DE102023110095A1 - Photovoltaic unit for providing electrical energy, photovoltaic system and method for producing a photovoltaic unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikeinheit (100) zur Bereitstellung von elektrischer Energie, umfassend mindestens zwei mit einem elektrischen Verbinder (102) verbundene Photovoltaikelemente (104, 106), die angeordnet und ausgebildet sind, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln, ein transparentes Kapselmaterial (108), mit dem die mindestens zwei Photovoltaikelemente (104, 106) zueinander positioniert sind, wobei das Kapselmaterial (108) einen unidirektional faserverstärkten Kunststoff (110) umfasst oder das Kapselmaterial (108) aus dem unidirektional faserverstärkten Kunststoff (110) besteht, und wobei Fasern (124, 126) des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs (110) parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung (112) des elektrischen Verbinders (102) ausgerichtet sind.The invention relates to a photovoltaic unit (100) for providing electrical energy, comprising at least two photovoltaic elements (104, 106) connected to an electrical connector (102), which are arranged and designed to convert light energy into electrical energy, a transparent capsule material (108) with which the at least two photovoltaic elements (104, 106) are positioned relative to one another, wherein the capsule material (108) comprises a unidirectionally fiber-reinforced plastic (110) or the capsule material (108) consists of the unidirectionally fiber-reinforced plastic (110), and wherein fibers (124, 126) of the unidirectionally fiber-reinforced plastic (110) are aligned parallel to a main extension direction (112) of the electrical connector (102).
Description
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikeinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Photovoltaikanlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikeinheit.The invention relates to a photovoltaic unit for providing electrical energy, a photovoltaic system and a method for producing a photovoltaic unit.
Photovoltaikeinheiten sind grundsätzlich bekannt. Photovoltaikeinheiten werden auch als Photovoltaikmodule oder als PV-Module bezeichnet. PV-Module umfassen photoaktive Photovoltaikelemente, auch als Solarzellen bezeichnet, die in den PV-Modulen in der Regel in einer Ebene angeordnet und durch elektrisch leitfähige Strukturen, beispielsweise Leiterbahnen, miteinander verbunden sind. Die Solarzellen sind in der Regel von weiteren Materialien umschlossen, um einen Schutz vor äußeren Einwirkungen, insbesondere Feuchte und Hagelschlag, auszubilden.Photovoltaic units are generally known. Photovoltaic units are also referred to as photovoltaic modules or PV modules. PV modules include photoactive photovoltaic elements, also referred to as solar cells, which are usually arranged in one plane in the PV modules and connected to one another by electrically conductive structures, such as conductor tracks. The solar cells are usually enclosed in additional materials to provide protection against external influences, particularly moisture and hail.
Eine Anforderung an PV-Module besteht darin, dass diese eine hohe Leistungsausbeute aufweisen. Hierfür muss das Material der einer Lichtquelle, insbesondere der Sonne, zugewandten Seite der PV-Module einen hohen Transmissionsgrad aufweisen. Um Verluste des einstrahlenden Lichts durch Reflexion an inneren Materialgrenzflächen zu verhindern, sind die in dem PV-Modul verwendeten Materialien derart angeordnet, dass im Wesentlichen kein Luftspalt an den Grenzflächen zwischen aneinander angrenzenden Materialien auftritt. Ferner sind die PV-Module derart aufzubauen, dass diese den wechselnden mechanischen Beanspruchungen im Einsatz, insbesondere durch Wind- und Schneelasten sowie durch Wärmespannungen in Folge tageszeitlicher Temperaturänderungen, standhalten.One requirement for PV modules is that they have a high power output. To achieve this, the material on the side of the PV module facing a light source, in particular the sun, must have a high degree of transmission. In order to prevent losses of the incoming light due to reflection at internal material interfaces, the materials used in the PV module are arranged in such a way that there is essentially no air gap at the interfaces between adjacent materials. Furthermore, the PV modules must be constructed in such a way that they can withstand the changing mechanical stresses during use, in particular due to wind and snow loads and thermal stresses as a result of daily temperature changes.
Eine verbreitete Konstruktionsvariante von PV-Modulen sieht vor, dass die Solarzellen in ein transparentes, Elastomer-artiges Kapselmaterial eingebettet sind, das die Solarzellen vollständig umschließt oder zumindest mit einer Seite der Solarzellen verbunden ist. Die äußere Begrenzung des PV-Moduls bilden eine Glasplatte auf der Vorderseite, die im bestimmungsbemäßen Betrieb der Lichtquelle zugewandt ist, und eine Rückseitenfolie oder eine Glasplatte auf der Rückseite, die in der Regel mit dem Kapselmaterial verbunden sind.A common design variant of PV modules provides that the solar cells are embedded in a transparent, elastomer-like capsule material that completely encloses the solar cells or is at least connected to one side of the solar cells. The outer boundary of the PV module is formed by a glass plate on the front, which faces the light source during normal operation, and a back sheet or a glass plate on the back, which are usually connected to the capsule material.
Wenn auf der Rückseite eine Rückseitenfolie angeordnet ist, wird dieses PV-Modul auch als Glas-Folie-Modul, wenn auf der Rückseite eine Glasplatte angeordnet ist, wird dieses PV-Modul auch als Glas-Glas-Modul bezeichnet, wenn auf der Vorderseite eine Glasplatte angeordnet ist. Glas-Glas-Module weisen in der Regel eine ausreichende Festigkeit auf, wenn die Glasplatten entsprechende Dicken aufweisen. Glas-Folie-Module sind üblicherweise mit einem Rahmen versehen, beispielsweise aus Aluminiumprofilen, um eine entsprechende Festigkeit des PV-Moduls zu gewährleisten. Neben Glas-Folie- und Glas-Glas-Modulen gibt es Modul-Designvarianten mit alternativen Modulaufbauten und alternativen Herstellungstechnologien.If a back sheet is arranged on the back, this PV module is also called a glass-foil module, if a glass plate is arranged on the back, this PV module is also called a glass-glass module, if a glass plate is arranged on the front. Glass-glass modules usually have sufficient strength if the glass plates have appropriate thicknesses. Glass-foil modules are usually provided with a frame, for example made of aluminum profiles, to ensure appropriate strength of the PV module. In addition to glass-foil and glass-glass modules, there are module design variants with alternative module structures and alternative manufacturing technologies.
Das meistverbreitete Herstellungsverfahren für PV-Module ist die Laminierung. Diese besteht darin, dass die einzelnen Komponenten aufeinander gestapelt werden und innerhalb des Laminators ein Vakuum erzeugt und die Temperatur erhöht wird, sodass das Kapselmaterial aufschmilzt und die Solarzellen blasenfrei umschließt. Bei Glas-Folie-Modulen umfasst der Komponentenstapel in der Regel eine frontseitige Glasplatte, eine Folienlage des Kapselmaterials, Solarzellen, eine weitere Folienlage des Kapselmaterials und eine Rückseitenfolie. Bei Glas-Glas-Modulen wird eine Glasplatte anstatt der Rückseitenfolie verwendet.The most common manufacturing process for PV modules is lamination. This involves stacking the individual components on top of one another and creating a vacuum inside the laminator and increasing the temperature so that the encapsulation material melts and encloses the solar cells without bubbles. In glass-foil modules, the component stack usually includes a front glass plate, a film layer of the encapsulation material, solar cells, another film layer of the encapsulation material and a back film. In glass-glass modules, a glass plate is used instead of the back film.
Anstelle der frontseitigen Glasplatte wird vermehrt auch der Einsatz einer Kunststoffplatte angestrebt, um das Gewicht der PV-Module zu reduzieren. Ein reduziertes Gewicht von PV-Modulen ist insbesondere zur Anordnung von PV-Modulen auf Dächern, beispielsweise als Nachrüstlösung, bevorzugt. Ein Nachteil von PV-Modulen mit frontseitiger Kunststoffplatte besteht darin, dass nach einer kurzen Einsatzzeit des PV-Moduls bereits Ausfälle einzelner oder mehrerer Solarzellen und Leiterbahnen auftreten und die PV-Module ausgetauscht werden müssen.Instead of the glass plate on the front, the use of a plastic plate is increasingly being sought in order to reduce the weight of the PV modules. A reduced weight of PV modules is particularly preferred for the arrangement of PV modules on roofs, for example as a retrofit solution. A disadvantage of PV modules with a plastic plate on the front is that after a short period of use of the PV module, failures of one or more solar cells and conductor tracks occur and the PV modules have to be replaced.
Die
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Den im Vorherigen genannten Veröffentlichungen ist gemein, dass bei Ausbildung der Vorderseite aus Kunststoff die Solarmodule zwar die geforderten Normen erfüllen, jedoch eine signifikant geringere Lebensdauer zu erwarten ist. Insbesondere fallen Solarzellen und Leiterbahnen bei diesem Aufbau schneller aus, sodass diese ausgetauscht werden müssen.What the publications mentioned above have in common is that if the front is made of plastic, the solar modules meet the required standards, but a significantly shorter service life can be expected. In particular, solar cells and conductor tracks fail more quickly with this design, meaning they have to be replaced.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Photovoltaikeinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, eine Photovoltaikanlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikeinheit bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die die Lebensdauer von Photovoltaikmodulen verbessert.It is an object of the invention to provide a photovoltaic unit for providing electrical energy, a photovoltaic system and a method for producing a photovoltaic unit which reduce or eliminate one or more of the disadvantages mentioned. In particular, it is an object of the invention to provide a solution which improves the service life of photovoltaic modules.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Photovoltaikeinheit, einer Photovoltaikanlage und einem Verfahren nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbarten Merkmale sind einzeln, in beliebiger, technologisch sinnvollerweise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.This object is achieved with a photovoltaic unit, a photovoltaic system and a method according to the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments of these aspects are specified in the respective dependent patent claims. The features disclosed in the patent claims, the description and the drawings can be combined individually in any technologically reasonable manner, with further embodiments of the invention being shown.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Photovoltaikeinheit zur Bereitstellung von elektrischer Energie, umfassend mindestens zwei mit einem elektrischen Verbinder verbundene Photovoltaikelemente, die angeordnet und ausgebildet sind, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln, wobei der elektrische Verbinder eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, ein transparentes Kapselmaterial, mit dem die mindestens zwei Photovoltaikelemente zueinander positioniert sind, wobei das Kapselmaterial einen unidirektional faserverstärkten Kunststoff umfasst oder das Kapselmaterial aus dem unidirektional faserverstärkten Kunststoff besteht, und wobei Fasern des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtet sind.According to a first aspect, the object mentioned at the outset is achieved by a photovoltaic unit for providing electrical energy, comprising at least two photovoltaic elements connected to an electrical connector, which are arranged and designed to convert light energy into electrical energy, wherein the electrical connector has a main extension direction, a transparent capsule material with which the at least two photovoltaic elements are positioned relative to one another, wherein the capsule material comprises a unidirectional fiber-reinforced plastic or the capsule material consists of the unidirectional fiber-reinforced plastic, and wherein fibers of the unidirectional fiber-reinforced plastic are aligned parallel to the main extension direction of the electrical connector.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die in einer Photovoltaikeinheit eingesetzten Materialien unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, die betragsmäßig erheblich voneinander abweichen. Am größten kann diese Abweichung im Allgemeinen zwischen den Kunststoffkomponenten und den Photovoltaikelementen, die häufig aus Silizium ausgeführt sind, sein. Ungefüllte Kunststoffe können beispielsweise einen bis zu 50-fach größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als Photovoltaikelemente aus Silizium. Die regelmäßigen Temperaturwechsel im Einsatz, beispielsweise zwischen Tag und Nacht, führen zu mechanischen Wechselbeanspruchungen im Materialverbund der Photovoltaikeinheit und sind nach Erkenntnis des Erfinders eine Ursache für Ermüdungsversagen der einzelnen Komponenten, aufgrund dessen Photovoltaikeinheiten mit einer aus Kunststoff ausgebildeten Vorderseite regelmäßig repariert oder ausgetauscht werden müssen.The invention is based on the finding that the materials used in a photovoltaic unit have different thermal expansion coefficients that differ considerably in magnitude. This deviation can generally be greatest between the plastic components and the photovoltaic elements, which are often made of silicon. Unfilled plastics can, for example, have a thermal expansion coefficient that is up to 50 times greater than photovoltaic elements made of silicon. The regular temperature changes during use, for example between day and night, lead to alternating mechanical stresses in the material composite of the photovoltaic unit and, according to the inventor's findings, are a cause of fatigue failure of the individual components, as a result of which photovoltaic units with a front made of plastic have to be regularly repaired or replaced.
Der Erfindung lag ferner die Erkenntnis zugrunde, dass diese thermischen Wechselbeanspruchungen zu einem Bruch des elektrischen Verbinders, beispielsweise der Leiterbahnen, führen. Es liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass dieses Versagensphänomen insbesondere bei Modulen mit einer Kunststoffplatte auf der Vorderseite auftritt, da die Kunststoffplatte den im Vorherigen genannten verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu den Photovoltaikelementen aufweist. Der Erfinder hat herausgefunden, dass der Bruch des elektrischen Verbinders vermieden wird, in dem das Kapselmaterial einen faserverstärkten Kunststoff aufweist, dessen Fasern parallel zu dem elektrischen Verbinder ausgerichtet sind. Dadurch wird die Photovoltaikeinheit in Richtung des elektrischen Verbinders derart versteift, dass die temperaturbedingte Ausdehnung eine kritische Schwelle nicht übersteigt, sodass der elektrische Verbinder nicht aufgrund der Ausdehnung bricht.The invention was also based on the finding that these thermal cycling stresses lead to a break in the electrical connector, for example the conductor tracks. It is also based on the finding that this failure phenomenon occurs in particular in modules with a plastic plate on the front, since the plastic plate has the previously mentioned different expansion coefficient compared to the photovoltaic elements. The inventor has found that the break in the electrical connector is avoided by the encapsulation material comprising a fiber-reinforced plastic, the fibers of which are aligned parallel to the electrical connector. This stiffens the photovoltaic unit in the direction of the electrical connector in such a way that the temperature-related expansion does not exceed a critical threshold, so that the electrical connector does not break due to the expansion.
Eine weitere Erkenntnis war, dass mit einem unidirektional faserverstärkten Kapselmaterial die in den einschlägigen Vorschriften und Normen geforderte Hagelschlagfestigkeit des PV-Moduls mit einer dünneren Kunststoffplatte auf der Vorderseite als bei einem baugleichen PV-Modulaufbau ohne unidirektional faserverstärktes Kapselmaterial bzw. sogar ohne eine Kunststoffplatte auf der Vorderseite erreicht werden kann. Hintergrund dafür ist, dass dünne Fasern im Vergleich zu kompaktem Material eine höhere Bruchfestigkeit aufweisen.Another finding was that with a unidirectional fiber-reinforced capsule material, the hail impact resistance of the PV module required in the relevant regulations and standards can be achieved with a thinner plastic plate on the front than with an identical PV module structure without unidirectional fiber-reinforced capsule material or even without a plastic plate on the front. The reason for this is that thin fibers have a higher breaking strength than compact material.
Die Photovoltaikeinheit ist zur Bereitstellung von elektrischer Energie ausgebildet. Hierfür umfasst die Photovoltaikeinheit insbesondere elektrische Anschlüsse, um die von den Photovoltaikelementen von Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelte Energie einer externen Einheit bereitzustellen.The photovoltaic unit is designed to provide electrical energy. For this purpose, the photovoltaic unit comprises in particular electrical connections in order to provide the energy converted from light energy into electrical energy by the photovoltaic elements to an external unit.
Die Photovoltaikeinheit umfasst die mindestens zwei Photovoltaikelemente. Vorzugsweise weist die Photovoltaikeinheit eine Vielzahl an Photovoltaikelementen auf. Die Photovoltaikelemente sind angeordnet und ausgebildet, um Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Photovoltaikelemente werden auch als Solarzellen bezeichnet. Die mindestens zwei Photovoltaikelemente sind mit dem elektrischen Verbinder verbunden. Der elektrische Verbinder kann beispielsweise eine, zwei oder mehrere Leiterbahnen umfassen oder aus diesen bestehen.The photovoltaic unit comprises the at least two photovoltaic elements. Preferably, the photovoltaic unit has a plurality of photovoltaic elements. The photovoltaic elements are arranged and designed to convert light energy into electrical energy. Photovoltaic elements are also referred to as solar cells. The at least two photovoltaic elements are connected to the electrical connector. The electrical connector can, for example, comprise or consist of one, two or more conductor tracks.
Die mindestens zwei Photovoltaikelemente sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet. Der elektrische Verbinder erstreckt sich vorzugsweise entlang der mindestens zwei Photovoltaikelemente. Der elektrische Verbinder kann auf, unter und/oder neben den mindestens zwei Photovoltaikelementen angeordnet sein.The at least two photovoltaic elements are preferably arranged next to one another. The electrical connector preferably extends along the at least two photovoltaic elements. The electrical connector can be arranged on, below and/or next to the at least two photovoltaic elements.
Die Haupterstreckungsrichtung entspricht insbesondere der Ausrichtung einzelner Stränge, die die seriell verschalteten Photovoltaikelemente umfassen. Unter der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ist insbesondere die Richtung zu verstehen, in der sich der elektrische Verbinder mit seiner größten Erstreckung erstreckt. Vorzugweise ist die Haupterstreckungsrichtung zumindest abschnittsweise eine Gerade. Alternativ oder ergänzend kann die Haupterstreckungsrichtung eine Kurve sein oder umfassen. Innerhalb der Haupterstreckungsrichtung kann die Ausrichtung des elektrischen Verbinders auch einzelne Abweichungen von der Haupterstreckungsrichtung aufweisen, beispielsweise in Form einer Welle oder eines Knickes, insbesondere zwischen zwei benachbarten Photovoltaikelementen.The main extension direction corresponds in particular to the alignment of individual strands that comprise the serially connected photovoltaic elements. The main extension direction of the electrical connector is to be understood in particular as the direction in which the electrical connector extends with its greatest extension. The main extension direction is preferably a straight line, at least in sections. Alternatively or additionally, the main extension direction can be or comprise a curve. Within the main extension direction, the alignment of the electrical connector can also have individual deviations from the main extension direction, for example in the form of a wave or a kink, in particular between two adjacent photovoltaic elements.
Es ist ferner bevorzugt, dass die zwei oder mehr Photovoltaikelemente entlang einer Anordnungsgeraden angeordnet sind und die Haupterstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zu der Anordnungsgeraden ausgerichtet sind. Entlang der Anordnungsgeraden kann der Verbinder selbstverständlich auf einem Einzelabschnitt von der Parallelität abweichen, wobei der Einzelabschnitt beispielsweise weniger als 10% der Erstreckung der Anordnungsgeraden beträgt.It is further preferred that the two or more photovoltaic elements are arranged along an arrangement line and the main extension direction is aligned substantially parallel to the arrangement line. Along the arrangement line, the connector can of course deviate from parallelism on an individual section, the individual section being, for example, less than 10% of the extension of the arrangement line.
Die Photovoltaikeinheit umfasst ferner das transparente Kapselmaterial, mit dem die mindestens zwei Photovoltaikelemente zueinander positioniert sind. Dass die mindestens zwei Photovoltaikelemente mit dem Kapselmaterial zueinander positioniert sind, bedeutet insbesondere, dass das Kapselmaterial die Position der Photovoltaikelemente definiert. Wie im Folgenden näher erläutert, können die mindestens zwei Photovoltaikelemente an dem Kapselmaterial befestigt und/oder in dem Kapselmaterial eingebettet sein.The photovoltaic unit further comprises the transparent capsule material with which the at least two photovoltaic elements are positioned relative to one another. The fact that the at least two photovoltaic elements are positioned relative to one another with the capsule material means in particular that the capsule material defines the position of the photovoltaic elements. As explained in more detail below, the at least two photovoltaic elements can be attached to the capsule material and/or embedded in the capsule material.
Dass das Kapselelement transparent ist, bedeutet insbesondere, dass dieses zumindest teilweise transparent ist. Insbesondere bedeutet dies, dass das Kapselelement nicht vollständig opak ist. Das Kapselmaterial kann beispielsweise eine Stärke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 2 mm, insbesondere zwischen 0,3 und 1 mm, aufweisen.The fact that the capsule element is transparent means in particular that it is at least partially transparent. In particular, this means that the capsule element is not completely opaque. The capsule material can, for example, have a thickness of 0.1 to 3 mm, preferably 0.2 to 2 mm, in particular between 0.3 and 1 mm.
Der unidirektional faserverstärkte Kunststoff des Kapselmaterials weist vorzugsweise ausschließlich unidirektional ausgerichtete Fasern auf. Ferner vorzugsweise weist der unidirektional faserverstärkte Kunststoff mehr als 80 %, mehr als 90 % oder mehr als 95 % parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtete Fasern auf. Das Kapselmaterial kann beispielsweise zwei Lagen des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs aufweisen, wobei die mindestens zwei Photovoltaikelemente zwischen diesen Lagen angeordnet sind. Ferner vorzugsweise kann das Kapselmaterial eine Vielzahl an Lagen des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs aufweisen. Das Kapselmaterial kann auch eine weitere Lage aufweisen, deren Fasern einen Winkel mit der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders einschließt. Das Kapselmaterial kann beispielsweise ein, zwei oder mehrere thermoplastische Tapes aufweisen oder aus diesen bestehen, die unidirektional ausgerichtete Fasern aufweisen.The unidirectional fiber-reinforced plastic of the encapsulation material preferably has exclusively unidirectionally aligned fibers. Furthermore, the unidirectionally fiber-reinforced plastic preferably has more than 80%, more than 90% or more than 95% fibers aligned parallel to the main direction of extension of the electrical connector. The encapsulation material can, for example, have two layers of the unidirectionally fiber-reinforced plastic, with the at least two photovoltaic elements arranged between these layers. Furthermore, the encapsulation material can preferably have a plurality of layers of the unidirectionally fiber-reinforced plastic. The encapsulation material can also have a further layer whose fibers form an angle with the main direction of extension of the electrical connector. The encapsulation material can, for example, have or consist of one, two or more thermoplastic tapes that have unidirectionally aligned fibers.
Es ist bevorzugt, dass das Kapselmaterial derart angeordnet und ausgebildet ist, dass dieses die mindestens zwei Photovoltaikelemente umschließt, vorzugsweise vollständig umschließt. Wenn die mindestens zwei Photovoltaikelemente vollständig von dem Kapselmaterial umschlossen sind, sind die Photovoltaikelemente insbesondere in das Kapselmaterial eingebettet.It is preferred that the capsule material is arranged and designed such that it encloses the at least two photovoltaic elements, preferably completely encloses them. If the at least two photovoltaic elements are completely enclosed by the capsule material, the photovoltaic elements are in particular embedded in the capsule material.
Das Kapselmaterial umfasst den unidirektional faserverstärkten Kunststoff oder besteht aus dem unidirektional faserverstärken Kunststoff. Unter einem unidirektional faserverstärkten Kunststoff wird insbesondere ein solcher Kunststoff verstanden, der Fasern und eine Matrix aufweist, wobei die Fasern im Wesentlichen in einer einzigen Richtung ausgerichtet sind. Die Fasern werden insbesondere als ideal parallel und/oder homogen verteilt angenommen, wobei diese Annahme theoretisch ist, da in der Praxis regelmäßig Abweichungen davon festzustellen sind, da eine ideale Ausrichtung und Verteilung in der Praxis nicht herstellbar ist. Der unidirektional faserverstärkte Kunststoff ist insbesondere transversal isotrop.The capsule material comprises the unidirectional fiber-reinforced plastic or consists of the unidirectional fiber-reinforced plastic. A unidirectional fiber-reinforced plastic is understood to mean in particular a plastic that has fibers and a matrix, wherein the fibers are essentially aligned in a single direction. The fibers are assumed in particular to be ideally parallel and/or homogeneously distributed, although this assumption is theoretical, since deviations from this are regularly observed in practice, since an ideal alignment and distribution cannot be produced in practice. The unidirectional fiber-reinforced plastic is in particular transversely isotropic.
Die Fasern innerhalb des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs können gezielt gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein. Hierfür können die Fasern entweder fertigungstechnisch ungleichmäßig verteilt werden oder der faserverstärkte Kunststoff kann aus mehreren Schichten bestehen, wobei beispielsweise lediglich eine mittlere Schicht oder mehrere mittlere Schichten die Fasern aufweisen und die äußeren Schichten keinen Faseranteil aufweisen. Ein solcher faserverstärkter Kunststoff weist in einem mittleren Bereich die Fasern auf.The fibers within the unidirectional fiber-reinforced plastic can be distributed evenly or unevenly. For this purpose, the fibers can either be distributed unevenly during production or the fiber-reinforced plastic can consist of several layers, with, for example, only a middle layer or several middle layers containing the fibers and the outer layers not containing any fibers. Such a fiber-reinforced plastic has the fibers in a middle area.
Die Fasern des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs sind ferner parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Kapselmaterial in Richtung des elektrischen Verbinders eine hohe Steifigkeit und eine geringe Wärmeausdehnung aufweist, sodass die im Vorherigen genannten Temperaturschwankungen im Wesentlichen nicht zu einer solchen Ausdehnung der Photovoltaikeinheit führen, die den elektrischen Verbinder auf Dauer zerstört.The fibers of the unidirectional fiber-reinforced plastic are also aligned parallel to the main extension direction of the electrical connector. This has the particular advantage that the encapsulation material has a high rigidity and a low thermal expansion in the direction of the electrical connector, so that the The temperature fluctuations mentioned above do not essentially lead to such an expansion of the photovoltaic unit that it would permanently destroy the electrical connector.
Dass die Fasern des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtet sind, bedeutet insbesondere, dass diese zumindest abschnittweise parallel zu der Haupterstreckungsrichtung ausgerichtet sind. Selbstverständlich werden aufgrund von Fertigungstoleranzen oder aufgrund von konstruktiven Gegebenheiten an einzelnen Abschnitten eine Abweichung von einer Parallelität auftreten. Insbesondere bedeutet dies, dass entlang von mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 95% einer Erstreckung des elektrischen Verbinders eine Parallelität zwischen den Fasern und dem elektrischen Verbinder besteht.The fact that the fibers of the unidirectional fiber-reinforced plastic are aligned parallel to the main extension direction of the electrical connector means in particular that they are aligned parallel to the main extension direction at least in sections. Of course, due to manufacturing tolerances or due to design conditions, a deviation from parallelism will occur in individual sections. In particular, this means that there is parallelism between the fibers and the electrical connector along more than 60%, more than 70%, more than 80%, more than 90% or more than 95% of an extension of the electrical connector.
Dass die Fasern des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtet sind, bedeutet vorzugsweise, dass die Fasern und die Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders einen Faserwinkel von < 20°, < 15°, < 10°, < 5°, insbesondere < 2,5° miteinander einschließen.The fact that the fibers of the unidirectional fiber-reinforced plastic are aligned parallel to the main extension direction of the electrical connector preferably means that the fibers and the main extension direction of the electrical connector enclose a fiber angle of < 20°, < 15°, < 10°, < 5°, in particular < 2.5°.
Eine bevorzuge Ausführungsvariante der Photovoltaikeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens zwei Photovoltaikelemente an dem Kapselmaterial und/oder innerhalb des Kapselmaterials angeordnet sind.A preferred embodiment of the photovoltaic unit is characterized in that the at least two photovoltaic elements are arranged on the capsule material and/or within the capsule material.
Dass die mindestens zwei Photovoltaikelemente an dem Kapselmaterial angeordnet sind, bedeutet insbesondere, dass die mindestens zwei Photovoltaikelemente an dem Kapselmaterial befestigt sind. Dass die mindestens zwei Photovoltaikelemente innerhalb des Kapselmaterials angeordnet sind, bedeutet insbesondere, dass diese in dem Kapselmaterial eingebettet sind.The fact that the at least two photovoltaic elements are arranged on the capsule material means in particular that the at least two photovoltaic elements are attached to the capsule material. The fact that the at least two photovoltaic elements are arranged within the capsule material means in particular that they are embedded in the capsule material.
Es ist bevorzugt, dass das Kapselmaterial mehrlagig ausgebildet ist, und die mindestens zwei Photovoltaikelemente zwischen zwei Lagen des Kapselmaterials angeordnet sind. Dass die mindestens zwei Photovoltaikelemente innerhalb des Kapselmaterials angeordnet sind, kann ferner bedeuten, dass diese zumindest teilweise innerhalb des Kapselmaterials angeordnet sind.It is preferred that the capsule material is formed in multiple layers and that the at least two photovoltaic elements are arranged between two layers of the capsule material. The fact that the at least two photovoltaic elements are arranged within the capsule material can also mean that they are arranged at least partially within the capsule material.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Photovoltaikeinheit ist vorgesehen, dass das Kapselmaterial eine vordere Lage und eine hintere Lage aufweist, zwischen denen die mindestens zwei Photovoltaikelemente angeordnet sind, wobei die vordere Lage im bestimmungsgemäßen Betrieb einer Lichtquelle zugewandt und die hintere Lage im bestimmungsgemäßen Betrieb einer Lichtquelle abgewandt ist, wobei zumindest die vordere Lage den unidirektional faserverstärkten Kunststoff aufweist.In a further preferred embodiment of the photovoltaic unit, it is provided that the capsule material has a front layer and a rear layer, between which the at least two photovoltaic elements are arranged, wherein the front layer faces a light source during normal operation and the rear layer faces away from a light source during normal operation, wherein at least the front layer has the unidirectional fiber-reinforced plastic.
Die vordere Lage und/oder die hintere Lage sind insbesondere eine Lage des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs. Die vordere Lage und/oder die hintere Lage kann beispielsweise ein Tape, insbesondere ein thermoplastisches Tape, sein. Ferner kann die vordere Lage und/oder die hintere Lage ein duroplastisches Halbzeug sein.The front layer and/or the rear layer are in particular a layer of the unidirectional fiber-reinforced plastic. The front layer and/or the rear layer can be, for example, a tape, in particular a thermoplastic tape. Furthermore, the front layer and/or the rear layer can be a thermosetting semi-finished product.
Die vordere Lage grenzt vorzugsweise an eine Oberseite des Photovoltaikelements beziehungsweise der mindestens zwei Photovoltaikelemente an. Die Oberseite des Photovoltaikelements ist insbesondere die Seite, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Lichtquelle zugewandt ist.The front layer preferably borders on an upper side of the photovoltaic element or of the at least two photovoltaic elements. The upper side of the photovoltaic element is in particular the side that faces the light source during normal operation.
Ferner kann es bevorzugt sein, dass das Kapselmaterial zwei oder mehr, insbesondere eine Vielzahl, vordere Lagen aufweist. Ferner kann das Kapselmaterial zwei oder mehr, insbesondere eine Vielzahl, hintere Lagen aufweisen. Die hintere Lage grenzt vorzugsweise an eine Unterseite des Photovoltaikelements an. Die Unterseite ist insbesondere die Seite des Photovoltaikelements, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Lichtquelle abgewandt ist.Furthermore, it may be preferred that the capsule material has two or more, in particular a plurality of, front layers. Furthermore, the capsule material can have two or more, in particular a plurality of, rear layers. The rear layer preferably adjoins an underside of the photovoltaic element. The underside is in particular the side of the photovoltaic element that faces away from the light source during normal operation.
Unter einer Lichtquelle ist insbesondere die Hauptlichtquelle zu verstehen, mit der Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird dies in der Regel die Sonne sein.A light source is understood to be the main light source with which light energy is converted into electrical energy. In normal operation, this will usually be the sun.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Photovoltaikeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass das Kapselmaterial zumindest eine Haupterstreckung, vorzugsweise zwei Haupterstreckungen, aufweist, und die Fasern als Endlosfasern ausgebildet sind und vorzugsweise eine Faserlänge aufweisen, die mehr als 50% der Haupterstreckung entspricht.A further preferred development of the photovoltaic unit is characterized in that the capsule material has at least one main extension, preferably two main extensions, and the fibers are designed as continuous fibers and preferably have a fiber length that corresponds to more than 50% of the main extension.
Die Haupterstreckung oder die Haupterstreckungen des Kapselmaterials sind insbesondere die Erstreckungen, die die flächige Erstreckung des Kapselmaterials ausbilden. Insbesondere ist die Haupterstreckung und/oder die Haupterstreckungen orthogonal zu einer Stärke beziehungsweise Dicke des Kapselmaterials ausgerichtet. Es ist ferner bevorzugt, dass die Faserlänge mehr als 60%, mehr als 70%, mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 95% der Haupterstreckung entspricht.The main extension or extensions of the capsule material are in particular the extensions that form the planar extension of the capsule material. In particular, the main extension and/or the main extensions are aligned orthogonally to a strength or thickness of the capsule material. It is further preferred that the fiber length corresponds to more than 60%, more than 70%, more than 80%, more than 90% or more than 95% of the main extension.
Je länger die Faserlänge im Vergleich zur Haupterstreckung ist, desto fester ist das Kapselmaterial ausgebildet. Infolgedessen reduzieren sich die Wärmeausdehnungen des Kapselmaterials, sodass mit steigender Faserlänge ein stärkerer Widerstand gegen derartige Ausdehnungen bewirkt wird, sodass ein sicherer Schutz gegen eine Beschädigung des elektrischen Verbinders realisiert wird.The longer the fiber length compared to the main extension, the stronger the capsule material is. As a result, the Thermal expansion of the encapsulation material, so that with increasing fiber length a greater resistance to such expansion is achieved, thus providing reliable protection against damage to the electrical connector.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Photovoltaikeinheit ist vorgesehen, dass die Fasern Glasfasern sind oder umfassen. Ferner ist es bevorzugt, dass die Fasern im Wesentlichen lichtdurchlässig und/oder transparent ausgebildet sind.In a further preferred embodiment of the photovoltaic unit, it is provided that the fibers are or comprise glass fibers. It is also preferred that the fibers are essentially translucent and/or transparent.
Es ist bevorzugt, dass ein Faservolumengehalt des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs kleiner 60 Vol.-%, insbesondere zwischen 5 bis 40 Vol.-%, ferner vorzugsweise zwischen 10 bis 30 Vol.-% beträgt.It is preferred that a fiber volume content of the unidirectionally fiber-reinforced plastic is less than 60 vol.%, in particular between 5 to 40 vol.%, further preferably between 10 to 30 vol.%.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Photovoltaikeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass der unidirektional faserverstärkte Kunststoff ein faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff ist. Ein derartiger faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff weist insbesondere eine thermoplastische Matrix auf, in die die Fasern unidirektional eingebettet sind. Der thermoplastische Kunststoff kann beispielsweise EVA, POE und/oder TPO sein, er kann vernetzbar oder nicht vernetzbar seinA further preferred development of the photovoltaic unit is characterized in that the unidirectional fiber-reinforced plastic is a fiber-reinforced thermoplastic. Such a fiber-reinforced thermoplastic has in particular a thermoplastic matrix in which the fibers are unidirectionally embedded. The thermoplastic can be, for example, EVA, POE and/or TPO, it can be crosslinkable or non-crosslinkable.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung der Photovoltaikeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass das Kapselmaterial eine Vorderseite der Photovoltaikeinheit ausbildet. Die Vorderseite ist die Seite, die im bestimmungsgemäßen Betrieb einer Lichtquelle, insbesondere der Sonne, zugewandt ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist insbesondere keine zusätzliche Abdeckung auf der Vorderseite vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Photovoltaikeinheit ein besonders geringes Gewicht aufweist. Ferner bietet der faserverstärkte Kunststoff an der Vorderseite eine Vielzahl an Vorteilen für die Photovoltaikeinheit im bestimmungsgemäßen Betrieb, da dieser einerseits hart und zugleich elastisch ist, und somit gegen typische Witterungsverhältnisse von Photovoltaikeinheiten geschützt ist.A further preferred development of the photovoltaic unit is characterized in that the capsule material forms a front side of the photovoltaic unit. The front side is the side that faces a light source, in particular the sun, during normal operation. In this embodiment, no additional cover is provided on the front side. This has the advantage that the photovoltaic unit is particularly lightweight. Furthermore, the fiber-reinforced plastic on the front side offers a number of advantages for the photovoltaic unit during normal operation, since it is hard and elastic at the same time, and is therefore protected against typical weather conditions for photovoltaic units.
Alternativ kann die Photovoltaikeinheit an der Vorderseite eine separate Folie oder Platte aufweisen, die insbesondere an dem Kapselmaterial zur Ausbildung der Vorderseite angeordnet ist. Die Platte ist vorzugsweise als eine Kunststoffplatte ausgebildet. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Vorderseite glasfrei ausgebildet ist.Alternatively, the photovoltaic unit can have a separate film or plate on the front side, which is arranged in particular on the encapsulation material to form the front side. The plate is preferably designed as a plastic plate. In addition, it is preferred that the front side is designed to be glass-free.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Photovoltaikeinheit umfasst diese ein zweites Kapselmaterial, das einen faserverstärkten Kunststoff umfasst oder aus dem faserverstärkten Kunststoff besteht, wobei die Fasern des Kapselmaterials und des zweiten Kapselmaterials einen Winkel miteinander einschließen.In a further preferred embodiment of the photovoltaic unit, it comprises a second capsule material which comprises a fiber-reinforced plastic or consists of the fiber-reinforced plastic, wherein the fibers of the capsule material and the second capsule material enclose an angle with one another.
Der faserverstärkte Kunststoff des zweiten Kapselmaterials kann die gleichen Merkmale aufweisen, wie sie im Vorherigen für den faserverstärkten Kunststoffs des Kapselmaterials beschrieben wurden. Das zweite Kapselmaterial schützt die Photovoltaikeinheit gegen Ausdehnungen in eine Richtung, die gewinkelt zu der Ausrichtung der unidirektional ausgerichteten Fasern des Kapselmaterials ausgerichtet ist. Vorzugsweise weist das zweite Kapselmaterial ebenfalls eine unidirektionale Faserausrichtung auf.The fiber-reinforced plastic of the second encapsulation material can have the same features as those described above for the fiber-reinforced plastic of the encapsulation material. The second encapsulation material protects the photovoltaic unit against expansion in a direction that is angled to the orientation of the unidirectionally aligned fibers of the encapsulation material. Preferably, the second encapsulation material also has a unidirectional fiber orientation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Photovoltaikeinheit ist vorgesehen, dass die Photovoltaikelemente eine Oberseite und eine Unterseite aufweisen, und die Fasern zumindest an der Oberseite und/oder an der Unterseite parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtet sind.In a further preferred embodiment of the photovoltaic unit, it is provided that the photovoltaic elements have a top side and a bottom side, and the fibers are aligned at least on the top side and/or on the bottom side parallel to the main extension direction of the electrical connector.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Photovoltaikeinheit ist vorgesehen, dass ein Verhältnis aus einer ersten Brechzahl der Fasern und einer zweiten Brechzahl des Kunststoffs zwischen 0,5 und 1,5, insbesondere zwischen 0,75 und 1,25, beträgt.In a further preferred embodiment of the photovoltaic unit, it is provided that a ratio of a first refractive index of the fibers and a second refractive index of the plastic is between 0.5 and 1.5, in particular between 0.75 and 1.25.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Photovoltaikanlage, umfassend eine Halterungsvorrichtung zur Anordnung von Photovoltaikeinheiten, und einer Vielzahl an Photovoltaikeinheiten nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, die an der Halterungsvorrichtung angeordnet sind.According to a further aspect, the object mentioned at the outset is achieved by a photovoltaic system comprising a mounting device for arranging photovoltaic units, and a plurality of photovoltaic units according to one of the embodiments described above, which are arranged on the mounting device.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Photovoltaikeinheit, insbesondere einer Photovoltaikeinheit nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten, umfassend die Schritte: Verbinden von mindestens zwei Photovoltaikelementen mit einem elektrischen Verbinder, Positionieren der mindestens zwei Photovoltaikelemente zueinander mit einem Kapselmaterial, wobei das Kapselmaterial einen unidirektional faserverstärkten Kunststoff umfasst oder das Kapselmaterial aus dem unidirektional faserverstärkten Kunststoff besteht, und wobei Fasern des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des elektrischen Verbinders ausgerichtet sind. According to a further aspect, the object mentioned at the outset is achieved by a method for producing a photovoltaic unit, in particular a photovoltaic unit according to one of the embodiments described above, comprising the steps of: connecting at least two photovoltaic elements to an electrical connector, positioning the at least two photovoltaic elements relative to one another with a capsule material, wherein the capsule material comprises a unidirectional fiber-reinforced plastic or the capsule material consists of the unidirectional fiber-reinforced plastic, and wherein fibers of the unidirectional fiber-reinforced plastic are aligned parallel to a main extension direction of the electrical connector.
Es ist bevorzugt, dass die Photovoltaikeinheit, insbesondere das Kapselmaterial, derart hergestellt wird, dass diese bzw. dieses frei von Luftspalten ist. Die im Vorherigen beschriebenen Merkmale der Photovoltaikeinheit, der Photovoltaikelemente, des elektrischen Verbinders, des Kapselmaterials, des unidirektional faserverstärkten Kunststoffs und der weiteren Merkmale der Photovoltaikeinheit gelten in analogerweise für das Verfahren zur Herstellung der Photovoltaikeinheit.It is preferred that the photovoltaic unit, in particular the encapsulation material, is manufactured in such a way that it is free of air gaps. The features of the Photovoltaic unit, the photovoltaic elements, the electrical connector, the encapsulation material, the unidirectional fiber-reinforced plastic and the other features of the photovoltaic unit apply analogously to the process for producing the photovoltaic unit.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der einzelnen Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die erfolgte Beschreibung zu den weiteren Aspekten, den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen.For further advantages, design variants and details of the individual aspects and their possible further training, please refer to the description of the other aspects, the corresponding features and further training.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Photovoltaikanlage; -
2 : eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Photovoltaikeinheit; -
3 : eine schematische, zweidimensionale Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Photovoltaikeinheit; -
4 : eine schematische, zweidimensionale Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Photovoltaikeinheit; -
5 : eine schematische, zweidimensionale Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Photovoltaikeinheit; -
6 : eine schematische, zweidimensionale Detailansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Photovoltaikeinheit; -
7 : eine schematische, zweidimensionale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform von zwei benachbarten Photovoltaikeinheiten; und -
8 : eine schematische Ansicht eines beispielhaften Verfahrens.
-
1 : a schematic, three-dimensional view of an exemplary embodiment of a photovoltaic system; -
2 : a schematic, two-dimensional view of an exemplary embodiment of a photovoltaic unit; -
3 : a schematic, two-dimensional detailed view of an exemplary embodiment of a photovoltaic unit; -
4 : a schematic, two-dimensional detailed view of an exemplary embodiment of a photovoltaic unit; -
5 : a schematic, two-dimensional detailed view of an exemplary embodiment of a photovoltaic unit; -
6 : a schematic, two-dimensional detailed view of an exemplary embodiment of a photovoltaic unit; -
7 : a schematic, two-dimensional view of an exemplary embodiment of two adjacent photovoltaic units; and -
8th : a schematic view of an exemplary process.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the figures, identical or essentially functionally identical or similar elements are designated by the same reference numerals.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbespielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore to be considered as part of the invention individually or in a combination other than that shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by other features of the invention already described.
Die Photovoltaikelemente 104, 106 erstrecken sich von einer Oberseite 107 zu einer Unterseite 109. Der elektrische Verbinder 102 kann sich entlang der Oberseite 107 und/oder der Unterseite 109 erstrecken. In
Die Photovoltaikelemente 104, 106 sind in das transparente Kapselmaterial 108 eingebettet, wodurch diese positioniert werden. Das Kapselmaterial 108 umfasst einen unidirektional faserverstärkten Kunststoff 110, dessen Fasern im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung 112 des elektrischen Verbinders 102 ausgerichtet sind.The
In
In den
In den
Die im Vorherigen beschriebene Photovoltaikeinheit 100 weist den Vorteil auf, dass diese ohne eine die Vorderseite ausbildende Glasplatte ausbildbar ist und gleichzeitig eine hohe Langlebigkeit aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass trotz der schwankenden Wärmeeinwirkungen auf die Photovoltaikeinheit 100 keine unterschiedlichen Ausdehnungen innerhalb der Photovoltaikeinheit 100 auftreten. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Fasern 124, 126 des Kapselmaterials 108 parallel zu der Haupterstreckungsrichtung 112 des elektrischen Verbinders 102 ausgerichtet sind. Somit weist das Kapselmaterial 102 in Richtung des elektrischen Verbinders 102 eine hohe Festigkeit auf, die trotz hoher Wärmeeinwirkung auf die Photovoltaikeinheit 100 keine Beschädigungen des elektrischen Verbinders 102 bewirken. Somit wird eine im Allgemeinen bessere und langlebigere Photovoltaikeinheit 100 bereitgestellt.The
BEZUGSZEICHENREFERENCE SIGNS
- 11
- PhotovoltaikanlagePhotovoltaic system
- 22
- HalterungsvorrichtungMounting device
- 44
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 66
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 88th
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 1010
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 1212
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 1414
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 1616
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 1818
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 2020
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 100100
- PhotovoltaikeinheitPhotovoltaic unit
- 101101
- Vorderseitefront
- 102102
- elektrischer Verbinderelectrical connector
- 104104
- PhotovoltaikelementPhotovoltaic element
- 106106
- PhotovoltaikelementPhotovoltaic element
- 107107
- OberseiteTop
- 108108
- KapselmaterialCapsule material
- 109109
- Unterseitebottom
- 110110
- unidirektional faserverstärkter Kunststoffunidirectional fiber reinforced plastic
- 112112
- Haupterstreckungsrichtung des elektrischen VerbindersMain extension direction of the electrical connector
- 114114
- VorderseitenelementFront element
- 122122
- TrägerelementSupport element
- 124124
- FasernFibers
- 126126
- FasernFibers
- 128128
- vordere Lagefront position
- 130130
- hintere Lagerear position
- 132132
- erster Abschnittfirst section
- 134134
- zweiter Abschnittsecond part
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 10553737 B2 [0009]US 10553737 B2 [0009]
- EP 2863443 B1 [0010]EP 2863443 B1 [0010]
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-
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