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Patent Searching and Data


Title:
SOLAR MODULE AND METHOD FOR INSTALLING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/018022
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solar module (4) comprising a frame (45), a solar cell assembly which is received in the frame (45), and at least one first connection element (1) and a second connection element (2) which have complementary molded elements (18, 28) for mechanically connecting to additional corresponding solar modules (4a, 4b). The first molded element (18) has an engagement element (182) which protrudes beyond an outer surface (15) of the frame (45) and which is secured to the outer surface (15) of the frame (45) by means of a neck element (181), and the second molded element (28) has a groove (282) which is set back behind an outer surface (25) of the frame (45) and which can be accessed via opening (281). The invention additionally relates to a method for installing a roof cladding comprising said solar modules.

Inventors:
PATEL JAIMIN BABUBHAI (DE)
BASLER FELIX (DE)
HEINRICH MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/070199
Publication Date:
January 25, 2024
Filing Date:
July 20, 2023
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
International Classes:
H02S30/10; F24S25/632
Foreign References:
DE202009005145U12009-10-29
FR2956198A12011-08-12
GB2548983A2017-10-04
DE202013005015U12014-03-26
DE102011013147B42020-07-02
CN207588785U2018-07-06
US20160344339A12016-11-24
Attorney, Agent or Firm:
FRIESE GOEDEN PATENTANWÄLTE PARTGMBB (DE)
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Claims:
Ansprüche Solarmodul (4) mit einem Rahmen (45) und einer in dem Rahmen (45) auf genommenen Solarzellenbaugruppe (42) und mit mindestens einem ersten Verbindungselement (1) und mindestens einem zweiten Verbindungselement (2) , welche komplementäre Formelemente (18, 28) für eine mechanische Verbindung mit korrespondierenden weiteren Solarmodulen (4a, 4b) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formelement (18) ein über eine Außenfläche (15) des Rahmens (45) hervorstehendes Eingriffselement (182) aufweist, welches mit einem Halselement (181) an der Außenfläche (15) des Rahmens (45) befestigt ist und das zweite Formelement (28) eine hinter eine Außenfläche (25) des Rahmens (45) zurückstehende Nut (282) aufweist, welche über eine Öffnung (281) zugänglich ist. Solarmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Halselementes (181) geringer ist als der Querschnitt des Eingriffselementes (182) und/oder dass der Querschnitt der Nut (281) größer ist als der Querschnitt der Öffnung (282) . Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (282) und das Eingriffselement (182) jeweils einen runden Querschnitt aufweisen, wobei der Radius des Eingriffselementes (182) geringer ist als der Radius der Öffnung (282) . Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen, das erste Verbindungselement (1) und das zweiten Verbindungselement (2) aus einer Aluminiumlegierung oder Kunststoff oder Stahl oder Holz gefertigt sind und/oder dass der Rahmen, das erste Verbindungselement (1) und das zweite Verbindungselement (2) durch Strangpressen hergestellt sind. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (281) des zweiten Formelementes (28) breiter ist als das Halselement (181) des ersten Formelementes (18) . Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (282) ein Spalt (283) verbleibt, wenn das Eingriffselement (182) in die Nut (282) eingeführt ist. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein distales Flächenelement des Eingriffselementes (182) mit einem tiefsten Teil der Nut (282) in Eingriff steht. Mehrzahl von Solarmodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen . Verfahren zur Montage einer Dachhaut mit Solarmodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, enthaltend die folgenden Schritte:

• Aufbringen von Dachlatten auf Sparren,

• Aufbringen einer Mehrzahl von ersten Haltewinkeln (3) auf die Dachlatten einer Reihe,

• Einlegen einer Mehrzahl von Solarmodulen in die ersten Haltewinkel (3) , wobei jeweils eine Unterkante der Solarmodule mit zumindest einem ersten Haltewinkel (3) in Kontakt kommt und das erste Verbindungselement (1) eines Solarmoduls (4a) in ein zweites Verbindungselement (2) eines anderen Solarmoduls (4b) eingeschoben wird,

• Aufbringen einer Mehrzahl von zweiten Haltewinkeln (3) auf die Dachlatten einer darüberliegenden Reihe, wobei die Oberkanten der Solarmodule an einer unteren Anlagefläche (32) der zweiten Haltewinkel (3) zu liegen kommen. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin enthalten die folgenden Schritte:

• Einlegen einer Mehrzahl von Solarmodulen in die zweiten Haltewinkel (3) , wobei jeweils die Unterkante der Solarmodule an einer oberen Anlagefläche (35) der zweiten Haltewinkel (3) zu liegen kommt und das erste Verbindungselement (1) eines Solarmoduls (4a) in ein zweites Verbindungselement (2) eines anderen Solarmoduls (4b) eingeschoben wird,

• Aufbringen einer Mehrzahl von dritten Haltewinkeln (3) auf die Dachlatten einer darüberliegenden Reihe, wobei die Oberkanten der Solarmodule an der unteren Anlagefläche (32) der dritten Haltewinkel (3) zu liegen kommen. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschieben des ersten Verbindungselementes (1) eines Solarmoduls (4a) in das zweite Verbindungselement (2) eines anderen Solarmoduls (4b) beide Solarmodule (4a, 4b) nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Description:
Solarmodul und Verfahren zu dessen Montage

Die Erf indung betrif ft ein Solarmodul mit einem Rahmen und einer in dem Rahmen auf genommenen Solarzellenbaugruppe und mit mindestens einem ersten und einem zweiten Verbindungs element , welche komplementäre Formelemente für eine mechanische Verbindung mit korrespondierenden weiteren Solarmodulen aufweisen . Weiterhin betrif ft die Erf indung eine Mehrzahl solcher Solarmodule sowie ein Verfahren zur Montage einer Dachhaut , welche solche Solarmodule enthält .

Aus der DE 20 2013 005 015 Ul ist ein solches Solarmodul bekannt . Dieses bekannte Solarmodul weist einen Rahmen auf , welcher kombinierte mechanische und elektrische Steckverbindungen enthält . Hierdurch können mehrere , nebeneinanderliegende Solarmodule mechanisch miteinander verbunden werden . Gleichzeitig sind die Solarmodule elektrisch verschal tet . Das so gebildete Array kann eine beliebige Größe auf - weisen und soll zur elektrischen Energieversorgung dienen .

Die DE 10 2011 013 147 B4 of fenbart ein Solardach mit einer Vielzahl von Solarmodulen, wobei die Seitenrahmen benachbarter Solarmudule komplementär ineinandergreifen und dabei einen Ablauf kanal für Wasser bilden . Hierzu ist am rechten Solarmodul eine U- förmige Rinne ausgebildet . Das linke Solarmodul weist einen Abdeckabschnitt auf , an welchem ein Steg angebracht ist , welcher in die U- förmige Rinne eingreift . Dabei wird kein Formschluss ausgebildet . Nach der Montage berühren sich die Solarmodule nicht , wodurch eine thermische Ausdehnung möglich ist . Das hat den Nachteil , dass auftretende Kräfte nicht über benachbarte Solarmodule abgetragen werden .

Die CN 207588785 U of fenbart benachbarte Solarmodule mit komplementären Verriegelungselementen, welche bei der Montage der Solarmodule ineinandergreifen und benachbarte Module fest miteinander verbinden . Die Verriegelungselemente weisen komplementäre Formen auf , so dass diese wie ein Fertigparkett ineinandergesteckt werden können . Jedes Verriegelungselement weist dabei einerseits einen Hohlraum zur Aufnahme eines anderen Ver-iriegelungs-'elementes als auch ein Verriegelungselement Verriegelungs , welches in den Hohlraum des benachbarten Solarmoduls eingeführt wird . Das hat den Nachteil , dass die Montage schwierig und umständlich ist . Zudem ist eine zuverlässige Wasserabfuhr nicht gewährleistet .

Die US 2016 / 0344339 Al of fenbart ein Solarmodul mit Verbindungselementen, die nicht am Rahmen des Solarmoduls , sondern auf einer Trägerplatte des Solarmoduls angeordnet sind . Das hat den Nachteil , dass auf tretende Kräfte nicht über die Rahmen der Solarmodule abgetragen werden können . Zudem ist eine zuverlässige Wasserabfuhr nicht gewährleistet .

Die bekannten Solarmodule , inbesondere die aus der DE 20 2013 005 015 Ul bekannten Solarmodule , weisen j edoch den Nachteil auf , dass diese durch die simultane elektrische und mechanische Kontaktierung nicht variabel einsetzbar sind, beispielsweise bei Teilverschattung des Arrays . Weiterhin können die bekannten Solarmodule nicht ortsfest als Dacheindeckung an Gebäuden eingesetzt werden .

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erf indung somit die Aufgabe zugrunde , ein Solarmodul anzugeben, welches einfach und kostengünstig auf oder an einem Gebäude installierbar ist . Die Aufgabe wird erf indungsgemäß durch ein Solarmodul gemäß Anspruch 1 , eine Mehrzahl von Solarmodulen nach Anspruch 8 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen der Erf indung f inden sich in den Unteransprüchen .

Die Erf indung betrif ft in einem Aspekt ein Solarmodul mit einem Rahmen und einer in dem Rahmen auf genommenen Solarzellenbaugruppe . Der Rahmen kann in einigen Ausführungs formen der Erf indung aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt sein . In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann der Rahmen Stahl und/oder Aluminium und/oder Magnesium und/oder Holz enthalten oder daraus bestehen . In anderen Ausführungsformen der Erf indung kann der Rahmen aus einem Kunststof fmaterial gefertigt sein . Das Kunststof fmaterial kann in einigen Ausführungsformen ein Thermoplast oder ein Duroplast sein . Der Kunststof f des Rahmens kann optional mit einer Faserverstärkung versehen sein .

Die im Rahmen aufgenommene Solarzellenbaugruppe weist eine transparente Deckschicht auf , durch welche Sonnenlicht auf die darunterliegenden Solarzellen gelangen kann . Die transparente Deckschicht kann in einigen Ausführungsformen der Erf indung ein Glas oder ein Kunststof f sein .

Unterhalb der transparenten Deckschicht bef indet sich zumindest eine photovoltaische Zelle bekannter Bauform, welche eintref fendes Sonnenlicht in elektrische Energie wandelt .

Die photovoltaische Zelle kann in einigen Ausführungsformen der Erf indung mit einer Einbettungsfolie versehen sein, welche oberhalb und unterhalb der Solarzelle angeordnet ist und beispielsweise aus Ethylen-Vinylacetat -Copolymer (EVA) besteht .

Unterhalb der Solarzelle bzw . der unteren Einbettungsfolie enthält die Solarzellenbaugruppe einen rückwärtigen Abschluss , welcher beispielsweise in Form einer Rückseiten- folie ausgeführt sein kann . In anderen Ausführungsformen der Erf indung kann der rückseitige Abschluss durch eine Glas platte und/oder ein Blech gebildet sein . Die photo- voltaischen Zellen sind somit allseits vor Witterungseinf lüssen geschützt im Solarmodul auf genommen .

Eine Mehrzahl von Solarzellen innerhalb des Solarmoduls kann seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sein, sodass das Solarmodul einen elektrischen Strom bzw . eine elektrische Spannung in der gewünschten Höhe bereitstellen kann .

Das Solarmodul bzw . eine Mehrzahl solcher Solarmodule soll gemäß einer Ausführungsform der Erf indung als Dachelement verwendet werden und auf diese Weise die Funktionen Witterungsschutz und Energieversorgung für das Gebäude miteinander vereinen . Hierzu kann das Solarmodul zumindest ein erstes Verbindungselement und zumindest ein zweites Verbindungselement aufweisen, welche komplementäre Formelemente für eine mechanische Verbindung mit korrespondierenden wie- teren Solarmodulen aufweisen . Die ersten und zweiten Verbindungselemente bef inden sich bevorzugt , aber nicht zwingend, an gegenüberliegenden Seiten des Solarmoduls . Die Verbindungselemente können integraler Teil des Rahmens sein . In einigen Ausführungsformen der Erf indung können die Verbindungselemente so ausgeführt sein, dass diese bei bestimmungsgemäßem Gebrauch bzw . nach der Montage des Solarmoduls an der rechten und linken Seitenkante zu liegen kommen . Die Ober- und die Unterkante eines im Wesentlichen rechteckigen Solarmoduls kann hingegen glattf lächig ausgeführt sein .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann das erste Formelement ein über eine Außenf läche des Rahmens hervorstehendes Eingrif f selement aufweisen, welches mit einem Halselement an der Außenf läche des Rahmens befestigt ist . Im Querschnitt des Rahmens weist das Eingrif f selement somit in einer Raumrichtung parallel zum Normalenvektor der durch das Solarmodul auf gespannten Ebene eine größere Ausdehnung auf als das Halselement . Dies kann dazu führen, dass die Quer- schnittsf läche des Eingrif f selementes größer ist als die Querschnittsf läche des Halselementes .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann das zweite Formelement eine hinter einer Außenf läche des Rahmens zurückstehende Nut aufweisen, welche über eine Öf fnung an der Seitenf läche des Rahmens zugänglich ist . Auch in diesem Fall kann der Querschnitt der Nut in einer parallel zum Normalenvektor der durch das Solarmodul auf gespannten Ebene verlaufenden Raumrichtung größer sein als die Ausdehnung der Öf fnung . Dies kann dazu führen, dass die Querschnittsf läche der Nut größer sein kann als die Querschnittsf läche der Öf fnung . Dieses Merkmal hat die Wirkung , dass das Eingrif f s element des ersten Formelementes in der Nut des zweiten Formelementes aufgenommen werden kann, wobei das Halselement des ersten Formelementes in der Öf fnung des zweiten Formelementes zu liegen kommt . Dies erlaubt eine Verschiebbarkeit bzw . ein Einführen des Eingrif f selementes in die Nut entlang der Längserstreckung der Verbindungselemente , wobei eine formschlüssige Verriegelung entlang zumindest einer hierzu orthogonal verlaufenden Raumrichtung erzielt wird . Die erf indungsgemäßen Solarmodule können somit durch Ineinanderschieben oder Ineinanderlegen der j eweils korrespondierenden ersten und zweiten Verbindungselemente aneinandergereiht werden . Eine Mehrzahl solcher miteinander verbundener Reihen kann dachziegelartig übereinandergelegt werden, um auf diese Weise eine wasserdichte Dachhaut zu bilden .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann die Öf fnung und das Eingrif f selement j eweils einen runden Querschnitt aufweisen . In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann der Radius des Eingrif f selementes geringer sein als der Radius der Öf fnung . Dieses Merkmal sichert eine Beweglichkeit der aneinandergereihten Solarmodule , sodass Uneben- heiten ausgeglichen werden können und/oder das Aneinanderreihen der Solarmodule während der Montage erleichtert sein kann .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann der Rahmen, das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement durch Strangpressen (DIN 8583 Teil 6 ) hergestellt sein . Solche Strangpressprof ile können in großen Längen in einfacher Weise hergestellt werden, sodass das Solarmodul durch Ablängen des Strangpressprof ils in einer großen Vielfalt an unterschiedlichen Längen bzw . Breiten hergestellt werden kann . Darüber hinaus sind Strangpressprof ile sehr maßhaltig , sodass das erste und zweite Verbindungselement mit geringeren Fertigungstoleranzen kostengünstig hergestellt werden kann .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann der Rahmen, das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement durch Extrudieren eines Kunststof fmaterials (DIN 8580 ) hergestellt sein . Solche extrudierten Prof ile können in großen Längen in einfacher Weise hergestellt werden, sodass das Solarmodul durch Ablängen des Prof ils in einer großen Vielfalt an unterschiedlichen Längen bzw . Breiten hergestellt werden kann . Darüber hinaus sind extrudierte Prof ile sehr maßhaltig , sodass das erste und zweite Verbindungselement mit geringeren Fertigungstoleranzen kostengünstig hergestellt werden kann .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann die Öf fnung des zweiten Formelementes breiter sein als das Halselement des ersten Formelementes . Auch dieses Merkmal sichert eine relative Beweglichkeit von zwei miteinander verbundenen Solarmodulen, welche einerseits die Montage erleichtert und andererseits dazu dienen kann, Unebenheiten oder thermische Spannungen auszugleichen . In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann in der Nut ein Spalt verbleiben, wenn das Eingrif f selement in die Nut eingeführt ist . Dieses Merkmal hat die Wirkung , dass in die Nut eindringendes Wasser durch den Spalt abgeführt werden kann . Darüber hinaus können Größenschwankungen durch thermische Ausdehnung ausgeglichen werden und/oder Frost sprengung durch eingedrungenes Wasser vermieden werden . Bei diesen Ausführungen ergibt sich zudem der Vorteil , dass einerseits eine Beweglichkeit zwischen benachbarten Solarmodulen verbleibt , welche das Einführen erleichtert , und gleichzeitig ein Spalt geschaf fen wird, durch welchen eindringendes Wasser ablaufen kann . Andererseits stehen die beiden Verbindungs-'elemente mechanisch miteinander in Kontakt , sodass einwirkende Druckkräfte nicht nur über den Außenteil des Rahmens , sondern auch über die Verbindungselemente abge-'tra-'gen werden können .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung steht ein distales Flächenelement des Eingrif f selementes mit einem tief sten Teil der Nut in Eingrif f , wenn das erste und zweite Verbindungselement zweier Solarmodule zusammengefügt sind . Hierdurch werden einwirkende Druckkräfte nicht nur über den Außenteil des Rahmens , sondern auch über die Verbindungselemente abgetragen .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung betrif ft diese eine Mehrzahl von Solarmodulen, welche unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen . Dies erlaubt es , die Solarmodule einer Dachf läche so auszuwählen, dass die Dachhaut auch in Randbereichen oder anstehend an Gauben oder Kamine vollständig hergestellt werden kann, indem für solche Teilf lächen, welche beispielsweise kleiner sind als ein Standardmodul , kleinere Solarmodule bereitgestellt werden . Andererseits kann für große Dachf lächen, beispielsweise im Industriebau , auch ein größeres Solarmodul gewählt werden, welches eine wirtschaftliche Verlegung ermöglicht . Die Erf indung betrif ft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Montage einer Dachhaut . Hierzu werden die vorstehend beschriebenen Solarmodule verwendet und mittels der nachfolgenden Schritte montiert . Zunächst erfolgt das Errichten eines Dachstuhles in an sich bekannter Weise . Auf die Dachsparren werden in an sich bekannter Weise Dachlatten aufgebracht . Nachfolgend werden die Solarmodule ausgehend von der Traufe in Richtung des Firsts verlegt . Hierzu wird auf die Dachlatten einer Reihe , beispielsweise der untersten Reihe , eine Mehrzahl von ersten Haltewinkeln aufgebracht . Nachfolgend wird eine Mehrzahl von Solarmodulen in die ersten Haltewinkel eingelegt , wobei j eweils eine Unterkante der Solarmodule mit zumindest einem ersten Haltewinkel in Kontakt kommt und das erste Verbindungselement eines Solarmoduls in ein zweites Verbindungselement eines benachbarten Solarmoduls eingeschoben wird . Auf diese Weise entsteht ein im Wesentlichen horizontal verlaufender Streifen miteinander verbundener Solarmodule , wobei deren erste und zweite Verbindungselemente für eine mechanische Verbindung zwischen den Solarmodulen komplementär ineinandergreifen .

Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Mehrzahl von zweiten Haltewinkeln auf die Dachlatten einer darüberliegenden Reihe aufgebracht , wobei die Oberkanten der Solarmodule an einer unteren Anlagef läche der zweiten Haltewinkel zu liegen kommen . Die Haltewinkel sind dabei so geformt , dass diese abhebende Kräfte , welche auf die Solarmodule einwirken, über die Dachlatten abtragen können .

In einem optionalen weiteren Schritt kann nun eine Mehrzahl von Solarmodulen in die zweiten Haltewinkel eingelegt werden, wobei j eweils die Unterkante der Solarmodule an einer oberen Anlagef läche der zweiten Haltewinkel zu liegen kommt . Auch in diesem Fall werden erste Verbindungselemente eines Solarmoduls in zweite Verbindungselemente eines benachbarten Solarmoduls eingeschoben, sodass sich ein Verbund von Solarmodulen ergibt . Schließlich kann eine Mehrzahl von dritten Haltewinkeln aufgebracht werden, wobei die Oberkanten der soeben aufgebrachten Solarmodule wiederum an der unteren Anlagef läche der dritten Haltewinkel zu liegen kommen . Die vorstehend beschriebenen Verfahrens schritte können zyklisch wiederholt werden, um die gesamte Dachf läche oder einen wesentlichen Teil der Dachf läche mit Solarmodulen zu belegen, welche einerseits die Dachhaut bilden und damit das Eindringen von Niederschlagswasser in das Gebäude zuverlässig verhindern sowie andererseits der elektrischen Energieversorgung des Gebäudes bzw . der Netz - einspeisung elektrischer Energie dienen .

In einigen Ausführungsformen der Erf indung kann beim Einschieben des ersten Verbindungselementes eines Solar- modules in das zweite Verbindungselement eines anderen Solarmoduls das einzuschiebende Solarmodul angehoben bzw . verkippt werden, sodass zum Zeitpunkt des Einschiebens beide Solarmodule nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen . Hierdurch kann das Einschieben bzw . die Montage der Solarmodule erleichtert sein .

Nachfolgend soll die Erf indung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erf indungsgedankens näher erläutert werden . Dabei zeigt

Figur 1 ein erstes Verbindungselement .

Figur 2 zeigt ein zweites Verbindungselement .

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des ersten und zweiten Verbindungselementes .

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch das erste und zweite Verbindungselement .

Figur 5 zeigt einen Haltewinkel . Figur 6 zeigt eine Mehrzahl von Solarmodulen während der Montage .

Figur 7 zeigt zwei Solarmodule nach der Montage im Schnitt .

Figur 8 zeigt eine Mehrzahl von Solarmodulen im montierten Zustand .

Die Figuren zeigen erf indungsgemäße Solarmodule mit ersten und zweiten Verbindungselementen sowie beispielhaft deren Montage auf dem Dach eines Gebäudes . Das Solarmodul selbst besteht dabei in an sich bekannter Weise aus einer Solarzellenbaugruppe mit einer Deckschicht , einer oberen Einbettungsfolie , zumindest einer photovoltaischen Zelle , einer unteren Einbettungsfolie und einer Rückseitenlage . Die Deckschicht kann in an sich bekannter Weise aus Glas oder Kunststof f bestehen und ermöglicht den Zutritt von Sonnenlicht auf die photovoltaische Zelle . Zur Vermeidung thermischer Spannungen können die photovoltaischen Zellen, welche beispielsweise Silizium enthalten oder daraus bestehen, mittels Einbettungsfolien zwischen der Deckschicht und der Rückseitenlage eingebettet sein . Die Einbettungs folien können beispielsweise EVA enthalten oder daraus bestehen . Die Rückseitenlage kann entweder eine Kunststof f folie , eine Glasplatte oder ein Metallblech sein oder enthalten .

Die Solarzellenbaugruppe wird von einem Rahmen 45 umgeben, welcher beispielsweise aus Metall oder Kunststof f gefertigt sein kann . Insbesondere kann der Rahmen Aluminium enthalten bzw . aus einer Aluminiumlegierung bestehen . Während die Ober- und Unterkanten der Solarmodule mit einfachen, an sich bekannten Rahmen versehen sein können, kann eine Seitenkante das in Figur 1 gezeigten Rahmenteil mit einem ersten Verbindungselement enthalten . Die gegenüberliegenden Seitenkante kann das in Figur 2 gezeigte Rahmenteil mit einem zweiten Verbindungselement enthalten. Sofern das Solarmodul eine abweichende Form hat, d. h. nicht rechteckig ist, gilt die vorstehende Beschreibung mutatis mutandis.

Anhand der Figur 1 wird ein erstes Verbindungselement näher erläutert. Das Verbindungselement ist dazu vorgesehen, in den Rahmen des Solarmodules integriert zu werden. Hierzu hat das Profil einen der Solarzellenbaugruppe zugewandten Aufnahmeraum 17. Der Aufnahmeraum 17 wird nach oben von einer ersten Deckfläche 11 begrenzt. Nach unten, d. h. in Richtung der Rückseitenlage, ist der Aufnahmeraum 17 von einem ersten Anschlagelement 13 begrenzt. Seitlich wird der Aufnahmeraum 17 durch einen Abschnitt einer ersten Außenfläche 15 begrenzt. Die Solarzellenbaugruppe kann in an sich bekannter Weise in den Aufnahmeraum 17 eingebracht und dort befestigt werden, beispielsweise durch Verklebung.

Auf der der Solarzellenbaugruppe abgewandten Seite weist der Rahmen eine erste Außenfläche 15 auf . An der ersten Außenfläche 15 ist ein über die Ebene der Außenfläche 15 hervorstehendes Eingriffselement 182 angebracht. Das Eingriffselement 182 ist mit einem Halselement 181 mit der Außenfläche 15 verbunden. In einer Raumrichtung parallel zum Normalenvektor der Solarzellenbaugruppe bzw. des Solarmoduls ist die Ausdehnung des Eingriffselementes 182 größer als die Ausdehnung des Halselementes 181. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Halselement 181 im Wesentlichen durch eine obere und eine untere ebene Fläche begrenzt. Das Eingriffselement 182 ist hingegen kreisförmig ausgebildet. Das Halselement 181 und das Eingriffselement 182 bilden zusammen das erste Formelement 18.

Das Formelement 18 kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung durch Löten, Schweißen oder Kleben mit der ersten Außenfläche 15 verbunden sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Formelement 18 und die übrigen Bestandteile des ersten Verbindungselementes 1 durch Strangpressen einstückig gefertigt sein, sodass das Formelement 18 stof f schlüssig mit der Außenf läche 15 und den übrigen Bestandteilen des ersten Verbindungselementes verbunden ist .

Figur 1 zeigt noch eine optionale Bodenf läche 12 , welche mittels eines Spaltes 16 beabstandet zum ersten Anschlagelement 13 angeordnet ist . Der Spalt 16 ist durch eine optionale erste Seitenwand 14 auf seiner Innenseite begrenzt . Die Bodenf läche 12 , die erste Seitenwand 14 und die Außenf läche 15 können eine geschlossene Kammer bilden, welche der Versteifung des Rahmens dienen und die Stabilität erhöhen kann .

Anhand der Figur 2 wird das zweite Verbindungselement 2 näher erläutert . Auch das zweite Verbindungselement 2 ist als Rahmenbauteil für das Solarmodul ausgebildet und weist dementsprechend auf der der Solarzellenbaugruppe zugewandten Seite einen Aufnahmeraum 27 auf .

Der Aufnahmeraum 27 wird nach oben von einer zweiten Deckf läche 21 begrenzt . Nach unten, d . h . in Richtung der Rückseitenlage , ist der Aufnahmeraum 27 von einem zweiten Anschlagelement 23 begrenzt . Seitlich wird der Aufnahmeraum 27 durch einen Abschnitt einer zweiten Außenf läche 25 begrenzt . Die Solarzellenbaugruppe kann in an sich bekannter Weise in den Aufnahmeraum 27 eingebracht und dort befestigt werden, beispielsweise durch Verklebung

Auf der der Solarzellenbaugruppe abgewandten Seite des Rahmens bef indet sich das zweite Formelement 28 in Form einer Nut 282 , welche hinter einer zweiten Außenf läche 25 des zweiten Verbindungselementes 2 zurücksteht . Die Nut 282 ist von der zweiten Außenf läche 25 über eine Öf fnung 281 zugänglich . In einer Raumrichtung parallel zum Normalenvektor der Solarzellenbaugruppe bzw . des Solarmoduls ist die Ausdehnung der Nut 282 größer als die Ausdehnung der Öf fnung 281 . Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nut 282 kreisförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser bzw. der Radius des Kreises größer ist als der Durchmesser bzw. der Radius des Eingriffselementes 182. Die Nut 282 und deren Öffnung 281 bilden zusammen das zweite Formelement 28.

Figur 2 zeigt noch eine optionale Bodenfläche 22, welche mittels eines Spaltes 26 beabstandet zum zweiten Anschlagelement 23 angeordnet ist. Der Spalt 26 ist durch eine optionale zweite Seitenwand 24 auf seiner Innenseite begrenzt. Die Bodenfläche 12, die zweite Seitenwand 24 und parallel zur Außenfläche 25 verlaufende Wand können eine geschlossene Kammer bilden, welche der Versteifung des Rahmens dienen und die Stabilität erhöhen kann.

Die Figuren 3 und 4 zeigen das erste Verbindungselement 1 und das zweite Verbindungselement 2 in zusammengebauten Zustand. Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Charakteristika beschränkt .

Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, können die ersten und zweiten Verbindungselemente 1 und 2 entlang ihrer Längsrichtung ineinandergeschoben werden, sodass das erste Formelement 18 im zweiten Formelement 28 zu liegen kommt. Konkret wird das Eingriffselement 182 in die Nut 282 eingeführt. Da der Querschnitt bzw. die Breitenausdehnung der Öffnung 281 kleiner ist als der Querschnitt bzw. die Breitenausdehnung des Eingriffselementes 182, kann das Eingriffselement nicht in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Verbindungselemente bewegt werden. Es kommt zu einer mechanischen, formschlüssigen Verriegelung der beiden Verbindungselemente.

Wie Figur 4 weiter zeigt, weist die Nut 282 einen größeren Durchmesser bzw. Radius auf als das Eingriffselement 182. Ebenso ist die Öffnung 281 breiter als das Halselement 181. Dies ermöglicht es , die beiden Solarmodule beim Zusammenschieben bzw . Einführen der beiden Verbindungselemente 1 und 2 etwas zu verkanten, sodass das Solarmodul leicht eingeführt und nach erreichen der Endstellung abgesenkt werden kann .

Nach erfolgter Montage stehen die Außenf lächen 15 des ersten Verbindungselementes und die Außenf läche 25 des zweiten Verbindungselementes miteinander in Kontakt . Ebenso steht ein distales Flächenelement des Eingrif f selementes 182 mit einem tief sten Teil der Nut 282 in Eingrif f . Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Nut 282 einerseits und des Eingrif f selements 182 andererseits bildet sich in der Nut ein Spalt 283 . Durch diesen kann eingedrungenes Regenwasser ablaufen . Darüber hinaus ermöglicht der Spalt 283 Temperaturwechsel , ohne dass es zu Frostsprengung oder thermischen Spannungen zwischen den Verbindungselementen 1 und 2 kommt .

Anhand der Figur 5 wird ein Montagewinkel beschrieben, wel cher zur Montage der erf indungsgemäßen Solarmodule verwendet werden kann . Der Montagewinkel enthält eine Flanschplatte 31 , in welche zumindest eine Bohrung 315 eingebracht ist . Die Bohrung erlaubt die Montage des Winkels auf einer Dachlatte oder einem anderen Element eines Dachstuhls durch Schrauben oder Nageln .

In etwa orthogonal zur Flanschplatte bef indet sich eine untere Anlagef läche 32 , welche nach erfolgter Montage mit der Oberkante eines Solarmoduls in Kontakt steht . Eine hierzu orthogonal verlaufende untere Verriegelungsf läche 325 kann abhebende Kräfte aufnehmen und über den Montagewinkel 3 in die Dachkonstruktion einleiten .

Die gegenüberliegende Seite der Verriegelungsf läche 325 , eine obere Anlagef läche 35 und eine obere Verriegelungs f läche 355 dienen der Aufnahme der Unterkante eines Solarmoduls , welches oberhalb des zuerst verlegten Solarmoduls montiert ist , sodass sich die Rahmen 45 j eweils überlappen, sodass Regenwasser ablaufen kann, ohne in das Gebäude einzudringen .

Anhand der Figuren 6 , 7 und 8 wird die Montage der erf indungsgemäßen Solarmodule näher erläutert . Hierzu wird zunächst in an sich bekannter Weise ein Dachstuhl mit einer Mehrzahl von nicht dargestellten Sparren hergestellt . Auf die Sparren werden Dachlatten in vorgebbarem Abstand befestigt . Der Abstand kann beispielsweise der Größe der Solarmodule entsprechen . Optional kann der Abstand der Dachlatten auch der Hälfte oder einem Drittel der Größe der Solarmodule entsprechen, sodass größere Wind- oder Schneelasten auf die Sparren abgetragen werden können .

Sodann wird eine Mehrzahl von ersten Haltewinkeln auf die Dachlatten einer Reihe aufgebracht , beispielsweise der untersten, d . h . der Traufe am nächstliegenden Dachlatten .

Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Mehrzahl von Solarmodulen in die ersten Haltewinkel 3 eingelegt , wobei j eweils eine Unterkante der Solarmodule mit zumindest einem ersten Haltewinkel in Kontakt kommt und das erste Verbindungselement eines Solarmoduls 4a in ein zweites Verbindungselement 2 eines anderen Solarmoduls 4b eingeschoben wird . Beim Einschieben eines neuen Solarmodules kann dieses leicht verkippt werden, d . h . das erste Solarmodul 4a und das zweite Solarmodul 4b nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen . Erst nach vollständigem Einschieben der ersten und zweiten Verbindungselemente kann das Solarmodul abgesenkt werden, sodass sich die in den Figuren 3 und 4 gezeigte relative Lage der beiden Verbindungselemente zueinander ergibt .

Wie Figur 6 zeigt , wird im nächsten Verfahrensschritt eine Mehrzahl von zweiten Haltewinkeln 3 auf die Dachlatten einer darüberliegenden Reihe aufgebracht , wobei die Oberkanten 41 der Solarmodule 4 an einer unteren Anlagef läche 32 und einer unteren Verriegelungsf läche 325 der zweiten Haltewinkel 3 zu liegen kommen . Somit sind die Solarmodule in allen drei Raumrichtungen auf der Dachf läche f ixiert . Auch abhebende Kräfte , beispielsweise durch Windlasten, können über die Haltewinkel 3 zuverlässig in den Dachstuhl abgetragen werden .

Sodann wird eine Mehrzahl weiterer Solarmodule in die zwei ten Haltewinkel eingelegt , wobei j eweils die Unterkante der Solarmodule an der oberen Anlagef läche 35 und der oberen Verriegelungsf läche 355 der zweiten Haltewinkel zu liegen kommt . Dieser Zustand ist in Figur 7 im Schnitt dargestellt . Die Solarmodule überlappen somit im Bereich des Rahmens 45 , sodass Regenwasser vom oberen Solarmodul auf das untere Solarmodul ablaufen kann, ohne in das Gebäude einzudringen . Gleichzeitig ist auch das obere Solarmodul in seiner def inierten Lage so gesichert , dass abhebende Kräfte über den Haltewinkel 3 in den Dachstuhl abgeleitet werden .

Wie Figur 8 zeigt , wird auch bei der Montage der zweiten Reihe von Solarmodulen das erste Verbindungselement 1 eines Solarmoduls in ein zweites Verbindungselement 2 eines anderen Solarmoduls eingeschoben, sodass auch die Solarmodule der zweiten Reihe untereinander verbunden sind .

Nachfolgend werden dritte Haltewinkel ebenso montiert wie vorstehend in Bezug auf die zweiten Haltewinkel beschrieben . Diese Verlegeschritte werden zyklisch wiederholt , bis das gesamte Dach oder die gewünschte Teilf läche mit den Solarmodulen belegt ist . Nachfolgend können übrige Teilf lächen in an sich bekannter Weise mit Ziegeln, Betondachsteinen oder Blecheindeckung versehen werden, um die Dachhaut vollständig fertigzustellen . Optional können auch weitere Solarmodule unterschiedlicher Form und/oder Größe verwendet werden, um bestehende Lücken zu schließen, insbesondere neben Kaminen, Gauben oder am Ortgang des Daches . Alternativ oder zusät z - lieh können Formelemente eingesetzt werden, welche gleiches Aussehen und gleiche Befestigungsmittel aufweisen wie die erf indungsgemäßen Solarmodule , aber keine elektrische Funktion aufweisen .

Die erf indungsgemäßen Solarmodule und das erf indungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zu deren Verlegung erlaubt es , dachintegrierte Photovoltaik rasch und kostengünstig zu verlegen . Die Solarmodule kombinieren die solare Energieversorgung mit einer wetterfesten Eindeckung , sodass der mit der Montage von Auf dachanlagen verbundene zusätzliche Auf wand vermieden werden kann . Die erf indungsgemäßen Solarmodule können alternativ auch in bekannter Weise als Auf dachanlage an Dachschienen montiert werden, wobei die einzelnen Solarmodule durch erste Verbindungselemente 1 und das zweite Verbindungselemente 2 miteinander verbunden werden . Hierdurch kann die Flächenbelegung aufgrund geringerer Abstände der Solarmodule erhöht und/oder die Montage durch Reduzierung der Montagepunkte auf den Dachschienen erleichtert werden .

Selbstverständlich ist die Erf indung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt . Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen . Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erf indung vorhanden ist . Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus . Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „ erste" und „ zweite" Ausführungsformen def inieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Aus führungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen .