DE4105389C1 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtdurchlässige Scheibe für Fahrzeuge, insbesondere einen lichtdurchlässigen Deckel für Schiebedächer, Hebedächer und dergleichen, mit einer lichtdurchlässigen Außenschicht und einem an der Innenseite dieser Außenschicht flächig anliegenden Solarverbund.
Bei bekannten lichtdurchlässigen Scheiben dieser Art (DE 38 17 946 A1 und JP 62-1 02 570 A) weist der Solarverbund eine lichtdurchlässige Halbleiterschicht auf, die beispielsweise aus amorphem Silizium besteht. Ein Solarverbund mit amorphem Halbleiterwerkstoff erlaubt zwar eine im wesentlichen unbehinderte Durchsicht durch die Scheibe, beispielsweise einen Glasdeckel eines Fahrzeugdaches; die von ihm abgegebene elektrische Leistung ist jedoch relativ gering. Leistungsstärker sind Solarzellen mit kristalliner Halbleiterschicht. Solche kristallinen Halbleiterschichten sind aber undurchsichtig.
Der im Patentanspruch 1 angegegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Verwendung in Fahrzeugen bestimmte lichtdurchlässige Scheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Beibehaltung des für solche Scheiben typischen Durchsichtbereiches in der Lage ist, durch Umwandlung von einfallendem Licht gewonnene elektrische Energie mit erhöhter Leistung abzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einer lichtdurchlässigen Scheibe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der aktive Teil des Solarverbundes in einem im Außenrandbereich der Scheibe liegenden Teilflächenbereich aus kristallinem Halbleiterwerkstoff und in einem anderen Teilflächenbereich der Scheibe aus amorphem Halbleiterwerkstoff besteht.
Bei der durchlässigen Scheibe nach der Erfindung werden also in an sich aus der JP 58-2 10 680 A für eine Solarbatterie bekannter Weise sowohl kristalliner, relativ leistungsstarker Halbleiterwerkstoff als auch amorpher, relativ leistungsschwacher Halbleiterwerkstoff eingesetzt. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß bei in Fahrzeugen eingesetzten Scheiben ohnehin der Außenrandbereich für die Durchsicht verlorengeht, weil dieser Teilflächenbereich zum Abstützen und Haltern der Scheibe benötigt wird. Diese ohnehin für die Durchsicht ungenutzten Scheibenbereiche können erfindungsgemäß für eine Energieerzeugung mit relativ hohem Wirkungsgrad mittels Solarzellen mit kristallinem Halbleiterwerkstoff, beispielsweise mono- oder polykristallinem Silizium, genutzt werden. Beispielsweise bei Deckeln von Fahrzeugdächern kann dabei eine Durchsichtsfläche aufrechterhalten werden, wie bei passiven (d. h. keine elektrische Energie abgebenden) Deckeln üblich ist. Aber auch die lichtdurchlässig bleibenden Bereiche der Scheibe gehen für die Solarenergiezeugung nicht verloren. Sie werden vielmehr, wenn auch mit geringem Wirkungsgrad, zur Energieerzeugung mit herangezogen, indem sie ganz oder mindestens zum Teil mit Solarzellen belegt werden, die mit einem amorphen Halbleiterwerkstoff, beispielsweise amorphem Silizium, ausgestattet sind, der als Dünnschicht durchsichtig ist oder der durch Einbringen feiner Löcher durchsichtig gemacht wurde.
Im Interesse einer Maximierung der abgegebenen elektrischen Leistung kann vorzugsweise im wesentlichen die gesamte von kristallinem Halbleiterwerkstoff freie Fläche der lichtdurchlässigen Außenschicht der Scheibe mit Solarzellen hinterlegt sein, deren aktiver Teil aus amorphem Halbleiterwerkstoff besteht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Solarzellen mit kristallinem Halbleiterwerkstoff und die Solarzellen mit amorphem Halbleiterwerkstoff gruppenweise jeweils derart verschaltet, daß die von beiden Gruppen abgegebene Spannung die gleiche ist. Dies erlaubt z. B., die Stromkreise der beiden Solarzellengruppen problemlos parallel zu schalten. Um in einem solchen Fall unerwünschte gegenseitige Rückwirkungen zu vermeiden, können zweckmäßig die Stromkreise der beiden Solarzellengruppen über Rückstromsperren, beispielsweise in Form von Rückstrom-Sperrdioden oder dergleichen, miteinander gekoppelt sein. Als kristalliner Halbleiterwerkstoff eignet sich insbesondere mono- oder polykristallines Silizium während als amorpher Halbleiterwerkstoff besonders amorphes Silizium in Frage kommt. Grundsätzlich kann jedoch auch mit anderen Halbleiterwerkstoffen gearbeitet werden, beispielsweise mit Kombinationen von Cadmiumsulfid und Cadmiumtellurid oder mit Galliumarsenid.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen lichtdurchlässigen Deckel für ein Kraftfahrzeug- Schiebedach, -Hebedach oder dergleichen,
Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilquerschnitt eines Glasdeckels für ein Fahrzeug- Schiebedach, -Hebedach oder dergleichen,
Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 für eine abgewandelte Ausführungsform des Deckels und
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild für die gegenseitige Verbindung der beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Solarzellengruppen.
Der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte lichtdurchlässige Deckel 10 für ein Fahrzeug- Schiebedach, -Hebedach oder dergleichen weist eine durchsichtige Außenschicht 11 auf, die aus Glas, Acrylharz, Poliycarbonatharz oder dergleichen gefertigt sein kann. An der Innenseite der Außenschicht 11 liegt ein insgesamt mit 12 bezeichneter Solarverbund flächig an. Der aktive Teil des Solarverbundes 12 besteht in einem den Außenrandbereich des Deckels 10 bildenden Teilflächenbereich 13 aus kristallinem und damit undurchsichtigem Halbleiterwerkstoff, beispielsweise mono- oder polykristallinem Silizium, und in einem anderen Teilflächenbereich 14 aus amorphem Halbleiterwerkstoff, beispielsweise amorphem Silizium, der als Dünnschicht ausgebildet und dadurch als Ganzes durchsichtig ist oder der durch Einbringen feiner Löcher durchsichtig gemacht ist. Bei der in Fig. 1 angedeuteten Ausführungsform ist im wesentlichen die gesamte von kristallinem Halbleiterwerkstoff freie Fläche der lichtdurchlässigen Außenschicht 11 mit Solarzellen hinterlegt, deren aktiver Teil aus amorphem Halbleiterwerkstoff besteht. Das heißt, der Teilflächenbereich 14 nimmt den gesamten von dem Teilflächenbereich 13 umschlossenen Raum ein. Der undurchsichtige Außenrandbereich bildet eine Verkleidung, welche die Sicht von außen auf Träger und Führungsteile des Deckels verhindert.
Bei dem in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel gehört zu dem Solarverbund 12 eine durchsichtige untere Klebefolie 15, gegen deren Unterseite eine durchsichtige Innenschicht 16 anliegt, die aus dem gleichen Werkstoff wie die Außenschicht 11 gefertigt sein kann. Bei der Außenschicht 11 und der Innenschicht 16 kann es sich insbesondere um Klarglas-Platten von jeweils 2 mm Stärke handeln. Im Teilflächenbereich 13 ist eine kristalline Solarzelle 17 veranschaulicht. Diese liegt zwischen der unteren Klebefolie 15 und einer gleichfalls durchsichtigen oberen Klebefolie 18, die ihrerseits mit der darüber angeordneten Außenschicht 11 verklebt ist. Im Teilflächenbereich 14 sind amorphe Solarzellen 19 als Dünnschicht auf die Unterseite der Außenschicht 11 aufgebracht, beispielsweise aufgedampft. Die Solarzellen 19 sind von unten durch die obere Klebefolie 18 abgedeckt. Eine durchsichtige Ausgleichsfolie 20, deren Stärke mindestens näherungsweise der Stärke der kristallinen Solarzellen 17 entspricht, ist innerhalb des Teilflächenbereichs 14 zwischen die beiden Klebefolien 15 und 18 eingebracht. Der die Komponenten 15 und 17 bis 20 umfassende Solarverbund 12 kann z. B. eine Dicke in der Größenordnung von 1 mm haben.
Der Deckel 10 wird in seinem Randbereich von einem Deckelinnenblech 25 abgestützt, von dem in Fig. 2 nur ein äußerer Randbereich dargestellt ist. Das Deckelinnenblech 25 steht mit den Schichten 11, 16 dem Solarverbund 12 sowie mit einem Einlaßprofil 27 über eine Vergußmasse 26, beispielsweise in Form eines zweckentsprechenden Klebers, in Verbindung. Das Einlaßprofil 27 umgreift den Außenrand der Außenschicht 11 und trägt eine Hohlkammerdichtung 28.
Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt eines lichtdurchlässigen Deckels 10′ eines Fahrzeugdaches gemäß einer abgewandelten Ausführungsform. Abweichend von der Ausbildung der Fig. 2 ist ein Solarverbund 12′vorgesehen, der anstelle der Ausgleichsfolie 20 eine durchsichtige Trägerschicht 29 aufweist, auf deren eine Seite, beispielsweise die Unterseite, die amorphen Solarzellen 19 aufgebracht, insbesondere aufgedampft, sind. Im übrigen entspricht der Schichtaufbau demjenigen des Deckels nach Fig. 2. Der Außenrand der Schichten 11, 16 und des Solarverbundes 12′ ist von einer Einfassung 30 umgriffen, bei der es sich beispielsweise um eine aufgesetzte Randdichtung oder um eine Umspritzung, beispielsweise eine Polyurethan-Umschäumung, handeln kann. Der Teilflächenbereich 13 mit kristallinem Halbleiterwerkstoff kann sich beispielsweise entsprechend Fig. 3 so weit nach innen erstrecken, wie dies der Abmessung des längeren, innenliegenden Schenkels 32 der Einfassung 30 entspricht.
Gemäß Fig. 4 sind die Solarzellen 17 mit kristallinem Halbleiterwerkstoff und die Solarzellen 19, deren aktiver Teil aus amorphem Halbleiterwerkstoff besteht, in Gruppen jeweils gesondert derart verschaltet, daß die von beiden Solarzellengruppen abgegebene Spannung mindestens näherungsweise die gleiche ist. Die Stromkreise der beiden Gruppen von Solarzellen 17 bzw. 19 sind parallel geschaltet. Dabei sind den Solarzellengruppen Rückstrom-Sperrdioden 36 zugeordnet, um unerwünschte Rückströme zu vermeiden. Bei L ist eine Last angedeutet, bei der es sich beispielsweise um ein Gebläse handeln kann. Es ist auch möglich, aus den Solarzellen 17 und 19 die Kraftfahrzeugbatterie nachzuladen.
Die vorstehend erläuterten Anordnungen eignen sich nicht nur für Deckel von Fahrzeugdächern, sondern insbesondere auch für Seiten- und Heckfenster von Fahrzeugen.

Claims (7)

1. Lichtdurchlässige Scheibe für Fahrzeuge, insbesondere lichtdurchlässiger Deckel für Schiebedächer, Hebedächer und dergleichen, mit einer lichtdurchlässigen Außenschicht und einem an der Innenseite dieser Außenschicht flächig anliegenden Solarverbund, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Teil des Solarverbundes (12) in einem im Außenrandbereich der Scheibe (10, 10′) liegenden Teilflächenbereich (12) aus kristallinem Halbleiterwerkstoff und in einem anderen Teilflächenbereich (14) der Scheibe aus amorphem Halbleiterwerkstoff besteht.
2. Lichtdurchlässige Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte von kristallinem Halbleiterwerkstoff freie Fläche der lichtdurchlässigen Außenschicht (11) mit Solarzellen (19) unterlegt ist, deren aktiver Teil aus amorphem Halbleiterwerkstoff besteht.
Lichtdurchlässige Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen (17) mit kristallinem Halbleiterwerkstoff und die Solarzellen (19) mit amorphem Halbleiterwerkstoff gruppenweise jeweils gesondert derart verschaltet sind, daß die von beiden Gruppen abgegebene Spannung mindestens näherungsweise die gleiche ist.
4. Lichtdurchlässige Scheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise der beiden Solarzellengruppen (17, 19) parallelgeschaltet sind.
5. Lichtdurchlässige Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise der beiden Solarzellengruppen (17, 19) über Rückstromsperren (36) miteinander gekoppelt sind.
6. Lichtdurchlässige Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als kristalliner Halbleiterwerkstoff mono- oder polykristallines Silizium vorgesehen ist.
7. Lichtdurchlässige Scheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als amorpher Halbleiterwerkstoff amorphes Silizium vorgesehen ist.
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