strahlung, die für die photovoltaische Wirksamkeit der Zellen (2) erforderlich ist, durchlässig ist.

13. PV-Modul (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht für einen Teil der Strahlung undurchlässig ist, derart, dass sie für das menschliche Au ge eine um wenigstens 40 % reduzierte Transparenz auf weist.

14. PV-Modul (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht auf ihrer von den Zellen ab gewandten Vorderseite reflexionsmindernd ausgestaltet ist.

15. PV-Modul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger wenigstens einen Lüftungskanal aufweist, der fluiddurchströmbar ist von einem Einlass zu einem Aus lass.

16. PV-Modul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PV-Modul (1) abgerundete Ecken aufweist.

17. Bausatz für eine Photovoltaikanlage, mit wenigstens zwei PV-Modulen (1) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, und mit wenigstens zwei elektrischen Verbindern, welche dazu bestimmt sind, jeweils einen elektrischen Anschluss (3) des einen PV-Moduls (1) mit einem benachbarten elektrischen Anschluss (3) des anderen PV-Moduls (1) elektrisch leitend miteinanderzu verbinden.

18. Photovoltaikanlage, mit einer Vielzahl einzelner Zellen (2), wobei mehrere Zellen zu einem PV-Modul miteinander ver bunden sind, und wobei zwei oder mehr PV-Module an einen gemein samen Umwandler angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Module parallelgeschaltet sind, derart, dass je nach Anzahl der angeschlossenen PV-Module die Strom stärke am Umwandler erhöht ist, während die Spannung am Umwandler niedrig gehalten ist.

19. Photovoltaikanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Module (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgestaltet sind.

20. Photovoltaikanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umwandler anliegende Spannung höchstens 48 V beträgt.

21. Photovoltaikanlage nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die PV-Module in einer Schrägstellung gegenüber der Horizontalen ausgerichtet sind, wobei das PV-Module einen Träger mit wenigstens einem Luftkanal aufweist, der sich richtungsmäßig parallel zur Schrägstellung erstreckt.