DE202006007909U1 - Technische Oberflächenmodifizierungen der Abdeckflächen von Photovoltaikmodulen - Google Patents

Abstract

Photovoltaikmodul, dadurch gekennzeichnet, dass optional die gesamte transparente Abdeckscheibe (oder Abdeckfolie) des Moduls zusätzlich mit einer hoch lichtdurchlässigen, UV-stabilen, wetterfesten Kunststofffolie bedeckt ist (aufgeklebt oder mit mechanischen Mitteln fixiert), die mit einer wetterfesten Bedruckung (z.B. im Digitaldruckverfahren) versehen ist, die aus flächig angeordneten und gleichmäßig gepixelten (z.B. in Punkt- oder Strichraster aufgelösten), monochromen oder mehrfarbigen Mustern oder Motiven besteht (Pixelflächenanteil entspricht Teilabschattungsfläche der aktiven Moduloberfläche).

Description

• Die Erfindung betrifft neuartige Oberflächenausbildungen für handelsübliche Photovoltaikmodule, die normalerweise mit volltransparenten gläsernen oder Kunststoffabdeckscheiben bzw. Kunststofffolien die empfindliche, photovoltaisch aktive, sichtbare Schicht vor Witterungseinflüssen schützen. Sie erweitert und verbessert die bisher angewandten technischen Modifizierungsmöglichkeiten der Abdeckflächen von Photovoltaikmodulen durch Bedruckung der Deckscheiben („Technische Oberflächenmodifizierungen der Abdeckscheiben von Photovoltaikmodulen"/ DE 000020214872 U1 /Schutzanspruch 1) durch die Verwendung neuartiger Materialien und Bedruckungsverfahren.
• Trotz glänzender bzw. spiegelnder Oberflächen der herkömmlichen transparenten Modul-Deckscheiben lassen sich die Farbe und Struktur der photovoltaisch aktiven Schicht (meistverbreitet z.B. grau-blaue quadratische kristalline Zellen oder flächig schwarze Dünnfilmtechnologie) gut erkennen.
• Der in den Schutzansprüchen 1 bis 3 angeführten Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß einer weiteren Verbreitung der umweltreundlichen Stromerzeugung mit Photovoltaik die mangelnde gestalterische Integrationsfähigkeit von Photovoltaikanlagen (sog. Generatoren) besonders in sensiblen Ambienten wie z.B. im Denkmal- und Landschaftsschutzbereich sowie in der Stadterneuerung entgegensteht. Die spiegelnden, glänzenden Oberflächen und die repetitive Geometrie der photovoltaisch aktiven Schicht der Module läßt sich kaum ästhetisch befriedigend in organisch gewachsene Naturformen oder patinierte Altbauten einfügen. Solche Anlagen werden oft von den Genehmigungsbehörden als Fremdkörper empfunden und erhalten keine Bauerlaubnis. Die anhaltende Diskussion zu diesem Problem in Fachkreisen, aber z.T. bereits auch in der Öffentlichkeit zeigt, dass die marktüblichen Photovoltaikprodukte diesem Problem bisher immer noch nicht genug Aufmerksamkeit geschenkt haben. Doch gerade in den empfindlichen, geschützten Teilen unserer Umwelt ist der Einsatz von umweltfreundlichen, emissionsfreien Technologien besonders wünschenswert.
• Die für diese Problematik bisher zur Verfügung stehenden technischen Lösungsmöglichkeiten wie z.B. durch Bedruckung der Abdeckscheiben von Modulen mit einem keramischen, eingebrannten Siebdruck bedingen pro Bedruckungsmotiv einen aufwändigen Eingriff in den Produktionsprozess des Moduls, unterbrechen die Fertigungskette des Serienprodukts und erschweren somit eine rationelle Produktion der Sonderanfertigung. Zudem lassen sich gebogene Moduloberflächen technisch nur sehr aufwändig bedrucken. Abdeckscheiben und – folien von Kunststoffmodulen schließlich sind für keramische Einbrennverfahren überhaupt nicht geeignet.
• Diese Probleme werden mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 3 aufgeführten Merkmalen gelöst.
• Mit der Erfindung wird erreicht, dass die Vielfalt und Variantenbreite von gestalterisch besser anpaßbaren Modulansichten, die sich auch für den Einbau in Fassaden, Fenstern und andere gut sichtbaren Bauteile in sensiblen Ambienten eignen, weiter verbessert und vergrößert wird.
• Ferner sind, individuell von der jeweilig eingesetzten Herstellertechnologie abhängig, mit den Erfindungen nach Schutzanspruch 1 und 2 nun auch nachträgliche Veränderungen an bereits montierten und in Betrieb befindlichen Photovoltaikanlagen möglich. Ein unmittelbarer Eingriff in den Produktionsprozess und den Schichtaufbau der Module ist zur Modifikation der Oberflächen nicht mehr erforderlich. Das Aufbringen der zusätzlichen, bedruckten Schicht erfolgt technisch (auf den individuellen Anwendungsfall abgestimmt) z.B. erst nach Fertigstellung des Standardmoduls. Auch gebogene oder flexible Kunststoffoberflächen von Modulen werden erst nachträglich beschichtet.
• Nicht photovoltaisch aktive Flächen von Generatoren (z.B. gekurvte oder spitzwinklige Restflächen, Flächen in Kernschattenbereichen etc.), die bisher nur mit aufwändig gefertigten Dummies (d.h. mit simulierten Modulflächen) versehen werden konnten, werden nun einfach ebenfalls z.B. mit Bedruckungsfolien (nach Merkmalen von Schutzanspruch 1) abgedeckt, um ein homogenes Oberflächenbild zu erreichen. Selbst optisch störende Montagesysteme oder Modulrahmen werden mit dieser Technik unauffällig abgedeckt und farblich integriert.
• Die Materialeigenschaften einiger Kunststoffe und Beschichtungsverfahren (nach Merkmalen von Schutzanspruch 3) bieten für Abdeckflächen von Modulen neben der einfacheren Bedruckbarkeit (z.B. im Digitaldruckverfahren), hoher Lichtdurchlässigkeit (mit bis zu 90% höher als bei normalem Glas) zusätzlich auch weitere Vorteile: durch den Einsatz bestimmter Folientypen mit antiadhäsiver Oberfläche (z.B. aus Fluorkunststoff) oder z.B. durch den Lotuseffekt einer Nano-Beschichtung erhalten die Module eine Schmutz abweisende, selbst reinigende Oberfläche, welche auch die Wartung des Generators vereinfacht.
• Die in den Schutzansprüchen angeführten Techniken (Teilbedruckung oder Teilperforation) bewirken eine Veränderung der Lichttransmission durch die modifizierte Abdeckfläche hin zu den photovoltaisch aktiven Schichten, die bis zu einer maximalen Minderung von ca. 20% (wie sie z.B. durch eine dichte Pixelbedruckung vorkommen könnte) tolerierbar ist. Je nach Wahl der Druckfarbe und der vorhandenen Farbe der darunter durchscheinenden photovoltaisch wirksamen Schicht reicht bereits eine Pixeldeckung von ca.10%, um eine optisch befriedigende neue Oberflächencharakteristik zu erhalten.
• Die Einsatzmöglichkeiten von solcherart modifizierten handelsüblichen Photovoltaikmodulen beschränken sich natürlich nicht nur auf die Verwendung in Schutzgebieten (z.B. Verkleidung von ausgedehnten Hangstützmauern im Straßen- und Landschaftsbau mit an die Natursteinumgebung angepassten Generatoren). Attraktivere Oberflächen können auch die kreative Phantasie von Architekten oder Kommunikationsdesignern anregen, die bislang bei der Ausgestaltung ihrer Bauten nur auf eine kleine Palette von in der Oberflächenwirkung unterschiedlichen Modultypen zurückgreifen konnten, die den gestalterisch anspruchsvolleren Bauherrn auch im Neubaubereich nur wenig genügten. Die Verwendung von in Farbe und Oberflächenstruktur angepaßten Modulen an z.B. Backstein- oder Werksteinfassaden, in Fachwerkausfachungen oder Putzfeldern bietet eine Palette neuer Einsatzgebiete für Photovoltaikanlagen und macht sie auch für die Stadterneuerung attraktiv.
• Eine Anpassung von optisch störenden Photovoltaikanlagen an das bauliche oder landschaftliche Umfeld durch Bedruckung ist nun auch nachträglich bei bereits in Betrieb befindlichen Anlagen realisierbar und kann somit auch von lokalen Nicht-Photovoltaik-Herstellern (z.B. durch speziell geschulte Fachbetriebe unterschiedlicher Branchen) vorgenommen werden. Auch die temporäre Abdeckung von z.B. größeren Photovoltaikgeneratoren an Fassaden (zum Beispiel als bedruckte Werbe- oder Informationsträger) ist nun wirtschaftlich möglich.
• Dadurch wird eine Verbreitung der Innovation erheblich beschleunigt, die Akzeptanz für Photovoltaikanlagen in gestalterisch sensiblen Bereichen wird weiter erhöht.
• Die durch die Erfindung vereinfachte Modifikationsmöglichkeit von Standardmodulen, die damit verbundene Senkung der Herstellungskosten, die Vergrößerung der potenziellen Anwendungsfelder und die Flexibilität der Ausführungsvarianten erweitern und verbessern die Absatzchancen solcher Produkte erheblich.
• Die Marktfähigkeit ist somit gesichert.

Claims (3)

1. Photovoltaikmodul, dadurch gekennzeichnet, dass optional die gesamte transparente Abdeckscheibe (oder Abdeckfolie) des Moduls zusätzlich mit einer hoch lichtdurchlässigen, UV-stabilen, wetterfesten Kunststofffolie bedeckt ist (aufgeklebt oder mit mechanischen Mitteln fixiert), die mit einer wetterfesten Bedruckung (z.B. im Digitaldruckverfahren) versehen ist, die aus flächig angeordneten und gleichmäßig gepixelten (z.B. in Punkt- oder Strichraster aufgelösten), monochromen oder mehrfarbigen Mustern oder Motiven besteht (Pixelflächenanteil entspricht Teilabschattungsfläche der aktiven Moduloberfläche).
2. Photovoltaikmodul, dadurch gekennzeichnet, dass optional die gesamte transparente Abdeckscheibe (oder Abdeckfolie) des Moduls zusätzlich mit einer UV-stabilen, wetterfesten Kunststofffolie bedeckt ist (aufgeklebt oder mit mechanischen Mitteln fixiert), die flächig mit einer wetterfesten, monochromen oder mehrfarbigen Bedruckung (z.B. im Digitaldruckverfahren) versehen ist und die zusätzlich gleichmäßig (z.B. in Rundloch- oder Quadratrasterform) perforiert ist (Perforationsflächenanteil entspricht Teilbelichtungsfläche der aktiven Moduloberfläche).
3. Photovoltaikmodul, dadurch gekennzeichnet, dass optional die gesamte transparente Abdeckscheibe (oder Abdeckfolie) des Moduls zusätzlich mit einer UV-stabilen, wetterfesten, farbigen Beschichtung (z.B. in Nanotechnologie) versehen ist, die aus flächig angeordneten und gleichmäßig gepixelten (z.B. in Punkt- oder Strichraster aufgelösten), monochromen oder mehrfarbigen Mustern oder Motiven besteht (Farbflächenanteil entspricht Teilabschattungsfläche der aktiven Moduloberfläche).