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Patent Searching and Data


Title:
SOLAR MODULE HAVING REAR REINFORCEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/202231
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a solar module having a layer (2) containing one or more solar cells embedded in a polymer matrix, said layer being mounted onto a rear carrier structure. The rear carrier structure has a support profile element (5) formed of a plurality of profile sections (20) having a profile cross-section open towards the front or rear side and at least two profile legs. Individual mechanical reinforcement elements (23) for the support profile element are introduced into the open profile cross-sections of one or more of the profile sections (20) and are connected to the profile sections (20). The proposed solar module enables lightweight construction with a high surface rigidity and low material input.

Inventors:
SCHULZE STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/001696
Publication Date:
December 24, 2014
Filing Date:
June 20, 2014
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
International Classes:
H01L31/048
Foreign References:
EP2243901A22010-10-27
EP1170806A12002-01-09
DE19612490C11997-09-18
DE202011106955U12012-02-03
Attorney, Agent or Firm:
GAGEL, Roland (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Solarmodul, das eine Schicht (2) mit einer oder mehreren in einer Polymermatrix eingebetteten Solarzellen aufweist, die auf einer rückseitigen Trägerstruktur aufgebracht ist,

wobei die rückseitige Trägerstruktur ein

Stützprofil (5) aufweist, das aus mehreren Profil abschnitten (20) gebildet ist, die einen zur Vorder- oder zur Rückseite hin offenen Profilquerschnitt mit mindestens zwei Profilschenkeln aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,

dass in die offenen Profilquerschnitte einer oder mehrerer der Profilabschnitte einzelne,

mechanische Verstärkungselemente für das

Stützprofil eingebracht und mit den Profilabschnitten verbunden sind.

Solarmodul nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die mechanischen Verstärkungselemente metallische Elemente sind.

Solarmodul nach Anspruch 1 oder 2 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die mechanischen Verstärkungselemente an einem Bodenbereich der offenen Profilquerschnitte angeordnet sind. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

dass die Profilschenkel jeweils benachbarter

Profilabschnitte (20) über Flächenverbindunge:

(21) miteinander verbunden sind

Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

dass sich die Profilabschnitte (20) kreuzen.

Solarmodul nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass sich die Profilabschnitte (20) unter einem Winkel kreuzen, der zwischen 75° und 105° liegt.

Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

dass die Profilabschnitte (20) einen Schaumkern (22) aufweisen.

Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

dass das Stützprofil (5) seitlich über die Schicht (2) mit den Solarzellen übersteht und an den

Rändern zur Vorderseite des Solarmoduls hin überhöht ist, um einen Randabschluss für die

Schicht (2) mit den Solarzellen zu bilden.

9. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Stützprofil (5) einstückig ausgebildet Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

dass die Schicht (2) mit den Solarzellen über Adhäsionsschicht (4) mit der Trägerstruktur verbunden ist.

Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

dass die Trägerstruktur eine Zwischenplatte (7) zwischen der Schicht (2) mit den Solarzellen und dem Stützprofil (5) aufweist, wobei die Zwischenplatte (7) über eine Klebeschicht (6) mit dem Stützprofil (5) verbunden ist.

Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

dass die Trägerstruktur eine rückseitige

Abdeckplatte (7) aufweist, die über eine

Klebeschicht (6) mit dem Stützprofil (5) verbunden

13. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Stützprofil (5) aus einem faser- verstärkten Material gebildet ist.

Solarmodul nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die mechanischen Verstärkungselemente in einem Bodenbereich der offenen Profilquerschnitte integriert sind.

15. Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

dass elektrische Komponenten des Solarmoduls in den offenen Profilquerschnitten einer oder

mehrerer der Profilabschnitte (20) angeordnet oder integriert sind.

Description:
Solarmodul mit Rückseitenverstärkung

Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarmodul, das eine Schicht mit einer oder mehreren in einer

Polymermatrix eingebetteten Solarzellen aufweist, die auf einer rückseitigen Trägerstruktur aufgebracht ist, wobei die rückseitige Trägerstruktur ein Stützprofil aufweist. Solarmodule werden in Form flächiger, plattenartiger Strukturen hergestellt. Die Kombination der Einzelkomponenten eines Solarmoduls erfolgt zumeist in einem Vakuumlaminationsprozess . Hierbei werden die Solarzelle (n) und elektrische Leiterbahn (en) zwischen zwei Kunststofffolien als Verkapselungsmaterial

angeordnet, welche von einem Frontglas und einer

Rückseitenfolie oder einem Rückseitenglas abgeschlossen werden. Dünnschicht-Solarmodule werden in der Regel nur mit einer Lage Verkapselungsfolie laminiert, da die Solarzellen auf dem Frontglas oder dem Rückseitenträger aufgebracht sind. Solarmodule aus kristallinen

Silizium-Solarzellen weisen häufig einen Standardaufbau mit einer transparenten Frontseite aus Glas, dem

Verkapselungsmaterial, in das die Solarzellen einge- bettet sind, und einer auf der Rückseite aufgebrachten Folie oder Glasscheibe auf. Die mechanische Stabilität des Solarmoduls wird dabei durch die Glasscheibe oder durch einen Rahmen erhalten, der in bspw. aus Aluminium bestehen kann. Zur Verringerung des Gewichts der Solarmodule sind Lösungen bekannt, bei welchen auf das verhältnismäßig schwere Deckglas an der Frontseite verzichtet und an dessen Stelle eine transparente Kunststoffplatte verwendet wird. Allerdings führt dies zu einer deutlich verringerten Steifigkeit, die den gesetzlichen Flächenlast-Anforderungen beim Einsatz der Solarmodule nicht mehr genügt. Es werden daher geeignete Unterkonstruktionen verwendet, durch die die Solarmodule ausreichend gestützt werden, um die Flächenlast-Anforderungen zu erfüllen. Die Solarmodule bei der Montage auf derartige Unterkonstruktionen aufgebracht und in der Regel über Klemm- und Stecksysteme bzw. Verschraubungen an den Unterkonstruktionen befestigt. Damit ist nicht mehr der Schichtverbund des Solarmoduls, sondern die Unterkonstruktion für die Gesamtsteifigkeit verantwortlich.

Stand der Technik

Aus der WO 2007/062633 A2 ist ein photovoltaisches rahmenloses Solarmodul in Plattenform bekannt, bei dem die Schicht mit den Solarzellen auf einer Trägerstruktur aufgebracht ist, die ein Stützprofil aufweist. Die erforderliche Steifigkeit des Solarmoduls wird durch diese Trägerstruktur erhalten, so dass auf die Verwendung eines schweren Frontglases verzichtet werden kann. Als Stützprofil wird in einer Ausgestaltung dieser Druckschrift ein Strangpressprofil vorgeschlagen. Eine andere Ausgestaltung sieht eine geprägte wabenartige Leichtmetallblechstruktur als Stützprofil vor.

Die WO 2009/109180 A2 beschreibt ein Solarmodul mit einer rückseitigen Trägerstruktur, die durch einen plattenförmigen Kunststoffträger mit einer integrierten elektrischen Anschlussstruktur gebildet ist. Die

Anschlussstruktur ist weitgehend biegesteif ausgebildet, so dass der Kunststoffträger durch die

Anschlussstruktur eine verbesserte Flächensteifigkeit erfährt. Zur weiteren Erhöhung der Flächensteifigkeit sind rückseitig rippenartige Verstrebungen am Kunststoffträger angebracht. Aus WO 2012/016732 A2 ist ein Photovoltaik-Modul mit einer auf einem Substrat aufgebrachten

Photovoltaik-Schicht bekannt, wobei das Substrat eine Wabenstruktur aufweist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein weiteres Solarmodul in Leichtbauweise anzugeben, das eine hohe Flächensteifigkeit bei

geringem Gewicht aufweist. Insbesondere soll das vorgeschlagene Leichtbau-Solarmodul eine noch höhere Steifigkeit ermöglichen als die vorgenannten Lösungen des Standes der Technik.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit dem Solarmodul gemäß

Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Solarmoduls sind Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen. Das vorgeschlagene Solarmodul weist in bekannter

Weise eine Schicht mit einer oder mehreren in einer Polymermatrix eingebetteten Solarzellen auf, die auf einer rückseitigen Trägerstruktur aufgebracht ist. Diese Trägerstruktur ist Teil des Solarmoduls und weist somit auch dessen laterale Abmessungen auf . Die Schicht mit den Solarzellen kann dabei in bekannter Weise mit einer Frontabdeckung, beispielsweise einer optisch transparenten Kunststoffplatte oder Kunststofffolie, versehen sein. Die rückseitige Trägerstruktur weist ein Stützprofil auf, das aus mehreren Profilabschnitten gebildet ist, die einen zur Vorder- oder zur Rückseite hin offenen Profilquerschnitt mit mindestens zwei

Profilschenkeln aufweisen. Hierbei kann es sich

beispielsweise um V-förmige, U- förmige, rechteck- abschnitts-, trapezabschnitts- oder halbkreisförmige Profilquerschnitte handeln. Bei dem vorgeschlagenen Solarmodul sind in die offenen Profilquerschnitte einer oder mehrerer der Profilabschnitte einzelne,

mechanische Verstärkungselemente für das Stützprofil eingebracht und mit den Profilabschnitten verbunden. Bei diesen mechanischen Verstärkungselementen handelt es sich vorzugsweise um metallische Elemente.

Der Profilquerschnitt ist dabei aus einer

Schnittansicht des Stützprofils erkennbar, bei der das Stützprofil in einer Schnittebene dargestellt ist, die senkrecht zu der Schicht mit der einen oder den

mehreren in der Polymermatrix eingebetteten Solarzellen orientiert ist.

Bei den einzelnen, mechanischen

Verstärkungselementen handelt es sich vorzugsweise um vorgefertigte Elemente, die vor der Herstellung des Solarmoduls bereitgestellt werden. Durch die Kombination der zur Vorder- oder Rückseite hin offenen Profilquerschnitte der Stützstruktur mit den darin eingelegten oder eingebetteten Verstärkungselementen wird eine besonders gute Flächen- Steifigkeit der Solarmodule bei geringem Gewicht erreicht. Die mechanischen Verstärkungselemente sind dabei vorzugsweise im Bodenbereich der offenen Profil - querschnitte angeordnet. Sie können eingelegt und über geeignete Verbindungsmittel mit den Profilquerschnitten verbunden sein oder auch bereits bei der Herstellung der Profilquerschnitte in diese eingebettet werden, beispielsweise als Inlays beim Prägen oder Spritzen der Profilabschnitte bzw. Trägerstruktur. In einer bevorzugten Ausgestaltung kreuzen sich die Profilabschnitte in der Trägerstruktur. Dadurch wird die Flächensteifigkeit des Solarmoduls in allen Richtungen bei minimalem Materialeinsatz nochmals verbessert .

Das Stützprofil kann dabei aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise aus einem reinen Thermoplasten, einem reinen Duromer, einem partikel- verstärkten Thermoplasten oder Duromer, einem faser- verstärkten Thermoplasten oder Duromer oder einem

Metallblech. Bevorzugt besteht das Stützprofil aus einem faserverstärkten Material, insbesondere aus einem faserverstärkten Thermoplasten oder einem faserverstärkten Duromer. Für die Faserverstärkung können sowohl Kurzfasern, Langfasern, Endlosfasern als auch Fasergewebe eingesetzt werden. Faserverstärkte

Materialien haben den Vorteil einer besonders hohen Steifigkeit bei geringem Gewicht. Weiterhin bietet diese Ausgestaltung der Möglichkeit, die Verstärkungselemente bereits bei der Herstellung direkt in das faserverstärkte Material einzubetten, beispielsweise zwischen zwei Prepregs vor dem anschließenden

Prägevorgang .

Zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit kann das Stützprofil zudem mit einer Flächenverbindung zwischen den einzelnen Profilschenkeln bzw. Profilstegen

versehen werden. Die Flächenverbindung verbindet dabei die Enden der Profilschenkel jeweils aneinander

grenzender und gegenüberliegender Profilabschnitte miteinander und besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Profilabschnitte selbst.

Die Profilabschnitte kreuzen sich bei dem

vorgeschlagenen Solarmodul vorzugsweise unter einem Winkel, der zwischen 75° und 105° liegt, insbesondere senkrecht. Grundsätzlich muss das Raster, das durch die sich kreuzenden Profilabschnitte entsteht, allerdings nicht zwingend quadrat-, rechteck- oder trapezförmig eingeteilt sein. Vielmehr lassen sich nahezu beliebige Unterteilungen realisieren, bei denen die Profilabschnitte auch entsprechend gekrümmt ausgeführt sein können .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Profilabschnitte mit einem Schaumkern ausgefüllt, der beispielsweise aus einem Polymer oder einem glas- basierten Material bestehen kann. Durch geeignete Wahl dieses Materials können die mechanischen, elektrischen und/oder thermischen Eigenschaften der Trägerstruktur verbessert oder modifiziert werden. Unabhängig von der Nutzung eines Schaumkerns können auch wichtige

Modulkomponenten wie Kabel, Wechselrichter, die

Anschlussdose oder Stecker in die Profilabschnitte integriert werden.

Das Stützprofil steht vorzugsweise seitlich über die Schicht mit den Solarzellen über und ist an den Rändern zur Vorderseite hin überhöht, so dass durch das Stützprofil ein Randabschluss für die Schicht mit den Solarzellen gebildet wird. Die Überhöhung kann dabei bis zum vorderen Rand der Schicht mit den Solarzellen oder auch darüber hinaus bis zum vorderen Rand der Frontabdeckung des Solarmoduls reichen.

Die Trägerstruktur ist vorzugsweise über eine Adhäsionsschicht, beispielsweise eine Klebeschicht oder eine Adhäsionsfolie, mit der Schicht mit den Solarzellen verbunden. Die Trägerstruktur ist bei dem vorgeschlagenen Solarmodul vorzugsweise einstückig ausgebildet. Durch die Dimensionierung der Trägerstruktur und die feste Verbindung mit der Schicht mit den Solarzellen wird die geforderte Eigensteifigkeit des Solarmoduls auch ohne eine Frontglasplatte

erreicht. Die Trägerstruktur kann zusätzlich auch eine Zwischenplatte aufweisen, die zwischen der Schicht mit den Solarzellen und dem Stützprofil angeordnet und mit dem Stützprofil, beispielsweise über eine Adhäsionsschicht, fest verbunden ist. Das vorgeschlagene Solarmodul kann sowohl mit kristallinen Solarzellen als auch mit Dünnschicht- Solarzellen ausgeführt werden. Die transparente

Frontseite kann aus einem Glas, einer transparenten Polymerplatte aus Polycarbonat (PC) oder Polymethyl- acrylat (PMMA) bestehen. Auch eine Abdeckung durch eine transparente Folie, beispielsweise aus Ethylen-Tetra- fluorethylen (ETFE) ist möglich. Darunter befinden sich die Solarzellen, welche in ein Verkapselungspolymer eingebettet sind. Dieses kann beispielsweise aus

Ethylenvinylacetat (EVA) , thermoplastischen Polyole- finen (TPO) , Polyvinylbutyral (PVB) , Silikon-basierten Vergussmassen oder Polyurethan-basierten Vergussmassen bestehen. Abgedichtet sind diese vorzugsweise durch eine Barrierefolie, die auch gleichzeitig eine integrierte Adhäsionsschicht enthalten kann, so dass die Schicht mit den Solarzellen direkt auf dieser aufliegt. Mit einer weiteren Adhäsionsschicht wird dann der oben liegende Modulaufbau auf die Trägerstruktur aufgebracht .

Generell lässt sich das vorgeschlagene Solarmodul nicht nur in flächiger bzw. ebener Bauweise reali- sieren. So kann die Form der Trägerstruktur und der darüber liegenden Schichten auch eine Krümmung

aufweisen, so dass das gesamte Solarmodul entsprechend gekrümmt ausgeführt ist. Die Herstellung der Trägerstruktur kann im Resin-

Transfer-Moulding (RTM) - Verfahren, im Vakuumsack- Verfahren, im Handlaminations -Verfahren oder mit einem Thermoform/Thermopress-Verfahren erfolgen. Das Fügen der einzelnen Schichten zu einem Solarmodul erfolgt vorzugsweise im Vakuumlaminationsprozess oder/und einem eventuell zusätzlichen Verguss-Prozess . Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das vorgeschlagene Solarmodul wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein erstes Beispiel für eine

Ausgestaltung der Trägerstruktur des vorgeschlagenen Solarmoduls; Fig. 2 ein zweites Beispiel für eine

Ausgestaltung der Trägerstruktur des vorgeschlagenen Solarmoduls;

Fig. 3 Beispiele für unterschiedliche Raster- Varianten des Stützprofils des

vorgeschlagenen Solarmoduls in

schematischer Darstellung;

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung einer

Ausgestaltung des vorgeschlagenen

Stützprofils ;

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung einer

weiteren Ausgestaltung des vorge- schlagenen Stützprofils;

6 verschiedene Profilquerschnitte der

Profilabschnitte des vorgeschlagenen Stützprofils ;

Fig. 7 verschiedene Profilquerschnitte der

Profilabschnitte des vorgeschlagenen Stützprofils mit Schaumkern; Fig. 8 eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausgestaltung des Stützprofils mit den Verstärkungselementen;

Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung der Ausgestaltung der Figur 8 ;

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine weitere

beispielhafte Ausgestaltung des Stütz - profils mit den Verstärkungselementen;

Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung einer

beispielhaften Ausgestaltung mit integrierten Verstärkungselementen;

Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung einer

beispielhaften Ausgestaltung des

Stützprofils mit Verstärkungselementen und zusätzlichen Befestigungselementen;

Fig. 13 ein Beispiel für einen Aufbau des

vorgeschlagenen Solarmoduls im Querschnitt ;

Fig. 14 ein weiteres Beispiel für einen Aufbau des vorgeschlagenen Solarmoduls im Querschnitt ; Fig. 15 ein weiteres Beispiel für einen Aufbau des vorgeschlagenen Solarmoduls im Querschnitt ; Fig. 16 ein weiteres Beispiel für einen Aufbau des vorgeschlagenen Solarmoduls im Querschnitt ; Fig. 17 ein Beispiel für die Bildung eines

Randabschlusses beim vorgeschlagenen Solarmodul ;

Fig. 18 ein weiteres Beispiel für die Bildung eines Randabschlusses beim vorgeschlagenen Solarmodul;

Fig. 19 ein weiteres Beispiel für die Bildung eines Randabschlusses beim vorge- schlagenen Solarmodul;

Fig. 20 verschiedene Beispiele für die

Integration von Befestigungsmitteln in den Randabschluss des vorgeschlagenen Solarmoduls; und

Fig. 21 ein Beispiel für die Integration von

Befestigungsmitteln in Profilabschnitte des vorgeschlagenen Stützprofils.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Das vorgeschlagene Solarmodul weist eine rückseitige Trägerstruktur auf, die vorzugsweise aus einem faserverstärkten Polymermaterial gebildet ist und eine integrierte sich vorzugsweise kreuzende Profilrippenstruktur bildet. Diese Trägerstruktur kann sowohl die Halterungssysteme als auch elektrische Komponenten wie Anschlussdose oder Kabel- und Steckerverbindungen für das Solarmodul enthalten.

Figur 1 zeigt hierzu ein Beispiel für ein Stütz- profil, durch das die Trägerstruktur gebildet ist. Das Stützprofil 5 ist in diesem Beispiel aus sich senkrecht kreuzenden Profilabschnitten 20 gebildet, die jeweils einen nach oben (zur Modulvorderseite) oder nach unten (zur Modulrückseite) hin offenen U- förmigen Profilquer- schnitt aufweisen. Das Stützprofil 5 weist in diesem

Beispiel ein rechteckförmiges Raster auf. Zur Erhöhung der Steifigkeit dieses Stützprofils 5 kann auch zusätzlich eine Flächenverbindung 21 zwischen den Profilstegen der einzelnen Profilabschnitte 20 ausgebildet sein, wie dies in Figur 2 schematisch dargestellt ist. Die Verstärkungselemente sind in dieser und auch einigen der nachfolgenden Figuren nicht explizit dargestellt . Das Raster des Stützprofils 5 muss nicht zwingend in Quadrat- oder Rechteckform eingeteilt sein. Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung verschiedene Rastervarianten für die Auslegung der Rippenstrukturen bzw. den Verlauf der Profilabschnitte 20 des vorgeschlagenen Stützprofils. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die Profilabschnitte auch gekrümmt verlaufen können und sich auch unter Winkeln 90° kreuzen können.

Die Figuren 4 und 5 zeigen zwei Beispiele einer Querschnittsansicht eines Stützprofils 5 in Längsund/oder Querrichtung der Trägerstruktur. Die Vorder- und/oder Rückseite bzw. Ober- und/oder Unterseite kann dabei gleichmäßig eben ausgeführt werden, wie dies in der Figur 4 dargestellt ist. Weiterhin ist es möglich, den umlaufenden Kantenabschluss des Stützprofils 5 als Überhöhung auszuführen, um dadurch einen Randabschluss für das Solarmodul zu erhalten. Dies ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Die Profilabschnitte 20 können sich zudem in ihrer Steghöhe innerhalb des Stützprofils 5 bzw. der Trägerstruktur unterscheiden.

Die an den Kreuzungsstellen unterbrochenen

Profilabschnitte 20 können offene Halbkreis-, U- oder V-Profile sowie offene Rechteck- oder Trapezprofile darstellen. Dies ist in Figur 6 anhand von vier

Beispielen des Profilquerschnitts der Profilabschnitte 20 schematisch dargestellt. Zur Verbesserung oder

Modifizierung der mechanischen, elektrischen oder thermischen Eigenschaften der Trägerstruktur können die Profilabschnitte 20 zudem mit einem Polymer oder einem auf Glas basierenden Schaumkern 22 ausgefüllt werden, wie dies in der Figur 7 mit den entsprechend ausge- füllten Profilquerschnitten der Profilabschnitte 20 schematisch dargestellt ist. Grundsätzlich ist es möglich, in diese Kammerprofile wichtige Modulkomponenten wie Kabel, Wechselrichter, Anschlussdose oder Stecker zu integrieren.

Das Stützprofil der rückseitigen Trägerstruktur kann je nach Anwendung des entstehenden Solarmoduls im Handfertigungsverfahren für beispielsweise kostenintensive Architekturanwendungen hergestellt werden. Weiterhin ist selbstverständlich auch eine Fertigung in automatisierten, kostengünstigen Verarbeitungsverfahren möglich . Als manuelle oder halbmanuelle Fertigungsverfahren kommen die Handlamination, das Vakuuminfusions- verfahren oder das RTM-Verfahren in Betracht. Allen Verfahren ist gemein, dass die Verstärkungsfasern in ein Formwerkzeug eingelegt und anschließend mit Harz getränkt werden. Diese Verfahren werden derzeit

vornehmlich für kleinere bis mittlere Serien verwendet. Das RTM Verfahren hat zukünftig Potential für Großserien. Für größere Stückzahlen eignet sich das stark automatisierte Spritzguss- oder Formpressverfahren.

Dabei wird ein Prepreg, welches eine Matte aus

faserverstärktem Kunststoff darstellt, auf das

Presswerkzeug gelegt. Beim Schließen von oberer und unterer Werkzeughälfte wird ein Druck von mehreren Tonnen auf das Prepreg aufgebracht, so dass dieses in die Kavitäten des geschlossenen Werkzeuges fließt und den Träger abbildet. Bei duroplastischen Formmassen werden diese Werkzeuge so temperiert, dass das Material vernetzen kann. Typische Werkzeugtemperaturen liegen dabei zwischen 120 und 200 °C. Werden thermoplastische Formmassen verwendet, werden diese vor Einlegen in das Werkzeug über die Schmelztemperatur des Materixpolymers erhitzt, anschließend verpresst und der Träger kühlt anschließend im Werkzeug ab. Übliche Werkzeugtempera- turen liegen dabei unter 100°C.

Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf ein Stützprofil, in der die Verstärkungselemente 23 in den Profilabschnitten 20 zu erkennen sind. In diesem Beispiel erstrecken sich die als Metallstreifen ausgebildeten

Verstärkungselemente 23 quer zum Solarmodul und sind am Boden der Profilabschnitte angeordnet. Die ist in der Querschnittsdarstellung der Figur 9 zu erkennen. In gleicher Weise können sich die Verstärkungselemente 23 selbstverständlich auch in Längsrichtung erstrecken oder kreuzen, wie dies in der Draufsicht der Figur 10 beispielhaft dargestellt ist.

Die Verstärkungselemente 23 können hierbei am Boden der Profilabschnitte 20 befestigt sein,

beispielsweise über eine Schraubverbindung, oder auch direkt in die Profilabschnitte 20 integriert. Dies ist in der Querschnittsdarstellung der Figur 11 beispielhaft dargestellt. Die Verstärkungselemente 23 befinden sich hier zwischen einer oberen 24 und einer unteren Lage 25 der Profilabschnitte 20, die in diesem Beispiel aus einer Matte aus einem faserverstärkten Material gebildet sein kann, z.B. aus einer Glasfasermatte.

Es besteht auch die Möglichkeit, an den Verstärkungselementen 23 Befestigungselemente 17 für die

Befestigung des Solarmoduls an einem Träger oder für die Befestigung anderer Komponenten am Solarmodul bzw. an der Stützstruktur zu nutzen. Ein Beispiel ist in der Querschnittsdarstellung der Figur 12 dargestellt, in der die Befestigungselemente 17 über eine Lochdurchführung 12 mit den Verstärkungselementen 23 verbunden werden können.

Die Figuren 13 bis 16 zeigen verschiedene

beispielhafte Möglichkeiten für den Aufbau eines erfindungsgemäßen Solarmoduls im Querschnitt. Die

Figuren stellen dabei nur einen Ausschnitt aus dem Solarmoduls dar. Das Solarmodul weist in allen

dargestellten Ausgestaltungen eine Schicht 2 mit den Solarzellen auf, die in eine Polymermatrix eingebettet sind. Auf dieser Schicht 2 mit Solarzellen ist eine transparente Frontplatte oder -folie 1 aufgebracht. Die Schicht 2 mit den Solarzellen ist gegenüber der

darunter liegenden Trägerstruktur in diesen Beispielen durch eine Barrierefolie 3 aus einem Polymermaterial getrennt. Dieser Schichtverbund wird in dem Beispiel der Figur 13 über eine Adhäsionsschicht 4, beispielsweise einen Kleber oder Thermoplasten, mit dem

Stützprofil 5 verbunden, das die vorgeschlagene Träger- struktur bildet.

In einem weiteren Beispiel, wie es in der Figur 14 dargestellt ist, ist auf dem Stützprofil 5 über eine Klebeschicht 6 eine Zwischenplatte 7 aufgebracht, die aus Kunststoff oder Metall bestehen kann. Der vorderseitige Schichtverbund aus Frontplatte oder -folie 1, Schicht 2 mit den Solarzellen und Barrierefolie 3 ist dann wiederum über eine Adhäsionsschicht 4 mit der Zwischenplatte 7 verbunden.

Figur 15 zeigt eine Alternative zur Ausgestaltung der Figur 14, bei der das Stützprofil 5 mit nach unten offenen Profilabschnitten ausgebildet ist. Der weitere Modulaufbau ist unverändert.

Figur 16 zeigt schließlich ein Beispiel, bei dem die Rück- bzw. Unterseite des Stützprofils 5 zusätzlich mit einer Metall- oder Kunststoffplatte 7 versehen ist. Diese Metall- oder Kunststoffplatte 7 ist wiederum über eine Klebeschicht 6 mit dem Stützprofil 5 verbunden.

Diese zusätzliche Kunststoff- oder Metallplatte 7 kann zum einen dem Schutz des Stützprofils und zum anderen auch als zusätzliche Verstärkung dienen. Die Figuren 17 bis 19 zeigen verschiedene

Ausgestaltungsmöglichkeiten des Randabschlusses durch das Stützprofil 5. Die Möglichkeit der Bildung eines Randabschlusses durch das Stützprofil 5 wurde bereits im Zusammenhang mit Figur 5 erläutert. Figur 17 zeigt hierbei eine Variante, bei der sich das Stützprofil 5 bis zur Vorderseite der Schicht 2 mit den Solarzellen erstreckt. Die Frontplatte oder -folie 1 deckt dann auch diesen Randabschluss mit ab und ist über eine Klebeschicht 6 mit dem Randabschluss verbunden.

Figur 18 zeigt eine weitere Variante, bei der sich das Stützprofil 5 für den Randabschluss bis an die Vorderseite der Frontplatte oder -folie 1 erstreckt. In diesem Beispiel ist dieser Randabschluss mit den Seiten des Verbundes aus Barrierefolie 3, Schicht 2 mit den Solarzellen und Frontplatte oder -folie 1 über eine Klebeschicht 6 verbunden.

Figur 19 zeigt schließlich eine Ausgestaltung, bei der zusätzlich ein umlaufender Rahmen 8 aus einem

Polymer oder aus Metall über die Klebeschicht 6 auf dem Randabschluss und einem Randbereich der Frontplatte oder -folie 1 aufgeklebt ist.

Die Halterung des Solarmoduls an einer Unterkonstruktion kann durch unterschiedliche Systeme erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine Schrauben-Mutter-Verbindung, eine Nut-Stift-Verbindung oder auch andere bekannte Verbindungstechniken

hergestellt werden. Figur 20 zeigt verschiedene

Beispiele für die Integration geeigneter Befestigungs- mittel in das Stützprofil 5, im Beispiel der Figur 20 in den Randabschluss des Stützprofils 5. Für eine

Schrauben-Mutter-Verbindung können hierzu beispielsweise eine Gewindemutter 9 oder ein Gewinde 11 in das Stützprofil 5 integriert werden. Die Integration erfolgt beispielsweise mit einem Einlegering 10 mit darauf befestigtem Fixierwerkstück. Der rechte Teil der Figur zeigt eine Verbindung durch eine Lochdurchführung 12 im Stützprofil 5 mit einem entsprechenden Auflager 16, das ebenfalls eine Lochbohrung aufweist. Die

Verbindung erfolgt über eine Gewindeschraube 15 mit Unterlegscheibe 14 und eine gegenüber liegende

Schraubenmutter 13.

Die Befestigungsmittel können selbstverständlich auch an anderer Stelle im Stützprofil integriert sein, wie in Figur 21 schematisch angedeutet ist. In diesem Beispiel sind die Befestigungsmittel 17 jeweils in der Profilunterseite der sich kreuzenden Profilabschnitte 20 integriert. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Befestigung an den Verstärkungselementen, wie dies bereits in Verbindung mit Figur 12 erläutert wurde.

Bezugszeichenliste

I Transparente Frontplatte/Frontfolie 2 Schicht mit Solarzellen

3 Barrierefolie

4 Adhäsionsschicht

5 Stützprofil

6 Klebeschicht

7 Metall- oder Kunststoffplatte

8 Rahmen

9 Gewindemutter

10 Einlegering

II Gewinde

12 Lochdurchführung

13 Schraubenmutter

14 Unterlegscheibe

15 Gewindeschraube

16 Auflager

17 Befestigungselement

20 Profilabschnitt

21 Flächenverbindung

22 Schaumkern

23 Verstärkungselemente

24 obere Lage des Profilabschnitts

25 untere Lage des Profilabschnitts