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WO2012016678A1 - Thermoelement, photovoltaic module and photovoltaic installation - Google Patents

Thermoelement, photovoltaic module and photovoltaic installation Download PDF

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WO2012016678A1
WO2012016678A1 PCT/EP2011/003851 EP2011003851W WO2012016678A1 WO 2012016678 A1 WO2012016678 A1 WO 2012016678A1 EP 2011003851 W EP2011003851 W EP 2011003851W WO 2012016678 A1 WO2012016678 A1 WO 2012016678A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermocouple
module
photovoltaic module
surface portion
photovoltaic
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2011/003851
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Wismeth
Thorsten Eurich
Klaus Kalkhof
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of WO2012016678A1 publication Critical patent/WO2012016678A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/60Arrangements for cooling, heating, ventilating or compensating for temperature fluctuations
    • H10F77/63Arrangements for cooling directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. heat sinks directly associated with the photovoltaic cells or integrated Peltier elements for active cooling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40Thermal components
    • H02S40/44Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60Thermal-PV hybrids

Definitions

  • the invention relates to a thermocouple for photovoltaic modules, a photovoltaic module with at least one thermocouple and a photovoltaic system with at least one photovoltaic module.
  • solar energy can be used to generate heat energy by means of a collector or to generate electricity through photovoltaic (PV) modules.
  • PV photovoltaic
  • Hybrid collectors which combine the function of heat generation and the function of power generation in one module are known, for example, from EP 1 873 843 A2 and DE 20 2007 010 901 U1.
  • Such hybrid collectors are sandwiched and have a cover layer, a photovoltaic module (usually consisting essentially of a plurality of solar cells and a heat-conducting rear surface), a heat exchanger for simultaneously cooling the solar cell and heating water, and a heat-insulating layer.
  • the current and hot water yield is not optimally matched in known hybrid collectors.
  • an insulating layer is attached to known hybrid collectors.
  • the efficiency of power generation of PV elements decreases at a higher temperature and with the same floor space, the hot water yield is often much better than the current yield anyway. But excess electricity can be used more meaningful than surplus hot water in particular by the good price situation for fed into the grid solar power.
  • thermocouples for easy retrofitting for existing photovoltaic modules and a photovoltaic module expandable by a thermocouple. Another goal is to optimize the coordination between electricity and hot water yield in hybrid collectors.
  • thermocouple for photovoltaic modules according to claim 1 and a photovoltaic module according to claim 6 is provided.
  • Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention comprises a thermocouple for photovoltaic modules with at least one media channel for a heat exchange medium, a first surface portion and a second surface portion.
  • the first surface portion is formed so that a direct heat exchange between the PV cells and the thermocouple is effected by heat conduction.
  • the second surface portion is inventively designed so that a direct heat exchange takes place by heat conduction between the thermocouple and the ambient air.
  • the first surface portion is suitable and determined to face the PV element during assembly.
  • the second surface portion is suitable and determined to be facing away from the PV element during assembly and to be in contact with the ambient air at the back of the PV element.
  • the media channel has at least one flow connection and at least one return connection for the heat exchange medium and can be designed, for example, in the form of a pipe coil.
  • the thermocouple can also be designed as a hollow chamber plate.
  • the heat exchange medium is preferably a fluid having a high heat capacity, for example, water-based.
  • Heat can thus be delivered from the PV cells to the thermocouple, from where it is dissipated by the heat exchange medium in the media channel on the one hand and by heat exchange with the ambient air on the other hand.
  • the second surface portion is in thermally conductive connection with the first surface portion and thus at least indirectly with the photovoltaic cells. Due to the direct thermal contact of the second surface portion with the ambient air, no waste heat is accumulated in the region of the thermocouple.
  • thermocouples according to the invention are also suitable as retrofit elements.
  • the thermocouple of the invention has a plate-like shape with two substantially parallel surfaces corresponding to the first and second surface portions.
  • first and / or the second surface portion has a smooth surface
  • first and / or the second surface portion has a rough and / or structured surface
  • the heat exchanger is made of materials that conduct good heat at least in the area of the first and / or second surface section and / or media channel. This can be achieved for example by a thin-walled design with a good heat-conducting material, such as sheet metal or aluminum.
  • a good heat-conducting material such as sheet metal or aluminum.
  • the second surface portion has no means for reducing the heat conduction between the thermocouple and the ambient air, in particular no insulating means such as an insulating layer of insulating material or a vacuum layer.
  • the second surface portion includes means for enhancing heat exchange between the thermocouple and the ambient air.
  • Suitable means for enhancing the heat exchange include, for example, passive heat sinks, such as cooling fins, cooling fins or even a simple corrugated metal sheet.
  • the passive heatsinks are made of aluminum.
  • the thermocouple has means for fixing to the sun-remote surface of the photovoltaic module, which are formed are that the thermocouple can be attached to the first surface portion adjacent to the photovoltaic module.
  • the means for fixing are preferably designed so that a reversible fixation is made possible. Suitable means include screws, clamps, connectors, snap-in connections and the like.
  • the means for fixing the thermocouple may be suitable and / or intended for attachment to the frame of existing PV modules or directly on the back surface of the PV module itself. Furthermore, a non-reversible fixation such as sticking or welding is conceivable.
  • thermocouple has no means for fixing to the sun-facing surface of the photovoltaic module, and is suitable and intended to be clamped in the frame at the back of the PV module or held by secondary components anchored to the frame or frame members become.
  • thermocouple is formed in a further embodiment as a retrofit. So existing PV modules can be retrofitted to hybrid modules.
  • the invention further relates to a photovoltaic module with a thermocouple, which has at least one media channel for a heat exchange medium.
  • the photovoltaic module may also have a plurality of thermocouples.
  • a first surface portion of the thermocouple is in direct thermal contact with the PV module and preferably abuts directly on its side facing away from the sun (back).
  • a second surface section on the side of the thermocouple facing away from the PV module is in direct thermal contact with the ambient air. This promotes heat exchange between the PV cells of the module and the ambient air. Waste heat generated in the PV cells is on the one hand through the heat exchanger medium in the media channel and on the other hand additionally dissipated at the second surface portion by heat exchange with the ambient air.
  • thermocouple and / or the PV module have a flat, in-plane shape, such as a plate, with two substantially parallel surfaces.
  • a thermocouple according to the invention according to one of the embodiments described above.
  • thermocouple Due to the lack of an insulating layer on the second surface portion of the thermocouple created by the heat generated at the PV cells heat accumulation.
  • the cooling is optionally enhanced by passive heat sinks. By this additional heat dissipation to the ambient air, the efficiency of the PV cells can be increased.
  • thermocouple is attached to the solar back side of the PV module.
  • the first surface portion of the thermocouple thus adjoins the solar side facing away from the PV module.
  • the second surface portion of the thermocouple faces away from the PV module.
  • the PV modules with thermocouple according to the invention are in one embodiment substantially plate-shaped and have a multilayer sandwich construction.
  • the corresponding stratification includes a transparent and weather-resistant front layer on the sun-facing side, underlying solar cells and a back lining of resistant and highly thermally conductive material.
  • the individual layers are optionally held together by a frame.
  • the back lamination borders directly or over a good heat-conducting intermediate layer of the first surface portion of the thermocouple. This may, for example, be jammed in the frame at the back of the PV module, or held by secondary components anchored to the frame or frame members.
  • thermocouple is a modular part of the photovoltaic module and is reversibly removable. This accomplishes favorable maintenance properties by an interchangeability of the thermocouples. Furthermore, a photovoltaic module which has no thermocouple can be retrofitted.
  • the invention further relates to a photovoltaic system with at least one or more PV modules according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view, a side view and a front view of a photovoltaic system with a photovoltaic module according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through a photovoltaic module without a thermocouple
  • FIG. 3 shows cross sections through various embodiments of a PV module according to the invention
  • FIG. 4 a cross section of an embodiment of a PV module according to the invention
  • FIG. 5 shows a rear view of an embodiment of a PV module according to the invention.
  • FIGS 1a, 1b and 1c show a photovoltaic (PV) system 1 with a plurality of plate-shaped photovoltaic (PV) modules 10.
  • the system comprises a frame 5, which fixes the individual modules, spaced from each other, and the individual plates the sandwich constructed modules holds together.
  • this Appendix 1 is shown in a perspective view, in Figure 1 b in a side view and in Figure 1c in a front view.
  • the sun-facing side or front side of the PV system 1 or of the PV modules 10 is marked with the letter A, the side facing away from the sun with the letter B.
  • FIG. 2 shows a cross section through a PV module 10 without a thermocouple.
  • the module consists essentially of a multilayer plate which is pressed between two frame members 5 below a nose 6.
  • the nose 6 and one or more projections 9 on the underside of the frame members 5 form recess 8, which receives the PV module.
  • the projection 9 may extend horizontally over the entire frame, or it may be present only at selected locations individual projections 9. These serve optionally as an attack surface for fasteners 9a (shown here as screws) for connecting the system 1 with a frame.
  • FIG. 2 also shows an optionally present putty 7 between the PV module and the frame elements, which seals the joints occurring between the PV module 10 and the frame elements 5 on the front side A and / or the back side B against water entry and during pressing can seal similar.
  • the PV module typically does not completely fill the recess 8 of the frame 5, and at the rear B remains between the PV module and the or the projections 9, a gap 8a with the height hi.
  • This gap 8a may for example represent a reserve of space, or possibly also allows easier access to the fasteners 9a by a fitter.
  • Typical values for height h1 include, for example, the range of between about 30 mm and about 50 mm, preferably between about 35 mm and about 45 mm.
  • the module 10 has on the sun-facing front side A a weather-resistant, transparent layer 11 such as a glass plate. Typical layer thicknesses are for example between about 3 mm and about 7 mm.
  • the solar cells for example, made of polycrystalline silicon form the underlying layer 12.
  • the back side lamination 13 On the back side facing away from the sun B is the back side lamination 13, for example one or more weather-resistant and / or good heat-conducting films, e.g. Plastic films.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c show various embodiments of a PV module 10 according to the invention with a thermocouple 20.
  • the structure of the PV module 10 has already been described in connection with FIG.
  • the thermocouple 20 adjoins the rear side B facing away from the sun and / or the sun-remote surface of the back side covering 13 of the PV module.
  • thermocouple 20 has a calender-shaped media channel 21 for a heat exchange medium, preferably water.
  • thermocouple 20 as well as the PV module 10 is pressed between the frame members 5 so that it is in direct thermal contact with the back of the PV module 10.
  • a putty 7 may also seal at the back B of the thermocouple 20 any resulting during pressing joints.
  • the thermocouple 20 takes a part of the gap 8a between the PV element 10 and projection 9 a. It may already be incorporated during the production of the PV module, in particular be pressed into the recess 8 miteebesst. Further, it is possible for the thermocouple 20 Add later or stick to the back cover 13.
  • the thermocouple can be optionally retrofitted or replaced.
  • the hybrid module is thus constructed modularly from PV module 10 and thermocouple 20.
  • thermocouple On the back of the thermocouple
  • 20 here is also a passive heat sink 22a (here: cooling fins) to enhance the heat exchange with the ambient air.
  • a passive heat sink 22a here: cooling fins
  • a passive heat sink 22b (here in the form of an aluminum corrugated sheet) simultaneously represents the structure of the thermocouple 20.
  • the corrugated sheet is, like the thermocouple in the embodiments described in connection with FIGS. 3a and 3b, in the gap 8a the back B of the PV module 10 between the frame elements 5 is pressed.
  • thermocouple 21 for the cooling medium.
  • density of such a thermocouple on the side panels can be improved by a putty 7 yet.
  • FIG. 4 shows a cross-section through a further embodiment of a PV module 10 according to the invention with a thermocouple 20 arranged on the rear side.
  • This embodiment is structurally similar to the embodiment shown in FIG. 3a, but two further fastening mechanisms of the thermocouple 20 on the rear side of the PV Module 10 is shown.
  • thermocouple 20 On the left side, a spring 27 is shown, which is inserted between the thermocouple 20 and a projection 9 at the rear end of the frame 5 in the gap 8a and presses the thermocouple 20 to the back of the PV module.
  • a frame 25 On the right side, a frame 25 is shown, which is fastened by means of the screw 26 on the frame 5 and acts as a fixation for the thermocouple 20.
  • each of the illustrated fastening mechanisms can also be used on both sides, in addition to or instead of a compression between the frame members. 5
  • thermocouple 20 is flush mounted by the fastening means and flat on the back side lamination 13 of the PV module 10 adjacent.
  • the thermocouple 20 can also be glued to the back. It is advantageous if the thermocouple 20 covers the back of the PV module substantially completely. Alternatively, only a part of the back can be covered.
  • FIG. 5 shows a PV module according to the invention from FIG. 3b from the sun-facing side B.
  • the thermocouple 20 completely covers the back surface of the photovoltaic module 10 and the back cover, respectively.
  • the calender-shaped media channel 21 with flow connection 23 and return connection 24 is shown as a dotted line.
  • a heat exchange medium is with low temperature via feed line 23 into the media channel, while the flow through the media channel 21 is heated by waste heat from the PV module and leaves the thermocouple through the return line 24th
  • the PV module Due to the constant heat dissipation through both the heat exchange medium and the ambient air, the PV module is cooled particularly effectively, resulting in a better current efficiency.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)

Abstract

The present invention relates to a thermoelement for a photovoltaic module comprising a media channel for a heat exchanger medium, a first surface section, which is suitable and intended for coming into direct thermal contact with the photovoltaic module, and a second surface section. According to the invention, the thermoelement, photovoltaic module and the photovoltaic installation are distinguished by the fact that the second surface section is in direct thermal contact with the ambient air.

Description

Thermoelement, Photovoltaikmodul und Photovoltaikanlage  Thermocouple, photovoltaic module and photovoltaic system

Die Erfindung betrifft ein Thermoelement für Photovoltaikmodule, ein Photovoltaikmodul mit zumindest einem Thermoelement und eine Photovoltaikanlage mit wenigstens einem Photovoltaikmodul. The invention relates to a thermocouple for photovoltaic modules, a photovoltaic module with at least one thermocouple and a photovoltaic system with at least one photovoltaic module.

Grundsätzlich kann Solarenergie zur Erzeugung von Wärmeenergie mit Hilfe eines Kollektors oder zur Erzeugung von elektrischem Strom durch Photovoltaik (PV)- Module genutzt werden. Hybridkollektoren, welche die Funktion der Wärmeerzeugung und die Funktion der Stromerzeugung in einem Modul vereinigen, sind beispielsweise aus der EP 1 873 843 A2 und der DE 20 2007 010 901 U1 bekannt. Derartige Hybridkollektoren sind sandwichartig aufgebaut und weisen eine Deckschicht, ein Photovoltaikmodul (normalerweise im Wesentlichen bestehend aus mehreren Solarzellen und einer wärmeleitenden Rückfläche), einen Wärmetauscher zur gleichzeitigen Kühlung der Solarzelle und Erwärmung von Wasser, und eine wärmedämmende Isolierschicht auf. Basically, solar energy can be used to generate heat energy by means of a collector or to generate electricity through photovoltaic (PV) modules. Hybrid collectors which combine the function of heat generation and the function of power generation in one module are known, for example, from EP 1 873 843 A2 and DE 20 2007 010 901 U1. Such hybrid collectors are sandwiched and have a cover layer, a photovoltaic module (usually consisting essentially of a plurality of solar cells and a heat-conducting rear surface), a heat exchanger for simultaneously cooling the solar cell and heating water, and a heat-insulating layer.

Eine Erweiterung bestehender Photovoltaikmodule zu Hybridkollektoren gestaltet sich jedoch oft schwierig, da vielfach geeignete Wärmetauscher (Thermoelemente) nicht erhältlich sind. Das Ersetzen von bestehenden Photovoltaikmodulen durch Hybridkollektoren ist hingegen unwirtschaftlich. Daher wird zur Erweiterung einer bestehenden PV-Anlage durch einen thermischen Solarkollektor, beispielsweise auf einem Hausdach, meist auf Hybridkollektoren verzichtet und es werden separate Solarkollektoren hinzugefügt. Dies führt zu einer schlechten Platzausnutzung, wodurch unter anderem der bei gegebener Nutzfläche erzielbare Energiegewinn vermindert wird. However, an extension of existing photovoltaic modules to hybrid collectors is often difficult, since many suitable heat exchangers (thermocouples) are not available. The replacement of existing photovoltaic modules by hybrid collectors, however, is uneconomical. Therefore, to expand a existing PV system by a solar thermal collector, for example, on a house roof, usually omitted on hybrid collectors and it will be added to separate solar panels. This leads to a poor utilization of space, whereby among other things, the energy gain that can be achieved for a given useful area is reduced.

Ferner ist die Strom- und Warmwasserausbeute in bekannten Hybridkollektoren nicht optimal aufeinander abgestimmt. Um die Warmwasserausbeute zu erhöhen, wird bekannten an Hybridkollektoren eine Isolierschicht angebracht. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung von PV-Elementen sinkt jedoch bei einer höheren Temperatur und bei gleicher Nutzfläche ist die Warmwasserausbeute oft ohnehin deutlich besser als die Stromausbeute. Überschüssiger Strom kann aber insbesondere durch die gute Preislage für in das Netz eingespeisten Solarstrom sinnvoller genutzt werden als überschüssiges Warmwasser. Furthermore, the current and hot water yield is not optimally matched in known hybrid collectors. In order to increase the warm water yield, an insulating layer is attached to known hybrid collectors. However, the efficiency of power generation of PV elements decreases at a higher temperature and with the same floor space, the hot water yield is often much better than the current yield anyway. But excess electricity can be used more meaningful than surplus hot water in particular by the good price situation for fed into the grid solar power.

Es ist nun ein Ziel der Erfindung, Thermoelemente zur einfachen Nachrüstung für bestehende Photovoltaikmodule und ein um ein Thermoelement erweiterbares Pho- tovoltaikmodul bereitzustellen. Ein weiteres Ziel ist es, die Abstimmung zwischen Strom- und Warmwasserausbeute in Hybridkollektoren zu optimieren. It is now an object of the invention to provide thermocouples for easy retrofitting for existing photovoltaic modules and a photovoltaic module expandable by a thermocouple. Another goal is to optimize the coordination between electricity and hot water yield in hybrid collectors.

Erfindungsgemäß ist ein Thermoelement für Photovoltaikmodule gemäß Anspruch 1 sowie ein Photovoltaikmodul gemäß Anspruch 6 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. According to the invention a thermocouple for photovoltaic modules according to claim 1 and a photovoltaic module according to claim 6 is provided. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Demgemäß umfasst die Erfindung ein Thermoelement für Photovoltaikmodule mit wenigstens einem Medienkanal für ein Wärmetauschermedium, einem ersten Oberflächenabschnitt und einem zweiten Oberflächenabschnitt. Der erste Oberflächenabschnitt ist so ausgebildet, dass ein direkter Wärmeaustausch zwischen den PV- Zellen und dem Thermoelement durch Wärmeleitung erfolgt. Der zweite Oberflächenabschnitt ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass ein direkter Wärmeaustausch durch Wärmeleitung zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft stattfindet. Der erste Oberflächenabschnitt ist geeignet und bestimmt, bei einer Montage dem PV-Element zugewandt zu sein. Der zweite Oberflächenabschnitt ist geeignet und bestimmt, bei einer Montage dem PV-Element abgewandt zu sein und mit der Umgebungsluft an der Rückseite des PV-Elementes in Kontakt zu stehen. Accordingly, the invention comprises a thermocouple for photovoltaic modules with at least one media channel for a heat exchange medium, a first surface portion and a second surface portion. The first surface portion is formed so that a direct heat exchange between the PV cells and the thermocouple is effected by heat conduction. The second surface portion is inventively designed so that a direct heat exchange takes place by heat conduction between the thermocouple and the ambient air. The first surface portion is suitable and determined to face the PV element during assembly. The second surface portion is suitable and determined to be facing away from the PV element during assembly and to be in contact with the ambient air at the back of the PV element.

Der Medienkanal weist zumindest einen Vorlaufanschluss und zumindest einen Rücklaufanschluss für das Wärmetauschermedium auf und kann beispielsweise in Form einer Rohrschlange ausgebildet sein. Das Thermoelement kann auch als Hohlkammerplatte ausgeführt sein. Das Wärmetauschermedium ist vorzugsweise ein Fluid mit einer hohen Wärmekapazität, beispielsweise auf Wasserbasis. The media channel has at least one flow connection and at least one return connection for the heat exchange medium and can be designed, for example, in the form of a pipe coil. The thermocouple can also be designed as a hollow chamber plate. The heat exchange medium is preferably a fluid having a high heat capacity, for example, water-based.

Wärme kann somit von den PV-Zellen an das Thermoelement abgegeben werden, von wo sie durch das Wärmetauschermedium im Medienkanal einerseits und durch Wärmetausch mit der Umgebungsluft andererseits abgeführt wird. Der zweite Oberflächenabschnitt steht mit dem ersten Oberflächenabschnitt und somit zumindest mittelbar mit den Photovoltaikzellen in wärmeleitender Verbindung. Durch den direkten thermischen Kontakt des zweiten Oberflächenabschnittes mit der Umgebungsluft wird im Bereich des Thermoelements keine Abwärme gestaut. Heat can thus be delivered from the PV cells to the thermocouple, from where it is dissipated by the heat exchange medium in the media channel on the one hand and by heat exchange with the ambient air on the other hand. The second surface portion is in thermally conductive connection with the first surface portion and thus at least indirectly with the photovoltaic cells. Due to the direct thermal contact of the second surface portion with the ambient air, no waste heat is accumulated in the region of the thermocouple.

Durch die Vermeidung eines Wärmestaus im Thermoelement und die zusätzliche Abfuhr von Wärme durch die Umgebungsluft wird im Vergleich zu vorbekannten Hybridkollektoren eine bessere Kühlung des PV-Elementes auf Kosten der Wärmeausbeute des Wärmetauschermediums erreicht. Das Verhältnis Stromausbeute zu Warmwasserausbeute wird somit zu Gunsten der Stromausbeute verschoben, was wie Eingangs erklärt wünschenswert ist. By avoiding heat build-up in the thermocouple and the additional removal of heat by the ambient air better cooling of the PV element is achieved at the expense of heat recovery of the heat exchanger medium compared to prior art hybrid collectors. The ratio of current efficiency to warm water yield is thus shifted in favor of the current efficiency, which is desirable as explained at the beginning.

Durch die einfache Bauart sind die erfindungsgemäßen Thermoelemente zudem als Nachrüstelemente geeignet. Vorzugsweise hat das erfindungsgemäße Thermoelement eine plattenförmige Gestalt mit zwei im Wesentlichen parallelen Flächen, die dem ersten und dem zweiten Oberflächenabschnitt entsprechen. Due to the simple design, the thermocouples according to the invention are also suitable as retrofit elements. Preferably, the thermocouple of the invention has a plate-like shape with two substantially parallel surfaces corresponding to the first and second surface portions.

In einer Ausführungsform weist der erste und/oder der zweite Oberflächenabschnitt eine glatte Oberfläche auf, in einer anderen Ausführungsform weist der erste und/oder der zweite Oberflächenabschnitt eine raue und/oder strukturierte Oberfläche auf. In one embodiment, the first and / or the second surface portion has a smooth surface, in another embodiment, the first and / or the second surface portion has a rough and / or structured surface.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Wärmetauscher zumindest im Bereich des ersten und/oder zweiten Oberflächenabschnitts und/oder Medienkanals aus gut wärmeleitenden Materialien gefertigt. Dies kann beispielsweise durch eine dünnwandige Ausführung mit einem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Blech oder Aluminium erreicht werden. Gegebenenfalls ist auch eine die Wärmeleitung verbesserte Zwischenschicht vorhanden. Geeignete Materialien und/oder Zwischenschichten haben vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/(m K), vorzugsweise mehr als 5 W/(m K) und besonders bevorzugt mehr als 10 W/(m K). In a further embodiment, the heat exchanger is made of materials that conduct good heat at least in the area of the first and / or second surface section and / or media channel. This can be achieved for example by a thin-walled design with a good heat-conducting material, such as sheet metal or aluminum. Optionally, there is also an intermediate layer which improves the heat conduction. Suitable materials and / or intermediate layers preferably have a thermal conductivity of more than 1 W / (m K), preferably more than 5 W / (m K), and more preferably more than 10 W / (m K).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Oberflächenabschnitt keine Mittel zur Verminderung der Wärmeleitung zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft aufweist, insbesondere keine Isoliermittel wie beispielsweise eine Dämmschicht aus Isoliermaterial oder auch eine Vakuumschicht. In one embodiment it is provided that the second surface portion has no means for reducing the heat conduction between the thermocouple and the ambient air, in particular no insulating means such as an insulating layer of insulating material or a vacuum layer.

In einer Ausführungsform weist der zweite Oberflächenabschnitt Mittel zur Verstärkung des Wärmeaustauschs zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft auf. Geeignete Mittel zur Verstärkung des Wärmeaustauschs umfassen beispielsweise passive Kühlkörper, wie Kühlrippen, Kühllamellen oder auch ein einfaches Wellblech. Gegebenenfalls bestehen die passiven Kühlkörper aus Aluminium. In one embodiment, the second surface portion includes means for enhancing heat exchange between the thermocouple and the ambient air. Suitable means for enhancing the heat exchange include, for example, passive heat sinks, such as cooling fins, cooling fins or even a simple corrugated metal sheet. Optionally, the passive heatsinks are made of aluminum.

In einer Ausführungsform weist das Thermoelement Mittel zur Fixierung an der sonnenabgewandten Oberfläche des Photovoltaik-Moduls auf, die so ausgebildet sind, dass das Thermoelement mit dem ersten Oberflächenabschnitt angrenzend an das Photovoltaik-Modul befestigt werden kann. Die Mittel zur Fixierung sind vorzugsweise so ausgebildet, dass eine reversible Fixierung ermöglicht wird. Geeignete Mittel umfassen Schrauben, Klammern, Steckverbindungen, Rastverbindungen und Ähnliches. Die Mittel zur Fixierung des Thermoelements können zur Befestigung am Rahmen von bestehenden PV-Modulen oder direkt an der rückseitigen Oberfläche des PV-Moduls selbst geeignet und/oder bestimmt sein. Ferner ist eine nicht reversible Fixierung wie ein Ankleben oder Anschweißen denkbar. In one embodiment, the thermocouple has means for fixing to the sun-remote surface of the photovoltaic module, which are formed are that the thermocouple can be attached to the first surface portion adjacent to the photovoltaic module. The means for fixing are preferably designed so that a reversible fixation is made possible. Suitable means include screws, clamps, connectors, snap-in connections and the like. The means for fixing the thermocouple may be suitable and / or intended for attachment to the frame of existing PV modules or directly on the back surface of the PV module itself. Furthermore, a non-reversible fixation such as sticking or welding is conceivable.

In einer Ausführungsform weist das Thermoelement keine Mittel zur Fixierung an der sonnenabgewandten Oberfläche des Photovoltaik-Moduls auf, und ist geeignet und bestimmt, im Rahmen an der Rückseite des PV-Moduls verklemmt zu werden, oder von am Rahmen oder an Rahmenelementen verankerten Sekundärbauteilen gehalten zu werden. In one embodiment, the thermocouple has no means for fixing to the sun-facing surface of the photovoltaic module, and is suitable and intended to be clamped in the frame at the back of the PV module or held by secondary components anchored to the frame or frame members become.

Für bestehende Photovoltaikmodule ohne thermische Wärme-Kollektoren ist das Thermoelement in einer weiteren Ausführungsform als Nachrüstteil ausgebildet. So können bestehende PV-Module zu Hybridmodulen nachgerüstet werden. For existing photovoltaic modules without thermal heat collectors, the thermocouple is formed in a further embodiment as a retrofit. So existing PV modules can be retrofitted to hybrid modules.

Die Erfindung betrifft ferner ein Photovoltaikmodul mit einem Thermoelement, welches zumindest einen Medienkanal für ein Wärmetauschermedium aufweist. Das Photovoltaikmodul kann auch mehrere Thermoelemente aufweisen. Ein erster Oberflächenabschnitt des Thermoelements steht in direktem thermischen Kontakt mit dem PV-Modul und grenzt vorzugsweise direkt an dessen sonnenabgewandte Seite (Rückseite) an. The invention further relates to a photovoltaic module with a thermocouple, which has at least one media channel for a heat exchange medium. The photovoltaic module may also have a plurality of thermocouples. A first surface portion of the thermocouple is in direct thermal contact with the PV module and preferably abuts directly on its side facing away from the sun (back).

Erfindungsgemäß steht ein zweiter Oberflächenabschnitt an der dem PV-Modul abgewandten Seite des Thermoelementes in direktem thermischen Kontakt mit der Umgebungsluft. Dadurch wird ein Wärmeaustausch zwischen den PV-Zellen des Moduls und der Umgebungsluft begünstigt. In den PV-Zellen entstehende Abwärme wird einerseits durch das Wärmetauschermedium im Medienkanal und andererseits zusätzlich am zweiten Oberflächenabschnitt durch Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft abgeführt. According to the invention, a second surface section on the side of the thermocouple facing away from the PV module is in direct thermal contact with the ambient air. This promotes heat exchange between the PV cells of the module and the ambient air. Waste heat generated in the PV cells is on the one hand through the heat exchanger medium in the media channel and on the other hand additionally dissipated at the second surface portion by heat exchange with the ambient air.

In einem solchen, erfindungsgemäßen Hybridkollektor wird im Vergleich zur vorbekannten Hybridkollektoren eine bessere Kühlung des PV-Elementes auf Kosten der Wärmeausbeute des Wärmetauschermediums erreicht. Das Verhältnis Stromausbeute zu Warmwasserausbeute wird somit zu Gunsten der Stromausbeute verschoben, was wie Eingangs ausgeführt wünschenswert ist. In such a hybrid collector according to the invention, a better cooling of the PV element is achieved at the expense of the heat yield of the heat exchanger medium in comparison to the previously known hybrid collectors. The ratio of current efficiency to warm water yield is thus shifted in favor of the current efficiency, which is desirable as stated in the introduction.

Vorzugsweise haben das Thermoelement und/oder das PV-Modul eine flache, in einer Ebene ausgedehnte Gestalt, wie eine Platte, mit zwei im Wesentlichen parallelen Flächen. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Thermoelements gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Preferably, the thermocouple and / or the PV module have a flat, in-plane shape, such as a plate, with two substantially parallel surfaces. Particularly preferred is the use of a thermocouple according to the invention according to one of the embodiments described above.

Durch das Fehlen einer Dämmschicht am zweiten Oberflächenabschnitt des Thermoelements entsteht durch die an den PV-Zellen entstehende Wärme kein Wärmestau. Die Kühlung wird dabei durch passive Kühlkörper gegebenenfalls verstärkt. Durch diese zusätzliche Wärmeabfuhr an die Umgebungsluft kann der Wirkungsgrad der PV-Zellen erhöht werden. Due to the lack of an insulating layer on the second surface portion of the thermocouple created by the heat generated at the PV cells heat accumulation. The cooling is optionally enhanced by passive heat sinks. By this additional heat dissipation to the ambient air, the efficiency of the PV cells can be increased.

Das Thermoelement ist an der sonnenabgewandten Rückseite des PV- oduls angebracht. Der erste Oberflächenabschnitt des Thermoelements grenzt somit an die sonnenabgewandte Seite des PV-Moduls. Der zweite Oberflächenabschnitt des Thermoelements ist dem PV-Modul abgewandt. The thermocouple is attached to the solar back side of the PV module. The first surface portion of the thermocouple thus adjoins the solar side facing away from the PV module. The second surface portion of the thermocouple faces away from the PV module.

Die erfindungsgemäßen PV-Module mit Thermoelement sind in einer Ausführungsform im Wesentlichen plattenförmig und weisen eine mehrschichtige Sandwichkonstruktion auf. Die entsprechenden Schichtung umfassen eine transparente und witterungsbeständige Frontschicht auf der sonnenzugewandten Seite, darunterliegende Solarzellen und eine Rückenkaschierung aus widerstandsfähigem und gut wärmeleitendem Material. Die einzelnen Schichten werden gegebenenfalls von einem Rahmen zusammengehalten. An die Rückenkaschierung grenzt direkt oder über eine gut wärmeleitende Zwischenschicht der erste Oberflächenabschnitt des Thermoelements an. Dieses kann beispielsweise im Rahmen an der Rückseite des PV- Moduls verklemmt sein, oder von am Rahmen oder an Rahmenelementen verankerten Sekundärbauteilen gehalten werden. The PV modules with thermocouple according to the invention are in one embodiment substantially plate-shaped and have a multilayer sandwich construction. The corresponding stratification includes a transparent and weather-resistant front layer on the sun-facing side, underlying solar cells and a back lining of resistant and highly thermally conductive material. The individual layers are optionally held together by a frame. The back lamination borders directly or over a good heat-conducting intermediate layer of the first surface portion of the thermocouple. This may, for example, be jammed in the frame at the back of the PV module, or held by secondary components anchored to the frame or frame members.

In einer Ausführungsform ist das Thermoelement ein modularer Bestandteil des Photovoltaikmoduls und ist reversibel abnehmbar. Dies bewerkstelligt günstige Wartungseigenschaften durch eine Austauschbarkeit der Thermoelemente. Ferner kann ein Photovoltaikmodul welches kein Thermoelement aufweist nachgerüstet werden. In one embodiment, the thermocouple is a modular part of the photovoltaic module and is reversibly removable. This accomplishes favorable maintenance properties by an interchangeability of the thermocouples. Furthermore, a photovoltaic module which has no thermocouple can be retrofitted.

Die Erfindung betrifft ferner eine Photovoltaikanlage mit wenigstens einem oder mehreren erfindungsgemäßen PV-Modulen. The invention further relates to a photovoltaic system with at least one or more PV modules according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Figuren und Ausführungsbeispielen. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following figures and embodiments.

In den Figuren zeigen: In the figures show:

Figur 1 : eine perspektivische Ansicht, eine Seitenansicht und eine Frontalansicht einer Photovoltaikanlage mit einem erfindungsgemäßen Photovoltaikmodul, 1 shows a perspective view, a side view and a front view of a photovoltaic system with a photovoltaic module according to the invention,

Figur 2: einen Querschnitt durch ein Photovoltaik-Modul ohne ein Thermoelement, FIG. 2 shows a cross section through a photovoltaic module without a thermocouple,

Figur 3: Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen PV-Moduls, FIG. 3 shows cross sections through various embodiments of a PV module according to the invention,

Figur 4: einen Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PV- Moduls, und Figur 5: eine Rückansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PV- Moduls. Figure 4: a cross section of an embodiment of a PV module according to the invention, and FIG. 5 shows a rear view of an embodiment of a PV module according to the invention.

Figuren 1a, 1b und 1c zeigen eine Photovoltaik (PV-) Anlage 1 mit mehreren, plat- tenförmigen Photovoltaik (PV-) Modulen 10. Die Anlage weist einen Rahmen 5 auf, der die einzelnen Module fixiert, voneinander beabstandet, und die einzelnen Platten der sandwichartig konstruierten Module zusammenhält. Figures 1a, 1b and 1c show a photovoltaic (PV) system 1 with a plurality of plate-shaped photovoltaic (PV) modules 10. The system comprises a frame 5, which fixes the individual modules, spaced from each other, and the individual plates the sandwich constructed modules holds together.

In Figur 1a ist diese Anlage 1 in einer perspektivischen Ansicht, in Figur 1 b in einer Seitenansicht und in Figur 1c in einer Frontalansicht gezeigt. Die sonnenzugewandte Seite bzw. Vorderseite der PV-Anlage 1 bzw. der PV-Module 10 ist mit dem Buchstaben A gekennzeichnet, die sonnenabgewandte Seite mit dem Buchstaben B. In Figure 1a, this Appendix 1 is shown in a perspective view, in Figure 1 b in a side view and in Figure 1c in a front view. The sun-facing side or front side of the PV system 1 or of the PV modules 10 is marked with the letter A, the side facing away from the sun with the letter B.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch ein PV-Modul 10 ohne Thermoelement. Das Modul besteht im Wesentlichen aus einer mehrschichtigen Platte, welche zwischen zwei Rahmenelementen 5 unterhalb einer Nase 6 verpresst ist. Die Nase 6 und ein oder mehrere Vorsprünge 9 an der Unterseite der Rahmenelemente 5 bilden dabei Ausnehmung 8, die das PV-Modul aufnimmt. Der Vorsprung 9 kann sich horizontal über den gesamten Rahmen erstrecken, oder es können nur an ausgewählten Stellen einzelne Vorsprünge 9 vorhanden sein. Diese dienen gegebenenfalls als Angriffsfläche für Befestigungselemente 9a (hier als Schrauben dargestellt) zur Verbindung der Anlage 1 mit einem Gestell. FIG. 2 shows a cross section through a PV module 10 without a thermocouple. The module consists essentially of a multilayer plate which is pressed between two frame members 5 below a nose 6. The nose 6 and one or more projections 9 on the underside of the frame members 5 form recess 8, which receives the PV module. The projection 9 may extend horizontally over the entire frame, or it may be present only at selected locations individual projections 9. These serve optionally as an attack surface for fasteners 9a (shown here as screws) for connecting the system 1 with a frame.

Zwischen dem PV-Modul und den Rahmenelementen ist in Figur 2 ferner noch ein gegebenenfalls vorhandener Kitt 7 dargestellt, der die beim Verpressen auftretenden Fugen zwischen dem PV-Modul 10 und den Rahmenelementen 5 an der Vorderseite A und/oder der Rückseite B vor Wassereintrag und ähnlichem abdichten kann. FIG. 2 also shows an optionally present putty 7 between the PV module and the frame elements, which seals the joints occurring between the PV module 10 and the frame elements 5 on the front side A and / or the back side B against water entry and during pressing can seal similar.

Das PV-Modul füllt die Ausnehmung 8 des Rahmens 5 typischerweise nicht vollständig aus, und an der Rückseite B verbleibt zwischen dem PV-Modul und dem bzw. den Vorsprüngen 9 ein Zwischenraum 8a mit der Höhe hi. Dieser Zwischenraum 8a kann beispielsweise eine Platzreserve darstellen, oder ermöglicht gegebenenfalls auch einen einfacheren Zugriff auf die Befestigungselemente 9a durch einen Monteur. Typische Werte für die Höhe h1 umfassen beispielsweise den Bereich von zwischen etwa 30 mm und etwa 50 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 35 mm und etwa 45 mm. The PV module typically does not completely fill the recess 8 of the frame 5, and at the rear B remains between the PV module and the or the projections 9, a gap 8a with the height hi. This gap 8a may for example represent a reserve of space, or possibly also allows easier access to the fasteners 9a by a fitter. Typical values for height h1 include, for example, the range of between about 30 mm and about 50 mm, preferably between about 35 mm and about 45 mm.

Das Modul 10 weist auf der sonnenzugewandten Vorderseite A eine witterungsresi- stente, durchsichtige Schicht 11 wie beispielsweise eine Glasplatte auf. Typische Schichtdicken betragen beispielsweise zwischen etwa 3 mm und etwa 7 mm. Die beispielsweise aus polykristallinem Silizium gefertigten Solarzellen bilden die dahinter liegende Schicht 12. An der sonnenabgewandten Rückseite B befindet sich die Rückseitenkaschierung 13, beispielsweise eine oder mehrere witterungsbeständige und/oder gut wärmeleitende Folien, z.B. Kunststoffolien. The module 10 has on the sun-facing front side A a weather-resistant, transparent layer 11 such as a glass plate. Typical layer thicknesses are for example between about 3 mm and about 7 mm. The solar cells, for example, made of polycrystalline silicon form the underlying layer 12. On the back side facing away from the sun B is the back side lamination 13, for example one or more weather-resistant and / or good heat-conducting films, e.g. Plastic films.

Figuren 3a, 3b und 3c zeigen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen PV-Moduls 10 mit einem Thermoelement 20. Der Aufbau des PV-Moduls 10 wurde bereits im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben. Das Thermoelement 20 grenzt an die sonnenabgewandte Rückseite B bzw. an die sonnenabgewandte Oberfläche der Rückseitenkaschierung 13 des PV-Moduls an. FIGS. 3a, 3b and 3c show various embodiments of a PV module 10 according to the invention with a thermocouple 20. The structure of the PV module 10 has already been described in connection with FIG. The thermocouple 20 adjoins the rear side B facing away from the sun and / or the sun-remote surface of the back side covering 13 of the PV module.

Das Thermoelement 20 weist einen kalanderförmigen Medienkanal 21 für ein Wärmetauschermedium, vorzugsweise Wasser auf. The thermocouple 20 has a calender-shaped media channel 21 for a heat exchange medium, preferably water.

In der in Figur 3a dargestellten Ausführungsform wird das Thermoelement 20 wie auch das PV-Modul 10 zwischen den Rahmenelementen 5 verpresst, so dass es in direktem thermischen Kontakt mir der Rückseite des PV-Moduls 10 steht. Ein Kitt 7 kann auch an der Rückseite B des Thermoelements 20 etwaige beim Verpressen entstehende Fugen abdichten. Das Thermoelement 20 nimmt dabei einen Teil des Zwischenraums 8a zwischen PV-Element 10 und Vorsprung 9 ein. Es kann bereits bei der Produktion des PV-Moduls miteingebaut werde, insbesondere in die Ausnehmung 8 miteingepresst werden. Ferner ist es möglich, das Thermoelement 20 nachträglich einzusetzen oder an die Rückseitenkaschierung 13 anzukleben. Das Thermoelement kann so gegebenenfalls nachgerüstet oder ausgetauscht werden. In the embodiment shown in Figure 3a, the thermocouple 20 as well as the PV module 10 is pressed between the frame members 5 so that it is in direct thermal contact with the back of the PV module 10. A putty 7 may also seal at the back B of the thermocouple 20 any resulting during pressing joints. The thermocouple 20 takes a part of the gap 8a between the PV element 10 and projection 9 a. It may already be incorporated during the production of the PV module, in particular be pressed into the recess 8 miteebesst. Further, it is possible for the thermocouple 20 Add later or stick to the back cover 13. The thermocouple can be optionally retrofitted or replaced.

Das Hybridmodul ist somit modular aus PV-Modul 10 und Thermoelement 20 aufgebaut. The hybrid module is thus constructed modularly from PV module 10 and thermocouple 20.

Durch Wärmeleitung durch die Rückseitenkaschierung 13 und die dünne Wand des Wärmetauscherkanals bzw. des Thermoelements, beispielsweise ein Aluminiumblech, wird ein guter Wärmetausch zwischen den Solarzellen und dem Wärmetauschermedium ermöglicht. Auf der dem PV-Modul abgewandten, oder mit anderen Worten auf der sonnenabgewandten Seite B des Moduls liegenden Rückseite des Thermoelementes 20 ist keine Isolierung vorgesehen. Vielmehr wird durch Wärmeleitung durch die dünne Rückwand des Wärmetauscherkanals bzw. des Thermoelements, beispielsweise ein Aluminiumblech, wird ein guter Wärmetausch mit der Umgebungsluft ermöglicht. By heat conduction through the Rückseitenkaschierung 13 and the thin wall of the heat exchanger channel or the thermocouple, for example, an aluminum sheet, a good heat exchange between the solar cell and the heat exchanger medium is made possible. On the side facing away from the PV module, or in other words on the side facing away from the sun B of the module rear side of the thermocouple 20 no insulation is provided. Rather, by heat conduction through the thin rear wall of the heat exchanger duct or the thermocouple, for example, an aluminum sheet, a good heat exchange with the ambient air is made possible.

Die in der Figur 3b dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in Figur 3a dargestellten Ausführungsform. Auf der Rückseite des ThermoelementesThe embodiment illustrated in FIG. 3b substantially corresponds to the embodiment shown in FIG. 3a. On the back of the thermocouple

20 befindet sich hier jedoch ferner ein passiver Kühlkörper 22a (hier: Kühlrippen) zur Verstärkung des Wärmeaustauschs mit der Umgebungsluft. However, 20 here is also a passive heat sink 22a (here: cooling fins) to enhance the heat exchange with the ambient air.

In der in Figur 3c dargestellten Ausführungsform stellt ein passiver Kühlkörper 22b (hier in Form eine Aluminiumwellblechs) gleichzeitig die Struktur des Thermoelements 20 dar. Das Wellblech wird, wie das Thermoelement in den im Zusammenhang mit Figuren 3a und 3b beschriebenen Ausführungsformen, im Zwischenraum 8a an der Rückseite B des PV-Moduls 10 zwischen den Rahmenelementen 5 ver- presst. In the embodiment shown in FIG. 3c, a passive heat sink 22b (here in the form of an aluminum corrugated sheet) simultaneously represents the structure of the thermocouple 20. The corrugated sheet is, like the thermocouple in the embodiments described in connection with FIGS. 3a and 3b, in the gap 8a the back B of the PV module 10 between the frame elements 5 is pressed.

Durch das Verpressen entstehen durch die Wellblech-Struktur des passiven Kühlkörpers 20, die im Wesentlichen den Kanalverlauf bestimmt, selbst MedienbahnenDue to the compression caused by the corrugated sheet structure of the passive heat sink 20, which essentially determines the channel course, even media webs

21 für das Kühlmedium. Die Dichte eines derartigen Thermoelements an den Seitenbahnen kann durch einen Kitt 7 noch verbessert werden. Durch die Kühlkörper kann die in einem erfindungsgemäßen PV-Modul begünstigte Kühlung der Solarzellen durch den zusätzlichen Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft noch verstärkt werden. 21 for the cooling medium. The density of such a thermocouple on the side panels can be improved by a putty 7 yet. By the heat sink favored in a PV module according to the invention cooling of the solar cells by the additional heat exchange with the ambient air can be further enhanced.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PV-Moduls 10 mit einem rückseitig angeordneten Thermoelement 20. Diese Ausführungsform ist konstruktiv im Wesentlichen an die in Figur 3a dargestellte Ausführungsform angelehnt, jedoch werden zwei weitere Befestigungsmechanismen des Thermoelements 20 an der Rückseite des PV-Moduls 10 gezeigt. FIG. 4 shows a cross-section through a further embodiment of a PV module 10 according to the invention with a thermocouple 20 arranged on the rear side. This embodiment is structurally similar to the embodiment shown in FIG. 3a, but two further fastening mechanisms of the thermocouple 20 on the rear side of the PV Module 10 is shown.

Auf der linken Seite ist eine Feder 27 gezeigt, die zwischen dem Thermoelement 20 und einem Vorsprung 9 am hinteren Ende des Rahmens 5 in den Zwischenraum 8a eingebracht ist und das Thermoelement 20 an die Rückseite des PV-Moduls drückt. Auf der rechten Seite ist ein Gestell 25 gezeigt, welches mittels der Schraube 26 am Rahmen 5 befestigt ist und als Fixierung für das Thermoelement 20 wirkt. Selbstverständlich kann jeder der dargestellten Befestigungsmechanismen auch beidseitig verwendet werden, zusätzlich oder statt einem Verpressen zwischen den Rahmenbauteilen 5. On the left side, a spring 27 is shown, which is inserted between the thermocouple 20 and a projection 9 at the rear end of the frame 5 in the gap 8a and presses the thermocouple 20 to the back of the PV module. On the right side, a frame 25 is shown, which is fastened by means of the screw 26 on the frame 5 and acts as a fixation for the thermocouple 20. Of course, each of the illustrated fastening mechanisms can also be used on both sides, in addition to or instead of a compression between the frame members. 5

Das plattenförmige Thermoelement wird durch die Befestigungsmittel bündig und flächig an der Rückseitenkaschierung 13 des PV-Moduls 10 angrenzend angebracht. Alternativ kann das Thermoelement 20 auch an der Rückseite angeklebt werden. Vorteilhaft ist, wenn das Thermoelement 20 die Rückseite des PV-Moduls im Wesentlichen vollständig abdeckt. Alternativ kann auch nur ein Teil der Rückseite abgedeckt werden. The plate-shaped thermocouple is flush mounted by the fastening means and flat on the back side lamination 13 of the PV module 10 adjacent. Alternatively, the thermocouple 20 can also be glued to the back. It is advantageous if the thermocouple 20 covers the back of the PV module substantially completely. Alternatively, only a part of the back can be covered.

In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes PV-Modul aus Figur 3b von der sonnenabge- wandten Seite B gezeigt. Das Thermoelement 20 bedeckt die rückseitige Oberfläche des Photovoltaik-Moduls 10 bzw. die Rückseitenkaschierung 13 vollständig. Der kalanderförmige Medienkanal 21 mit Vorlaufanschluss 23 und Rücklaufan- schluss 24 ist als gepunktete Linie dargestellt. Ein Wärmetauschermedium wird mit niedriger Temperatur über Vorlaufleitung 23 in den Medienkanal geführt, während der Strömung durch den Medienkanal 21 durch Abwärme aus dem PV-Modul erwärmt und verlässt das Thermoelement durch die Rücklaufleitung 24. FIG. 5 shows a PV module according to the invention from FIG. 3b from the sun-facing side B. FIG. The thermocouple 20 completely covers the back surface of the photovoltaic module 10 and the back cover, respectively. The calender-shaped media channel 21 with flow connection 23 and return connection 24 is shown as a dotted line. A heat exchange medium is with low temperature via feed line 23 into the media channel, while the flow through the media channel 21 is heated by waste heat from the PV module and leaves the thermocouple through the return line 24th

Durch die ständige Wärmeabfuhr durch sowohl das Wärmetauschermedium als auch die Umgebungsluft wird das PV-Modul besonders wirksam gekühlt, was zu einer besseren Stromausbeute führt. Due to the constant heat dissipation through both the heat exchange medium and the ambient air, the PV module is cooled particularly effectively, resulting in a better current efficiency.

Claims

Patentansprüche claims 1. Thermoelement für ein Photovoltaikmodul mit einem Medienkanal für ein Wärmetauschermedium, 1. thermocouple for a photovoltaic module with a media channel for a heat exchange medium, einem ersten Oberflächenabschnitt, der geeignet und bestimmt ist in direkten thermischen Kontakt mit dem Photovoltaikmodul zu treten, und  a first surface portion suitable and destined to come in direct thermal contact with the photovoltaic module, and einem zweiten Oberflächenabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenabschnitt in direktem thermischen Kontakt mit der Umgebungsluft steht.  a second surface portion, characterized in that the second surface portion is in direct thermal contact with the ambient air. 2. Thermoelement nach Anspruch 1 , wobei der zweite Oberflächenabschnitt keine Mittel zur Verminderung der Wärmeleitung zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft aufweist. 2. A thermocouple according to claim 1, wherein the second surface portion has no means for reducing the heat conduction between the thermocouple and the ambient air. 3. Thermoelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Oberflächenabschnitt Mittel zur Verstärkung des Wärmetausches zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft aufweist. 3. A thermocouple according to claim 1 or 2, wherein the second surface portion comprises means for enhancing the heat exchange between the thermocouple and the ambient air. 4. Thermoelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Thermoelement Mittel zur vorzugsweise reversiblen Fixierung an der sonnenab- gewandten Oberfläche des Photovoltaikmoduls aufweist. 4. Thermocouple according to one of the preceding claims, wherein the thermocouple comprises means for preferably reversible fixation on the sunab- turned surface of the photovoltaic module. 5. Thermoelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Thermoelement ein Nachrüstteil für Photovoltaikmodule ist. 5. Thermocouple according to one of the preceding claims, wherein the thermocouple is a retrofit part for photovoltaic modules. 6. Photovoltaikmodul mit einem Thermoelement, welches zumindest einen Medienkanal für ein Wärmetauschermedium aufweist, 6. photovoltaic module with a thermocouple, which has at least one media channel for a heat exchange medium, wobei ein erster Oberflächenabschnitt des Thermoelements in direktem thermischen Kontakt mit dem Photovoltaikmodul steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Oberflächenabschnitt des Thermoelements in direktem thermischen Kontakt mit der Umgebungsluft steht.  wherein a first surface portion of the thermocouple is in direct thermal contact with the photovoltaic module, characterized in that a second surface portion of the thermocouple is in direct thermal contact with the ambient air. 7. Photovoltaikmodul nach Anspruch 6, wobei der zweite Oberflächenabschnitt keine Mittel zur Verminderung der Wärmeleitung zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft aufweist. 7. A photovoltaic module according to claim 6, wherein the second surface portion has no means for reducing the heat conduction between the thermocouple and the ambient air. 8. Photovoltaikmodul nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite Oberflächenabschnitt Mittel zur Verstärkung des Wärmetausches zwischen dem Thermoelement und der Umgebungsluft aufweist. 8. A photovoltaic module according to claim 6 or 7, wherein the second surface portion comprises means for enhancing the heat exchange between the thermocouple and the ambient air. 9. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Thermoelement ein modularer Bestandteil des Photovoltaikmoduls ist und vorzugsweise reversibel abnehmbar und/oder austauschbar und/oder nachrüstbar ist. Photovoltaikanlage mit wenigstens einem Photovoltaikmodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9. 9. Photovoltaic module according to one of claims 6 to 8, wherein the thermocouple is a modular part of the photovoltaic module and is preferably reversibly removable and / or exchangeable and / or retrofittable. Photovoltaic system with at least one photovoltaic module according to one of claims 6 to 9.
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