WO2012031576A1 - Display unit with photovoltaic power generation - Google Patents

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WO2012031576A1
WO2012031576A1 PCT/DE2011/000462 DE2011000462W WO2012031576A1 WO 2012031576 A1 WO2012031576 A1 WO 2012031576A1 DE 2011000462 W DE2011000462 W DE 2011000462W WO 2012031576 A1 WO2012031576 A1 WO 2012031576A1
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display unit
display
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solar cells
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Rudi Danz
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Rudi Danz
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    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
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    • G09F27/007Displays with power supply provided by solar cells or photocells
    • GPHYSICS
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    • G09F7/00Signs, name or number plates, letters, numerals, or symbols; Panels or boards
    • G09F7/16Letters, numerals, or other symbols adapted for permanent fixing to a support
    • GPHYSICS
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    • G09F7/18Means for attaching signs, plates, panels, or boards to a supporting structure
    • G09F2007/1873Means for attaching signs, plates, panels, or boards to a supporting structure characterised by the type of sign
    • G09F2007/1878Traffic orientation, street markers

Definitions

  • the invention relates to the display and information technology.
  • Display units are devices for the marking of houses (house numbers), roads, motor vehicles, companies, institutions, etc. They are also used as traffic, bidding, warning and prohibition signs, advertising media and information boards or as various markings.
  • Display units generally consist of a housing, which consists of a rear wall, side walls and a windshield, front panel or various identification panels.
  • a solar module For photovoltaic illumination of the display units, corresponding lamps, light-emitting diodes, accumulators (accumulator packs) for storing the solar power and electronic components for its control and switching are accommodated in the housing.
  • accumulators accumulator packs
  • Frequently used display units with photovoltaic power supply are illuminated house numbers that relate their electrical energy from a solar module, which is either roof-shaped arranged as a separate unit on the house number or integrated above the house number number in the display unit (DE 3715943 AI, DE 3825436 AI, DE 102004044181 Al, DE 000009406807 Ul, www, so 1 ar-i n novat i on.
  • An illuminated license plate for house numbers and signs with solar module also describes DE 19523451 AI.
  • the solar module forms the rear wall of the display unit.
  • Illuminated mailboxes equipped with a solar panel are claimed by DE 202007001850 Ul and US 6799716.
  • the main disadvantage of the inventions described is that for their photovoltaic or autonomous operation extra solar module is needed, which takes away a lot of space and is not available in all applications for the display units.
  • the autonomous operation of the display units necessary solar module or solar panel takes away area that is needed elsewhere. If the rear wall of the display unit is designed by a solar module, its applicability is severely limited because it z. B. as a house number on a house wall can not receive radiation for energy conversion or because the back wall itself carries a label.
  • large-area variable displays are described in which the pixels are represented by solar cells with different angles of inclination to the viewer (C. Sommerer, L.Mignnoneau, M.Shamiyeh, Solar Display, A self-sustained communication display, 2008, University of Arts and Industrial Design Linz).
  • the defined adjustment of the angle of inclination of the solar cells required for the graphic representation is realized by servomotors and corresponding electronics.
  • the disadvantages of the invention described initially consist of a complicated and space-filling servomotor technology; It is only suitable for use with large-area displays, since only in this case the space required for the display components is available. A sufficient contrast of the displays is only given on sunny days and in direct sunlight.
  • the present invention provides new display units with photovoltaic power generation in which the display symbols and display features applied to their information carriers, e.g. Digits, letters, pictograms - composed of photovoltaic materials (solar cells) and consist of optically functional layers that lead to a radiation amplification of the solar cells.
  • a separate solar module is no longer necessary in the display units according to the invention.
  • optically transparent substrates made of glass or plastic are used for their information carriers, and solar cell segments in the form of numbers, letters and pictograms are applied to one of the surfaces of the optical substrates.
  • the solar cell segments consist of laser-cut photovoltaic wafers, preferably of silicon or thin-layer applied inorganic or organic thin-film solar cells.
  • all conventional photovoltaic semiconductor materials and thin-film cells made of amorphous and microcrystalline silicon, cadmium telluride, copper indium sulfide (CIS cells) and mixed compounds of the elements copper, selenium, sulfur, indium and gallium are applicable as wafers, the thin-film cells also can be present as films.
  • the surfaces left free by the photovoltaic materials are provided on the optical substrate with optically functional layers composed of white diffusely reflecting materials based on matt paints and fluorescent colors or represented by diffusely reflecting structured surfaces.
  • the optically functional layers represent, on the one hand, display characteristics and, together with the solar cell segments, for the optical contrast on the information carrier. On the other hand, they direct the radiation incident on their surface areas to the solar cell segments and lead there to a current gain. Artificial and solar radiation impinging on the surface of the optical substrate opposite the solar cell segments penetrates the optical substrate and directly reaches the photovoltaically active surfaces of the segment-like arranged solar cells for power generation.
  • the radiation strikes the diffusely reflecting or fluorescent layers after penetration of the optical substrate, is diffusely reflected, in the case of the fluorescent layers converted into long-wave isotropic radiation and, as a result of total reflection within the optical substrate, directed to the adjacent solar cells, where it becomes a lead to significant radiation amplification. That is to say, with the inventive combination of segmentally applied solar cells and optically functional layers on the optical substrate, impinging radiation which does not impinge directly on the solar cell segments contributes significantly to power generation and substantially increases the efficiency of the applied solar cell segments.
  • the combined application of solar cell segments and optically functional layers has the consequence that the display units according to the invention are very efficient in terms of their power generation.
  • a display unit according to the invention as a warning sign to warn against nuclear radiation is used as an information carrier as an equilateral triangle with the edge lengths of about 35 cm and the thickness of 4 mm designed optically transparent substrate 1 made of glass or plastic and brings using FIG of an optical adhesive on the surface of the optical substrate as a pictogram for warning against nuclear radiation segment-like solar cells 2 with electrical back contact made of monocrystalline silicon.
  • the areas left free of the solar cell materials on the optical substrate are coated with a yellow fluorescent layer 3 based on a yellow perylene fluorescent dye dissolved in an acrylate polymer.
  • the yellow fluorescent layer 3 represents a display and design feature of the warning sign.
  • the solar cells may also be directed outwards in special applications.
  • the solar cell segments are electrically connected to the battery located in the housing for power storage. They generate an electric cable of up to 8 watts in direct sunlight.
  • light emitting diodes are arranged behind, above or to the side of the display symbols, which are supplied via the accumulator when needed.
  • the illumination function of the display unit according to the invention functions optimally only if the fluorescent layer applied to the optical substrate as an optically functional layer is partially transparent with an optical transmission in the visible spectral range from 40 to 70% - preferably 55%.
  • the radiation emanating from the light-emitting diodes arranged behind the substrate penetrate the surface regions of the optical substrate covered by the fluorescent layer and emerge to the outside to detect the display symbolism.
  • the areas of the optical substrate, which are covered with the solar cell segments and opaque to the light-emitting radiation stand out with a strong contrast from the partially transparent fluorescent layers and cause the recognition of the display symbols.
  • transmission values between 1% and 20%, preferably 5% are favorable for the functional layers.
  • Thin-film solar cells based on amorphous and microcrystalline silicon or cadmium telluride are well suited with regard to their production technologies to realize the display units according to the invention.
  • the numbers, letters or pictograms required for the information carrier of the display unit are applied to the optical substrates, which may also be in the form of plastic films, by using plasma-assisted deposition (low-pressure coating method) or by vacuum methods with the aid of masks electrically conductive and optically transparent oxide layers are provided as electrical contacts. With the same masks and an electrically conductive layer can be applied as a back contact on the structured solar cells.
  • the structuring and thin-film techniques used make it possible to apply complex photovoltaic active display symbols in the form of solar cells to the optical substrates as information carriers and to realize electrical contacting. It is also possible and favorable, with the aid of masks, first to apply information to the optical substrates, graphics, sequences of letters and numbers, and pictograms using white, diffusely reflecting or colored coatings, to remove the masks, and then to route the solar cells to the optical cells To seal substrates. In this way, for example, creates a display unit with white lettering and blue background in the form of solar cell materials. Using similar technology, these structures are also applied directly to the solar cells.
  • first thin-film solar cells 2 for shaping the numbers and letters are applied to the electrically conductive and transparent surface of the thin-film process using masks applied to both optical substrates 1.
  • the optically functional layer used is a diffusely reflecting opal-like or white lacquer coating 3 based on the light-scattering pigments barium sulfate and / or titanium dioxide with an optical transmission of 55%, which leads to a radiation amplification on the structured solar cells.
  • the optical substrates 2 are reversed applied to the optical substrates, as they show after mounting the substrates as windscreens of a housing in its interior and only then viewed from the outside in their for the viewer to recognize correct representation.
  • housings for house numbers and license plates required for lighting accumulators, light-emitting diodes and electronic components are housed.
  • the motor vehicle license plates according to the invention generate electric power for their own lighting, which can also be used for sensors arranged in the vicinity of the license plate or is fed into the vehicle electrical system.
  • the display units according to the invention provide electrical power for the operation of sensors, mechanical and acoustic signal systems (ringing) or electronic components, alarm systems, etc. available.
  • the display symbols and hands of clocks made of photovoltaically active materials can be designed and generate electricity for their autonomous operation.
  • autonomous photovoltaically active display units can be used as logo's, symbols, trademarks, information and advertising carriers for traffic signs, information, prohibition and trademarks as well as for company signs, for motor vehicle and other product symbols, for key rings with lighting function , for garment products, such as illuminated vests, satchels, rucksacks, bags of all kinds, road litis, for mobile phones and mobile computer technology, and as stickers and stickers realize.
  • the invention is also applicable when the photovoltaically active display symbols are applied to non-transparent substrates of metal, plastic, wood or even on an optical diffuser and generate electricity.
  • the display units according to the invention have a number of advantages and technical advantages. For their autonomous operation, no external solar module is needed that takes up space and limits the installation of the display unit in terms of their space requirements and hindered.
  • the solar cell segments and structured thin-film solar cells used for photovoltaic power generation are an integral part of the display unit and provide local electrical power. In addition, additional areas for solar energy generation are created with the invention, which are otherwise not used.
  • the invention substantially extends the potential of photovoltaic applications by providing new hitherto unachievable applications, e.g. autonomously lit timetables and information boards or heated display units that can not fog up and freeze, created.
  • Another advantage of the invention consists in the radiation amplification of the solar cell segments and structured thin-film solar cells, which leads to a significant increase in efficiency of the solar cells and has a very favorable low-light performance.
  • the invention leads to an electrical performance increase of the solar cells used by up to 50%. This positive effect also occurs when the solar cells are partially polluted by dust and other particles when water droplets frozen or liquid or condensation water forms on the solar cells.
  • asymmetrical numbers, such as 66 their application to the optical substrate is reversed, so that they are recognizable from the outside as a real representation of the house number.
  • the same surface of the substrate is then coated with a diffusely reflecting white lacquer layer containing titanium dioxide and / or barium sulfate additives as a scattering agent.
  • the diffusely reflecting lacquer layer conducts the radiation incident on the substrate from the outside to the structured solar cells, where it causes a radiation or current amplification.
  • the optical substrate provided with the structured solar cells and the diffusely reflecting layer is used as a front screen in the housing of the house number, in which light-emitting diodes, an accumulator and electronic components are accommodated.
  • the diffusely reflecting layer is made partially optically permeable by the choice of the concentration of its additives and its thickness with a transmission of 60%.
  • the solar cell segments generate an output of approximately 1.5 watts in direct sunlight.
  • an optically transparent substrate provided with an electrically conductive layer, which for example has the dimensions 60 cm by 80 cm and a thickness of 3 mm.
  • the black informational font, numerals, and other design features are produced by cadmium telluride thin film solar cells on the substrate by patterning them with a vacuum process and providing them with patterned back electrodes.
  • the white background of the information panel is diffused by a white, also applied to the optical substrate.
  • Opaque matt lacquer layer as a functional layer, which also leads to a radiation gain at the structured thin-film solar cells or realized by a surface structuring of the surface of the substrate.
  • the optical substrate provided with the thin-film solar cells and the functional layer is combined as a front panel with a housing for the display unit, in which the further components for autonomous lighting operation of the display unit are housed.

Abstract

Display unit with photovoltaic power generation, comprising a planar substrate (1), on which the display symbols (2) in the form of numbers, letters, pictograms and further design features made of photovoltaic materials (solar cells), for autonomous energy supply, are assembled and are formed by diffusely reflecting coatings (3) or surfaces and/or fluorescent materials.

Description

Anzeigeeinheit mit photovoltaischer Stromerzeugung  Display unit with photovoltaic power generation
Die Erfindung betrifft die Anzeige- und Informationstechnik. The invention relates to the display and information technology.
Anzeigeeinheiten sind Vorrichtungen zur Kennzeichnung von Häusern (Haus- nummern), Strassen, Kraftfahrzeugen, Firmen, Institutionen etc. Sie werden auch als Verkehrs-, Gebots-, Warn- und Verbotsschilder, Werbeträger und Informationstafeln oder als diverse Kennzeichnungen eingesetzt. Display units are devices for the marking of houses (house numbers), roads, motor vehicles, companies, institutions, etc. They are also used as traffic, bidding, warning and prohibition signs, advertising media and information boards or as various markings.
Anzeigeeinheiten bestehen im Allgemeinen aus einem Gehäuse, das sich aus einer Rückwand, Seitenwänden und aus einer Frontscheibe, Fronttafel bzw. diversen Kennzeichnungspaneelen zusammensetzt. Die Frontscheiben, Fronttafeln bzw. weitere Kennzeichnungspaneele, auf die die zur Anzeige erforderlichen Kennzeichnungssymbole, wie z.B. Ziffern, Buchstaben, Piktogramme und andere Gestaltungsmerkmale aufgebracht sind, dienen dabei als Informationsträger. Zur pho- tovoltaischen Beleuchtung der Anzeigeeinheiten sind im Gehäuse entsprechende Lampen, Leuchtdioden, Akkumulatoren (Akkupacks) zur Speicherung des Solarstromes und elektronische Bauelemente zu seiner Steuerung und Schaltung untergebracht. Zum photovoltaischen Betrieb der Anzeigeeinheiten ist in ihr Gehäuse - meist oberhalb der Anzeige bzw. in seiner Nähe- ein Solarmodul installiert, das die Anzeigeeinheit mit Solarstrom versorgt.  Display units generally consist of a housing, which consists of a rear wall, side walls and a windshield, front panel or various identification panels. The windscreens, front panels or other identification panels to which the identification symbols required for display, e.g. Numerals, letters, pictograms and other design features are applied, serve as information carrier. For photovoltaic illumination of the display units, corresponding lamps, light-emitting diodes, accumulators (accumulator packs) for storing the solar power and electronic components for its control and switching are accommodated in the housing. For photovoltaic operation of the display units a solar module is installed in their housing - usually above the display or in his Nähe-, which supplies the display unit with solar power.
Vielfach angewendete Anzeigeeinheiten mit photovoltaischer Energieversorgung sind beleuchtete Hausnummern, die ihre elektrische Energie aus einem Solarmodul beziehen, das entweder dachförmig als selbständige Einheit über der Hausnummer angeordnet ist oder oberhalb der Hausnummer-Ziffer in die Anzeigeeinheit integriert ist (DE 3715943 AI, DE 3825436 AI, DE 102004044181 AI, DE 000009406807 Ul, www. so 1 ar-i n novat i on . de ). Ein beleuchtetes Kennzeichen für Hausnummern und Hinweisschilder mit Solarmodul beschreibt ebenfalls DE 19523451 AI . Das Solarmodul bildet dabei die Rückwand der Anzeigeeinheit. Beleuchtete Briefkästen- mit einem Solarpaneel ausgerüstet- werden von DE 202007001850 Ul und US 6799716 beansprucht. Solarbetriebene Beleuchtungs- Systeme für Hinweisschilder, Werbe- und Informationsaufsteller und weitere Anzeigevorrichtungen werden von US 5435087, DE 202004003861 Ul und DE 202004009885 Ul behandelt. Zur Realisierung von einfachen beleuchteten Hausnummern werden auch Ziffern auf eine Mattscheibe aufgeklebt und oberhalb der Scheibe ein Solarmodul und Akkupack in einem Gehäuse angeordnet. Zur Beleuchtung der Hausnummer befindet sich oberhalb der Ziffer im Gehäuse eine Leuchtdiode (www.lampenleuchten.de/Aussenleuchten/Solarleuchten ). Frequently used display units with photovoltaic power supply are illuminated house numbers that relate their electrical energy from a solar module, which is either roof-shaped arranged as a separate unit on the house number or integrated above the house number number in the display unit (DE 3715943 AI, DE 3825436 AI, DE 102004044181 Al, DE 000009406807 Ul, www, so 1 ar-i n novat i on. An illuminated license plate for house numbers and signs with solar module also describes DE 19523451 AI. The solar module forms the rear wall of the display unit. Illuminated mailboxes equipped with a solar panel are claimed by DE 202007001850 Ul and US 6799716. Solar powered lighting Systems for signs, advertising and information displays and other display devices are treated by US 5435087, DE 202004003861 Ul and DE 202004009885 Ul. For the realization of simple illuminated house numbers also numbers are glued to a ground glass and arranged above the disc, a solar module and battery pack in a housing. To illuminate the house number is located above the number in the housing, a light-emitting diode (www.lampenleuchten.de/Aussenleuchten/Solarleuchten).
Der wesentliche Nachteil der beschriebenen Erfindungen besteht darin, dass zu ihrem photovoltaischen bzw. autonomen Betrieb extra ein Solarmodul benötigt wird, der viel Platz wegnimmt und nicht in allen Anwendungsfällen für die Anzeigeeinheiten vorhanden ist. Das zum autonomen Betrieb der Anzeigeeinheiten notwendige Solarmodul bzw. Solarpaneel nimmt Fläche weg, die anderweitig gebraucht wird. Falls die Rückwand der Anzeigeeinheit durch einen Solarmodul gestaltet wird, ist ihre Anwendbarkeit stark eingeschränkt, da sie z. B. als Haus- nummer an einer Hauswand keine Strahlung zur Energiewandlung empfangen kann oder da die Rückwand selbst eine Kennzeichnung trägt. The main disadvantage of the inventions described is that for their photovoltaic or autonomous operation extra solar module is needed, which takes away a lot of space and is not available in all applications for the display units. The autonomous operation of the display units necessary solar module or solar panel takes away area that is needed elsewhere. If the rear wall of the display unit is designed by a solar module, its applicability is severely limited because it z. B. as a house number on a house wall can not receive radiation for energy conversion or because the back wall itself carries a label.
Weiterhin werden großflächige variable Displays beschrieben, bei denen die Bildpunkte durch Solarzellen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln zum Betrachter dargestellt werden(C. Sommerer, L.Mignnoneau, M.Shamiyeh, Solar Display, A self-sustained communication display, 2008, University of Arts and Industrial Design Linz). Die zur grafischen Darstellung erforderliche definierte Einstellung der Neigungswinkel der Solarzellen wird durch Stellmotoren und entsprechende Elektronik realisiert. Die Nachteile der beschriebenen Erfindung bestehen zunächst in einer komplizierten und raumerfüllenden Stellmotoren-Technik; sie ist nur für einen Einsatz bei großflächigen Displays geeignet, da nur in diesem Fall der benötigte Platz für die Display-Bestandteile vorhanden ist. Ein ausreichender Kontrast der Displays ist nur an sonnigen Tagen und bei direkter Sonneneinstrahlung gegeben. Bei bewölktem Himmel, im Schatten und an trüben Tagen funktionieren diese Displays nicht gut. Sie sind auch nicht für eine Anwendung im Dun- kein geeignet und ihre Darstellungen bestehen nur aus Graustufen und sind nicht farbig. US 20070089784A1 befasst sich mit Displays, die ebenfalls mit Solarzellen angetrieben werden. Die dabei verwendeten Farbstoff-Solarzellen sind als extra Paket elektrisch miteinander verbunden und benötigen auch einen extra Raum. Als Farbstoffzellen mit einem relativ niedrigem Wirkungsgrad ist ihre Anwendung hinsichtlich ihrer elektrischen Leistungsfähigkeit stark eingeschränkt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung neue Anzeigeeinheiten mit pho- tovoltaischer Stromerzeugung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik technische Vorteile und Vorzüge aufweisen, kostengünstig zu installieren und zu betreiben sind sowie die Nachteile des Standes der Technik beseitigen. Furthermore, large-area variable displays are described in which the pixels are represented by solar cells with different angles of inclination to the viewer (C. Sommerer, L.Mignnoneau, M.Shamiyeh, Solar Display, A self-sustained communication display, 2008, University of Arts and Industrial Design Linz). The defined adjustment of the angle of inclination of the solar cells required for the graphic representation is realized by servomotors and corresponding electronics. The disadvantages of the invention described initially consist of a complicated and space-filling servomotor technology; It is only suitable for use with large-area displays, since only in this case the space required for the display components is available. A sufficient contrast of the displays is only given on sunny days and in direct sunlight. In cloudy skies, in the shade and on cloudy days, these displays do not work well. They are also not suitable for use in the dark, and their representations consist only of grayscale and are not colored. US 20070089784A1 deals with displays that are also powered by solar cells. The dye solar cells used are as extra package electrically interconnected and also need an extra room. As dye cells with a relatively low efficiency, their application is severely limited in terms of their electrical performance. It is therefore an object of the present invention to provide new display units with photovoltaic power generation, which have technical advantages and advantages over the prior art, are inexpensive to install and operate and eliminate the disadvantages of the prior art.
Die vorliegende Erfindung stellt neue Anzeigeeinheiten mit photovoltaischer Stromerzeugung bereit, in denen sich die auf ihre Informationsträger aufgebrach- ten Anzeigesymbolik und Anzeigemerkmale, - wie z.B. Ziffern, Buchstaben, Piktogramme- aus photovoltaischen Materialien (Solarzellen) zusammensetzen und aus optisch funktionalen Schichten bestehen, die zu einer Strahlungsverstärkung an den Solarzellen führen. Ein separates Solarmodul ist bei den erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten nicht mehr nötig. The present invention provides new display units with photovoltaic power generation in which the display symbols and display features applied to their information carriers, e.g. Digits, letters, pictograms - composed of photovoltaic materials (solar cells) and consist of optically functional layers that lead to a radiation amplification of the solar cells. A separate solar module is no longer necessary in the display units according to the invention.
Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten verwendet man für ihre Informationsträger zunächst optisch transparente Substrate aus Glas oder Kunststoff und bringt Solarzellensegmente in Form von Ziffern, Buchstaben und Piktogrammen auf eine der Oberflächen der optischen Substrate auf. Die Solarzellensegmente bestehen dabei aus mit Laserstrahlung zugeschnittenen photovoltai- sehen -Wafern- vorzugsweise aus Silizium- oder mit Dünnschichttechnik aufgetragenen anorganischen oder organischen Dünnschicht-Solarzellen. Dabei sind als Wafer alle gängigen photovoltaischen Halbleitermaterialien und Dünnschichtzellen aus amorphem und mikrokristallinem Silizium, Cadmium -Tellurid, Kupfer- Indium-Sulfid (CIS-Zellen) und aus Mischverbindungen der Elemente Kupfer, Selen, Schwefel, Indium und Gallium anwendbar, wobei die Dünnschichtzellen auch als Folien vorliegen können. Nach der elektrischen Verschaltung der Solarzellensegmente werden die von den photovoltaischen Materialien frei gelassenen Flächen auf dem optischen Substrat mit optisch funktionalen Schichten, die sich aus weißen diffus reflektierenden Materialien auf Basis von Mattlacken und aus Fluoreszenzfarben zusammensetzen oder sich durch diffus reflektierende strukturierte Oberflächen darstellen, versehen. Die optisch funktionalen Schichten stellen zum einen Anzeigemerkmale dar und sorgen gemeinsam mit den Solarzellenseg- menten für den optischen Kontrast auf dem Informationsträger. Zum anderen leiten sie die auf ihre Flächenbereiche einfallende Strahlung zu den Solarzellensegmenten und führen dort zu einer Stromverstärkung. Auf die den Solarzellensegmenten gegenüberliegende Oberfläche des optischen Substrates auftreffende künstliche und Solarstrahlung durchdringt zum einen das optische Substrat und gelangt direkt zur Stromerzeugung auf die photovoltaisch aktiven Flächen der segmentartigen angeordneten Solarzellen. Zum anderen trifft die Strahlung nach Durchdringung des optischen Substrates auf die diffus reflektierenden oder Fluoreszenzschichten, wird diffus reflektiert, im Fall der Fluoreszenzschichten in län- gerwellige isotrope Strahlung gewandelt und infolge von Totalreflexion innerhalb des optischen Substrates zu den benachbarten Solarzellen geleitet, wo sie zu einer erheblichen Strahlungsverstärkung führen. D.h. mit der erfindungsgemäßen Kombination von segmentartig aufgebrachten Solarzellen und optisch funktionalen Schichten auf dem optischen Substrat trägt auftreffende Strahlung, die nicht direkt auf die Solarzellensegmente trifft, in erheblichem Maße zur Stromerzeugung bei und erhöht die Effizienz der aufgebrachten Solarzellensegmente wesentlich. Die kombinierte Aufbringung von Solarzellensegmenten und optisch funktionalen Schichten hat zur Folge, dass die erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten hinsichtlich ihrer Stromerzeugung sehr effizient sind. In order to realize the display units according to the invention, initially optically transparent substrates made of glass or plastic are used for their information carriers, and solar cell segments in the form of numbers, letters and pictograms are applied to one of the surfaces of the optical substrates. The solar cell segments consist of laser-cut photovoltaic wafers, preferably of silicon or thin-layer applied inorganic or organic thin-film solar cells. In this case, all conventional photovoltaic semiconductor materials and thin-film cells made of amorphous and microcrystalline silicon, cadmium telluride, copper indium sulfide (CIS cells) and mixed compounds of the elements copper, selenium, sulfur, indium and gallium are applicable as wafers, the thin-film cells also can be present as films. After the electrical connection of the solar cell segments, the surfaces left free by the photovoltaic materials are provided on the optical substrate with optically functional layers composed of white diffusely reflecting materials based on matt paints and fluorescent colors or represented by diffusely reflecting structured surfaces. The optically functional layers represent, on the one hand, display characteristics and, together with the solar cell segments, for the optical contrast on the information carrier. On the other hand, they direct the radiation incident on their surface areas to the solar cell segments and lead there to a current gain. Artificial and solar radiation impinging on the surface of the optical substrate opposite the solar cell segments penetrates the optical substrate and directly reaches the photovoltaically active surfaces of the segment-like arranged solar cells for power generation. On the other hand, the radiation strikes the diffusely reflecting or fluorescent layers after penetration of the optical substrate, is diffusely reflected, in the case of the fluorescent layers converted into long-wave isotropic radiation and, as a result of total reflection within the optical substrate, directed to the adjacent solar cells, where it becomes a lead to significant radiation amplification. That is to say, with the inventive combination of segmentally applied solar cells and optically functional layers on the optical substrate, impinging radiation which does not impinge directly on the solar cell segments contributes significantly to power generation and substantially increases the efficiency of the applied solar cell segments. The combined application of solar cell segments and optically functional layers has the consequence that the display units according to the invention are very efficient in terms of their power generation.
Zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit als Warnzeichen zur Warnung vor Kernstrahlung verwendet man gemäß Fig. 1 als Informationsträger ein als gleichseitiges Dreieck mit den Kantenlängen von ca. 35 cm und der Dicke von 4 mm gestaltetes optisch transparentes Substrat 1 aus Glas oder Kunststoff und bringt unter Verwendung eines optischen Klebers auf die Oberfläche des op- tischen Substrates als Piktogramm zur Warnung vor Kernstrahlung segmentartig Solarzellen 2 mit elektrischem Rückkontakt aus monokristallinem Silizium auf. Nach der elektrischen Verschaltung der Solarzellensegmente 2 werden die von den Solarzellenmaterialien frei gelassenen Flächen auf dem optischen Substrat mit einer gelben Fluoreszenzschicht 3 auf Basis eines gelben Perylen- Fluoreszenzfarbstoffes -aufgelöst in einem Akrylatpolymer-beschichtet. Die gelbe Fluoreszenzschicht 3 stellt einerseits ein Anzeige- und Gestaltungsmerkmal des Warnschildes dar. Andererseits erzeugt sie isotrope Strahlung, die über das Glassubstrat zu den Solarzellensegmenten geleitet wird und dort eine Strahlungsverstärkung hervorruft. Als Fluoreszenzmaterialien werden je nach gewünschter Farbgebung in der Anzeigesymbolik rote, grüne, gelbe, blaue oder auch orangene organische Fluoreszenzfarbstoffe aus der Gruppe der Xanthene, Rhodamine, Oxa- zine, Perylene, Pyrromethene, und Naphthalimide oder auch Leuchtstoffe (Phosphore) oder fluoreszierende Quantenpunkte verwendet. Das mit den Solarzellensegmenten bestückte und mit der gelben Fluoreszenzschicht beschichtete und als Informationsträger dienende optische Substrat bildet die Frontseite und bei Bedarf auch noch die Rückseite eines Gehäuses für das Warnschild, wobei die mit den Solarzellen und der Fluoreszenzschicht versehenen Oberflächen in das Innere des Gehäuses zeigen. Durch diese Anordnung trifft die auf das optische Substrat von außen einfallende Strahlung nach Durchdringung des optischen Substrates direkt auf die Solarzellensegmente oder auf die Fluoreszenzschicht. To realize a display unit according to the invention as a warning sign to warn against nuclear radiation is used as an information carrier as an equilateral triangle with the edge lengths of about 35 cm and the thickness of 4 mm designed optically transparent substrate 1 made of glass or plastic and brings using FIG of an optical adhesive on the surface of the optical substrate as a pictogram for warning against nuclear radiation segment-like solar cells 2 with electrical back contact made of monocrystalline silicon. After the electrical connection of the solar cell segments 2, the areas left free of the solar cell materials on the optical substrate are coated with a yellow fluorescent layer 3 based on a yellow perylene fluorescent dye dissolved in an acrylate polymer. On the one hand, the yellow fluorescent layer 3 represents a display and design feature of the warning sign. On the other hand, it generates isotropic radiation which is transmitted via the Glass substrate is passed to the solar cell segments and there causes a radiation amplification. As fluorescent materials depending on the desired color in the display symbols red, green, yellow, blue or orange organic fluorescent dyes from the group of xanthenes, rhodamines, oxazines, perylenes, pyrromethenes, and naphthalimides or phosphors or fluorescent quantum dots are used , The equipped with the solar cell segments and coated with the yellow fluorescent layer and serving as an information carrier optical substrate forms the front and, if necessary, even the back of a housing for the warning sign, with the provided with the solar cells and the fluorescent layer surfaces into the interior of the housing. By virtue of this arrangement, the radiation incident on the optical substrate from the outside strikes the solar cell segments or the fluorescent layer directly after penetrating the optical substrate.
Wenn es aus Konstruktionsgründen für die Anzeigeeinheit günstiger ist, können bei speziellen Anwendungen die Solarzellen auch nach außen gerichtet sein. If it is cheaper for design reasons for the display unit, the solar cells may also be directed outwards in special applications.
Die Solarzellensegmente werden mit dem im Gehäuse befindlichen Akkumulator zur Stromspeicherung elektrisch verbunden. Sie erzeugen bei direkter Sonneneinstrahlung eine elektrische Leitung von bis zu 8 Watt. Zur Beleuchtung der Warnvorrichtung sind hinter, oberhalb oder seitlich der Anzeigesymbolik Leuchtdioden angeordnet, die bei Bedarf über den Akkumulator versorgt werden. Die Beleuch- tungsfunktion der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit funktioniert im Falle einer Hinterleuchtungsanordnung (Leuchtdioden sind hinter dem optischen Substrat angeordnet) nur dann optimal, wenn die als optisch funktionale Schicht auf das optische Substrat aufgetragene Fluoreszenzschicht partiell transparent ist mit einer optischen Transmission im sichtbaren Spektralbereich von 40 bis 70% - vorzugsweise 55 %. Nur dann kann die von den hinter dem Substrat angeordneten Leuchtdioden ausgehende Strahlung die mit der Fluoreszenzschicht bedeckten Flächenbereiche des optischen Substrates durchdringen und zur Erkennung der Anzeigesymbolik nach außen treten. Dabei heben sich die mit den Solarzellen- Segmenten bedeckten -für die Leuchtdioden-Strahlung undurchlässigen Flächenbereiche- des optischen Substrates mit starkem Kontrast von den partiell transparenten Fluoreszenzschichten ab und bewirken die Erkennung der Anzeigesymbo- lik. Falls die Leuchtdioden oberhalb oder seitlich vor dem die Anzeigesymbolik tragenden optischen Substrates angeordnet sind, sind Transmissionswerte zwischen 1% und 20%- vorzugsweise 5 %- für die funktionalen Schichten günstig. Dünnschichtsolarzellen auf Basis von amorphen und mikrokristallinen Silizium oder Cadmium -Tellurid sind hinsichtlich ihrer Herstellungstechnologien gut geeignet, die erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten zu realisieren. Die für den Informationsträger der Anzeigeeinheit erforderlichen Ziffern, Buchstaben oder Piktogramme werden durch Anwendung von einer plasmagestützten Abscheidung (Niederdruck-Beschichtungsverfahren) oder von Vakuumverfahren mit Hilfe von Masken strukturiert auf die optischen Substrate -die auch als Kunststoff-Folie vorliegen können- aufgebracht, die mit elektrisch leitenden und optisch transparenten Oxidschichten als elektrische Kontakte versehen sind. Mit denselben Masken kann auch eine elektrisch leitende Schicht als Rückkontakt auf die strukturierten Solarzellen aufgebracht werden. Durch die angewendeten Strukturierungs- und Dünnschichttechniken können auch komplizierte photovo Itaisch aktive Anzeigesymboliken in Form von Solarzellen auf die optischen Substrate als Informationsträger aufgebracht und eine elektrische Kontaktierung realisiert werden. Es ist auch möglich und günstig, mit Hilfe von Masken zunächst auf die optischen Substrate Graphiken, Folgen von Buchstaben und Ziffern sowie Piktogramme unter Verwendung von weißen diffus reflektierenden oder farbigen Beschichtun- gen Informationen aufzubringen, die Masken zu entfernen und dann die Solarzellen auf die optischen Substrate aufzusiegeln. Auf diese Weise entsteht z.B. eine Anzeigeeinheit mit weißem Schriftzug und blauem Hintergrund in Form von Solarzellen-Materialien. In ähnlicher Technologie werden auch die genannten Struk- turen direkt auf die Solarzellen aufgebracht. The solar cell segments are electrically connected to the battery located in the housing for power storage. They generate an electric cable of up to 8 watts in direct sunlight. To illuminate the warning device light emitting diodes are arranged behind, above or to the side of the display symbols, which are supplied via the accumulator when needed. In the case of a backlighting arrangement (light-emitting diodes are arranged behind the optical substrate), the illumination function of the display unit according to the invention functions optimally only if the fluorescent layer applied to the optical substrate as an optically functional layer is partially transparent with an optical transmission in the visible spectral range from 40 to 70% - preferably 55%. Only then can the radiation emanating from the light-emitting diodes arranged behind the substrate penetrate the surface regions of the optical substrate covered by the fluorescent layer and emerge to the outside to detect the display symbolism. In this case, the areas of the optical substrate, which are covered with the solar cell segments and opaque to the light-emitting radiation, stand out with a strong contrast from the partially transparent fluorescent layers and cause the recognition of the display symbols. lik. If the light-emitting diodes are arranged above or laterally in front of the optical substrate carrying the display symbol, transmission values between 1% and 20%, preferably 5%, are favorable for the functional layers. Thin-film solar cells based on amorphous and microcrystalline silicon or cadmium telluride are well suited with regard to their production technologies to realize the display units according to the invention. The numbers, letters or pictograms required for the information carrier of the display unit are applied to the optical substrates, which may also be in the form of plastic films, by using plasma-assisted deposition (low-pressure coating method) or by vacuum methods with the aid of masks electrically conductive and optically transparent oxide layers are provided as electrical contacts. With the same masks and an electrically conductive layer can be applied as a back contact on the structured solar cells. The structuring and thin-film techniques used make it possible to apply complex photovoltaic active display symbols in the form of solar cells to the optical substrates as information carriers and to realize electrical contacting. It is also possible and favorable, with the aid of masks, first to apply information to the optical substrates, graphics, sequences of letters and numbers, and pictograms using white, diffusely reflecting or colored coatings, to remove the masks, and then to route the solar cells to the optical cells To seal substrates. In this way, for example, creates a display unit with white lettering and blue background in the form of solar cell materials. Using similar technology, these structures are also applied directly to the solar cells.
Bei der Verwendung von organischen Solarzellen eignen sich Gieß-, Druck- und Sprühtechniken in Verbindung mit mikroelektronischen Technologien zur Herstellung der photovoltaischen Anzeigesymbolik auf den als Informationsträger dienenden optischen Substraten. Auf diese Weise lassen sich z. B. autonom zu beleuchtende Fahrpläne, zu beleuchtende Namensschilder und andere Hinweistafeln mit photovoltaisch aktiven Ziffern, Buchstaben, und Piktogrammen herstellen, die elektrischen Strom erzeugen und mit elektrischen Akkumulatoren und Leuchtdioden- vorzugsweise flächenhaften organischen Leuchtdioden- ausgerüstet die Beleuchtungsfunktion erfüllen. When organic solar cells are used, casting, printing and spraying techniques in conjunction with microelectronic technologies for producing the photovoltaic display symbols on the optical substrates serving as information carriers are suitable. In this way, z. As autonomously illuminated timetables, to be illuminated nameplates and other signs with photovoltaically active digits, letters, and pictograms that produce electricity and electric accumulators and Light emitting diodes - preferably planar organic light emitting diodes - equipped to fulfill the lighting function.
Gemäß Fig. 2 werden zur Realisierung von solar beleuchteten Hausnummern (Fig. 2 A) und Kraftfahrzeug-Kennzeichen (Fig. 2B) zunächst Dünnschichtsolarzellen 2 zur Gestaltung der Ziffern und Buchstaben mit einem Dünnschichtverfahren unter Verwendung von Masken auf die elektrisch leitfähige und transparente Oberfläche der beiden optischen Substrate 1 aufgebracht. Als optisch funktionale Schicht wird eine diffus reflektierende opalartige oder Weißlackbeschichtung 3 auf Basis der lichtstreuenden Pigmente Bariumsulfat und/oder Titandioxid verwendet mit einer optischen Transmission von 55%, die zu einer Strahlungsverstärkung an den strukturierten Solarzellen führt. Bei einer assymetrischen Anzeigesymbolik müssen die als Ziffern und Buchstaben zu gestaltenden Dünnschichtsolarzellen gemäß Fig. 2 seitenverkehrt auf die optischen Substrate aufgebracht werden, da sie nach der Montage der Substrate als Frontscheiben eines Gehäuses in sein Inneres zei- gen und nur dann von außen betrachtet in ihrer für den Betrachter richtigen Darstellung zu erkennen sind. In entsprechenden Gehäusen für die Hausnummern und Kraftfahrzeugkennzeichen sind die zur Beleuchtung notwendigen Akkumulatoren, Leuchtdioden und elektronischen Bauelemente untergebracht. Die erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkennzeichen erzeugen elektrischen Strom für ihre eigene Beleuchtung, der auch für in der Nähe des Kennzeichens angeordnete Sensoren genutzt werden kann oder in das Bordnetz eingespeist wird. Auf diese Weise stellen die erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten elektrischen Strom auch zum Betrieb von Sensoren, mechanischen und akustischen Signalanlagen (Klingeln) oder auch elektronischen Bauelementen, Alarmanlagen etc. zur Verfügung. Ebenso können auch die Anzeigesymbole und Zeiger von Uhren aus photovoltaisch aktiven Materialien gestaltet werden und Strom für ihren autonomen Betrieb erzeugen. Weiterhin lassen sich mit der Erfindung autonome photovoltaisch aktive Anzeigeeinheiten als Logo 's, Symbole, Warenzeichen, Informations- und Werbeträger für Verkehrszeichen, Hinweis- ,Verbots- und Warenzeichen sowie für Firmen- schilder, für Kraftfahrzeug- und andere Produktsymbole, für Schlüsselanhänger mit Beleuchtungsfunktion, für Bekleidungsprodukte, wie z.B. Warnwesten mit Leuchtfunktion, für Schulranzen, Rucksäcke, für Taschen aller Art, für Straßenbe- lege, für Handys und mobile Computertechnik, und als Sticker und Aufkleber realisieren. Die Erfindung ist auch anwendbar, wenn die photovoltaisch aktiven Anzeigesymbole auf nicht transparente Substrate aus Metall, Kunststoff, Holz oder auch auf einer optischen Streuscheibe aufgebracht sind und elektrischen Strom erzeugen. According to FIG. 2, to realize solar-illuminated house numbers (FIG. 2A) and motor vehicle license plates (FIG. 2B), first thin-film solar cells 2 for shaping the numbers and letters are applied to the electrically conductive and transparent surface of the thin-film process using masks applied to both optical substrates 1. The optically functional layer used is a diffusely reflecting opal-like or white lacquer coating 3 based on the light-scattering pigments barium sulfate and / or titanium dioxide with an optical transmission of 55%, which leads to a radiation amplification on the structured solar cells. In an asymmetrical display symbolism to be designed as numbers and letters thin-film solar cells shown in FIG. 2 are reversed applied to the optical substrates, as they show after mounting the substrates as windscreens of a housing in its interior and only then viewed from the outside in their for the viewer to recognize correct representation. In appropriate housings for house numbers and license plates required for lighting accumulators, light-emitting diodes and electronic components are housed. The motor vehicle license plates according to the invention generate electric power for their own lighting, which can also be used for sensors arranged in the vicinity of the license plate or is fed into the vehicle electrical system. In this way, the display units according to the invention provide electrical power for the operation of sensors, mechanical and acoustic signal systems (ringing) or electronic components, alarm systems, etc. available. Likewise, the display symbols and hands of clocks made of photovoltaically active materials can be designed and generate electricity for their autonomous operation. Furthermore, with the invention, autonomous photovoltaically active display units can be used as logo's, symbols, trademarks, information and advertising carriers for traffic signs, information, prohibition and trademarks as well as for company signs, for motor vehicle and other product symbols, for key rings with lighting function , for garment products, such as illuminated vests, satchels, rucksacks, bags of all kinds, road lege, for mobile phones and mobile computer technology, and as stickers and stickers realize. The invention is also applicable when the photovoltaically active display symbols are applied to non-transparent substrates of metal, plastic, wood or even on an optical diffuser and generate electricity.
Die erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten weisen eine Reihe von Vorteilen und technischen Vorzügen auf. Zu ihrem autonomen Betrieb wird kein externes Solarmodul benötigt, das Platz wegnimmt und die Anbringung der Anzeigeeinheit hinsichtlich ihres Platzbedarfes beschränkt und behindert. Die für die photovoltai- sehe Stromerzeugung verwendeten Solarzellensegmente und strukturierten Dünnschichtsolarzellen sind integraler Bestandteil der Anzeigeeinheit und stellen elektrischen Strom vor Ort bereit. Außerdem werden mit der Erfindung zusätzliche Flächen für die solare Energieerzeugung geschaffen, die sonst nicht genutzt werden. Mit der Erfindung wird das Potential der photovoltaischen Anwendungen wesentlich erweitert, indem neue bisher nicht realisierbare Anwendungsmöglichkeiten, wie z.B. autonom beleuchtete Fahrpläne und Informationstafeln oder beheizbare Anzeigeeinheiten, die nicht beschlagen und einfrieren können, geschaffen werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Strahlungsverstärkung an den Solarzellensegmenten und strukturierten Dünnschichtsolarzellen, die zu einer wesentlichen Effizienzerhöhung an den Solarzellen führt und ein sehr günstiges Schwachlichtverhalten aufweist. Insbesondere bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheiten im Schatten, unter bewölktem Himmel und unter Kunstlicht führt die Erfindung zu einer elektrischen Leistungssteigerung der verwendeten Solarzellen von bis zu 50%. Dieser positive Effekt tritt auch dann auf, wenn die Solarzellen durch Staub und andere Partikel partiell verschmutzt sind, wenn sich Wassertropfen- gefroren oder flüssig- oder Tauwasser auf den Solarzellen bilden.  The display units according to the invention have a number of advantages and technical advantages. For their autonomous operation, no external solar module is needed that takes up space and limits the installation of the display unit in terms of their space requirements and hindered. The solar cell segments and structured thin-film solar cells used for photovoltaic power generation are an integral part of the display unit and provide local electrical power. In addition, additional areas for solar energy generation are created with the invention, which are otherwise not used. The invention substantially extends the potential of photovoltaic applications by providing new hitherto unachievable applications, e.g. autonomously lit timetables and information boards or heated display units that can not fog up and freeze, created. Another advantage of the invention consists in the radiation amplification of the solar cell segments and structured thin-film solar cells, which leads to a significant increase in efficiency of the solar cells and has a very favorable low-light performance. In particular, in the application of the display units according to the invention in the shade, under cloudy skies and under artificial light, the invention leads to an electrical performance increase of the solar cells used by up to 50%. This positive effect also occurs when the solar cells are partially polluted by dust and other particles when water droplets frozen or liquid or condensation water forms on the solar cells.
Ausführungsbeispiel 1 Embodiment 1
Zur Anfertigung einer autonom beleuchteten Hausnummer werden auf ein optisch transparentes und einseitig mit einer elektrisch leitfähigen Oxidschicht versehenes Substrat aus Glas oder Kunststoff mit den Abmessungen 20cm mal 20cm und der Dicke von 2,5 mm mit Hilfe eines Dünnschichtverfahrens und einer Maske Dünnschichtsolarzellen auf Basis von amorphem und mikrokristallinem Silizium strukturiert als Ziffern für die Hausnummer aufgetragen. Bei assymmetrischen Ziffern, wie z.B. der 66, erfolgt ihre Aufbringung auf das optische Substrat seitenverkehrt, damit sie aus Blickrichtung von außen auf die Hausnummer als echte Darstellung zu erkennen sind. Nach der elektrischen Verschaltung der strukturierten Dünnschichtsolarzellen wird anschließend dieselbe Oberfläche des Substrates mit einer diffus reflektierenden Weißlack-Schicht, die Titandioxid- und/oder Bariumsulfat- Additive als Streumittel enthält, beschichtet. Die diffus reflektierende Lackschicht leitet die von außen auf das Substrat einfallende Strahlung zu den strukturierten Solarzellen und ruft dort eine Strahlungs- bzw. Stromverstärkung hervor. Das mit den strukturierten Solarzellen und der diffus reflektierenden Schicht versehene optische Substrat wird als Frontscheibe in das Gehäuse der Hausnummer, in dem Leuchtdioden, ein Akkumulator und elektronische Bauelemente untergebracht, sind, eingesetzt. Damit die von den an der Rückwand des Gehäuses angebrachten Leuchtdioden ausgehende Strahlung durch die kontrastbildenden und lichtverteilenden diffus reflektierenden Schicht in den Außenraum dringen kann, wird die diffus reflektierende Schicht durch die Wahl der Konzentration ihrer Additive und ihrer Dicke partiell optisch durchlässig gestaltet mit einer Transmission von 60%. Bei einer mit zweistelligen Ziffern ausgerüsteten Hausnummer erzeugen die Solarzellensegmente eine Leistung von ca.1 , 5 Watt bei direkter Sonneneinstrahlung. To produce an autonomously illuminated house number on an optically transparent and provided on one side with an electrically conductive oxide layer substrate made of glass or plastic with the dimensions 20cm by 20cm and the Thickness of 2.5 mm using a thin-film method and a mask thin-film solar cells based on amorphous and microcrystalline silicon structured as numbers for the house number applied. With asymmetrical numbers, such as 66, their application to the optical substrate is reversed, so that they are recognizable from the outside as a real representation of the house number. After the electrical interconnection of the structured thin-film solar cells, the same surface of the substrate is then coated with a diffusely reflecting white lacquer layer containing titanium dioxide and / or barium sulfate additives as a scattering agent. The diffusely reflecting lacquer layer conducts the radiation incident on the substrate from the outside to the structured solar cells, where it causes a radiation or current amplification. The optical substrate provided with the structured solar cells and the diffusely reflecting layer is used as a front screen in the housing of the house number, in which light-emitting diodes, an accumulator and electronic components are accommodated. In order for the radiation emanating from the light-emitting diodes mounted on the rear wall of the housing to penetrate into the exterior space through the contrast-forming and light-distributing diffusely reflecting layer, the diffusely reflecting layer is made partially optically permeable by the choice of the concentration of its additives and its thickness with a transmission of 60%. In a house number equipped with two-digit numbers, the solar cell segments generate an output of approximately 1.5 watts in direct sunlight.
Ausführungsbeispiel 2 Embodiment 2
Zur Anfertigung einer autonom beleuchteten Informationstafel zur Anzeige von Firmen, Institutionen, Ärztehäuser etc. geht man von einem optisch transparenten und mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Substrat aus, das beispielsweise die Abmessungen 60 cm mal 80 cm und eine Dicke von 3 mm hat. Die schwarze Informationsschrifit, Ziffern und andere Gestaltungsmerkmale werden durch Cadmium -Tellurid - Dünnschichtsolarzellen auf dem Substrat erzeugt, in- dem sie durch ein Vakuumverfahren strukturiert aufgebracht und mit strukturierten Rückelektroden versehen werden. Der weiße Untergrund der Informationstafel wird durch eine ebenfalls auf das optische Substrat aufgebrachte weiße diffus re- flektierende Mattlackschicht als funktionale Schicht, die außerdem zu einer Strahlungsverstärkung an den strukturierten Dünnschichtsolarzellen führt oder durch eine Oberflächenstrukturierung der Oberfläche des Substrates realisiert. Das mit den Dünnschichtsolarzellen und der funktionalen Schicht versehene optische Sub- strat wird als Fronttafel mit einem Gehäuse für die Anzeigeeinheit vereinigt, in dem die weiteren Bauelemente zum autonomen Beleuchtungsbetrieb der Anzeigeeinheit untergebracht sind. To produce an autonomously illuminated information panel for displaying companies, institutions, medical centers, etc., one starts from an optically transparent substrate provided with an electrically conductive layer, which for example has the dimensions 60 cm by 80 cm and a thickness of 3 mm. The black informational font, numerals, and other design features are produced by cadmium telluride thin film solar cells on the substrate by patterning them with a vacuum process and providing them with patterned back electrodes. The white background of the information panel is diffused by a white, also applied to the optical substrate. Opaque matt lacquer layer as a functional layer, which also leads to a radiation gain at the structured thin-film solar cells or realized by a surface structuring of the surface of the substrate. The optical substrate provided with the thin-film solar cells and the functional layer is combined as a front panel with a housing for the display unit, in which the further components for autonomous lighting operation of the display unit are housed.

Claims

A N S P R Ü C H E
Anzeigeeinheit, umfassend ein flächiges Substrat auf dem sich die als Anzeigesymbole befindlichen Ziffern, Buchstaben, Piktogramme und weitere Gestaltungsmerkmale aus photovoltaischen Materialien (Solarzellen) zur autonomen Stromversorgung zusammensetzen und von diffus reflektierenden Beschichtungen oder Oberflächen und/oder Fluoreszenzmaterialien gebildet werden. A display unit comprising a planar substrate on which are arranged as display symbols digits, letters, pictograms and other design features of photovoltaic materials (solar cells) for autonomous power supply and are formed by diffuse reflective coatings or surfaces and / or fluorescent materials.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen aus Wafern aus Silizium, Gallium-Arsenid und - Indiumphosphid-Verbindungen, Germanium, Selen, Gallium-Indium- Phosphid, Gallium-Indium-Arsenid und -Nitrid und weiteren Mischverbindungen aus diesen Elementen sowie aus Dünnschichtzellen aus amorphen und mikrokristallinem Silizium, Cadmium-Tellurid, Cadmium- Sulfid, Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, Kupfer-Indium-Sulfid, Kupfer- Indium-Gallium-Schwefel-Selen und weiteren Mischverbindungen aus diesen Elementen sowie aus organischen Materialien bestehen und die Dünnschichtzellen auch als Folien vorliegen. Display unit according to claim 1, characterized in that the solar cells of wafers of silicon, gallium arsenide and - indium phosphide compounds, germanium, selenium, gallium indium phosphide, gallium indium arsenide and nitride and other mixed compounds of these elements and consist of thin-film cells of amorphous and microcrystalline silicon, cadmium telluride, cadmium sulfide, copper indium gallium diselenide, copper indium sulfide, copper indium gallium sulfur selenium and other mixed compounds of these elements and of organic materials and the thin-film cells are also present as films.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diffus reflektierenden Beschichtungen aus Lacken bestehen, die Titandioxid und/oder Bariumsulfat und weitere Licht streuende Pigmente als Additive enthalten oder aus opalartigen Materialien bestehen und die diffus reflektierenden Oberflächen strukturiert vorliegen Display unit according to claim 1 and 2, characterized in that the diffuse reflective coatings consist of paints containing titanium dioxide and / or barium sulfate and other light scattering pigments as additives or consist of opaline materials and the diffuse reflective surfaces are structured
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzmaterialien ausgewählt sind aus der Gruppe der organischen Fluoreszenzfarbstoffe, Leuchtstoffe und Quantenpunkte. Display unit according to claim 1 to 3, characterized in that the fluorescent materials are selected from the group of organic fluorescent dyes, phosphors and quantum dots.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzfarbstoffe und Leuchtstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der Xanthene, Rhodamine, Oxazine, Perylene Pyrromethene und Naphthalimide bzw. aus der Gruppe der Seltenerdmetallen, dotierten Phosphaten, Silikaten, Germanaten, Granaten, Vanadaten, Wolramnaten, Molybdaten, Aluminaten, Gallaten, Nitriden und Boraten. Display unit according to claim 1 to 4, characterized in that the fluorescent dyes and phosphors are selected from the group of xanthenes, rhodamines, oxazines, perylenes pyrromethenes and naphthalimides or from the group of rare earth metals, doped phosphates, silicates, Germanates, garnets, vanadates, tungsten, molybdates, aluminates, gallates, nitrides and borates.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Glas oder Licht leitendem Kunststoff aus kompaktem Material oder Folie oder aus Metall, Holz oder einem optisch nicht transparenten Kunststoff besteht. Display unit according to claim 1 to 5, characterized in that the substrate consists of glass or light-conducting plastic made of compact material or foil or of metal, wood or an optically non-transparent plastic.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die diffus reflektierenden und Fluoreszenzmaterialien auf sie auftreffende Strahlung zu den die Anzeigesymbolik bildenden Solarzellensegmenten leiten und dort zu einer Strahlungskonzentration und Stromverstärkung fuhren. Display unit according to claim 1 to 6, characterized in that the diffuse-reflecting and fluorescent materials on their incident radiation to the display symbolism forming solar cell segments lead and there lead to a radiation concentration and current gain.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission der diffusen und Fluoreszenzbeschichtungen im Bereich von 40 bis 70 %- vorzugsweise 55% - oder im Bereich von 1 % bis 20 %- vorzugsweise 5 %- liegt. Display unit according to claim 1 to 7, characterized in that the transmission of the diffuse and fluorescent coatings in the range of 40 to 70% - preferably 55% - or in the range of 1% to 20% - preferably 5% -.
Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem flächigen Substrat in Form von photovoltaischen Materialien aufgebrachten Anzeigesymbole nach Auftreffen von künstlicher und Solarstrahlung elektrischen Strom erzeugen, der zur Speicherung einem Akku-Pack zugeleitet und zu Beleuchtungszwecken, zur Beheizung und/oder zum autonomen Betrieb von Sensoren, mechanischen, akustischen, und/oder elektronischen Bauteilen und Bauelementen verwendet wird. Display unit according to claim 1 to 8, characterized in that the applied on the flat substrate in the form of photovoltaic materials display symbols generate after impact of artificial and solar radiation electric power, which is fed to a battery pack for storage and lighting purposes, for heating and / or autonomous operation of sensors, mechanical, acoustic, and / or electronic components and components is used.
10. Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der optische Kontrast der Anzeigesymbole und Gestaltungsmerkmale durch Solarzellen, diffus reflektierende Schichten und Oberflächen sowie durch farbige fluoreszierende Materialien erzeugt wird. 10. Display unit according to claim 1 to 9, characterized in that the optical contrast of the display symbols and design features is generated by solar cells, diffusely reflecting layers and surfaces and by colored fluorescent materials.
1 1. Anzeigeeinheiten nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass sie als autonome und photovoltaisch aktive Logo's, Symbole, Warenzeichen, Informations- und Werbeträger für Verkehrszeichen, Hinweis-, Verbots- und Warnzeichen, Firmenschilder, für Kraftfahrzeug- und andere Produktsymbole, für Schlüsselanhänger mit Beleuchtungsfunktion, für Bekleidungsprodukte z.B. Warnwesten, für Schulranzen und Rucksäcke, für Taschen, für Uhren-Ziffernblätter, für Straßenbelege, für Handy 's und mobile Computer- sowie weitere Kommunikationstechnik, für Informationstafeln und Fahrpläne, für Hausnummer und Namensschilder sowie Kraftfahrzeugkennzeichen und Werbetechnik und als Sticker und Aufkleber aller Art angewendet werden. 1 1. Display units according to claim 1 to 10, characterized in that they as autonomous and photovoltaic active Logo's, symbols, trademarks, Information and advertising media for traffic signs, warning and warning signs, company signs, for motor vehicle and other product symbols, for key rings with lighting function, for clothing products, such as safety vests, for school bags and rucksacks, for bags, for watch dials, for street documents, for mobile phones and mobile computer as well as other communication technology, for information boards and timetables, for house number and name badges as well as license plates and advertising technology and as stickers and stickers of all kinds.
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