DE10065530A1 - Einrichtung zur Stromerzeugung und zum Abschatten bei Kraftfahrzeugen - Google Patents
Einrichtung zur Stromerzeugung und zum Abschatten bei KraftfahrzeugenInfo
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Abstract
Die Erfindung beschreibt eine Einrichtung zur Stromerzeugung und zum Abschatten bei Kraftfahrzeugen. Gemäß einer ersten Realisierung der Erfindung ist eine rückseitig verspiegelte Solarzelle (1) auf einem geeigneten Karosserieteil (2) eines Kraftfahrzeuges aufgebracht. Unterhalb des Karosserieteils, welches z. B. das Karosserieblech des Daches eines Fahrzeuges sein kann, ist zum Inneren hin eine Isolations- und Innenverkleidungsschicht (3) vorgesehen. Die Solarzelle besteht im wesentlichen aus einer Trägerschicht (11), einer Reflexionsschicht (12) auf der Rückseite einer aktiven Photovoltaikschicht (13) und einer diese nach oben bzw. außen hin in Richtung auf die einfallende Strahlung abdeckende Schutzschicht (14). Die einfallende Strahlung, Sonnen- bzw. Tageslicht, ist durch die Schar der Pfeile (4) dargestellt und die an der Grenze zwischen der Photovoltaikschicht und der Reflexionsschicht reflektierte Strahlung ist durch die beiden Pfeile (5) dargestellt. Die gesamte reflektierte Strahlung wird durch die fünf Pfeile (6) dargestellt und setzt sich zusammen aus dem an der Grenze zwischen der Photovoltaikschicht und der Reflexionsschicht reflektierten und aus der Photovoltaikschicht austretendem Anteil und den Anteilen, die zum einen an der Oberfläche der Schutzschicht selbst und zum anderen an der Grenzschicht zwischen der Schutzschicht (14) und der Photovoltaikschicht (13) reflektiert werden. Entsprechend weiterer Realisierungen können auch Dünnschicht-Solarzellen ...
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Stromerzeugung
und zum Abschatten bei Kraftfahrzeugen, der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 definierten Gattung.
Aus der DE 40 17 670 A1 ist ein Verfahren zur direkten
leistungsoptimalen Anpassung zwischen einem Solargenerator und dem
Motor eines Serienfahrzeuglüfters bekannt, bei dem die Anpassung
zwischen dem Solargenerator und dem Motor durch einen DC-DC-
Abwärtswandler vollzogen wird. Dabei kann der Solargenerator in
das Schiebedach eines Kraftfahrzeuges integriert sein. Eine
generelle Einspeisung der über den Solargenerator erzeugten Strom
in das Bordnetz und eine beabsichtigte Abschattung von
wesentlichen Teilen des Kraftfahrzeuges ist bei diesem bekannten
Stand der Technik weder beabsichtigt noch ausdrücklich vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Stromerzeugung und zum
Abschatten bei Kraftfahrzeugen, mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil,
dass zum einen wesentliche Teile des Kraftfahrzeuges durch
Solarzellen abgeschattet werden und sich dieses dadurch weniger
aufheizt, und dass zum anderen gleichzeitig Strom erzeugt wird,
der in das Bordnetz bzw. die Batterie eingespeist wird. Dies ist
insbesondere bei Stillstand des Fahrzeuges möglich, so dass bei
Sonnenschein bzw. Tageslicht einerseits Strom erzeugt wird und
andererseits die Aufheizung des Fahrzeuges vermindert wird. Damit
kann gegebenenfalls auch die Leistung der Klimaanlage zum Kühlen
des Fahrzeuges vermindert werden.
Gemäß der Erfindung wird dies prinzipiell dadurch erreicht, dass
Solarzellen auf geeigneten Karosserieteilen des Fahrzeuges als
separate oder integrierte Bauteile vorgesehen sind und zur
Einspeisung des erzeugten elektrischen Stromes mit Verbrauchern
bzw. der Batterie des Fahrzeuges verbunden sind.
Durch die in den jeweils abhängigen Ansprüchen niedergelegten
Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und
Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einrichtung möglich.
Entsprechend einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Einrichtung sind als Solarzellen rückseitig
verspiegelte oder mit einer internen Reflexionsschicht versehene
Solarzellen vorgesehen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
dieser erfindungsgemäßen Einrichtung sind die rückseitig
verspiegelten oder mit einer internen Reflektionsschicht
versehenen Solarzellen als Halbleiter-, insbesondere Silizium-
Halbleiter-Solarzellen ausgeführt.
Solche rückseitig verspiegelte oder mit einer internen
Reflexionsschicht versehene Solarzellen sind an sich bekannt und
beispielsweise in der Raumfahrt verwendet. In einem Artikel "TPV
CELLS WITH HIGH BSR" von P. A. Iles und C. L. Chu, erschienen in The
Second NREL Conference on Thermophotovoltaic Generation of
Electricity, AIP Conference Proceedings 358, Woodberg, New York,
1996, Seite 361-371, sind verschiedene Versionen und Materialien
beschrieben und dargelegt, dass mit derartigen Solarzellen höhere
Wirkungsgrade erreichbar erscheinen. In einem weiteren Artikel
"Optical Properties of Thin Semiconductor Devise Structures with
Reflective Back-Surface Layers" von M. B. Clevenger, C. S. Murray,
S. A. Ringel, R. N. Sacks, L. Qin, G. W. Charache und D. M. Depoy,
erschienen in Thermophotovoltaic Generation of Electricity, Fourth
NREL Conference, AlF Conference Proceedings 460, New York, 1999,
Seite 327-334, sind Verbesserungen des Wirkungsgrads von
thermovoltaischen Zellen beschrieben. - Beide Artikel beschreiben
keine Verwendung und/oder Anwendung solcher Zellen im Zusammenhang
mit Stromerzeugung und Abschattung bei Kraftfahrzeugen, noch legen
sie eine solche nahe.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der ersten Ausgestaltung der
Erfindung sieht vor, dass die Solarzellen auf einer Trägerschicht
aufgebaut sind und dass die Trägerschicht mit einem geeigneten
Karosserieteil, insbesondere dem Fahrzeugdach, fest verbunden
ist. Gemäß vorteilhafter Fortbildung kann die Trägerschicht der
Solarzellen starr oder flexibel sein.
Entsprechend einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Einrichtung sind als Solarzellen Dünnschicht-
Solarzellen vorgesehen und diese Dünnschicht-Solarzellen sind auf
geeigneten Trägerschichten oder direkt auf
Fahrzeugkarosserieteilen, insbesondere auf dem Fahrzeugdach,
integrativ aufgewachsen und gefertigt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser zweiten
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die
Dünnschicht-Solarzelle als CIS-Solarzelle aufgebaut, wobei CIS für
die Elemente Kupfer, Indium und Selen steht, aus denen die
photovoltaisch aktive Absorberschicht aufgebaut ist.
In entsprechend dem vorzugsweise vorgesehenen Einsatzgebiet der
Erfindung ist in vorteilhafter Fortbildung vorgesehen, die
Dünnschicht-Solarzellen mit einer auf die Lackierung des Fahrzeugs
optisch abgestimmten Schutzschicht zu versehen. Damit sind die
Solarzellen optisch ansprechend in das Design des Fahrzeugs
integriert.
Entsprechend einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Einrichtung sind als Solarzellen transparente
Solarzellen vorgesehen.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung dieser dritten
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, dass
die transparenten Solarzellen in Glas eingebettet sind. Die
transparenten Solarzellen sind in vorteilhafter Weiterbildung an
Fenstern des Fahrzeugs vorgesehen oder zwischen zwei Scheiben
eines Fensters in dieses integriert vorgesehen. Dabei können in
zweckmäßiger Weiterbildung die transparenten Solarzellen an
Seitenfenstern und/oder Rückfenstern und/oder dem oberen Bereich
der Frontscheibe, insbesondere auf deren Innenseite, angebracht
sein.
Gemäß vorteilhafter und zweckmäßiger Weiterbildung dieser dritten
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind als
transparente Solarzellen sogenannte POWER-Solarzellen (POWER steht
für Polycristalline Wafer Engineering Result) vorgesehen, bei
denen durch einen mechanische Bearbeitung in das Basismaterial,
insbesondere Silizium, winzige Löcher eingearbeitet sind, wodurch
die Solarzellen Transparenz erhalten.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungs- und Realisierungsbeispielen in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert, wobei in der
Fig. 1 schematisch im Schnittbild eine erste Realisierung der
Erfindung mit Hilfe einer rückseitig verspiegelten
Solarzelle, die auf einem geeigneten Karosserieteil
eines Kraftfahrzeuges aufgebracht ist, zusammen mit den
schematisierten Einstrahlungs- und
Reflektionsverhältnissen;
Fig. 2 schematisch das Reflektionsverhalten von Silizium-
Halbleiter-Solarzellen in Abhängigkeit von der
Wellenlänge λ der einfallenden Strahlung;
Fig. 3 schematisch den Aufbau einer CIS-Dünnschicht-
Solarzelle, die entsprechend einer zweiten
Ausgestaltung der Erfindung erfindungsgemäß verwendbar
ist;
Fig. 4 schematisch den Ablauf der Herstellung einer CIS-
Dünnschicht-Solarzelle gemäß Fig. 4, und
Fig. 5 schematisch den Aufbau einer transparenten Solarzelle,
die gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen ist.
In Fig. 1 ist schematisch im Schnittbild eine erste Realisierung
der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung
ist eine rückseitig verspiegelte Solarzelle 1 auf einem geeigneten
Karosserieteil 2 eines Kraftfahrzeuges aufgebracht. Unterhalb des
Karosserieteils 2, welches zum Beispiel das Karosserieblech des
Daches eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs sein kann,
ist zum Inneren des Fahrzeuges hin eine Isolations- und
gegebenenfalls Innenverkleidungsschicht 3 vorgesehen. Die
Solarzelle 1 besteht, in Fig. 1 von unten nach oben gesehen, im
wesentlichen aus einer Trägerschicht 11, einer Reflektionsschicht
12 auf der Rückseite einer aktiven Photovoltaikschicht 13 und
einer diese nach oben bzw. außen hin in Richtung auf die
einfallende Strahlung abdeckende Schutzschicht 14. Die einfallende
Strahlung, Sonnen- bzw. Tageslicht, ist durch die Schar der nach
unten weisenden Pfeile 4 dargestellt und die an der Grenze
zwischen der Photovoltaikschicht 13 und der Reflektionsschicht 12
reflektierte Strahlung ist durch die beiden nach oben gebogenen
Pfeile 5 dargestellt. Die gesamte reflektierte Strahlung wird
durch die fünf Pfeile 6 dargestellt, sie setzt sich zusammen aus
dem bereits erwähnten an der Grenze zwischen der
Photovoltaikschicht 13 und der Reflektionsschicht 12 reflektierten
und aus der Photovoltaikschicht 13 austretendem Anteil,
dargestellt durch die beiden Pfeile 5, und den Anteilen, die zum
einen an der Oberfläche der Schutzschicht 14 selbst und zum
anderen an der Grenzschicht zwischen der Schutzschicht 14 und der
Photovoltaikschicht 13 reflektiert werden.
Die Reflektionsschicht 12 stellt eine rückseitige Verspiegelung
der Photovoltaikschicht 13 dar. In diese Photovoltaikschicht 13
einfallende Strahlungsenergie, die dort nicht in elektrische
Energie, d. h. Strom, umgewandelt wird, wird entsprechend den
beiden Pfeilen 5 reflektiert. Dadurch erwärmt sich die
Photovoltaikschicht 13 und somit die gesamte Solarzelle 1 und der
darunter liegende Aufbau, wie insbesondere die Trägerschicht 11
und das Karosserieteil 2 weniger. Auf diese Weise wird das Ziel
der vorliegenden Erfindung, nämlich Reduktion des Wärmeeintrags in
Fahrzeuge durch Abschattung bzw. Reflektion nicht umgewandelter
Sonneneinstrahlung, bei gleichzeitiger verbesserter Stromerzeugung
für das Bordnetz nachhaltig erreicht. Bevorzugte Fläche für solche
Solarzellen, wie die in Fig. 1 dargestellte ist das Fahrzeugdach.
Übliche Solarzellen absorbieren in einem typischen Frequenzbereich
Licht und wandeln es in elektrische Energie um. Ein großer Anteil
der Strahlung erwärmt die Solarzellen und das Trägermaterial. Dies
führt zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads der Solarzellen
und zu einer Erwärmung des Trägermaterials, z. B. des
Fahrzeugdaches und damit dem Fahrzeuginnenraum. Dieser vorstehend
beschriebene Effekt wird durch das erfindungsgemäße Vorsehen von
rückseitig verspiegelten Solarzellen 1 verhindert. Neben der
direkt in der Photovoltaikschicht 13 von Licht in Strom
umgewandelten Strahlung wird dort ein weiterer Teil der
einfallenden Strahlung von thermischer Energie in elektrische
Energie gewandelt. Derjenige Strahlungsanteil, der nicht in
elektrische Energie umgewandelt werden kann, wird an der
Reflektionsschicht 12 reflektiert und führt zu keiner Erwärmung
der Trägerschicht 11 und dem darunter liegenden Karosserieteil 2,
beispielsweise dem Fahrzeugdach. Die führt zu einer Reduzierung
des Wärmeeintrags ins Fahrzeug und der Wirkungsgrad der Solarzelle
1 fällt nicht ab, da sich diese weniger erwärmt. Durch den so
reduzierten Wärmeeintrag ins Fahrzeug, stellt sich dort eine
niedrigere Fahrzeuginnenraumtemperatur ein. Dies bedeutet eine
Komfortsteigerung und gegebenenfalls eine Reduktion der
notwendigen Kühlleistung der Klimaanlage und dem damit verbundenen
Energieaufwand. Die gleichzeitig erzeugte elektrische Energie,
auch bei Stillstand des Fahrzeuges, wird in das Bordnetz
eingespeist. Die führt zu einer Reduktion des Kraftstoffaufwandes
für den elektrischen Leistungsbedarf im Fahrzeug.
Die Solarzelle 1 ist mit ihrer Trägerschicht 11 fest mit dem
darunter liegenden Karosserieteil 2 verbunden. Dabei kann die
Trägerschicht 11 in sich starr sein oder sie kann flexibel sein,
um sich gegebenenfalls an die Form des Karosserieteils 2 besser
anzupassen. Die feste Verbindung zwischen Trägerschicht 11 und
Karosserieteil 2 kann z. B. durch Kleben erfolgen.
In Fig. 2 ist schematisch das Reflektionsverhalten von Silizium-
Halbleiter-Solarzellen mit der Reflektion R in Abhängigkeit von
der Wellenlänge λ der einfallenden Strahlung dargestellt. Die drei
verschiedenen Kurven stellen Beispiele von unterschiedlichen
reflektierenden Silizium-Halbleiter-Solarzellen dar. Die
Wellenlänge λ ist in nm angegeben. Etwa unterhalb der Wellenlänge
von ca. 780 nm ist der sichtbare und darüber der infrarote Bereich
der einfallenden Strahlung. Die dargestellten spektralen
Kennlinien zeigen, dass im sichtbaren Bereich die Reflektion R
geringer als im infraroten Bereich ist, wobei ab einer Wellenlänge
von ca. 1200 nm die Reflektion teilweise fast total und im
wesentlichen konstant ist.
Es sei darauf hin gewiesen, dass die Reflektion R von derartigen
Solarzellen 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt und in Fig. 2
beispielhaft im Reflektionsverhalten gezeigt, durch eine
rückwärtig angebrachte separate spiegelnde Schicht 12 zwischen der
Photovoltaikschicht 13 und der Trägerschicht 11 oder eine interne
reflektierende Schicht innerhalb der aktiven Photovoltaikschicht
realisiert werden kann.
An Hand der in Fig. 3 schematisch dargestellten sogenannten CIS-
Dünnschicht-Solarzelle 30 wird eine zweite Realisierung der
erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert, bei der generell als
Solarzellen Dünnschicht-Solarzellen 30 vorgesehen sind und diese
Dünnschicht-Solarzellen 30 auf geeigneten Trägerschichten oder
direkt auf Fahrzeugkarosserieteilen, insbesondere auf dem
Fahrzeugdach, integrativ aufgewachsen und gefertigt sind. Fig. 3
zeigt im Schnittbild beispielhaft den Aufbau der CIS-Dünnschicht-
Solarzelle 30 auf einem geeigneten Karosserieteil, das
entsprechend der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls ein
Karosserieblech 32, wie beispielsweise das vom Dach eines
Kraftfahrzeuges sein kann. Auf dem als Trägerschicht dienenden
Karosserieblech 32 ist eine etwa 0,5 µm dicke Molybdänschicht als
elektrische Kontaktierung aufgebracht. Darüber befindet sich eine
etwa 2 µm dicke photovoltaisch aktive Absorberschicht 31, die
Kupfer-Indium-Diselenid enthält. Über der aktiven
Photovoltaikschicht 31 ist eine etwa 0,05 µm dicke CdS-
Zwischenschicht 34 und darüber eine etwa 1 µm dicke ZnO-
Kontaktierungsschicht für die Frontkontaktierung vorgesehen. Diese
Solarzelle 30 kann, in Fig. 3 nicht dargestellt, dann letztlich
mit einer Schutzschicht versehen sein, die auf die Lackierung des
Fahrzeuges optisch abgestimmt ist. Dass die abschattenden und
elektrischen Eigenschaften des Dünnschicht-Solarzelle 30 dadurch
nicht wesentlich beeinträchtigt werden, versteht sich von selbst.
An Hand der Fig. 4 wird der Fertigungsablauf zur Herstellung von
CIS-Dünnschicht-Solarzellen zum besseren Verständnis schematisch
erläutert. Im Schritt 41 wird auf ein Trägersubstrat durch
Kathodenzerstäubung die Abscheidung einer etwa 0,5 µm dicken
Molybdänschicht vorgenommen, die als sogenannter elektrischer
Rückkontakt fungiert. Im Schritt 42 wird mittels Laserbehandlung
der Rückkontakt strukturiert. Im Schritt 43 wird durch
Simultanverdampfung die photovoltaisch aktive Absorberschicht aus
Cu(In, Ga)Se2 aufgebracht, und zwar in einer Stärke von etwa 2 µm.
Im Schritt 44 wird eine etwa 0,05 µm dicke CdS-Zwischenschicht,
beispielsweise im chemischen Tauchbad aufgebracht. Im Schritt 45
wird die photovoltaisch aktive Absorberschicht mechanisch
strukturiert. Im Schritt 46 wird zur Bildung des sogenannten
elektrischen Frontkontakts eine etwa 1 µm dicke ZnO-Schicht durch
Kathodenzerstäubung abgeschieden. Im Schritt 47 wird der
Frontkontakt mechanisch strukturiert. Im Schritt 48 werden
schließlich die elektrischen Endkontakte angebracht und es wird
die Versiegelung vorgenommen.
Die zweite, an Hand der CIS-Dünnschicht-Solarzellen beschriebene
Realisierung der Erfindung gestattet die Integration dieser
Solarzellen auf geeigneten Karosserieteilen, wie z. B. dem
Fahrzeugdach, sowohl zum Abschatten der darunter liegenden
Bereiche aus auch zur gleichzeitigen Stromgewinnung. Die Vorteile
von Dünnschicht-Solarzellen liegen unter anderem im geringen
Materialaufwand und den damit verbundenen geringen Kosten, mit
weiterhin fallender Tendenz. Der Fertigungsprozess ist im
Gegensatz zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen gut
automatisierbar. Bei der Erfindung wird die zur Kontaktierung
vorgesehene Molybdänschicht nicht auf Glas, sondern kann direkt
auf ein Karosserieteil aufgebracht werden. Auf dieser Schicht
wird, wie beschrieben, die Solarzelle weiter aufgebaut. Dadurch
wird eine unmittelbare Integration der Solarzelle in
beispielsweise das Fahrzeugdach und eine einfache Automatisierung
der direkten Solarzellenproduktion ermöglicht. Schließlich werden
die so erzeugten Dünnschicht-Solarzellen, nicht beschränkt auf
CIS-Dünnschicht-Solarzellen, wobei CIS für die Elemente Kupfer,
Indium und Selen steht, durch eine optisch auf das
Fahrzeugkarosserieteil abgestimmte Schutzlackschicht gegen
Umwelteinflüsse geschützt. Da die Dicke der Dünnschicht-
Solarzellen nur wenige µm beträgt ist eine einfache Integrierung
in das Design und die Lackierung des Fahrzeugs möglich.
Eine dritte Realisierung der prinzipiellen erfindungsgemäßen
Lösung sieht vor, dass als Solarzellen transparente Solarzellen
Verwendung finden. Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung
können die transparenten Solarzellen in Glas eingebettet sein.
Weiterhin ist es möglich und sehr vorteilhaft, die transparenten
Solarzellen an Fenstern des Fahrzeugs vorzusehen oder zwischen
zwei Scheiben eines Fensters in dieses integriert zu verwenden. In
weiterer zweckmäßiger Anwendung, die einer besonderen Abschattung
des Fahrzeuginnenraums dient, sind die transparenten Solarzellen
an Seitenfenstern und/oder an Rückfenstern und/oder in dem oberen
Bereich der Frontscheibe, insbesondere auf deren jeweiliger
Innenseite, angebracht.
An Hand der Fig. 5 wird ein Beispiel einer transparenten
Solarzelle 50 beschrieben. So wird zur Realisierung der Erfindung
vorteilhafterweise eine sogenannte POWER-Solarzelle 50, wobei
POWER für Polycristalline Wafer Engineering Result steht,
vorgesehen. Bei dieser POWER-Solarzelle 50 sind durch mechanische
Bearbeitung in das Basismaterial, insbesondere Silizium, winzige
Löcher 51 eingearbeitet, wodurch die Solarzelle Transparenz
erhält. Die Löcher 51 entstehen an den Kreuzungspunkten der sich
kreuzenden und tiefenmäßig teilweise durchdringenden etwa
V-förmigen Rillen 52 und 53. Die Rillen werden durch mechanisches
Fräsen mit einer entsprechend geformten, mit Diamanten besetzten
schnell rotierenden Metallrolle erzeugt, die in Richtung der
Rillen 52 bzw. 53 über den Siliziumhalbleiterblock 54 mit
angepasstem Vorschub gefahren wird. An den oberen Kämmen der Stege
zwischen den Rillen 52 wird der Frontkontakt 55 hergestellt und an
den unteren Kämmen der Stege zwischen den Rillen 53 wird der
Rückkontakt 56 gefertigt. Auf andere notwendige oder zweckmäßige
Maßnahmen zur Herstellung solcher transparenten Solarzellen 50
braucht hier im Hinblick auf Zweck und Ziel der Erfindung nicht
eingegangen zu werden.
Solche POWER-Solarzellen werden beispielsweise von der Firma
sunways AG, Macairestr. 5 in D-78467 Konstanz hergestellt und sind
in einem Firmenprospekt näher beschrieben. Sie haben als Modul
eine äußere Abmessung von 10 × 10 cm und eine Dicke von etwa 330 µm.
Die Transparenz liegt bei etwa 20%, kann aber variiert werden.
Diese transparenten Solarzellen sind daher geeignet in der
vorstehend beschriebenen Weise gemäß der Erfindung als
abschattende und Strom erzeugende Solarzellen an Fenstern von
Kraftfahrzeugen als separate Bauteile mit wenig Auftrag angebracht
zu werden. Optisch ergibt sich dabei der Effekt von getönten
Scheiben.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den generellen Vorteil, dass
zum einen wesentliche Teile des Kraftfahrzeuges durch Solarzellen
abgeschattet werden und sich dieses dadurch weniger aufheizt, und
dass zum anderen gleichzeitig Strom erzeugt wird, der in das
Bordnetz bzw. die Batterie eingespeist wird. Dies ist insbesondere
bei Stillstand des Fahrzeuges möglich, so dass bei Sonnenschein
bzw. Tageslicht einerseits Strom erzeugt wird und andererseits die
Aufheizung des Fahrzeuges vermindert wird. Damit kann
gegebenenfalls auch die Leistung der Klimaanlage zum Kühlen des
Fahrzeuges vermindert werden. Zum Erreichen dieser Vorteile sind
drei verschiedene Realisierungsbeispiele beschrieben, die in sich
selbst noch jeweils zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen
und Ausgestaltungen beinhalten.
Claims (13)
1. Einrichtung zur Stromerzeugung und zum Abschatten bei
Kraftfahrzeugen
dadurch gekennzeichnet, dass
Solarzellen (1, 30, 50) auf geeigneten Karosserieteilen (2,
32) des Fahrzeuges als separate oder integrierte Bauteile
vorgesehen sind und zur Einspeisung des erzeugten
elektrischen Stromes mit Verbrauchern bzw. der Batterie des
Fahrzeuges verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als
Solarzellen rückseitig verspiegelte (12) oder mit einer
internen Reflektionsschicht versehene Solarzellen (1)
vorgesehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
rückseitig verspiegelten oder mit einer internen
Reflektionsschicht versehenen Solarzellen (1) als
Halbleiter-, insbesondere Silizium-Halbleiter-Solarzellen
ausgeführt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Solarzellen (1) auf einer Trägerschicht (11)
aufgebaut sind und dass die Trägerschicht (11) mit einem
geeigneten Karosserieteil, insbesondere dem Fahrzeugdach (2),
fest verbunden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die
Trägerschicht (11) der Solarzellen (1) starr oder flexibel
ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als
Solarzellen Dünnschicht-Solarzellen (30) vorgesehen sind und
dass diese Dünnschicht-Solarzellen (30) auf geeigneten
Trägerschichten oder direkt auf Fahrzeugkarosserieteilen,
insbesondere auf dem Fahrzeugdach (32), integrativ
aufgewachsen und gefertigt sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dünnschicht-Solarzelle (30) als CIS-Solarzelle aufgebaut ist,
wobei CIS für die Elemente Kupfer, Indium und Selen steht,
aus denen die photovoltaisch aktive Absorberschicht (31)
aufgebaut ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Dünnschicht-Solarzellen (30) mit einer auf die
Lackierung des Fahrzeugs optisch abgestimmten Schutzschicht
versehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
als Solarzellen transparente Solarzellen (50) vorgesehen
sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
transparenten Solarzellen (50) in Glas eingebettet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die transparenten Solarzellen (50) an Fenstern des
Fahrzeuges vorgesehen sind oder zwischen zwei Scheiben eines
Fensters in dieses integriert vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die transparenten Solarzellen (50) an
Seitenfenstern und/oder Rückfenstern und/oder dem oberen
Bereich der Frontscheibe, insbesondere auf deren Innenseite,
angebracht sind.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass als transparente Solarzellen (50)
sogenannte POWER-Solarzellen (POWER steht für Polycristalline
Wafer Engineering Result) vorgesehen sind, bei denen durch
mechanische Bearbeitung in das Basismaterial (54),
insbesondere Silizium, winzige Löcher (51) eingearbeitet
sind, wodurch die Solarzellen (50) Tranzparenz erhalten.
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