Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Fahrzeugscheibe ist aus der Druckschrift DE 102012 101 245 Al bekannt und bildet einen Verbundaufbau, der einen einer Fahrzeugumgebung zugewandten Scheibenaußenkörper und einen einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Scheibeninnenkörper umfasst. Zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper ist eine Solarzellenanordnung angeordnet, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann und mit Verbrauchern des betreffenden Fahrzeugs verbunden sein kann. Die Fahrzeugscheibe kann insbesondere Bestandteil eines Fahrzeugdaches sein und ein bewegliches Deckelelement eines Dachöffnungssystems oder auch ein Festdachelement sein, das starr gegenüber einem Fahrzeugrohbau angeordnet ist. Die Solarzellenanordnung, die aus mehreren kristallinen, als Dünnschicht ausgebildeten Solarzellen gebildet sein kann, ist zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper einlaminiert. In Abhängigkeit vom Abstand der Solarzellen ist eine partielle Durchsicht durch die Fahrzeugscheibe möglich. Der nicht ausgefüllte Zwischenraum zwischen den Solarzellen verringert wiederum die Stromausbeute der Solarzellenanordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugscheibe der einleitend genannten Art zu schaffen, bei der einerseits ein Lichteintrag in den Fahrzeuginnenraum möglich ist, andererseits aber die durch die Solarzellenanordnung erzielbare Stromausbeute gegenüber bekannten Fahrzeugscheiben erhöht ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung wird also eine Fahrzeugscheibe vorgeschlagen, die einen Verbundaufbau umfasst, welcher einen einer Fahrzeugumgebung zugewandten Scheibenaußenkörper und einen einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Scheibeninnenkörper sowie eine Solarzellenanordnung aufweist, die zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper angeordnet ist. Die Solarzellenanordnung umfasst mehrere Solarzellenelemente, die in Scheibenlängsrichtung oder Scheibenquerrichtung nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen den Solarzellenelementen Zwischenräume ausgebildet sind. Es ist mindestens eine Reflexionsschicht vorgesehen, die auf der dem Scheibenaußenkörper zugewandten Seite der Solarzellenanordnung angeordnet ist und die Strahlung, die ausgehend von der Fahrzeugumgebung durch die Zwischenräume zwischen den Solarzellenelementen tritt, zumindest teilweise in Richtung der Solarzellenelemente reflektiert. Durch die Reflexionsschicht ist also eine bifaziale Solarzellenanordnung realisiert, die auch Strahlung, die auf die Unterseiten der Solarzellenelemente trifft, zur Stromerzeugung nutzt. Strahlung kann sowohl auf die Oberseite als auch auf die Unterseite der Solarzellenanordnung treffen. An der Reflexionsschicht reflektierte Strahlung trägt somit zur Energieausbeute der Solarzellenanordnung bei.

Die Reflexionsschicht kann insbesondere für sichtbares Licht, das heißt für Licht im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 800 nm, zumindest teiltransparent sein, wohingegen Strahlung außerhalb dieses Wellenlängenbereichs an der Reflexionsschicht reflektiert wird.

Die Solarzellenanordnung kann an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite jeweils mit einer sogenannten Kapselfolie versehen sein. Die Kapselfolien stellen Laminationsfolien dar, über welche die Solarzellenanordnung an die angrenzenden Scheibenkörper, das heißt den Scheibenaußenkörper und den Scheibeninnenkörper, angebunden wird.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist die Reflexionsschicht an einer Kapselfolie angeordnet, welche an die Solarzellenanordnung grenzt. Die Kapselfolie mit der Reflexionsschicht ist zweckmäßigerweise die Kapselfolie, die an der Unterseite der Solarzellenanordnung bzw. an der der Fahrzeugumgebung abgewandten Seite der Solarzellenanordnung angeordnet ist. Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist die Reflexionsschicht an einer der Solarzellenanordnung zugewandten Fläche des Scheibeninnenkörpers oder auch an einer der Solarzellenanordnung abgewandten Fläche des Scheibeninnenkörpers angeordnet.

Unabhängig von der Anordnung der Reflexionsschicht wird an dieser das von oben durch die Zwischenräume zwischen den Solarzellenelementen hindurchtretende Licht in Abhängigkeit vom Wellenlängenbereich reflektiert und damit in Richtung der Unterseite der Solarzellenanordnung gerichtet.

Die Reflexionsschicht kann eine Aufdampfschicht sein, die auf die betreffende Seite des Scheibeninnenkörpers und/oder der Kapselfolie aufgebracht ist. Die Aufdampf schicht kann nach einem CVD-(Chemical Vapour Deposition)-Verfahren oder auch nach einem PVD-(Physical Vapour Deposition)- Verfahren aufgebracht sein.

Denkbar ist es aber auch, dass die Reflexionsschicht eine Folie umfasst, das heißt, dass die Reflexionsschicht von einer Folie gebildet ist, welche wiederum durch ihre Materialeigenschaften für bestimmte Wellenlängenbereiche reflektierend ist oder aber selbst eine Aufdampf schicht hat, die reflektierende Eigenschaften hat.

Beispielsweise umfasst die Reflexionsschicht als reflektierendes Medium ein Metall, insbesondere Silber, und/oder ein Metalloxid, insbesondere ITO (Indiumzinnoxid).

Um die Stromausbeute der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung möglichst hoch halten zu können, ist zumindest die der Fahrzeugumgebung zugewandte Kapselfolie durchlässig für UV-Strahlung. Insbesondere ist diese Kapselfolie aus sogenanntem Solar-PVB (PVB = Polyvinylbutyral) gefertigt.

Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist der Scheibenaußenkörper zur Erhöhung der Stromausbeute mittels der Solarzellenanordnung an seiner der Fahrzeugumgebung zugewandten Seite in einem Oberflächenbereich hinsichtlich seines Brechungsindex modifiziert. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass der Scheibenaußenkörper an der der Fahrzeugumgebung zugewandten Seite mit einer ausgehärteten Sol-Gel-Beschichtung versehen ist. Die Sol-Gel- Beschichtung, die insbesondere eine Siliziumoxid- Verbindung umfasst, trägt dazu bei, die an der Scheibenaußenseite erfolgende Reflexion von Strahlung zu minimieren. Die Sol-Gel-Beschichtung wird nach dem Aufbringen mittels einer chemischen Reaktion verfestigt. Die Porosität der verfestigten Sol-Gel-Beschichtung bestimmt den Brechungsindex und damit das optische Verhalten des Scheibenaußenkörpers.

Um der Fahrzeugscheibe ein an den betreffenden Fahrzeugaufbau angepasstes Design zu verleihen, kann der Verbundaufbau an seiner dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite zumindest bereichsweise mit einer Glasfritte versehen sein. Die Glasfritte verhindert, dass von der Scheibenaußenseite aus Fahrzeugstrukturen, die unterhalb der Glasfritte liegen, erkennbar sind.

Denkbar ist es, dass die Glasfritte die Reflexionsschicht bildet. Zweckmäßigerweise liegt aber die Reflexionsschicht zwischen der Glasfritte und der Solarzellenanordnung. Beispielsweise kann an der Innenseite bzw. Unterseite des Scheibeninnenkörpers auch eine Mehrfachschicht ausgebildet sein, in der eine Schicht die Reflexionsschicht und die andere Schicht die Glasfritte bildet, so dass die Reflexionsschicht zwischen der Glasfritte und dem Scheibeninnenkörper angeordnet ist.

Neben der Reflexionsschicht kann die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung auch weitere Beschichtungen aufweisen. Denkbar ist es beispielsweise, an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers eine sogenannte Low-E-Beschichtung bzw. Thermobeschichtung anzuordnen, welche Infrarotstrahlung in Richtung des Fahrzeuginnenraums reflektiert.

Die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung ist insbesondere ein Fahrzeugdachelement, das ein Festdachelement oder auch ein bewegliches Deckelelement eines Dachöffnungssys- tems darstellen kann. Denkbar ist es aber auch, dass die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung eine Windschutzscheibe, eine Heckscheibe oder eine Seitenscheibe des betreffenden Fahrzeugs ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele einer Fahrzeugscheibe nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit Fahrzeugscheiben nach der Erfindung;

Figur 2 eine bereichsweise perspektivische Ansicht einer Fahrzeugscheibe nach der Erfindung;

Figur 3 einen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach Figur 2;

Figur 4 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform einer Fahrzeugscheibe; und

Figur 5 einen Schnitt durch eine weitere alternative Ausführungsform einer Fahrzeugscheibe.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Fahrzeugdachanordnung 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges gezeigt, die ein verstellbares Deckel element 12, das Bestandteil eines Dachöffnungssy stems ist, und ein Festdachelement 14 umfasst, welches fest bzw. unbeweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Das Deckelelement 12 und das Festdachelement 14 stellen jeweils eine Fahrzeugscheibe dar, die einen Verbundaufbau 16 hat, der insbesondere in Figur 3 dargestellt ist. Alternativ kann die Fahrzeugdachanordnung 10 anstelle des Deckelelements 12 ein zweites Festdachelement oder anstelle des Festdachelements und des Deckelelements nur ein einziges Festdachelement aufweisen, das sich über die gesamte Fläche erstreckt.

Der Verbundaufbau 16 der beiden Dachelemente 12 und 14 umfasst jeweils einen Scheibenaußenkörper 18, der gewölbt ist und aus Weißglas gefertigt ist. Zudem umfasst der Verbundaufbau 16 einen Scheibeninnenkörper 20, der ebenfalls gewölbt ist und aus einem getönten Glas gefertigt sein kann. Der Scheibenaußenkörper 18 ist an der der Fahrzeugumgebung zugewandten Seite der Fahrzeugdachanordnung 10 angeordnet und der Scheibeninnenkörper 20 ist an der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite der Fahrzeugdachanordnung 10 angeordnet.

Zwischen dem Scheibenaußenkörper 18 und dem Scheibeninnenkörper 20 ist eine Solarzellenanordnung 22 aufgenommen, die beidseits jeweils von einer Kapselfolie 24 bzw. 26 begrenzt ist, die aus einem sogenannten Solar-PVB -Werkstoff gefertigt ist, der ein hohes Transmissionsvermögen für UV-Strahlung hat.

Die Kapselfolien 24 und 26 stellen Laminationsfolien dar, welche die Solarzellenanordnung 22 sowohl mit dem Scheibenaußenkörper 18 als auch mit dem Scheibeninnenkörper 20 verbinden.

Die Solarzellenanordnung 22 umfasst eine Vielzahl von in Dachquerrichtung und Dachlängsrichtung nebeneinander angeordneten Solarzellenelementen 28, zwischen denen Zwischenräume 30 ausgebildet sind. Über elektrische Flachleiter 32 sind die Solarzellenelemente 28 einerseits miteinander verschaltet und andererseits mit einem Fahrzeugnetz verbunden.

Im Bereich der Zwischenräume 30 ist der Verbundaufbau 16 derart transparent ausgebildet, dass eine Durchsicht in den darunterliegenden Fahrzeuginnenraum möglich ist. Die Solarzellenelemente 28 sind jedoch opak ausgebildet, das heißt, sie ermöglichen keine Durchsicht in den Fahrzeuginnenraum.

Der Scheibenaußenkörper 18 hat an der der Solarzellenanordnung 22 zugewandten Seite in einem Randbereich eine Glasfritte 34, welche die Durchsichtsfläche des Scheibenaußenkörpers 18 derart begrenzt, dass die elektrischen Flachleiter 32 verblendet sind und von der Scheibenaußenseite aus nicht sichtbar sind.

Der Scheibenaußenkörper 18 hat an seiner der Fahrzeugumgebung abgewandten Außenseite eine aufgrund einer Reaktion ausgehärtete Sol-Gel-Beschichtung 44, die das Reflexionsvermögen des Scheibenaußenkörpers 18 verringert und aus einer Siliziumdi- oxidverbindung gebildet ist.

Der Scheibeninnenkörper 20 ist an seiner der Solarzellenanordnung 22 abgewandten Seite mit einer Reflexionsschicht 36 versehen, die aus einer nach einem CVD-Verfahren aufgedampften Silberschicht gebildet ist.

In einem Randbereich, der bis zu einer in Figur 2 dargestellten Innenhimmellinie 38 reicht, ist an der Unterseite des Scheibeninnenkörpers 20 zudem eine die Reflexionsschicht 36 überdeckende Glasfritte 40 aufgebracht. Die Glasfritte 40 verhindert, dass der hier nicht näher dargestellte Innenhimmel, der ausgehend von den Dachseitenholmen und den Dachquerholmen bis an die Innenhimmellinie 38 reicht, von der Fahrzeugaußenseite aus durch den Verbundaufbau 16 sichtbar ist.

Die Reflexionsschicht 36 an der Unterseite des Scheibeninnenkörpers 20 reflektiert insbesondere Strahlung Z, die ausgehend von der Fahrzeugumgebung durch den Scheibenaußenkörper 18, die Kapselfolien 24, einen der Zwischenräume 30, die Kapselfolie 26 und den Scheibeninnenkörper 20 tritt und deren Wellenlänge im UV- Bereich liegt, in Richtung der Solarzellenelemente 28. Damit kann die mittels der Solarzellenanordnung 22 erreichbare Stromausbeute erhöht werden.

In Figur 4 ist ein Verbundaufbau 16' dargestellt, der weitgehend demjenigen nach den Figuren 1 bis 3 entspricht und der ebenfalls eine Fahrzeugscheibe einer Fahrzeugdachanordnung der in Figur 1 dargestellten Art bilden kann. Der Verbundaufbau 16' unterscheidet sich von demjenigen nach den Figuren 1 bis 3 dadurch, dass er eine Reflexionsschicht 36' aufweist, welche an der Oberseite bzw. der der Solarzellenanordnung 22 zugewandten Seite des Scheibeninnenkörpers 20 als CVD-Silber-Beschichtung angeordnet ist. An der dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite bzw. Unterseite trägt der Scheibeninnenkörper 20 eine Low-E- bzw. Thermobeschichtung 42, die eine Aufdampfschicht des Scheibeninnenkörpers 20 darstellt und eine Metalloxidverbin- dung, eine ITO- Verbindung, eine FTO-(Fluor-dotiertes Zinnoxidj-Verbindung, eine Graphen-basierte Verbindung und/oder eine Silberverbindung umfassen kann. Die Thermobeschichtung 42 ist von der Glasfritte 40, die bis an die Innenhimmellinie 38 reicht, überdeckt.

Im Übrigen entspricht der Verbundaufbau 16' demjenigen nach den Figuren 1 bis 3.

In Figur 5 ist ein weiterer Verbundaufbau 16" dargestellt, der wiederum weitgehend demjenigen nach den Figuren 1 bis 3 entspricht, sich von diesem aber dadurch unterscheidet, dass er eine Reflexionsschicht 36" aufweist, die nicht an dem Scheibeninnenkörper 20, sondern als Aufdampfschicht an der Unterseite der Kapselfolie 26 angeordnet ist, welche die der Solarzellenanordnung 22 abgewandte Fläche der Kapselfolie 26 bildet. Auch die Reflexionsschicht 36" bewirkt eine Reflexion von Strahlung Z, die durch die Zwischenräume 30 zwischen den Solarzellenelementen 28 tritt, in Richtung der Unterseiten der Solarzellenelemente 28, so dass die Stromausbeute der Solarzellenanordnung 22 erhöht wird.

Im Übrigen entspricht der Verbundaufbau 16" demjenigen nach den Figuren 1 bis 3.

Bezugszeichenliste

10 F ahrzeugdachanordnung

12 Deckelelement

14 Festdachelement 16, 16' 16" Verbundaufbau

18 S cheib enaußenkörper

20 S cheib eninnenkörper

22 Solarzellenanordnung

24 Kapselfolie 26 Kapselfolie

28 Solarzellenelement

30 Zwischenraum

32 Flachleiter

34 Glasfritte 36, 36', 36" Reflexionsschicht

38 Innenhimmellinie

40 Glasfritte

42 Thermobeschichtung

44 Sol-Gel-Beschichtung