DE19919215A1 - Photovoltaisches Beschattungselement - Google Patents

Photovoltaisches Beschattungselement

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Beschattungselement mit einer oder mehreren horizontal und/oder vertikal und/oder schräg ausgerichteten Lamellen (1), welche feststehend oder vertikal und/oder horizontal und/oder schräg bewegbar sind und welche um ihre Längsachse (2) zumindest etwas schwenkbar oder nicht schwenkbar sind, wobei die Lamellenoberseite (3) und/oder die Lamellenunterseite (4) mit mindestens einem Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht versehen sind oder wobei die mindestens eine Lamelle (1) im wesentlichen aus einem oder mehreren Mitteln (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschattungsele­ ment, insbesondere ein photovoltaisches Beschattungsele­ ment, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angege­ benen Merkmalen.
Einerseits sind aus dem Stand der Technik lamellenförmige Beschattungselemente bekannt, welche das überschüssige, für die Raumausleuchtung nicht erforderliche Licht unge­ nutzt reflektieren oder absorbieren.
Andererseits sind aus mehreren kleinen photovoltaischen Zellen mosaikartig zusammengesetzte großflächige photovol­ taische Elemente bekannt.
Diese weisen den Nachteil auf, daß zwischen den zahlrei­ chen kleinen photovoltaischen Zellen das Sonnenlicht unge­ hindert hindurchtreten kann. Eine wirkungsvolle Beschat­ tung in Entsprechung zu der Arbeitsstättenverordnung ist mit derartig mosaikförmigen photovoltaischen Elementen nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereit­ stellung eines photovoltaischen Beschattungselements, wel­ ches das überschüssige, für die Raumausleuchtung nicht er­ foderliche Licht nicht ungenutzt reflektiert oder absor­ biert, sondern großenteils in elektrische Energie umwan­ delt und welches darüberhinaus eine besonders wirkungsvol­ le Beschattung ermöglicht, die selbst den strengen Anfor­ derungen der Arbeitsstättenverordnung entspricht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemä­ ßen Beschattungselement durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Abb. 1 eine schematische Vorderansicht eines erfin­ dungsgemäßen photovoltaischen oder photoelektrischen La­ mellen-Beschattungselements mit einer gasdicht in den Iso­ lierglasabstandshalter-Rahmen integrierten Platine mit elektrisch leitenden Anschlußmöglichkeiten;
Abb. 2 eine schematische Vorderansicht eines erfin­ dungsgemäßen Beschattungselements, dessen Lamellen in quer zur Lamellen-Längsachse ausgerichteten Lamellenträgern feststehend angeordnet sind;
Abb. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine er­ findungsgemäß verwendete Lamelle, welche auf einem unten­ liegenden Trägermaterial nach oben hin zunächst ein erstes großflächiges Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Span­ nung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht, anschließend eine gegebenenfalls lackartige Trenn­ schicht und abschließend ein zweites großflächiges Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektri­ schen Stromes durch Einstrahlung von Licht trägt;
Abb. 4 eine schematische, teilweise geschnittene Sei­ tenansicht eines erfindungsgemäßen Beschattungselements mit vertikal über einen Seilzugmechanismus bewegbaren La­ mellen und einer in den Isolierglasabstandshalter gasdicht integrierten Platine für elektrische Anschlüsse;
Abb. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine er­ findungsgemäß verwendete Lamelle mit einem zentralen Trä­ germaterial, dessen Oberseite und Unterseite jeweils mit einem Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht beschichtet sind;
Abb. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine er­ findungsgemäß verwendete Lamelle ohne Trägerschicht, wel­ che im wesentlichen vollständig aus einem Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht besteht.
Wie bereits aus den Abbildungen hervorgeht, umfaßt das er­ findungsgemäße, gegebenenfalls photovoltaische Beschat­ tungselement eine oder mehrere horizontal und/oder verti­ kal und/oder schräg ausgerichtete Lamellen (1).
Diese können - beispielsweise in einem Isolierglasab­ standshalter-Rahmen (6) - feststehend oder vertikal und/oder horizontal und/oder schräg bewegbar angebracht sein.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen sind die Lamel­ len (1) um ihre Längsachse (2) zumindest etwas schwenkbar.
In der Regel sind die Lamellen (1) mittels mindestens ei­ ner manuellen, magnetischen, seilzuartigen, zahnstangenar­ tigen, drehknopfartigen, mechanischen, elektrischen, hy­ draulischen oder pneumatischen Verstellvorrichtung verti­ kal und/oder horziontal und/oder schräg bewegbar und/oder um ihre Längsachse (2) schwenkbar.
Selbstverständlich ist es möglich, die Lamellen (1) derart vorzusehen, daß sie nicht um ihre Längsachse (2) schwenk­ bar sind.
In der Regel sind die Lamellen (1) in der Draufsicht im wesentlichen rechteckig und weisen eine gerade oder zumin­ dest etwas nach unten oder nach oben gewölbte Quer­ schnittsfläche auf.
Der Vorteil insbesondere einer gewölbten Querschnittsflä­ che der Lamelle (1) besteht darin, daß auf das erfindungs­ gemäße Beschattungselement auftreffendes Licht, beispiels­ weise zur Ausleuchtung des Deckenbereichs eines Raumes, umgeleitet werden kann.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen, gegebenen­ falls photovoltaischen Beschattungselements besteht darin, daß auf der Lamellenoberseite (3) und/oder auf der Lamel­ lenunterseite (4) ein oder mehrere Mittel (5) zur Erzeu­ gung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht vorgesehen sind.
Dieses mindestens eine Mittel (5) kann großflächig oder in Form mehrerer nebeneinander und/oder übereinander angeord­ neter Untereinheiten sowie ein- oder mehrschichtig mit oder ohne zwischengelagerten Trennschichten ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich, die min­ destens eine Lamelle (1) unter Verzicht auf ein separates Trägermaterial (7) im wesentlichen vollständig aus einem oder mehreren Mitteln (5) zur Erzeugung elektrischer Span­ nung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht herzustellen.
Die Wirkung des Mittels (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht kann beispielsweise zumindest teilweise auf einem Photo-Volta-Effekt beruhen.
In der Regel tritt bei einem derartigen photovoltaischen Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung oder elek­ trischen Stromes durch Einstrahlung von Licht eine Span­ nung über einem p-n Übergang bei Einstrahlung von Licht auf.
Bei einem derartigen Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges photo­ voltaisch wirksames Bauelement oder Material handeln.
Vorzugsweise ist ein solches Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht in Form einer vollständigen oder teilweisen Photo- oder Solarzelle ausgebildet, welche in der Regel im wesentlichen aus einem oder mehreren Metallen und/oder aus einem oder mehreren Kunststoffen hergestellt ist, kein oder ein Trägermaterial umfaßt sowie einen ein- oder mehrlagigen Aufbau mit oder ohne Trennschichten be­ sitzt.
Auch der Einsatz einer oder mehrerer Halbleiterdioden, beispielsweise auf Silizium-, Selen- oder Galliumarsenid- Basis, in deren p-n Übergang Licht eingestrahlt wird, ist möglich.
Lichtquanten mit einer Energie größer als die Bandlücke werden dort absorbiert und erzeugen Elektronen-Loch-Paare. Diese werden aufgrund ihrer entgegengesetzten elektrischen Ladungen in dem in der Sprerrschicht herrschenden Feld ge­ trennt und führen bei offenen Klemmen zu einer Photospan­ nung, bei Anschließen eines Verbauchers zu einem Photo­ strom.
Selbstverständlich ist es möglich, anstelle einer oder mehrerer Halbleiterdioden ein oder mehrere andere Halblei­ terbauelemente oder Bauelemente als Mittel (5) zu verwen­ den, die einen p-n Übergang enthalten, in welchem Licht direkt in elektrische Energie umgewandelt wird.
Grundsätzlich kann jede Materie als Mittel (5) zur Erzeu­ gung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht zur Anwendung kommen, welche über einen äußeren oder inneren Photoeffekt beziehungswei­ se über einen photoelektrischen oder lichtelektrischen und/oder über einen Photo-Volta-Effekt verfügt.
Unter Materialien (5) mit Photoeffekt sind insbesondere solche Materialien zu verstehen, welche die Erzeugung von freien beweglichen Ladungsträgern durch Absorption von Lichtquanten (Photonen) gestatten.
Hierunter fallen unter anderem homogene oder inhomogene beziehungsweise heterogene Photoleiter, Halbleiterdioden, Photodioden, Photoelemente und organische oder anorgani­ sche Molekülkristalle.
Bei dem Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht kann es sich somit beispielsweise im wesentlichen um do­ tiertes oder undotiertes, monokristallines oder amorphes Silizium, Selen oder Galliumarsenid oder um einen photo­ voltaisch aktiven Kunststoff oder um eine Mischung hiervon handeln.
Die Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/ oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht auf der Lamellenoberseite (3) und auf der Lamellenunterseite (4) können im übrigen gleich oder voneinander verschieden sein.
Vorzugsweise wird das mindestens eine Mittel (5) zur Er­ zeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stro­ mes durch Einstrahlung von Licht auf der Lamellenoberseite (3) und/oder auf der Lamellenunterseite (4) durch Chemi­ cal-Vapour-Deposition (CVD), Aufsprühen, Aufstreichen, Aufspritzen, Aufkleben, Aufstecken, Auflegen, Einrasten, Aufstülpen, Aufspannen, Aufbügeln oder in Form einer selbstklebenden oder aufgeklebten Folie, einer Dünnschicht oder eines Filmes auf dem Lamellen-Trägermaterial (7) auf­ gebracht.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Lamelle (1) un­ ter teilweisen oder gänzlichen Verzicht auf ein Trägerma­ terial (7) im wesentlichen vollständig sowie ein- oder mehrstückig aus dem Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht hergestellt sein.
Grundsätzlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Be­ schattungselement innerhalb einer zwei- oder mehrscheibi­ gen, beschichteten oder unbeschichteten Isolierglasscheibe vorzusehen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich, das er­ findungsgemäße Beschattungselement außerhalb einer beste­ henden Verglasungsanordnung zumindest auf einer Seite hiervon anzubringen.
Eine derartige Anbringung außerhalb einer bestehenden Ver­ glasungsanordnung kann reversibel oder irreversibel sowie werksseitig oder nachrüstbar erfolgen.
In der Regel wird das mindestens eine Mittel (5) zur Er­ zeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stro­ mes durch Einstrahlung von Licht auf der Lamellenoberseite (3) und/oder auf der Lamellenunterseite (4) zur Abnahme einer elektrischen Spannung und/oder zur Abnahme eines elektrischen Stromes einfach oder mehrfach elektrisch lei­ tend abgegriffen.
Die hierfür gegebenenfalls erforderlichen Kontakte können in das Mittel (5) zumindest teilweise integriert oder hierauf beispielsweise durch Löten, Schweißen, Laser­ schweißen, Verkleben, Stecken, Einrasten oder Anschrauben mittelbar oder unmittelbar angebracht sein.
Wie bereits ausgeführt, kann das erfindungsgemäße Beschat­ tungselement innerhalb eines Isolierglasabstandhalter- Rahmens (6) angeordnet sein.
Zur im wesentlichen gasdichten Hindurchführung der von dem Mittel (5) erzeugten Spannung oder des hiervon erzeugten Stromes durch den Isolierglasabstandshalter-Rahmen (6) können ein oder mehrere durch den Isolierglasabstandshal­ ter (6) gedichtet geführte Kabel verwendet werden.
Werden jedoch besonders hohe Anforderungen an die Gas­ dichtheit der Durchführung durch den Isolierglasabstands­ halter (6) gestellt, hat sich die Verwendung einer oder mehrerer in den Isolierglasabstandshalter (6) im wesentli­ chen gasdicht integrierten Leiterbahnen-Platinen (8) als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Vorzugsweise weisen diese auf ihrer Innenseite eine oder mehrere Anschlußmöglichkeiten und auf ihrer Außenseite hierzu korrespondierende Anschlußmöglichkeiten auf.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß das erfindungsgemä­ ße Beschattungselement das überschüssige, für die Raumaus­ leuchtung nicht erforderliche Licht nicht ungenutzt re­ flektiert oder absorbiert, sondern erstmals großenteils in elektrische Energie umwandelt und diese zur Verfügung stellt. Darüberhinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Be­ schattungselement eine besonders wirkungsvolle Beschat­ tung, die selbst den strengen Anforderungen der Arbeits­ stättenverordnung entspricht.

Claims (12)

1. Beschattungselement mit einer oder mehreren horizontal und/oder vertikal und/oder schräg ausgerichteten Lamellen (1), welche feststehend oder vertikal und/oder horizontal und/oder schräg bewegbar sind und welche um ihre Längsach­ se (2) zumindest etwas schwenkbar oder nicht schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenoberseite (3) und/oder die Lamellenunterseite (4) mit mindestens ei­ nem Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht versehen sind oder daß die mindestens eine Lamelle (1) im wesentlichen aus einem oder mehreren ein- oder mehrstücki­ gen Mitteln (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht besteht.
2. Beschattungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lamellen (1) in der Draufsicht im we­ sentlichen rechteckig sind und eine gerade oder zumindest etwas nach unten oder nach oben gewölbte Querschnittsflä­ che aufweisen.
3. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht in Form einer voll­ ständigen oder teilweisen Photo- oder Solarzelle, eines Photoleiters, eines homogenen oder heterogenen Photolei­ ters, einer Halbleiterdiode, einer Photodiode oder eines Photoelementes oder anorganischer oder organischer Mole­ külkristalle, einzeln oder in Verbindung miteinander, so­ wie großflächig oder in Form mehrerer nebeneinander und/oder übereinander angeordneter Untereinheiten und ein- oder mehrschichtig mit oder ohne zwischengelagerten Trenn­ schichten ausgebildet ist.
4. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des Mit­ tels (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht zumin­ dest teilweise auf einem Photo-Volta-Effekt und/oder auf einem Photoeffekt und/oder auf einem photoelektrischen Ef­ fekt und/oder auf einem lichtelektrischen Effekt beruht.
5. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht auf der Lamellenober­ seite (3) und auf der Lamellenunterseite (4) gleich oder voneinander verschieden sind.
6. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht auf der Lamellenoberseite (3) und/oder auf der Lamellenunterseite (4) durch Chemical-Vapour-Deposition (CVD), Aufsprühen, Aufstreichen, Aufspritzen, Aufstecken, Auflegen, Aufkle­ ben, Einrasten, Aufstülpen, Aufspannen, Aufbügeln oder in Form einer selbstklebenden oder aufgeklebten Folie, einer Dünnschicht oder eines Filmes aufgebracht ist.
7. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht im wesentlichen do­ tiertes oder undotiertes, monokristallines oder amorphes Silizium, Selen oder Galliumarsenid umfaßt oder im wesent­ lichen aus einem photovoltaisch aktiven Kunststoff besteht oder eine Mischung hiervon darstellt.
8. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es innerhalb einer zwei- oder mehrscheibigen, beschichteten oder unbeschich­ teten Isolierglasscheibe vorgesehen ist.
9. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es außerhalb einer bestehenden Verglasungsanordnung zumindest auf einer Seite hiervon werksseitig oder nachrüstbar sowie reversibel oder irreversibel angeordnet ist.
10. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mittel (5) zur Erzeugung elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stromes durch Einstrahlung von Licht auf der Lamellenoberseite (3) und/oder der Lamellenunterseite (4) einfach oder mehrfach elektrisch leitend abgegriffen wird.
11. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen gasdichte Hindurchführung der erzeugten elektrischen Span­ nung und/oder des erzeugten elektrischen Stromes durch den Isolierglasabstandshalter (6) mittels eines oder mehrerer Kabel oder mittels einer oder mehrerer in den Isolier­ glasabstandshalter (6) im wesentlichen gasdicht integrier­ ten Platinen (8) erfolgt, welche auf ihrer Innenseite eine oder mehrere Anschlußmöglichkeiten und auf ihrer Außensei­ te hierzu korrespondierende Anschlußmöglichkeiten aufwei­ sen.
12. Beschattungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (1) mit­ tels mindestens einer manuellen, magnetischen, seilzuarti­ gen, zahnstangenartigen, drehknopfartigen, mechanischen, elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Verstell­ vorrichtung vertikal und/oder horziontal und/oder schräg bewegbar und/oder um ihre Längsachse (2) schwenkbar sind.
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