Formkörper und Verfahren für ein Photovoltaik-Modul

Es wird ein Formkörper zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls angegeben, insbesondere zum Herstellen eines Photovoltaik-thermischen Moduls . Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Schichtstapels für ein Photovoltaikmodul angegeben, insbesondere für ein Photovoltaik-thermisches Modul .

Die Druckschri ft WO 2015/ 184402 betri f ft ein Photovoltaikmodul mit einer integrierten Flüssigkühlung .

Es ist wünschenswert , einen Formkörper zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls anzugeben, der eine verlässliche Herstellung ermöglicht . Zudem ist es wünschenswert , ein Verfahren zum Bearbeiten eines Schichtstapels für ein Photovoltaikmodul anzugeben, das eine zuverlässige Bearbeitung des Schichtstapels und damit insbesondere eine zuverlässige Herstellung des Photovoltaikmoduls ermöglicht .

Aus führungs formen der Of fenbarung betref fen einen Formkörper zum Herstellen eines Photovoltaikmoduls , insbesondere eines Photovoltaik-thermischen Moduls . Weitere Aus führungs formen der Of fenbarung betref fen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Schichtstapels für ein Photovoltaikmodul , insbesondere für ein Photovoltaik-thermisches Modul . Insbesondere ist das Verfahren Teil eines Herstellungsverfahrens für ein Photovoltaikmodul . Beispielsweise wird bei dem Verfahren ein Formkörper gemäß zumindest einer der hier beschriebenen Aus führungs formen verwendet . Merkmale , Vorteile und Weiterbildungen des Formkörpers gelten somit auch für das Verfahren und umgekehrt .

Der Formkörper weist eine entlang einer Hochrichtung konkav gewölbte oder konvex gewölbte Oberseite auf . Der Formkörper mit der gewölbten Oberseite ist ausgebildet zum Wölben eines Schichtstapels für das Photovoltaikmodul . Der Schichtstapel weist mindestens zwei Schichten auf . Der Schichtstapel ist nachfolgend Teil des Photovoltaikmoduls . Die zwei Schichten umfassen beispielsweise ein PV-Laminat mit einer Glasscheibe , eine Laminations folie und/oder einen Flächenkühlkörper . Beispielsweise sind bereits Solarzellen mit der Glasscheibe verbunden und der Flächenkühlkörper wird mittels Laminieren an der Glasscheibe mit den Solarzellen befestigt .

Beispielsweise ist das Photovoltaikmodul ein konventionelles Photovoltaikmodul ohne Kühlkörper . Beispielsweise weist das Photovoltaikmodul kristalline Solarzellen und/oder Dünnschichtsolarzellen auf . Die zwei Schichten umfassen beispielsweise ein PV-Laminat mit einer Glasscheibe und den kristallinen Solarzellen . Die zwei Schichten umfassen beispielsweise ein PV-Laminat mit einer Glasscheibe und den Dünnschichtsolarzellen . Mittels des Formkörpers lassen sich beispielsweise bewusst gewölbte Module herstellen, zum Beispiel für Fassaden . Es ist auch möglich bei konventionellen Photovoltaikmodulen mittels des Formkörpers ungewünschte Wölbungen aus zugleichen, um möglichst plane Module zu realisieren .

Mittels des Formkörpers ist der Schichtstapel wölbbar beziehungsweise biegbar . Während der Herstellung des Photovoltaikmoduls ist es somit möglich, den Schichtstapel mit Hil fe des Formkörpers gewünscht zu wölben . Diese Wölbung gleicht insbesondere Spannungen aus , die in dem Schichtstapel aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskof f i zienten entstehen können . Ohne den Formkörper würden diese Spannungen zu einer ungewollten Wölbung des Schichtstapels führen . Der Formkörper ermöglicht eine entgegengesetzte Wölbung des Schichtstapels während der Herstellung, sodass die Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoef fi zienten nachfolgend diese Wölbung genau ausgleichen und ein planer Schichtstapel vorliegt . Dieser Schichtstapel verzieht sich nicht mehr ungewollt aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoef fi zienten der Schichten des Schichtstapels .

Aufgrund seiner konvexen oder konkaven Form wird der Formkörper auch als Linse , insbesondere als mechanische Linse , bezeichnet . Als eine konkave Wölbung entlang der Hochrichtung wird im Kontext dieser Of fenbarung insbesondere eine nach innen gekrümmte Form der Oberseite verstanden, wobei die Hochrichtung senkrecht auf eine Haupterstreckungsebene der Oberseite steht . Entsprechend ist unter einer konvexen Wölbung eine nach außen gekrümmte Form zu verstehen, wobei die Hochrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Oberseite steht .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist der Formkörper eine Mehrzahl flächig ausgedehnter Platten auf . Die Platten sind entlang der Hochrichtung aufeinandergestapelt . Die Hochrichtung ist quer zur flächigen Ausdehnung ausgerichtet . Insbesondere weisen die flächig ausgedehnten Platten eine unterschiedlich große flächige Ausdehnung zueinander auf . Somit ist mittels der aufeinandergestapelten Platten der gewölbte Formkörper ausbildbar . Um beispielsweise die konvex gewölbte Oberseite aus zubilden, werden in der Hochrichtung die ausgedehnten Platten kleiner . Beispielsweise ist die Oberseite mittels einer flächigen Abschlussplatte ausgebildet , die die aufeinandergestapelten Platten nach oben abdeckt . Somit ist eine plane Oberseite realisierbar .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist der Formkörper alternativ oder zusätzlich zu der Mehrzahl der Platten eine Mehrzahl von Stäben auf . Die Stäbe sind j eweils entlang der Hochrichtung länglich ausgedehnt . Die Stäbe sind quer zur Hochrichtung nebeneinander angeordnet . Mittels unterschiedlich langer Stäbe ist die gewölbte Oberseite ausbildbar . Es ist auch möglich, Platten und Stäbe zu kombinieren, beispielsweise in der Hochrichtung zunächst flächig ausgedehnte Platten und nachfolgend länglich ausgedehnte Stäbe .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Formkörper aus einem Vollkörper gebildet . Somit ist der Formkörper einstückig ausgebildet . Beispielsweise ist der Formkörper aus einem einzigen Materialblock gefräst .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist die Oberseite voll flächig . Insbesondere bei der Verwendung eines Vollkörpers und/oder bei der Verwendung der Mehrzahl der Platten ist die Oberseite voll flächig ausgebildet . Auch bei der Verwendung von Stäben kann die Oberseite voll flächig ausgebildet sein . In diesem Fall muss allerdings eine zusätzliche Abdeckschicht auf die Oberseite der Stäbe aufgebracht sein . Alternativ ist es auch möglich, dass die Oberseite eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen aufweist . Beispielsweise werden die Zwischenräume zwischen den Stäben als Ausnehmung bezeichnet . Es ist auch möglich, auf die Stäbe eine Abschlussstruktur, beispielsweise ein Drahtgeflecht , auf zubringen, um die Oberseite mit den Ausnehmungen aus zubilden . Alternativ ist die eine ganz flächige Abschlussplatte vorgesehen, um eine plane Oberseite auf den Stäben aus zubilden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist die Oberseite nur entlang einer Längsachse gewölbt . Die Längsachse verläuft quer zur Hochrichtung . Entlang einer Querachse , die quer zur Längsachse und zur Hochachse verläuft , ist die Oberseite nicht gewölbt . Entlang der Querachse verläuft die Oberseite geradlinig .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form ist die Oberseite entlang der Längsachse gewölbt und entlang der Querachse . Somit ist mittels des Formkörpers eine Wölbung des Schichtstapels entlang aller Raumrichtungen in einem einzigen Wölbeprozess möglich .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist der Formkörper eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 30 W/ (m -K) , insbesondere 50 W/ (m -K) . Der Formkörper weist eine Wärmeleitfähigkeit auf , die groß genug ist , um während der Herstellung und Bearbeitung in den Schichtstapel einzubringende und/oder abzuführende Wärme ausreichend gut zu leiten . Auch andere Werte für die Wärmeleitfähigkeit sind möglich . Beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/ (m -K) oder mindestens 400 W/ (m -K) . Aufgrund der ausreichend hohen Wärmeleitfähigkeit ermöglicht der Formkörper ein Kühlen des Schichtstapels nach einem Laminationsprozess zum Verbinden der Schichten des Schichtstapels . Es ist auch möglich, den Formkörper während des Laminationsprozesses zu verwenden . In diesem Fall leitet der Formkörper aufgrund der genügend großen Wärmeleitfähigkeit die für die Laminierung notwendige Wärme zum Schichtstapel . Der Schichtstapel kühlt gemäß Aus führungsbeispielen auf dem Formkörper ab . Gemäß weiteren Aus führungsbeispielen kühlt der Schichtstapel nicht auf dem Formköper ab, sondern wird nach dem Laminieren noch erhitzt von dem Formkörper abgelöst . Gemäß weiteren Aus führungsbeispielen wird der Schichtstapel nicht auf dem Formköper laminiert , sondern wird nach dem Laminieren auf den Formkörper aufgebracht und gewölbt , insbesondere in einem erhitzten Zustand .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Formkörper aus einem Kunststof f gebildet . Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form ist der Formkörper zusätzlich oder alternativ aus einem Metall gebildet , beispielsweise aus einem Aluminium oder Stahl . Es ist möglich, dass der Formkörper lediglich ein einziges Material aufweist oder aus einer Materialkombination gebildet ist .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das Verfahren ein Bereitstellen des Schichtstapels auf . Der Schichtstapel wird auf einem Formkörper gemäß einem der hier beschriebenen Aus führungs formen gestapelt , sodass der Schichtstapel an dem Formkörper anliegt , insbesondere an der Oberseite des Formkörpers . Dadurch wird der Schichtstapel mittels des Formkörpers gewölbt . Nachfolgend wird der Schichtstapel von dem Formkörper gelöst . Nach dem Lösen ist der Schichtstapel insbesondere plan . Die Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoef fi zienten wirken entgegen der Wölbung des Schichtstapels und gleichen diese somit bei vorgesehenen Betriebstemperaturen des Photovoltaikmoduls aus . Gemäß zumindest einem weiteren

Aus führungs form umfasst das Verfahren ein Aufhei zen des Schichtstapels . Das Aufhei zen dient zum Laminieren zumindest eines Teils des Schichtstapels während der Schichtstapel an dem Formkörper anliegt . Somit sind das Wölben und das Laminieren des Schichtstapels in einem gemeinsamen Prozess durchführbar .

Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form umfasst das Verfahren ein Reduzieren einer Temperatur des Schichtstapels , während der Schichtstapel an dem Formkörper anliegt . Der Schichtstapel kühlt nach dem Laminieren ab, während der Schichtstapel mittels des Formkörpers gewölbt wird . Der Abkühlschritt des Schichtstapels während des Anliegens an dem Formkörper ist auch möglich, wenn der Schichtstapel unabhängig von dem Formkörper laminiert wurde und somit während des Laminierens nicht an dem Formkörper anliegt . In diesem Fall wird der Schichtstapel nach dem Laminieren vor dem Abkühlen an die Oberseite des Formkörpers angelegt und gewölbt .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Schichtstapel mit mindestens einem metallischen Flächenkühlkörper und einer Glasscheibe bereitgestellt . Der metallische Flächenkühlkörper und die Glasscheibe weisen die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoef fi zienten auf . Mittels der Wölbung ist dennoch eine plane Ausbildung des metallischen Flächenkühlkörpers und der Glasscheibe realisierbar, sodass nachfolgend beim Betrieb des Photovoltaikmoduls keine ungewollten Spannungen und Wölbungen auf treten .

Weitere Vorteile , Merkmale und Weiterbildungen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert . Gleiche Bezugs zeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an . Es sind dabei keine maßstäblichen Bezüge dargestellt , vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß oder dick dargestellt sein .

Es zeigen :

Figur 1A eine schematische Darstellung eines Formkörpers mit einem Schichtstapel gemäß einem Aus führungsbeispiel ,

Figur 1B eine schematische Darstellung eines Photovoltaik- thermischen Moduls gemäß einem Aus führungsbeispiel ,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Formkörpers mit einem Schichtstapel gemäß einem Aus führungsbeispiel ,

Figuren 3A bis 3G j eweils schematische Darstellungen des Formkörpers gemäß unterschiedlicher Ansichten und/oder Aus führungsbeispielen, und

Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines

Aus führungsbeispiels eines Photovoltaik-thermischen Moduls .

Ein Photovoltaik-thermisches Modul 4 ( Figur 1B, Figur 4 ) , kurz PVT-Modul genannt , kombiniert Photovoltaikmodule zur Stromerzeugung mit der Nutzung der Abwärme der Module . PVT- Module wandeln somit eingestrahlte Sonnenenergie in elektrischen Strom um und die dabei auftretende Abwärme wird nutzbar gemacht . Neben elektrischer Energie produzieren solche PVT-Module gleichzeitig auch Wärme , beispielsweise in Form von Warmwasser oder anderen Kühl flüssigkeiten .

Das PVT-Modul 4 weist einen Schichtstapel 12 auf . Der

Schichtstapel 12 weist eine Mehrzahl von entlang einer Hochrichtung Z gestapelten Schichten auf . Der Schichtstapel

12 weist insbesondere ein PVT-Laminat 1 mit einer Glasscheibe

13 auf . Der Schichtstapel 12 weist eine Laminations folie 2 auf . Die Laminations folie 2 ist zwischen dem PVT-Laminat 1 und einem Flächenkühlkörper 3 angeordnet . Das PVT-Laminat 1 weist insbesondere zusätzlich Solarzellen 102 , elektrische Zellverbinder 103 und weitere Elemente auf , um den Photovoltaikteil des PVT-Moduls 4 zu bilden .

Die Schichten des Schichtstapels 12 werden mittels eines Laminationsprozesses unter Einwirkung von hohen Temperaturen zusammengefügt . Beispielsweise werden hierfür Temperaturen von 130 ° C bis 150 ° C verwendet , sodass das PV-Laminat 1 mittels der Laminations folie 2 mit dem Flächenkühlkörper 3 verbunden wird .

Figur 1A zeigt den Schichtstapel 12 während eines Herstellungs- beziehungsweise Bearbeitungsschrittes .

Mittels eines Formkörpers 6 ist der Schichtstapel 12 wölbbar . Der Formkörper 6 weist eine konvex gewölbte Oberseite 11 auf . Die Oberseite wölbt sich somit nach außen in der Hochrichtung Z . Der Schichtstapel 12 wird gegen die Oberseite 11 gedrückt , sodass der Schichtstapel 12 aufgrund der gewölbten Oberseite 11 auch gewölbt wird .

Im dargestellten Aus führungsbeispiel der Figur 1 mit dem konvex gewölbten Formkörper 6 liegt das PV-Material 1 unmittelbar auf dem Formkörper 6 auf und der Flächenkühlkörper 3 ist dem Formkörper 6 abgewandt . Der Schichtstapel 12 ist so auf dem Formkörper 6 aufgelegt , dass das PV-Material 1 der Oberseite 11 zugewandt ist und insbesondere die Oberseite 11 unmittelbar berührt . Der Formkörper 6 ist mit einer Hei zplatte oder Kühlplatte 5 thermisch und/oder mechanisch verbunden . Es ist möglich, dass der Formkörper 6 zum Laminieren des PV-Materials 1 mit dem Flächenkühlkörper 3 in einem Laminationsofen angeordnet ist . Der Schichtstapel 12 ist während des Laminationsprozesses auf der Oberseite 11 angeordnet und gewölbt . Mittels der Hei zplatte 5 wird die Wärme mittels des Formkörpers 6 auf den Schichtstapel 12 übertragen . Hierfür weist der Formkörper 6 eine ausreichend gute Wärmeleitfähigkeit auf .

Es ist auch möglich, dass der Schichtstapel 12 unabhängig von dem Formkörper 6 laminiert wird . Der Schichtstapel 12 wird beispielsweise wie herkömmlich laminiert .

Nach dem Laminationsprozess , sowohl wenn der Schichtstapel 12 während des Laminierens auf dem Formkörper 6 auflag als auch wenn der Laminationsprozess ohne dem Formkörper 6 stattgefunden hat , kühlt der Schichtstapel 12 auf dem Formkörper 6 ab . Beispielsweise wird also der Schichtstapel 12 nach dem Laminieren noch bei hoher Temperatur auf die Oberseite 11 aufgelegt und so aufgedrückt , dass der Schichtstapel 12 gemäß der Oberseite 11 gewölbt wird .

Die Wölbung des Schichtstapels 12 führt dazu, dass bei der Abkühlung auftretende Spannungen und Wölbungen im Schichtstapel 12 ausgeglichen werden . Der Flächenkühlkörper 3 , der stärker gestreckt wird als das PV-Laminat 1 , zieht sich beim Abkühlen stärker zusammen als das PV-Material 1 und insbesondere als die Glasscheibe 13 . Dieses Zusammenziehen führt dazu, dass die mittels des Formkörpers 6 induzierte Wölbung ausgeglichen wird . Aufgrund der Abkühlung wölbt sich der Schichtstapel 12 genau in die entgegengesetzte Richtung zu der mittels des Formkörpers 6 induzierten Wölbung .

Der abgekühlte Schichtstapel 12 weist somit bei normalen Betriebstemperaturen von beispielsweise -30 ° C bis + 80 ° C eine plane Ausdehnung entlang einer Ebene quer zur Hochrichtung Z auf . Ungewollte Wölbungen, die während des Abkühlens oder im Betrieb aufgrund der auftretenden Temperaturschwankungen herkömmlich entstehen können, sind so vermeidbar oder zumindest reduzierbar . Ein derartiger Schichtstapel 12 beziehungsweise das Photovoltaik-thermische Modul nach der Abkühlung ist schematisch in Figur 1B dargestellt . Das PVT -Modul 4 weist entlang der Hochrichtung Z keine ungewollten Wölbungen auf und ist plan entlang einer Ebene angeordnet , die durch eine Längsachse L und eine Querachse B auf gespannt ist . Die Längsachse L, die Querachse B und die Hochrichtung Z sind insbesondere j eweils senkrecht zueinander angeordnet .

Beispielsweise weist der Formkörper 6 entlang der Hochrichtung Z eine maximale Ausdehnung in einem Bereich von 2cm bis 10cm auf , insbesondere in einem Bereich von 3cm bis 6 cm .

Beispielsweise weist der Formkörper 6 entlang der Querachse B eine maximale Ausdehnung in einem Bereich von 0 , 8m bis 1 , 5m auf , insbesondere in einem Bereich von 1 , 1m bis 1 , 2m .

Beispielsweise weist der Formkörper 6 entlang der Längsachse L eine maximale Ausdehnung in einem Bereich von 1 , 5m bis 2m auf , insbesondere in einem Bereich von 1 , 7m bis 1 , 8m . Figur 2 zeigt schematisch ein weiteres Aus führungsbeispiel des Formkörpers 7 . Im Unterschied zum Formkörper 6 ist der Formkörper 7 konkav gewölbt , sodass die Oberseite 11 eine konkave Wölbung entlang der Hochrichtung Z aufweist . Ansonsten ist es möglich, dass der Formkörper 6 und der Formkörper 7 gleichartig aufgebaut sind .

Der Schichtstapel 12 wird während der Bearbeitung so auf die Oberseite 11 aufgelegt , dass der Flächenkühlkörper 3 dem Formkörper 7 zugewandt ist . Das PV-Laminat 1 und insbesondere Glasscheibe 13 sind dem Formkörper 7 abgewandt angeordnet . Beispielsweise ist das PV-Laminat 3 in direktem Kontakt mit der Oberseite 11 des Formkörpers 7 . Diese Anordnung ermöglicht die Wölbung des Schichtstapels 12 vergleichbar zum Aus führungsbeispiel der Figur 1A, bei der der Flächenkühlkörper 3 stärker gestreckt wird als das PV-Laminat 1 und insbesondere als die Glasscheibe 13 . Nach dem Abkühlen ist dann ein planares Photovoltaik-thermisches Modul 4 gemäß Figur 1B realisierbar .

Der Formkörper 7 weist eine Einbuchtung 9 oder mehrere Einbuchtungen 9 auf . Die Einbuchtungen 9 dienen dazu, Anschlusselemente 8 des PVT -Moduls 4 auf zunehmen . Die Anschlusselemente 8 sind beispielsweise hydraulische Anschlussstutzen und/oder elektrische Anschlüsse . Die Einbuchtungen 9 ermöglichen trotz des Anschlusselements 8 eine ausreichende Kontaktierung zwischen der Oberseite 11 und dem Flächenkühlkörper 3 .

Figuren 3A bis 3G zeigen schematische Ansichten und verschiedene Aus führungsbeispiele des Formkörpers 6 . Der konkav gewölbte Formkörper 7 weist gemäß Aus führungsbeispielen korrespondierend die gleichen Merkmale und Ausgestaltungen auf . Daher werden die Merkmale nachfolgend im Zusammenhang mit dem Formkörper 6 erläutert und gelten j edoch genauso auch für den Formkörper 7 .

Figur 3A zeigt eine Aufsicht entlang der Hochrichtung Z auf die Oberfläche 11 des Formkörpers 6 . Die Oberseite 11 gemäß Figur 3A ist voll flächig ausgebildet und weist insbesondere keine Unterbrechungen auf . Somit ist eine große Auflagefläche zwischen dem PV-Material 1 und der Oberseite 11 möglich . Zum Ausbilden der voll flächigen Oberseite 11 ist der Formkörper 6 beispielsweise aus einem Vollkörper 15 gebildet ( Figur 3E ) . Beispielsweise ist der Formkörper 6 mit der durchgehenden Oberseite 11 aus einem einzigen Materialblock ausgebildet , beispielsweise ausgefräst und so der Vollkörper 15 ausgebildet .

Figur 3B zeigt eine Aufsicht entlang der Hochrichtung Z auf den Formkörper 6 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Der Formkörper 6 ist aus einer Mehrzahl von Stäben 11 ausgebildet . Die Stäbe sind nebeneinander gleichgerichtet angeordnet . Die Stäbe 10 erstrecken sich entlang der Hochrichtung Z . Enden 17 der Stäbe 10 bilden die Oberseite 11 des Formkörpers 6 .

Die Oberseite 11 weist zwischen den Stäben 10 Ausnehmungen 16 auf . Die Oberseite 11 ist somit nicht voll flächig ausgebildet , sondern mit Unterbrechungen, die mittels der Ausnehmungen 16 gebildet sind . Die Stäbe 10 sind so angeordnet , dass die gewölbte Oberseite 11 ausgebildet ist . Insbesondere weisen die Stäbe 10 hierfür unterschiedliche Längen entlang der Hochrichtung Z auf . In den Zwischenräumen und durch die Ausnehmung 16 hindurch ist insbesondere ein guter Wärmetransport möglich, beispielsweise um ein gutes Kühlen des Schichtstapels 12 zu ermöglichen .

Figur 3C zeigt eine Schnittansicht oder eine Seitenansicht des Formkörpers 6 entlang einer Ebene , die durch die Längsachse L und die Hochrichtung Z aufgespannt wird . In der Ansicht ist die Wölbung der Oberseite 11 entlang der Hochrichtung Z erkennbar . Die Wölbung weist einen Radius R auf . Beispielsweise weist der Radius einen Wert in einem Bereich von 1 , 5m bis 13m auf .

Figur 3D zeigt eine Schnittansicht entlang einer Ebene , die durch die Querachse B und die Hochrichtung Z aufgespannt wird, also insbesondere durch eine Ebene quer zur Ebene der Figur 3C . Beispielsweise weist der Radius einen Wert in einem Bereich von Im bis 10m auf .

Der Formkörper 6 ist beispielsweise so an der Oberseite 11 gewölbt , wie in Figuren 30 und 3D dargestellt . Die Wölbung weist einen Radius R auf .

Die Wölbung ist somit entlang der Längsachse L ( Figur 30 ) und entlang der Querachse B ( Figur 3D) ausgebildet . Es ist möglich, dass die beiden Radien, die in den Figuren 30 und 3D dargestellt sind, gleich sind . Es ist auch möglich, dass die beiden Radien, die in den Figuren 30 und 3D dargestellt sind, unterschiedlich zueinander sind .

Es ist auch möglich, dass der Formkörper 6 lediglich entlang einer einzigen der Längsachse L und der Querachse B gewölbt ist , also entweder wie in Figur 30 dargestellt oder wie in Figur 3D dargestellt und nicht beides . Entlang der anderen der Längsachse L und der Querachse B ist der Formkörper 6 dann nicht gewölbt , sondern weist einen geraden Verlauf der Oberseite 11 in der Schnittansicht auf .

Figur 3F zeigt eine Seitenansicht des Formkörpers 6 gemäß Figur 3B . Die Stäbe 10 sind entlang der Längsachse L und der Querachse B nebeneinander angeordnet . Die Enden 17 bilden gemeinsam die Oberseite 11 aus . Zwischen den Stäben 10 sind die Ausnehmungen 16 angeordnet .

Figur 3G zeigt den Formkörper 6 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Der Formkörper 6 ist aus einer Mehrzahl von flächig ausgedehnten Platten 14 gebildet . Die Platten 14 sind j eweils entlang der Längsachse L und der Querachse B flächig ausgedehnt . Die Platten 14 sind entlang der Hochrichtung Z aufeinandergestapelt . Die Platten 14 weisen insbesondere zueinander unterschiedliche flächige Ausdehnungen auf . In Hochrichtung Z werden die Platten 14 beispielsweise immer kleiner, sodass die gewölbte Oberseite 11 ausgebildet wird .

Auch Kombinationen der Ausgestaltungen gemäß Figuren 3A bis 3G sind möglich . Beispielsweise ist ein Teil des Formkörpers 6 aus dem Formkörper 15 gebildet , ein Teil ist aus den Platten 14 gebildet und ein weiterer Teil ist aus den Stäben 10 gebildet . Es ist auch möglich, dass nur der Vollkörper 15 , nur die Platten 14 oder nur die Stäbe 10 vorhanden sind und beispielsweise mit der Hei zplatte 5 oder der Kühlplatte 5 verbunden sind . Wölbungen entlang lediglich einer der Längsachse L und der Querachse B oder entlang beider Achsen L, B sind sowohl bei dem Vollkörper 15 , den Platten 14 als auch den Stäben 10 möglich . Der Grad der Wölbung ist insbesondere vorgegeben durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoef fi zienten des PV- Laminats 1 mit der Glasscheibe 13 und des Flächenkühlkörpers 13 . Je unterschiedlicher die Wärmeausdehnungskoef fi zienten sind, desto stärker ist die Wölbung der Oberseite 11 ausgebildet . Die Wölbung ist so groß ausgebildet wie die Wölbungen, die aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoef fi zienten auf treten würden, j edoch in entgegengesetzte Richtung entlang der Hochrichtung Z . Der Grad der Wölbung der Oberseite 11 hängt somit von den verwendeten Materialien und/oder Legierungen der Schichten des Schichtstapels 12 ab, insbesondere von dem Material des Flächenkühlkörpers 3 und von der Art der Glasscheibe 13 . Zudem hängt die Wölbung der Oberseite 11 beispielsweise von der Dicke der Schichten des Schichtstapels 12 ab . Es ist auch möglich, dass die Wölbung der Oberseite 11 von der Art des Flächenkühlkörpers 3 abhängt , also insbesondere ob der Flächenkühlkörper 3 zwei Platten 3a, 3b ( Figur 4 ) oder lediglich eine einzige Platte 3b aufweist .

Figur 4 zeigt ein Aus führungsbeispiel des Photovoltaik- thermischen Moduls 4 .

Das PVT -Modul 4 gemäß Figur 4 weist das Frontglas 13 auf . An einer dem Frontglas 13 gegenüberliegenden Seite befindet sich eine Rückwandfolie 105 . Mehrere , zum Beispiel kristalline Solarzellen 102 , sind über elektrische Zellverbinder 103 miteinander verbunden und zwischen dem Frontglas 13 und der Rückwandfolie 105 angeordnet . Das PVT -Modul 4 wird beispielsweise durch eine Trägerrahmen 107 , zum Beispiel aus Aluminium, mechanisch getragen . Das PVT-Modul 4 weist den Flächenkühlkörper 3 auf , insbesondere aus Aluminium . Solche Flächenkühlkörper 3 , auch als Kühlplatte bezeichnet , werden zum Beispiel in der Automobiltechnik verwendet . Der Flächenkühlkörper 3 weist beispielsweise zwei dünne Aluminiumbleche 3a, 3b auf . Zudem ist ein Verbindungsmittel zum Verbinden der beiden Belche 3a, 3b vorgesehen . In eine der beiden Platten 3a, 3b ist beispielsweise durch einen Stanzvorgang eine Kanalstruktur mit einer Viel zahl von Kühlkanälen 3c eingeprägt . Diese Kanalstruktur besteht beispielsweise aus vielen Verästelungen und ist darauf optimiert , möglichst ef fi zient Wärme abzuführen und möglichst niedrige Druckverluste zu ermöglichen .

Die Al-Kühlplatte 3 ist beispielsweise mittels einer Haftschicht 109 auf die Rückwandfolie 105 aufgeklebt oder auf laminiert .

Der Flächenkühlkörper 3 gemäß Figur 4 basiert insbesondere auf den Aluminiumplatten 3a, 3b, die beispielsweise eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen . Ein Innendurchmesser der Kühlkanäle 3c ist beispielweise zwischen 1 mm und 15 mm und kann entlang der Kanäle unterschiedlich sein . Es ist auch möglich, den Flächenkühlkörper 3 aus Glasplatten zu bilden . Es ist auch möglich, den Flächenkühlkörper 3 nur aus einer einzigen Platte 3b mit den Kühlkanälen 3c zu bilden, die direkt an die Haftschicht 109 oder die Rückwandfolie 105 angrenzt .

Der Flächenkühlkörper 3 weist beispielsweise genau einen Zulauf und einen Rücklauf auf , die in Figur 4 nicht expli zit dargestellt sind . Ausgehend von dem Vorlauf und dem Rücklauf erfolgt eine Verästelung der Kühlkanäle 3c, sodass mit zunehmender Entfernung vom Vorlauf und/oder vom Rücklauf eine Breite der Kühlkanäle abnehmen kann . Beispielsweise sind die Verzweigungen Bi furkationen oder Tri furkationen .

Beispielsweise ist das PVT-Modul 4 ausgebildet wie in der Patentanmeldung PCT/EP2022 / 072670 beschrieben . Beispielsweise ist das PVT-Modul 4 ausgebildet wie in der Patentanmeldung DE 10 2022 123 915 . 2 beschreiben .

Photovoltaik-Module oder einfach PV-Module sind heute schon eine Säule der Energieversorgung und werden in Zukunft zur fossil freien und CO2- freien Energieversorgung noch deutlich an Bedeutung gewinnen . Dabei sind die Kosten in den letzten 10 Jahren um ca . 90% gefallen, so dass Solarstrom heutzutage weltweit die günstigste Stromerzeugungs form darstellt . Dennoch wandelt ein PV-Modul heute lediglich ca . 20% der eingestrahlten Sonnenenergie in Strom um, der Rest geht als Abwärme verloren .

Wenn die Abwärme nutzbar gemacht wird, kann die Gesamtef fi zienz eines PV-Moduls deutlich gesteigert werden . Diese Module werden als Photovoltaik-Thermische Module oder kurz PVT -Module bezeichnet . Neben elektrischer Energie produzieren sie gleichzeitig auch Wärme , zumeist in Form von Warmwasser .

Dem hier beschriebenen PVT-Modul 4 liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde : bei der Herstellung der PVT-Module 4 haben die eingesetzten Materialien unterschiedliche physikalische Eigenschaften . Die Frontabdeckung eines Solarmoduls ist meist aus Glas , insbesondere aus der Glasscheibe 13 . Die Kühlplatte oder Wärmetauscherplatte , die auch als Flächenkühlkörper 3 bezeichnet werden kann, ist meist aus Metall. Beide Materialien haben sehr unterschiedliche mechanische Ausdehnungskoeffizienten. Bevorzugt werden die beiden Materialien aber durch einen Laminationsprozess bei hoher Temperatur zusammengefügt. Z.B. mittels EVA-Folie, die auch als Laminationsfolie 3 bezeichnet werden kann, bei ca. 130°C- 140°C.

Beim darauf folgenden Abkühlen können die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten dazu führen, dass sich der Schichtstapel 12 und/oder das PVT -Modul 4 verbiegt, da das Aluminium sich stärker zusammenzieht als das Glas. Dies führt zu mechanischen Spannungen und kann dazu führen, dass das Modul 4 nicht mehr gerahmt werden kann, also beispielsweise der Trägerrahmen 107 montiert werden kann. Weiterhin kann es auch die Langzeitstabilität beeinträchtigen. Darüber hinaus findet die Verbiegung des PVT-Moduls 4 nicht nur bei der Abkühlung von der Laminationstemperatur statt, sondern auch im Betrieb auf dem Dach, wo ebenfalls unterschiedliche Temperaturen zwischen - 20°C/ -40°C und 80°C herrschen können .

Der hier beschriebene PVT -Modul 4 macht nun unter anderem von der Idee gebrauch, das PVT-Modul 4 nach der Lamination bei Raumtemperatur möglichst flach vorliegen zu haben.

In einer Aus führungs form wird dazu das Modul 4 nach dem Laminationsprozess bei noch hohen Temperaturen entweder an Luft oder in einer Kühlpresse „überstreckt". D.h. es wird die mechanische Linse 6, 7 verwendet, die auch als Formkörper 6, 7 bezeichnet werden kann und auf die das PVT-Modul 4 bspw. mit dem Glas 13 nach unten aufgelegt wird. Bspw. als konvexe Form 6, auf die das Modul 4 aufgelegt wird. Es kann aber auch umgekehrt in die konkave Form 7 gelegt werden . Dies hätte den zusätzlichen Vorteil , dass eventuell vorhandenen, abstehende Stutzen, die auch als Anschlusselement 8 bezeichnet werden können, in die Form 7 miteingearbeitet werden können .

Beispielsweise kühlt das PVT -Modul 4 in dieser Form ab . Die Form oder Biegung kompensiert dabei genau die normalerweise eintretende Durchbiegung in die andere Richtung des PVT- Moduls 4 , sodass es bei Raumtemperatur flach oder nahezu flach ist .

In einer weiteren Aus führungs form wird das PVT -Modul 4 bereits während des Laminationsprozesses in die entsprechende Form 6 , 7gelegt , so dass die Überstreckung schon während der Lamination bei hohen Temperaturen stattfindet , während dessen sich die Materialien tatsächlich miteinander verbinden . Dies ist dann noch ef fektiver .

Durch die Linsenform der Form 6 , 7 kann dieses auch als mechanische Linse bezeichnet werden .

Die mechanische Linse 6 , 7 kann aus Metall oder Kunststof f bestehen, kann voll flächig sein oder nur eine Skelettstruktur (Kostenersparnis ) . Sie kann auch nur aus unterschiedlich hohen (Metall ) -Stäben 10 bestehen oder aus unterschiedlich hohen Metallplatten 14 die übereinander geschichtet sind . Die Struktur kann aus dem Vollen gefräst sein oder anderweitig zusammengebaut .

Wichtig ist dabei auch den Temperaturtrans fer von der Hei zplatte 5 in die zu laminerende Struktur 12 zu gewährleisten und nicht zu unterbrechen . Weitehin kann die Struktur in einer einzigen Richtung L, B eine Linsenform aufweisen, aber bevorzugt gleich in beide Richtungen L, B, damit das PVT-Modul am Ende in alle Richtungen eben ist .

Anwendungsgebiete für das hier beschriebene PVT-Modul 4 sind Solarzellen 102 aller Art , zum Beispiel kristalline oder bi faziale kristalline Module oder Dünnschichtmodule . Weiterhin kommen insbesondere folgende Einsatzgebiete der Module 4 in Betracht : Aufdach, Industrie , Frei fläche , Niedertemperatur-Wärmenetze , schwimmende Anlagen ( auch als Floating PV bezeichnet ) , große Frei f lächen-Solarparks , insbesondere in heißen Gegenden wie USA, Indien, Spanien, Arabien, Australien, Chile

Der hier beschriebenen Formkörper 6 , 7 ermöglicht eine verbesserte Zuverlässigkeit und Qualität der PVT-Module durch doppelte Fügeverbindung mittels Klebung/ Lamination und Klemmung . Eine deutliche Vereinfachung im Produktionsprozess ist mögliche . Wesentlich weniger Einsatz von teuren Materialien, niedrigere Kosten und höhere Wirtschaftlichkeit sind realisierbar .

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neues Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist . Bezugs Zeichen :

1 PV-Laminat

2 Laminations folie

3 Flächenkühlkörper

4 Photovoltaik-thermisches Modul ( PVT-Modul )

5 Hei zplatte oder Kühlplatte

6 Formkörper, konvex

7 Formkörper, konkav

8 Anschlusselement

9 Einbuchtung

10 Stäbe

11 Oberseite

12 Schichtstapel

13 Glasscheibe

14 Platte

15 Vollkörper

16 Ausnehmungen

17 Ende

102 Solarzelle

103 elektrischer Zellverbinder

105 Rückwandfolie

107 Trägerrahmen

109 Haftschicht

3 Flächenkühlkörper

3a erste Platte , den Solarzellen zugewandt

3b zweite Platte , den Solarzellen abgewandt

3c Kühlkanal

R Radius

L Längsachse

B Querachse

Z Hochrichtung