DE4406760A1 - Transparent photovoltaic solar cell module - Google Patents

Transparent photovoltaic solar cell module

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Abstract

The modular has fibre- or wire-shaped longitudinal solar cell elements (8) coated with photovoltaic material and electrically in parallel. The elements are fitted in the gap (17) between two discs (3, 4) with a lateral spacing. They are secured to the inside of the front discs (3) facing the light impingement (2). At the side, away from the light rays, the module has a focussing, transparent profile (18) on the inside of the rear disc (4), away from the light impingement which guides the impinging light outer the solar element side away from the light.

Description

Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Solar­ zellenmodul, dessen Solarzellenelemente draht- oder fadenförmig ausgebildet sind und die insbesondere paarweise parallel mit ihren Oberflächen aneinan­ derliegend angeordnet tangential miteinander elek­ trisch leitend verbunden sind.The invention relates to a photovoltaic solar cell module, whose solar cell elements are wired or are thread-like and in particular in pairs parallel to one another with their surfaces arranged tangentially to each other elek trisch conductively connected.

Solarzellenmodule schatten in der Regel die von ih­ nen besetzten Flächen ab, so daß sie allenfalls dann Licht durchlassen, wenn dafür gesonderte Lichtspalten vorgesehen sind, wodurch sich aber Lichtverluste ergeben.As a rule, solar cell modules shade those of them NEN occupied areas, so that at most then let light through if there are separate ones Columns of light are provided, which however Loss of light result.

Solarzellenelemente der vorstehenden, langgestreck­ ten Art, d. h. also in Draht- oder Fadenform, besit­ zen jedoch die Eigenschaft Licht von weitgehend al­ len Seiten absorbieren zu können, eine günstige Ei­ genschaft, die aber bei Verwendung als Fenster nicht ausnutzbar ist.Solar cell elements of the above, elongated ten kind, d. H. so in wire or thread form, possess However, the property light of largely al len sides to be able to absorb a cheap egg property, but when used as a window is not exploitable.

Aufgabe der Erfindung ist es ein photovoltaisches Solarzellenmodul zu schaffen, welches einerseits als Fenster lichtdurchlässig ist, bei dem das durchfallende Licht jedoch von allen Seiten, d. h. mindestens teilweise auch von der Rückseite des Lichteinfalls her auf die Solarelemente gerichtet ist. The object of the invention is a photovoltaic To create solar cell module, which one hand is translucent as a window, in which the transmitted light from all sides, however. H. at least partially from the back of the Incident light directed at the solar elements is.  

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß das lichtdurchlässige Solarzellenmodul zwei auf gerin­ gem Abstand voneinander angeordnete lichtdurchläs­ sige Scheiben aus Glas oder Kunststoff aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die eingangs ge­ nannten Solarzellenelemente auf seitlichem Abstand innerhalb des Abstands zwischen den Scheiben ange­ ordnet sind, insbesondere an der Innenseite der zum Lichteinfall hin angeordneten Scheibe befestigt bzw. angebracht sind und daß eine fokussierende ggf. transparente Profilierung auf der Innenseite der dem Lichteinfall abgewandten Scheibe vorgesehen ist, welche das einfallende Licht auf die lichtab­ gewandte Seite der Solarzellenelemente zurückwirft.Accordingly, the invention is that translucent solar cell module two on small light transmission arranged at a distance from one another has glass or plastic panes and is characterized in that the ge called solar cell elements at a lateral distance within the distance between the discs are arranged, especially on the inside of the Incident light attached disk attached are attached and that a focusing if necessary, transparent profiling on the inside the disc facing away from the light which is the incident light on the light throws back side of the solar cell elements.

Der erfindungsgemäße Doppelscheibenaufbau des er­ findungsgemäßen Solarzellenmoduls erlaubt zudem entweder eine Evakuierung des zwischen den Scheiben befindlichen Zwischenraums bzw. Abstands oder eine Durchströmung mit Gasen, deren Eigenschaften (z. B. die Brechung) die allseitige Lichteinstrahlung auf die Solarzellenmodule verstärkt und auch deren Wir­ kungsgrad verbessert.The double disc construction according to the invention solar cell module according to the invention also allows either an evacuation of the between the panes located space or a distance Flow with gases, their properties (e.g. the refraction) the light from all sides strengthened the solar cell modules and theirs efficiency improved.

Dabei können erfindungsgemäß sowohl die Oberflächen der Profilierung als auch die innere Oberfläche der rückseitigen Scheibe mit einer nur teilweise spie­ gelnd ausgebildeten Oberfläche versehen sein, so daß das unter einem großen Winkelbereich einfal­ lende Licht nur teilweise durchgelassen wird und der andere Lichtanteil zurückgespiegelt wird. Die innere Oberfläche der Frontscheibe kann in der Form ausgebildet sein, daß sie von innerhalb des Schei­ benmoduls zurückgeworfenes Licht in das Innere des Moduls zurückreflektiert, ohne daß der von außen erfolgende Lichteinfall beeinträchtigt wird. Dafür kann auch die Außenfläche der Frontscheibe antire­ flektierend sein.According to the invention, both the surfaces the profiling as well as the inner surface of the rear pane with a spit only partially Gelden trained surface, so that this occurs under a wide range of angles light is only partially transmitted and the other part of the light is reflected. The  inner surface of the windshield can be in shape be trained to be from inside the shit light thrown back into the interior of the Module reflected back without the outside incidence of light is impaired. Therefore can also antire the outer surface of the windscreen be inflexible.

Das in Fig. 1 (a, b) in Längsschnitt und in Fig. 2 in abgebrochener Draufsicht dargestellte Solarzel­ lenmodul 1 weist eine dem Lichteinfall 2 zugewandte Frontscheibe 3 und eine Rückscheibe 4 auf, welche zwischen sich - nach Art der bekannten wärmeisolie­ renden Fensterscheiben - einen Abstand bzw. einen Zwischenraum 5 aufweist. An der dem Zwischenraum 5 zugewandten Innen-Oberfläche 6 der Frontscheibe 3 sind im Abstand 17 voneinander Solarzellen-Elemente 8 angebracht, welche aus faden- oder drahtförmigen bzw. ganz generell langgestreckten Elektroden 9 bzw. 10 aus elektrisch leitendem Material, wie Metall (z. B. Kupfer) bestehen und an ihrer Oberflä­ che 11 mit einer photovoltaischen wirksamen Schicht 12 beschichtet sind (s. Fig. 3). .. The one shown in Figure 1 (a, b) in longitudinal section and in Figure 2 in broken plan view Solarzel lenmodul 1 has an incidence of light 2 facing the front sheet 3 and a rear wheel 4 which between them - in the manner of the known thermoinsulating material in power windows - has a distance or a space 5 . Facing the intermediate space 5 inside surface 6 of the front sheet 3 are spaced apart 17 solar cell elements 8 are attached, which consists of thread-like or wire-like or more generally elongated electrodes 9 and 10 conductive of electrical material such as metal (eg. B. copper) and are coated on their surface 11 with a photovoltaic layer 12 (see FIG. 3).

Die beschichteten Elektroden 9 bzw. 10 sind an der Innen-Oberfläche 6 paarweise nebeneinander angeord­ net und mit ihren Oberflächen 11 paarweise elek­ trisch leitend verbunden, und zwar entweder unmit­ telbar gemäß Fig. 1a oder gemäß Fig. 1b über ein nicht photovoltaisch beschichtetes z. B. metalli­ sches, langgestrecktes elektrisch leitendes Elek­ troden-Element 13 oder auch über einen elektrisch leitenden Klebstoff einander parallel elektrisch leitend miteinander verbunden.The coated electrodes 9 and 10 are arranged on the inner surface 6 in pairs next to each other and with their surfaces 11 in pairs electrically connected electrically, either directly according to FIG. 1a or according to FIG. 1b via a non-photovoltaically coated z. B. metallic cal, elongated electrically conductive elec trode element 13 or also connected to each other in parallel in an electrically conductive manner via an electrically conductive adhesive.

Gemäß Fig. 1a ist von zwei aneinander liegenden photovoltaisch beschichteten Elektroden jeweils ei­ ne mit einer p- (oder n-) dotierten Oberfläche 11 und die jeweils andere mit einer entgegengesetzt dotierten Oberfläche 14 versehen, so daß der Solar­ strom entgegengesetzt (+/-) von den Elektroden 9 und 10 abgeleitet wird.According to FIG. 1 a of two adjacent photovoltaically coated electrodes is provided with a p- (or n-) doped surface 11 and the other with an oppositely doped surface 14 , so that the solar current is opposed (+/-) is derived from the electrodes 9 and 10 .

In Fig. 1b (und 2) sind die Elektroden 9 bzw. 10 mit einer photovoltaischen Beschichtung 12 verse­ hen, bei der auf der Elektroden-Oberfläche eine photovoltaische Schicht mit einer Ladungsdotierung (n- oder p-) und jeweils darüber eine Schicht 15 mit entgegengesetzter Ladungsdotierung vorgesehen ist, wobei auf der Außenseite der beschichteten Elektroden 9 und 10 der jeweils gleiche Ladungscha­ rakter vorliegt. Dieser wird über das elektrisch leitende Elektroden-Element 13 als Gegenelektrode abgeleitet, während die Elektroden 9 und 10 den je­ weils zugehörigen anderen Pol bilden.In Fig. 1b (and 2), the electrodes 9 and 10 are hen with a photovoltaic coating 12 , in which a photovoltaic layer with a charge doping (n- or p-) on the electrode surface and a layer 15 each with opposite charge doping is provided, the same charge character being present on the outside of the coated electrodes 9 and 10 . This is derived via the electrically conductive electrode element 13 as a counterelectrode, while the electrodes 9 and 10 form the other pole, each associated with it.

Die Elektrodensätze 16 sind an der Innenseite 6 der Frontscheibe 3 auf einen seitlichen Abstand 17 pa­ rallel zueinanderliegend angeordnet, welche dem einfallenden Licht 2, 20 ausreichend Durchtritt in den Zwischenraum 5 erlaubt. Die jeweiligen Elektro­ densätze 16 können auch aus Bündeln von jeweils mehr als zwei beschichteten Elektroden 9 bzw. 10 bestehen.The electrode sets 16 are arranged on the inside 6 of the windshield 3 at a lateral distance 17 pa parallel to one another, which allows the incident light 2 , 20 to pass sufficiently into the intermediate space 5 . The respective electrical densities 16 can also consist of bundles of more than two coated electrodes 9 and 10 , respectively.

Innerhalb des Zwischenraums 5 sind z. B. aus Kunst­ stoff oder Blech bestehende, parabolspiegelartige Profile 18 derart vorgesehen, daß sich die Elektro­ den 9 bzw. 10 bzw. Solarzellenelemente 8 bzw. die Elektrodensätze 16 etwa in deren Brennfleck befin­ den.Within the space 5 z. B. made of plastic or sheet metal, parabolic mirror-like profiles 18 provided such that the electrical 9 or 10 or solar cell elements 8 or the electrode sets 16 are approximately in their focal spot.

Die einfallenden Lichtstrahlen 2, 20 treffen die photovoltaischen Solarzellenelemente 8 entweder direkt -21- oder nach Lichtbrechung bzw. Licht­ strahlteilung -23, 25-, -24, 25-, so daß ein aus­ reichender Anteil an Lichtstrahlen 25 durch die Rückscheibe 4 in den dahinter liegenden Raum 26 gelangt und diesen beleuchtet.The incident light rays 2 , 20 meet the photovoltaic solar cell elements 8 either directly - 21 - or after light refraction or light beam division - 23 , 25 -, - 24 , 25 -, so that a sufficient proportion of light rays 25 through the rear window 4 in the arrives behind the room 26 and illuminates it.

Die zwei Scheiben 3 und 4 des Solarzellenmoduls 1 sind randseitig mittels eines Rahmens 27 fest mit­ einander verbunden, welcher den Zwischenraum 5 randseitig Gasdicht abschließt.The two panes 3 and 4 of the solar cell module 1 are firmly connected to one another at the edge by means of a frame 27 which closes off the space 5 in a gas-tight manner at the edge.

Da der Zwischenraum 5 im übrigen ausreichend freien Raum hat, sind zu dessen gasmäßiger Ausfüllung oder Vakuumeinstellung Gasanschlüsse 28 durch den rand­ seitigen Rahmen 27 vorgesehen, so daß auch eine Be­ einflussung der photovoltaischen Wirkung durch eine bestimmte umgebende Gasatmosphäre z. B. katalysator­ artig möglich wäre. Since the space 5 has enough free space in the rest, gas connections 28 are provided for its gaseous filling or vacuum setting through the edge-side frame 27 , so that an influence on the photovoltaic effect by a certain surrounding gas atmosphere z. B. catalyst would be possible.

Wenn die Profile 18 lichtundurchlässig sind, z. B. aus spiegelndem Metall oder verspiegelt, können sie auch durch Löcher oder punktuelle Lichtdurchlässe partial lichtdurchlässig ausgebildet sein.If the profiles 18 are opaque, e.g. B. made of reflective metal or mirrored, they can also be partially translucent through holes or selective light passages.

BezugszeichenlisteReference list

1 Solarzellenmodul
2 Lichteinfall
3 Frontscheibe
4 Rückscheibe
5 Abstands- bzw. Zwischenraum
6 Innen-Oberfläche
8 Solarelemente
9 bzw. 10 Elektroden
11 Oberflächen
12 photovoltaisch wirksame Schicht
13 nicht beschichtetes Elektroden-Element
14 Oberfläche
15 entgegengesetzt dotierte Oberfläche
16 Elektrodensätze
17 Abstand
18 Profile
21, 21 einfallende Lichtstrahlen
23, 24 gebrochene aufgespaltene Lichtstrahlen
25 durchgehender Lichtstrahlenanteil
26 Raum
27 Rahmen
28 Gasanschluß 1 solar cell module
2 incidence of light
3 windscreen
4 rear window
5 space or space
6 inside surface
8 solar elements
9 or 10 electrodes
11 surfaces
12 photovoltaic layer
13 non-coated electrode element
14 surface
15 oppositely doped surface
16 electrode sets
17 distance
18 profiles
21 , 21 incident light rays
23 , 24 broken split light rays
25 continuous light rays
26 room
27 frames
28 gas connection

Claims (2)

1. Lichtdurchlässiges photovoltaisches So­ larzellenmodul mit faden- bzw. drahtförmigen, d. h. langgestreckten photovoltaisch beschichteten parallel miteinander elektrisch verbundenen Solar­ zellen-Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellenelemente (8) auf seitlichen Abstand in­ nerhalb des Abstands (17) zwischen den Scheiben (3, 4) angeordnet sind, insbesondere an der Innenseite der zum Lichteinfall (2) hin angeordneten Frontscheibe (3) befestigt bzw. angebracht sind und auf ihrer dem Lichteinfall abgewandten Seite mit einer fokussierenden transparenten Profilierung (18) auf der Innenseite der dem Lichteinfall abgewandten vorgesehen Rückscheibe (4) versehen ist, welche das einfallende Licht auf die lichtabgewandte Seite der Solarzellenelemente (9) wirft.1. Translucent photovoltaic solar cell module with filament or wire-shaped, ie elongated photovoltaically coated parallel electrically connected solar cell elements, characterized in that the solar cell elements ( 8 ) at a lateral distance within the distance ( 17 ) between the panes ( 3rd , 4 ) are arranged, in particular fastened or attached to the inside of the front pane ( 3 ) arranged towards the incidence of light ( 2 ) and provided on their side facing away from the incidence with a focusing transparent profiling ( 18 ) on the inside of the incidence facing away from the incidence of light Rear window ( 4 ) is provided, which throws the incident light onto the side of the solar cell elements ( 9 ) facing away from the light. 2. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (Gasanschluß 28) zur Ein- und Durchleitung von Gasen in den Zwi­ schenraum (5) oder zur Schaffung eines Unterdrucks darin vorgesehen ist.2. Solar cell module according to claim 1, characterized in that a device (gas connection 28 ) for introducing and passing gases into the inter mediate space ( 5 ) or for creating a negative pressure is provided therein.
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