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CN113875147A - 用于从环境光生成能量的设备和光电转换设备 - Google Patents

用于从环境光生成能量的设备和光电转换设备 Download PDF

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CN113875147A
CN113875147A CN202080039110.2A CN202080039110A CN113875147A CN 113875147 A CN113875147 A CN 113875147A CN 202080039110 A CN202080039110 A CN 202080039110A CN 113875147 A CN113875147 A CN 113875147A
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CN
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array
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conductor
photovoltaic
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Application number
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J·特尔·希普霍斯特
T·J·L·瓦赫纳尔
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Original Assignee
Lusoco
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Abstract

用于从环境光生成能量的设备。用于从环境光特别是太阳光生成能量的设备包括透明面板(15、16)，其前面具有用于环境光的侧向入射表面(A)且侧面具有光耦合到光电转换设备(250)的出射表面。光学有源光致发光结构(18)布置在入射表面的下游，能够且被配置为在由入射在其上的辐射激发时发出发射辐射。发射辐射部分经由面板(15、16)传播到出射表面(U)并传播到转换设备。转换设备包括相关联的机械互连的光伏模块(200)阵列，每个光伏模块包括一个或更多个光伏电池。模块(200)电连接在光学有源前面上的第一导体(210)和相对的后面上的第二导体(220)之间。阵列中的连续模块彼此重叠，使得一个模块的第一导体和后续模块的第二导体彼此接触。

Description

用于从环境光生成能量的设备和光电转换设备
技术领域
本发明涉及一种用于从环境光特别是从太阳光生成能量的设备，包括至少一个至少基本上透明的面板，该面板在前面上具有用于环境光的侧向入射表面并且具有在入射表面侧向的，特别是基本上横向于入射表面的至少一个出射表面，该出射表面被光学耦合到光电转换设备。本发明进一步涉及一种应用于其中或至少可应用于其中的光电转换设备。
背景技术
从太阳光生成能量作为持续能量源正在以日益增加的规模发生。这实质上涉及适配于其的、密集地填充有太阳能电池的多个太阳能电池面板。这些面板被指向太阳，并且太阳光或多或少直接地被太阳能电池捕获并且被转换成电能。尽管随着该技术的持续优化，由此可以实现越来越好的转换效率，但是这样的面板具有如下的缺点：对于它们而言不总是有足够的空间可用，并且这样的面板通常被认为在美学上是无吸引力的。
用于从环境光(特别是太阳光)产生电的一种替代设备是一种所谓的发光太阳能集光器(luminescent solar concentrator，LSC)。这样的设备例如从美国专利US 8969715已知。该发明涉及表现为光波导的面板，环境光在相对大的前面区域上入射在该光波导上。位于其后的发光域的发光结构中的分子或原子由此被激发。当它们下降至较低能量状态时，这些分子/原子发射相对全向的发射辐射，通常具有比激发辐射的波长更长的波长。其至少一部分耦合到面板中，并且由于面板相对于周围区域的较高折射率而被捕获在面板中。由于面板内的全内反射，这部分辐射最终到达其端部侧表面并在那里离开面板。然后，光耦合到该出射表面的光伏设备将辐射转换成电。
尽管这种LSC设备的转换效率将小于更常规的太阳能电池面板的转换效率，但这在很大程度上由可以实现LSC设备的有源表面积和低成本来补偿。LSC设备可特别地用作建筑物正面中的窗户，且由此覆盖比屋顶表面上的太阳能电池面板可用的表面积大得多的表面积。而且，屋顶表面上的太阳能电池面板和正面中的LSC设备的组合是可能的。本发明在此特别适用于高层办公建筑物并且特别适用于天窗玻璃建筑物，这些建筑物经常表现为巨大的面向太阳的玻璃立面。
由于出射表面相对于前表面的相对小的可用表面积，所以希望光伏设备尽可能最佳地利用该表面积。这不仅涉及应用在光伏设备中的一个或更多个光伏电池的转换效率，而且涉及该表面上的高密度电池、有利的可缩放性和有利的成本价格。
发明内容
本发明的目的尤其在于提供一种用于从环境光生成能量的设备，由此可以实现这些目的中的一个或更多个。
为此目的，一种用于从环境光生成能量的设备具有根据本发明的特征：转换设备包括相关联的机械互连的光伏模块阵列，每个光伏模块均包括一个或更多个光伏电池、第一导体和第二导体，在所述光伏模块中的每个光伏模块中，所述一个或更多个光伏电池电连接在所述相关模块的光学有源前面上的第一导体与所述相关模块的相对的后面上的第二导体之间，以及模块阵列中的连续模块彼此部分重叠，使得一个模块的第一导体和后续模块的第二导体彼此接触。该光伏设备因此包括多个相继的光伏模块的串联连接，这些光伏模块以机械方式组装成装配整体。
在前面上，模块具有光伏操作的光学有源表面，将被转换成电的辐射入射到该光学有源表面上。由于后续模块以该表面落在一个模块的后面上的导体之上(重叠)，所以几乎不需要在设备的纵向方向上损失表面积。在一个优选实施例中，该光伏设备的特征还在于这些模块中的每一个的宽度被适配成该至少一个出射表面的宽度，并且该模块阵列的长度被适配成该至少一个出射表面的长度。出射表面的表面区域因此同样被最佳地利用，由此出射表面的可用且光学有源的部分可以被特别有效地利用。
根据本发明的转换设备可以沿着至少一个面板的边缘应用，并且由此捕获环境光，特别是太阳光，并且直接转换成电。在这种情况下，该面板可以是相对常规的窗口，该窗口例如用于使日光进入建筑物的空间中并且因此有助于将太阳光转换成电，例如，出于向分布式消费者(诸如用于自动化建筑物管理的家庭自动化系统或其他(智能)系统中的传感器和作动器)供电的目的。由此还可以有利的方式替换可再充电的电源。
对于更高的转换因子，本发明还可以应用于发光太阳能集光器(LSC)中。在那种情况下，除了直接太阳辐射之外，还可以利用从发光获得的次级的发射辐射以转换成电。为此目的，该设备的一个优选实施例具有根据本发明的特征：光致发光域的光致发光结构布置在所述入射表面与所述出射表面之间，这些域能够并且被配置为在由入射在其上的初级辐射激发时发出发射辐射，以及将该发射辐射的至少一部分光学地耦合到所述至少一个面板中，其中由于全内反射，所述发射辐射至少部分地传播至所述出射表面并且传播至所述转换设备。
根据本发明的设备的另一个优选实施例的特征在于，所述模块中的每一个使用载体基板，特别是柔性载体膜，所述一个或更多个光伏电池被布置在所述载体基板上，所述载体基板包括超过所述一个或更多个光伏电池的接触区，所述模块的所述第一导体在所述接触区上延伸，并且所述模块在所述接触区中与所述阵列中的相邻模块重叠。由于这种配置，其中载体基底提供超过模块的接触区域，连续的模块可以以特别实际的方式简单地通过将具有其第二导体的后续模块放置在位于那里的其前任模块的第一导体上而组装成互连的阵列。所述设备的特定实施例在此具有以下特征：所述模块阵列中的连续模块在所述重叠的位置处相互堆叠，以用于在所述连续模块的所述第一导体与所述第二导体之间形成压力接触的目的。
为了保护这些模块免受环境因素(如空气和水(蒸气))影响，根据本发明的设备的另一个优选实施例具有以下特征：该光伏设备包括防潮膜组件，包括在所述模块阵列的光学有源面上的光学透明的第一阻挡膜和在所述模块阵列的相对的后面上的第二阻挡膜，所述第一阻挡膜和第二阻挡膜在所述模块阵列外部横向延伸，特别是完全环绕，并且在相互重叠的位置处相互连接，以便以至少基本上气密的方式包围模块阵列。在此背景下，阻挡膜应理解为是指以有效的方式保护模块免于水和水蒸汽进入的膜。
一个替代性的优选实施例在此具有的特征是，光电转换设备包括防潮膜组件，包括在所述模块阵列的光学有源面上的光学透明的第一阻挡膜和在所述模块阵列的相对的后面上的第二阻挡膜，所述模块阵列的侧面在任一侧与边缘密封件相接，并且特别是被边缘密封件环绕并且与所述边缘密封件一起包围在这些膜之间，以便以至少基本上气密的方式包围所述模块阵列。
就此而言，就根据本发明的设备的特定实施例而言，已获得特别好的结果，其特征在于每个所述膜包括塑料膜，特别是在所述光学有源面上的光学透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和在所述后面上的光学深色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。因此，将模块封装在一组阻挡膜之间抵消了其过早降解。
在另一个具体实施例中，其特征在于所述阻挡膜和所述模块阵列在光学透明且疏水的粘合剂介于其间的情况下相互粘附，这种防潮性和保护被进一步增强。粘合剂形成疏水性密封剂，从而对模块进行额外的保护。在这种情况下，该堆叠依次包括：第一膜-＞粘合剂-＞模块-＞粘合剂-＞第二膜。如果在模块的侧面提供合适的边缘密封，则这也粘附在膜之间作为对湿气的额外屏障。
对于模块的有效保护，膜的宽度对于防止湿气的侧向进入和影响是重要的。鉴于此，以相对于模块阵列的长度和宽度的过量的长度和宽度有利地施加膜，以便由此确保最佳密封。然后，可选的额外的边缘密封件可布置在膜之间的模块的侧面，并且与膜一起封闭作为额外的预防措施。
出于光电模块阵列与电负载或存储装置的外部电连接的目的，可以在其上提供相应的连接电极。根据本发明的设备的另一个优选实施例具有在此的特征：模块阵列中的第一模块和模块阵列的最终模块各自设置有连接电极，其中第一模块的连接电极和最终模块的连接电极各自位于模块阵列的后面上。因此，连接电极位于整体的后面上，大致在同一个公共平面中，从例如在上述阻挡膜组件之间的气密和水密密封的观点来看，这是有利的。
为了在该阵列中的这些光伏模块的一个最外侧光伏模块处从该第一导体的水平桥接到该后面上的电极，该设备的一个具体实施例具有根据本发明的特征：连接电极中的一个经由导电中间本体连接至由此连接的所述模块的所述第一导体，该中间本体特别地包括光学非有源模块的一部分，更特别地包括第二电极。通过具体地在此将一个虚设模块(的一部分)用作该中间本体，所述高度差被无缝地吸收，并且对于该第一导体的连接，此外可以使用与在其他光伏模块之间所使用的相同的可靠的互连。
对于光伏设备与面板的实际集成，设备的另一优选实施例具有以下特征：光伏设备包括形状保持型材，形状保持型材具有底部和从底部延伸的相对的支腿并且以紧密配合的方式落在至少一个面板上，并且光伏模块阵列布置在型材的底部与型材的支腿内侧的至少一个面板的出射表面之间。因为该型材是形状保持的，即或多或少是刚性的并且在尺寸上是稳定的，该型材可以被布置在该至少一个面板的端部侧表面上并且以相对简单的方式被夹紧或粘附在其上。
为了应用在倾斜表面中，例如在倾斜屋顶中的天窗中，该设备的具体实施例在此具有根据本发明的特征：该模块阵列的光学有源前面与该型材的底部形成锐角。该相关角度在此可以适配于环境光(特别是来自太阳)的最佳入射角度，而不管入射表面在此取向的角度如何。为了改进整个设备的防水性，该设备的另一个优选实施例在此具有以下特征：膜组件的相对的纵向面在防水层介于其间的情况下连接至所述U形型材的相邻支腿，所述防水层特别地包括密封粘合剂的珠子、更特别地包括硅胶粘合剂的珠子。
尽管光伏设备所覆盖的面积相对较小，为了实现最佳效率，优选地使用基于光伏电池的光伏模块，所述光伏电池由除硅之外的高质量半导体材料制成。考虑到这一点，根据本发明的设备的另一优选实施例具有如下特征：光伏模块包括一个或更多个半导体材料电池，所述半导体材料来自硅、砷化镓(GaAs)、硒化铜铟(CIG)、硒化铜铟镓(CIGS)的组，并且特别地包括硒化铜铟镓(CIGS)电池。此处该半导体应用于在柔性基板上的多晶薄膜中形成CIGS太阳能电池。此类太阳能电池产生特别好的转换效率，并且如果处于正确的形式，则可以很好地用于在此描述的应用。
通过根据本发明的设备的另一个优选实施例实现了效率上的进一步改进和成本价格上的降低，其特征在于，这些模块各自在该第一导体与该第二导体之间维持约0.6伏的电势差。每个模块因此提供0.6伏的电压跳变，并且此类模块的阵列可以通过串联连接对应数量的模块而组装成其任何倍数。阵列上的总电压降可由此适于例如所连接负载或能量存储装置的理想输入电压，由此可避免转换器的使用，以及由此可避免否则将由于转换器的使用所导致的转换损耗。
附图说明
本发明进一步涉及如上所述的光伏设备并且应用在根据本发明的设备中，并且现在将基于示例性实施例和附图来进一步阐述。在附图中：
图1示出了根据本发明的设备在建筑物的外墙中的示例性实施例；
图2示出了应用在图1的设备中的光伏设备的横截面；
图3示出了应用在图2的设备中的光伏模块的横截面；
图4示出了图3所示类型的互连光伏模块阵列的一个横截面；
图5示出了图3的光伏模块从其分离的半制成品(semi-manufacture)；
图6示出了图3的光伏模块的俯视图；
图7示出了应用在图1的设备中的光伏设备的俯视图；
图8示出了在用于在根据本发明的设备中应用的一组膜之间的光伏设备的气密组件；以及
图9示出了一组膜之间的光伏设备的替代性组件。
在此另外指出，这些图纯粹是示意性的并且不总是以(相同的)比例绘制。为了清楚起见，一些尺寸具体地可以被放大到更大或更小的程度。对应的部件在附图中用相同的参考数字表示。
具体实施方式
图1示出了用于从环境光生成能量的设备的典型应用，其中该设备被集成在建筑物的外墙1中的窗口10中或与窗口10集成在一起。在该实施例中，设备这里采用三重形式，即，窗口10的左侧的设备11、右侧的设备12和下侧的设备13。在该窗中提供了层压装配玻璃(glazing)15、16、17，该装配玻璃具有第一透明玻璃面板15和第二透明玻璃面板16，并且在第一透明玻璃面板15和第二透明玻璃面板16之间布置了例如聚酯的透明膜17，还参见图2。发光域18的发光结构位于膜上。这种结构典型地具有在单独点18的20％与100％之间的覆盖度。
发光点18各自包括发光染料，该发光染料具有吸收第一波长的初级辐射并且因此发射第二波长的次级辐射(在此被称为发射辐射)的能力。这种现象是基于以下机理：所讨论的染料被初级辐射激发到更高的能带，并且然后下降到更低的能级，同时发射第二个、通常更长的波长的光子。在本申请中，在此优选地选择的染料，其中该第一波长和第二波长彼此去除以便防止所谓的(第二辐射的)自吸收。在此应用的染料包括BASF
Figure BDA0003375605400000071
FRED305并且能够吸收波长约578nm的初级辐射并发射615nm的发射辐射。两个波长均位于通过人类感知可见的光谱的部分中。
图1中所示的配置包括相对大的侧向区域A，参见图2，该侧向区域为入射在其上的环境光(特别是日光)提供进入窗口。该辐射将被部分地允许不受阻碍地(即在点18之间)穿过装配玻璃15、16，并且被点18部分地吸收。由此产生的发射辐射或多或少全向发射，从而将部分地进入面板15、16中的一个。如果入射角在此小于面板的临界角，则此辐射将通过全内反射(TIR)被捕获在相关面板15、16中并且然后在面板的端部侧表面处离开。
因此，这些端部侧表面各自形成了出射表面U，该出射表面与在此根据本发明布置的光伏设备11、12、13之一光学地共线。这些设备11、12、13各自包括形状保持U形型材20，例如轻金属(如铝)或形状保持塑料，具有相对的支腿21、22，在它们之间布置有光电转换设备250，该光电转换设备包括光伏模块阵列。在这种情况下，转换设备250在此平行于在两个侧向设备11、12的情况下的U形型材的底部23，还参见图2，但是在设备13的情况下，下侧与底部23形成角度，以便还能够在太阳较低时捕获足够的太阳光。
为了能够最佳地保护转换设备250免受来自周围区域的空气和湿气的影响，否则空气和湿气会对其性能和寿命具有非常不利的影响，转换设备250被气密密封地包围在两个透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的阻挡膜26、27之间，这两个阻挡膜是空气密封的和蒸汽密封的。膜26、27在转换设备250介于之间的情况下借助疏水粘附件25彼此层压，该疏水粘附件包封该转换设备并且由此另外密封该转换设备，还参见图8。为了还尽可能多地阻止外部湿气，在整个长度上沿着叠层250、26、27的侧边缘布置了适合的密封剂(胶粘剂)的珠子29(见图2)，该珠子还在U形型材20中提供粘附。
图9中示出了光伏设备250的替代组件。在这种情况下，转换设备250也密封在两个PET膜26、27之间，密封转换设备的疏水粘合剂25介于其间。在这种情况下，光学透明的PET膜27被施加在光学有源面上，而光学密集的、黑色的、至少深色的PET膜26位于后面上，用于与其相对应的转换设备250的材料和外观，转换设备250也具有深色。设备250的侧面与边缘密封件28相接。为此目的，使用了聚异丁烯丁基橡胶(Quanex Solargain Edge Tape SETLP03)的粘合条带或珠子28，该粘合条带或珠子防止或至少抑制湿气和空气的渗透并且因此帮助保护转换设备250免受腐蚀和降解。这种边缘密封件28的应用允许叠层26、250、27的更紧凑的构造，并且由此允许更有用的光伏面积用于增强设备的效率。
为了尽可能地利用可用区域U，就转换设备而言努力尽可能高的填充密度。为此目的，在该实施例中基于互连模块阵列使用转换设备，其中一个互连模块在图3中以截面示出。这是光伏半导体主体250，其中一个或更多个光伏电池一起形成具有大约0.6伏特量级的工作电势跃变的模块200。通过将更多或更少的这种模块串联互连，因此可以用0.6伏的倍数的工作电压实现设备。在该实施例中，阵列中的六个这样的模块串联连接，以便实现总共3.6伏的输出电压，所述输出电压由此最佳地适于与其耦接的用户(诸如电池单元)的工作电压，且由此使得电压转换器不必要。
为此在本实施例中使用多晶铜铟镓硒化物或CIGS的半导体主体。这是铜、铟、镓和硒的半导体材料。通式是CuInxGa(1-x)Se2。这种材料以薄层(1.5-2.5μm)的形式施加在作为基底的柔性聚酰胺膜210上，为此目的，该柔性聚酰胺膜涂覆有钼的精细层(0.3-0.4μm)。通常还将硫化镉和氧化锌层施加至CIGS层。在光学有源面上，每个模块200具有第一导体210，参见图3。这是来自半导体工艺的金属化件(metallization)，由此也实现了设备250。这在半导体材料250上沉积为曲折的导体路径，也参见图5。在后面上，膜230上具有不锈钢的柔性金属层220，这用作第二导体。此第二导体在此大致位于半导体主体250的整个表面的半导体主体250的位置处，并且电连接至半导体主体250的后面金属化件(未进一步示出)。每个模块因此电连接在模块200的前面上的第一导体路径210与膜230的后面上的全表面第二导体220之间。
与半导体主体250相邻，膜230包括连接区域240，连接区域240不被第二导体220占用，但是第一导体210在连接区域240之上延伸，也参见图4。阵列中的连续模块200因此可以通过将连续模块200与其全表面第二(后面)导体220堆叠在先前模块的第一导体的导体路径210上的连接区240中而以相对简单的方式彼此串联连接，参见图4。由此产生的压力接触在此重叠中足以用于有效的电接触，该电接触可以可选地通过短的加热步骤和/或在它们之间施加的导电糊剂来强化。重要的是，由于连续模块相对于彼此的几乎无缝连接，在连接区域240的位置处几乎没有光学有源表面区域丢失。
在一个或更多个这样的阵列中，例如，对于约3.6伏特的输出电压，总是在六个阵列中，还可以通过在相关设备11、12、13的纵向尺寸上或者在窗口10的高度或宽度上如此互连多个与其传动连接的模块来在外部实现极高的覆盖度，其中各个阵列并联连接。通过将金属带(在这种情况下为镀银铜)连接至阵列中的第一最外侧模块的后导体220，每个这样的阵列设置有外部连接电极310、320。在阵列的相对的最外侧模块处，非操作性中间模块400(的一部分)被用作虚设的，以便与前面上的导体路径210桥接水平差。通过利用非有源模块的一部分或整个模块，更具体地，其第二电极220，第二连接电极320在此可以以类似的方式布置(例如，焊接或导电粘附)在与第一连接电极310共同的平面中。因此，光伏设备的长度尺寸与面板15…17的出射表面U的对应尺寸的所有但最优的适配是可能的。
为了在面板15…17的宽度方向上也最佳地配合与其对应的出射表面U的尺寸，尽管半导体模块200、400可以其他方式以一般半导体工艺制造，但有利地使用图5中所示的半制成品。这种半制成品包括作为透明的柔性基板的聚合物膜230，在该基板上布置了具有顶部金属化件210的转换设备250，如图3的横截面中所示。曲折的顶部金属化件210具有约6.6毫米的节距。该半制成品还包括在半导体材料250的位置处在整个表面上的后面上的第二导体，其中接触区240由此对于该侧是不被占用的。第二导体在此包括不锈钢的金属层，该金属层与膜一起在辊对辊压延工艺中组装成层压件。该半制成品包括具有大约如200-400毫米的长度乘以大约50-70毫米的宽度的条带。接触区240为约10-15毫米宽。所述半导体材料占据所述条带的宽度的另外35-60毫米。在此应用的条带具有312毫米的长度乘以56.5毫米的宽度。
为了形成模块200，将条带沿着分离线S分离，例如用剪刀或刀片切割，由此将单独的模块与其分离，在图6中示出了其中一个模块。考虑到用于阻挡膜26、27的空间，分离线的相互间距在此可以相对有效地适配于设备的U形型材20内的可用宽度。关于相对的支腿21、22之间的中间空间，U形型材将进而适于面板组件15…17的端部侧表面的尺寸，且由此适于出口窗U的宽度。在这种情况下，宽度在10毫米与15毫米之间的一组模块因此以这种方式与图5的条带分离，并且如图4所示，互连成阵列。然后，该阵列设置有连接电极310、320，并且与阻挡膜26、27层压成图7中所示的组件，其中插入虚设模块400。
除了来自发光域18的次级发射辐射之外，太阳光也将在日光期间直接入射在模块上，这显著地有助于沿着边缘布置的设备11…13的整体效率。因为此分量将不存在或几乎不存在于上侧，所以可以例如在那里应用发射具有至少大致初级辐射的波长的人造光的光源14。对于这种光源，可以使用例如分布在设备14的宽度上的发光二极管(LED)或漫射光纤，源自激光器的光在其入口处从该漫射光纤离开。对此合适的候选物是例如
Figure BDA0003375605400000101
Figure BDA0003375605400000102
Light Diffusing Fiber。发光域18也由此被激发并发射次级发射辐射。全向发射辐射将部分地垂直于窗口10发射并且超过面板的临界角，并且将在域18的位置处离开入射表面A，并且作为该形式的光是可见的。通过在膜17上可选地以所确定的图案布置域，由此可投射或多或少均匀的照明效果或特定的图像或文本。这可以例如在晚上和夜间(至少在黑暗期间)用作背景照明或辅助照明并且例如用作广告消息或警告信号。
这种照明所需的电力供应可以有利地从可再充电源汲取，该可再充电源在日光期间由光伏设备11…13馈电并且因此作为负载耦合至光伏设备。所示出的系统由此是完全自足的。该相同的分散电源也可分散地(即，独立于例如电网)用作应用于窗口10中或窗口10处的环境传感器和作动器(actor)的局部电源。因此可以实现智能家居或其他智能建筑物，而不需要从中心点(例如，电网的配电器)汲取用于其中涉及的传感器、作动器和/或控制单元的电功率。
尽管以上仅参考若干示例性实施例进一步阐明了本发明，但将显而易见的是，本发明决不局限于此。相反，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的范围内，许多变化和实施例仍然是可能的。
因此在实施例中使用了具有膜的两个窗格的分层面板，其中发光结构被布置在这两个窗格之间。相反，还可以应用更多或更少的窗格，并且可以可选地将发光结构直接提供在面板的装配玻璃上。
在石材外墙中的窗口的实施例中使用。然而，本发明的应用在完全由玻璃制成的外墙中是特别有效的，这样使得外墙的几乎整个表面区域能以用于光电转换的发光太阳能集光器的集合的形式来利用。然而，本发明还可以应用在LSC的范围之外，作为用于提供在其边缘具有光电转换设备的窗口的一种特别成本有效且可扩展的解决方案。
然而，本发明不仅适用于与玻璃组合，而且该至少一个面板中的一个或更多个面板还可以由不同的透明材料制成，例如像透明塑料，如聚碳酸酯和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。
在本发明的范围内，面板被理解为表示可选的刚性和可选的平坦本体，该本体的侧向尺寸明显大于其在横向方向上的厚度。在此，该面板例如还可以是柔性的和/或凹的或凸的，而不仅仅是例如玻璃或塑料的平坦的形状保持窗格。

Claims (17)

1.用于从环境光特别是从太阳光生成能量的设备，所述设备包括至少一个至少基本上透明的面板，所述面板在前面上具有用于环境光的侧向入射表面，并且具有在所述入射表面侧向的，特别是基本上横向于所述入射表面的至少一个出射表面，所述出射表面被光学耦合到光电转换设备，其特征在于，所述转换设备包括相关联的机械互连的光伏模块阵列，每个光伏模块均包括一个或更多个光伏电池、第一导体和第二导体，在所述光伏模块中的每个光伏模块中，所述一个或更多个光伏电池电连接在所述相关模块的光学有源前面上的第一导体与所述相关模块的相对的后面上的第二导体之间，以及所述模块阵列中的连续模块彼此部分重叠，使得一个模块的第一导体和后续模块的第二导体彼此接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，光致发光域的光致发光结构布置在所述入射表面与所述出射表面之间，这些域能够并且被配置为在由入射在其上的初级辐射激发时发出发射辐射，以及将该发射辐射的至少部分光学地耦合到所述至少一个面板中，其中由于全内反射，所述发射辐射至少部分地传播至所述出射表面并且传播至所述转换设备。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述模块中的每一个的宽度适于所述至少一个出射表面的宽度，并且所述模块阵列的长度适于所述至少一个出射表面的长度。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述模块中的每一个使用载体基板，特别是柔性载体膜，所述一个或更多个光伏电池被布置在所述载体基板上，所述载体基板包括超过所述一个或更多个光伏电池的接触区，所述模块的所述第一导体在所述接触区上延伸，并且所述模块在所述接触区中与所述阵列中的相邻模块重叠。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述模块阵列中的连续模块在所述重叠的位置处相互堆叠，以用于在所述连续模块的所述第一导体与所述第二导体之间形成压力接触的目的。
6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，其特征在于，所述光电转换设备包括防潮膜组件，所述防潮膜组件包括在所述模块阵列的光学有源面上的光学透明的第一阻挡膜和在所述模块阵列的相对的后面上的第二阻挡膜，所述第一阻挡膜和第二阻挡膜在所述模块阵列外部横向延伸，特别是完全环绕，并且在相互重叠的位置处相互连接，以便以至少基本上气密的方式包围所述模块阵列。
7.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，其特征在于，所述光电转换设备包括防潮膜组件，所述防潮膜组件包括在所述模块阵列的光学有源面上的光学透明的第一阻挡膜和在所述模块阵列的相对的后面上的第二阻挡膜，所述模块阵列的侧面在任一侧与边缘密封件相接，特别是被边缘密封件环绕，并且与所述边缘密封件一起包围在这些膜之间，以便以至少基本上气密的方式包围所述模块阵列。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，每个所述膜包括塑料膜，特别是在所述光学有源面上的光学透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和在所述后面上的光学深色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
9.根据权利要求6、7或8所述的设备，其特征在于，所述阻挡膜和所述模块阵列在光学透明且疏水的粘合剂介于其间的情况下相互粘附。
10.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，其特征在于，所述模块阵列中的第一模块和所述模块阵列中的最终模块各自设置有连接电极，其中所述第一模块的所述连接电极和所述最终模块的所述连接电极各自位于所述模块阵列的后面上。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述连接电极中的一个经由导电中间本体连接至由此连接的所述模块的所述第一导体，所述中间本体特别地包括光学非有源模块的一部分，更特别地包括所述第二电极。
12.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，其特征在于，所述光伏设备包括形状保持型材，所述形状保持型材具有底部和从所述底部延伸的相对的支腿并且以紧密配合的方式落在所述至少一个面板上，并且所述光伏模块阵列布置在所述型材的底部与所述型材的支腿内侧的所述至少一个面板的所述出射表面之间。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述模块阵列的所述光学有源前面上的光学有源表面与所述型材的底部形成锐角。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，所述膜组件的相对的纵向面在防水层介于其间的情况下连接至所述U形型材的相邻支腿，所述防水层特别地包括密封粘合剂的珠子，更特别地包括硅胶粘合剂的珠子。
15.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，其特征在于，所述光伏模块包括一个或更多个半导体材料电池，所述半导体材料来自硅、砷化镓(GaAs)、硒化铜铟(CIG)、硒化铜铟镓(CIGS)的组，并且特别地包括硒化铜铟镓(CIGS)电池。
16.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，其特征在于，所述模块各自在所述第一导体与所述第二导体之间维持约0.6伏的电势差。
17.一种光电转换设备，如在根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备中应用的光电转换设备。
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