DE3715535A1 - Glasdachziegel als direkt fotovoltaisch wirksames bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Glaskörpers von Glasdachziegel, die als Teil eines Bauwerkes oder Gebäudes Solarzel­ len darstellen. Diese Glaskörper sind aus Mineralglas gefertigt und daher lichtdurchlässig. Auf ihrer Unterseite, also die, die dem Haus zu­ gekehrt ist, werden später unmittelbar die fotovoltaisch wirksamen Schichten aufgetragen.

Glasdachziegel waren früher sehr verbreitet und dazu bestimmt, in Dächer aus keramische Ziegel neben diesen eingesetzt zu werden, um sowohl Ab­ deckung des Hausinneren als auch Lichteinfall zu gewähren. Mit zunehmen­ der Isolation der Dächer zur Wärmedämmung und damit Energieeinsparung verloren die Glasdachziegel ihre Bedeutung, da das einfallende Licht durch die Isolation abgedeckt wurde.

Seit einiger Zeit haben die Glasdachziegel eine neue Bedeutung erlangt, nämlich als solares Bauelement. Schon in der deutschen Patentoffenle­ gungsschrift 19 00 069 wird bereits der Dachziegel, hier noch aus Keramik als Solarzelle vorgeschlagen. Die DOS 28 06 810 weist auf die Möglich­ keit hin, die fotoelektrisch wirksamen Schichten außen auf den Dachzie­ gel anzubringen. Lichtdurchlässige Glasdachziegel, bei denen getrennt hergestellte Solarzellen, in elastisches Acryl eingebettet, auf der Unterseite angebracht sind, stellt die DOS 32 47 467 in den Mittel­ punkt. Andere Bauteile wie Fassadenelemente mit Solarzellen auf der Rückseite gibt die DOS 27 52 178 an.

Der in den Schriften beschriebene technische und wirtschaftliche Vor­ teil dieser Anordnung, das Bauteil selbst nämlich zur Solarzelle auszu­ bilden statt eine getrennte Konstruktion auf das schon bestehende Dach aufzusetzen, ist unbestreitbar. Dabei ist die Anwendung solcher Glasdach­ ziegel als Quelle solarer Energie gerade in den heute üblichen sogenann­ ten Warmdächern, also solchen mit Wärmeisolation, brauchbar, weil durch die auf der Unterseite der Glasdachziegel befindlichen fotovoltaisch wirksamen Schichten sowieso das von außen einfallende Licht weitgehend absorbiert und zur Stromerzeugung genutzt wird.

Nachteilig an den bisher bekannt gewordenen Glasdachziegeln für foto­ voltaische Zwecke ist der Herstellprozeß des eigentlichen Glaskörpers. Die ursprüngliche, aber nunmehr praktisch bedeutungslos gewordene Funk­ tion des Glasdachziegels als lichtdurchlässige Dachabdeckung erforderte eine bestimmte äußere Gestalt bei geringer Qualitätsanforderung. Neue, nunmehr zu fordernde Eigenschaften des Glasdachziegels, die seiner Funk­ tion als Träger fotovoltaisch wirksamer Schichten besser gerecht würden, können daher vom bisherigen Herstellprozeß nicht erwartet werden:

In einer Schmelzwanne wird das Glas geschmolzen und fließt in einen sogenannten Speiser, einem geregelt beheizten feuerfesten Kanal. An des­ sem Ende befindet sich der Ausguß, aus dem das Glas kontinuierlich aus­ tritt. Eine metallische Schere darunter zerteilt den Strang in einzel­ ne Tropfen. Diese fallen direkt oder über ein Verteilersystem in tiefer aufgestellte metallische Formen, in denen dann die Tropfen nacheinander zum fertigen Glasdachziegel verpreßt werden.

Der Aufwand einer solchen Einzelfertigung in Zeit und Personal für die Überwachung, Steuerung und Wartung des Einspeisens und Verformens des Glases ist erheblich und führt zu hohen Kosten. Zusammen mit den Kosten der späteren fotovoltaischen Beschichtung führt das zu einem unnötig teuren Solarbauelement, was dessen größerer Verbreitung erheblich im Wege steht. Selbst die sich im Laufe der Zeit vermindernden Kosten der Beschichtung können die hohen Kosten der Glaskörperherstellung nicht wettmachen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem die Herstellkosten des Glaskörpers von Mineralglasziegel zur Verwendung als solares Bauelement gesenkt werden und die Eigenschaften des Glaskörpers seiner vorgesehenen Verwendung besser entsprechen.

Vorgeschlagen wird, Glasdachziegel als späteren Träger fotovoltaisch wirksamer Schichten aus Flachglas herzustellen. Hierzu werden die Glas­ ziegel bei Temperaturen entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung, bei der eine plastische Verformung möglich ist, aus dem Flachglas ge­ stanzt und gleichzeitig oder danach durch Biegen und/oder Pressen in eine ihrer Bestimmung als solares Bauelement entsprechende Gestalt gebracht.

Als besonders geeignet für dieses Verfahren hat sich der Einsatz von Flachglas erwiesen, welches nach dem sogenannten Floatglasprinzip er­ schmolzen und geformt wurde. Bei diesem Prinzip fließt Glas aus einer Schmelzwanne als mehrere Meter breites Band auf ein Bad von flüssigem Metall, zumeist Zinn. Am Ende des langen Bades flüssigen Zinns ist das Glasband soweit abgekühlt, daß es zerteilt werden kann. Die Herstellung von Glasdachziegel, vorzugsweise im Anschluß an solche Floatglasanlagen, erfolgt derart, daß abgetrennte Glastafeln wieder aufgeheizt und die Ziegel aus dem Flachglas wie beschrieben herausgestanzt werden.

Der Vorteil so gefertigter Glasdachziegel liegt sowohl im technischen wie im wirtschaftlichen Bereich. Die äußere Gestalt der Glasziegel wird dabei einerseits den Zwecken des Dachabdeckens angepaßt. Andererseits wird beispielsweise die Ausbildung der Nasen zur Auflage der Ziegel auf den Dachlatten so vorgenommen, daß sich die Nasen leicht aus dem pla­ nen Ausgangszustand formen lassen. Vom solaren Anwendungszweck her zu forderndes Zubehör am Ziegel wie Unterbringung einer Elektrodenhalterung wird ebenfalls in der neuen Glasziegelgestaltung berücksichtigt.

Die chemische und thermische Homogenität der Glasziegel aus Flachglas ist wesentlich verbessert. Die Einhaltung von Toleranzen bei den Abmes­ sungen kann gewährleistet werden. Die Oberfläche so gefertigter Glas­ dachziegel erleichtern das nachfolgende Auftragen der fotovoltaischen Schichten besser wegen ihrer definierten Grenzschichten. Darüber hinaus können einige Schichten, die bei höheren Temperaturen aufgebracht werden wie die zur elektrischen Ableitung der erzeugten Ladungsträger, beste­ hend aus beispielsweise Titan- oder Zinnoxid, bereits unmittelbar nach der Ziegelverformung aufgebracht werden. Ein gleichzeitiger Schutz gegen eine Beschädigung der Ziegeloberfläche ist eine weitere erwünschte Folge.

Eklatant ist natürlich der mit diesem Verfahren der Glasziegelfertigung aus Flachglas erreichte wirtschaftliche Vorteil. Da mehrere Ziegel gleichzeitig gestanzt und geformt werden können, steigt die Leistungsfä­ higkeit der Produktionsanlage außerordentlich an. Der Personalaufwand ist gering, da fast alle Vorgänge einer automatischen Steuerung über bekannte Einrichtungen zugänglich sind. Selbstverständlich sinken die Herstellkosten generell schon allein dadurch, daß die Anlagenanschaf­ fungskosten sich auf die Vielzahl der zudem in großen Mengen auf dieser Anlage neben den Glasdachziegeln hergestellten Flachglasprodukte verteilt wie beispielsweise solchen für den Baumarkt und Fahrzeugindu­ strie.

Claims (3)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Solarenergie in Form von elektrischem Strom durch Verwendung fotovoltaisch wirksamer Elemen­ te, die derart ausgebildet sind, daß das Dach von Bauwerken und Gebäuden unmittelbar selbst Träger der fotovoltaisch wirksamen Schichten ist, in­ dem seine Dachziegel zu diesem Zweck aus lichtdurchlässigem Mineralglas bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Glas­ ziegel, bei je nach verwendeter Glaszusammensetzung ausreichend hohen Temperaturen zur plastischen Verformung, vor ihrer Beschichtung durch einen Stanzprozeß aus Flachglas hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stanzprozeß verbunden sein kann mit einem Verformen der Flä­ che der Glasdachziegel durch Biegen und/oder Pressen der Fläche zur Än­ derung ihrer Dicke.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei diesem Prozeß einer oder mehrere Glasdachzie­ gel gleichzeitig hergestellt werden.