Disposiciones de células solares para módulos fotovoltaicos concentradores.

Configured& de disposicion de celulas solares que comprende

una pluralidad de celulas solares

(4, 4') provistas sobre at menos un sustrato (2, 2');

una pluralidad de electrodos pianos de contacto (5, 5'), un electrodo piano de contacto para cada una de la pluralidad de celulas solares (4, 4'), provistas sobre el at menos un sustrato (2, 2');

cableado electrico (8, 8') que conecta cada una de la pluralidad de celulas solares (4, 4') con uno correspondiente de la pluralidad de electrodos pianos de contacto (5, 5'); y

un diodo (7) conectado electricamente con at menos dos de la pluralidad de celulas solares (4, 4'); caracterizada porque

el diodo (7) este conectado con un electrodo piano de contacto (10) correspondiente conectado con el electrodo piano de contacto (5, 5') de at nnenos dos de la pluralidad de celulas solares (4, 4').

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11001542.

Solicitante: Soitec Solar GmbH.

Inventor/es: ZIEGLER,MARTIN, GERSTER,ECKART.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/042 (Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicos (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/05 (Medios de interconexión eléctrica entre las células fotovoltaicas dentro del módulo fotovoltaicos, p. ej. conexión en serie de células fotovoltaicas (electrodes H01L 31/0224; interconexión eléctrica de las células solares de película delgada formada sobre un sustrato común H01L 31/046; estructuras particulares para la interconexión eléctrica de las células solares de película delgada adyacentes en el módulo H01L 31/0465; medios de interconexión eléctrica especialmente adaptada para conectar eléctricamente dos o más módulos fotovoltaicos H02S 40/36))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/052 (Medios de refrigeración directamente asociado o integrado con la célula fotovoltaica, p. ej. elementos Peltier integrado para la refrigeración activa o disipadores de calor directamente asociados con las células fotovoltaicas (medios de refrigeración en combinación con el módulo fotovoltaico H02S 40/42))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/02 (Detalles)

PDF original: ES-2509967_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Disposiciones de células solares para módulos fotovoltaicos concentradores Campo de la invención

La presente invención se refiere a disposiciones de células solares que comprenden células solares, electrodos planos de contacto y al menos un diodo (de derivación) para módulos fotovoltaicos concentradores.

Antecedentes de la invención

Las células fotovoltaicas o solares están diseñadas para convertir la radiación solar en corriente eléctrica. En aplicaciones fotovoltaicas solares de concentrador, la luz solar entrante se concentra ópticamente antes de dirigirse a células solares. Por ejemplo, la luz solar entrante la recibe un espejo primario que refleja la radiación recibida hacia un espejo secundario que, a su vez, refleja la radiación hacia una célula solar, que convierte la radiación concentrada en corriente eléctrica mediante la generación de pares de electrón-hueco en un semiconductor de los grupos lll-V o silicio monocristalino, por ejemplo.

La célula solar comprende un dado semiconductor con electrodos planos de contacto metalizados y, por tanto, requiere un cierto modo de paquete de circuitos integrados o conjunto de célula solar en el que la célula solar se conecte a uno o más dispositivos funcionales. El conjunto de célula solar (SCA) puede proporcionar, particularmente, protección ambiental, disipación de calor y conectivldad eléctrica a la célula solar.

En la técnica, los SCA se fabrican sobre una única base de sustrato continua o comprenden múltiples componentes que están eléctricamente aislados entre sí. Un aspecto crítico es el contacto por el lado posterior de la célula solar con el sustrato del SCA. Convencionalmente, un único sustrato continuo que funciona como sustrato de enfriamiento hace contacto con el lado posterior de una célula solar por medio de deposición de un metal noble selectivo (por ejemplo, oro), lo que representa una etapa de procesamiento compleja y que requiere mucho tiempo, además de cara.

La provisión de varios elementos de material eléctricamente aislante a menudo da como resultado una conductividad térmica mala y, por tanto, una conexión térmica global ineficaz de la célula solar. Además, la provisión de materiales de diferentes características de material conlleva mayores gastos y una pluralidad de reglones de conexión y, por tanto, da como resultado un deterioro Importante de la fiabilidad (a lo largo de toda la vida útil) del SCA fabricado.

Además, en la técnica de los módulos fotovoltaicos concentradores, cada célula solar se cablea individualmente, por ejemplo, por medio de un diodo de derivación para su protección frente a sobretensión inversa. Superficies de contacto de electrodo plano relativamente grandes y, por tanto, grandes componentes semiconductores, están Implicados cuando se usa el diodo como elemento de cableado, por ejemplo como en el documento WO 2006/027225 A1. Si, alternativamente, se usa un electrodo plano de cableado basado en la tecnología de las placas de circuito impreso para el cableado de la célula solar, existe un riesgo elevado de que la placa de circuito se dañe por la luz solar concentrada debido a los compuestos orgánicos incluidos.

Por tanto, a pesar del reciente avance en Ingeniería, todavía existe la necesidad de proporcionar un SCA que muestre un contacto eléctrico fiable, conductividad térmica eficaz y, además, que tenga en cuenta la racionalización de la producción.

Descripción de la invención

La presente invención aborda la necesidad mencionada anteriormente y, por consiguiente, proporciona una configuración de disposición de células solares que comprende

una pluralidad de células solares previstas sobre al menos un sustrato;

una pluralidad de electrodos planos de contacto, un electrodo plano de contacto para cada una de la pluralidad de células solares, previstas sobre el al menos un sustrato;

cableado eléctrico que conecta cada una de la pluralidad de células solares con uno correspondiente de la pluralidad de electrodos planos de contacto; y

un diodo conectado eléctricamente con al menos dos de la pluralidad de células solares, en particular, conectado con un electrodo plano de contacto correspondiente (previsto para el diodo) conectado con el electrodo plano de contacto de al menos dos de la pluralidad de células solares.

En particular, cada célula solar puede proporcionarse sobre un respectivo sustrato individual (un sustrato para cada célula solar) que puede funcionar como sustrato difusor térmico. Cada célula solar es adyacente a un electrodo plano de contacto previsto sobre el mismo sustrato sobre el que se proporciona la célula solar. El diodo puede proporcionarse sobre el mismo sustrato o sobre un sustrato diferente de aquéllos sobre los que se proporcionan las células solares y los electrodos planos de contacto. En particular, los electrodos planos de contacto pueden estar

hechos totalmente de metal.

Según la invención, cada célula solar está conectada eléctricamente con un electrodo plano de contacto y, a través del electrodo plano de contacto, con un diodo que protege la célula solar frente una sobretensión inversa. Alternativamente, la célula solar puede hacer contacto directamente con el diodo. Por tanto, el diseño del cableado según la invención ofrece más flexibilidad en comparación con la técnica.

Sin embargo, a diferencia de la técnica, múltiples células solares están conectadas a un mismo diodo, por ejemplo, a través del electrodo plano de contacto correspondiente. Por tanto, no existe la necesidad de un componente semiconductor grande previsto para cada célula solar individual sino que un diodo puede proporcionar protección frente a sobretensión para múltiples células solares. Además, según la invención la superficie superior del diodo no tiene que diseñarse de manera que permita albergar conductores y cableados para poner en contacto directamente una célula solar y la sustancia termodifusora adyacente. El cableado eléctrico necesario de las células solares y las sustancias termodifusoras en paralelo se proporciona mediante los electrodos planos de contacto que pueden hacerse con un coste relativamente bajo en comparación con los diodos semiconductores pn de la técnica. Las propiedades geométricas del diodo previsto en la configuración de disposición de células solares de la invención vienen determinadas únicamente por las especificaciones eléctricas y térmicas exigidas.

Según una realización, los electrodos planos de contacto no incluyen ninguna capa de aislamiento al contrario que las placas de circuito usadas en la técnica. Según una realización adicional, los electrodos planos de contacto se proporcionan sobre el al menos un sustrato por medio de un adhesivo eléctricamente aislante, en particular, un adhesivo transparente, por ejemplo, un adhesivo de resina epoxidica transparente, que evita la absorción de la luz solar concentrada entrante. Alternativamente, puede realizarse de manera que el adhesivo esté ubicado sólo bajo el electrodo plano de contacto sin riesgo de que la luz solar concentrada incida sobre el mismo.

Además, los electrodos planos de contacto que tienen que ser adecuados para el cableado de las células solares y el sustrato adyacente así como el diodo pueden comprender una base hecha de aluminio, cobre, bronce o latón y/o una superficie para la conexión eléctrica hecha de oro, plata, paladio, cobre, aluminio, níquel, estaño o zinc.

Según un ejemplo, el diodo que está conectado con al menos dos de los electrodos planos de contacto puede proporcionarse en forma de un diodo semiconductor (Schottky) de metal. Puesto que el cableado principal de las células solares lo proporcionan los electrodos planos de contacto,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Configuración de disposición de células solares que comprende

una pluralidad de células solares (4, 4) provistas sobre al menos un sustrato (2, 2);

una pluralidad de electrodos planos de contacto (5, 5), un electrodo plano de contacto para cada una de la pluralidad de células solares (4, 4), provistas sobre el al menos un sustrato (2, 2);

cableado eléctrico (8, 8) que conecta cada una de la pluralidad de células solares (4, 4) con uno correspondiente de la pluralidad de electrodos planos de contacto (5, 5); y

un diodo (7) conectado eléctricamente con al menos dos de la pluralidad de células solares (4, 4);

caracterizada porque

el diodo (7) está conectado con un electrodo plano de contacto (10) correspondiente conectado con el electrodo plano de contacto (5, 5) de al menos dos de la pluralidad de células solares (4, 4).

Configuración de disposición de células solares según la reivindicación 1, en la que los electrodos planos de contacto (5, 5) se proporcionan sobre el al menos un sustrato (2, 2) por medio de un adhesivo eléctricamente aislante, en particular, un adhesivo transparente.

Configuración de disposición de células solares según la reivindicación 1 ó 2, en la que los electrodos planos de contacto (5, 5) no incluyen capas de aislamiento.

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que los electrodos planos de contacto (5, 5') comprenden una base hecha de aluminio, cobre, bronce o latón y/o una superficie para la conexión eléctrica hecha de oro, plata, paladio, cobre, aluminio, níquel, estaño o zinc.

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el diodo (7) está conectado eléctricamente con al menos dos de los electrodos planos de contacto (5, 5).

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el diodo (7) es un diodo Schottky.

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un sustrato (2, 2) es un sustrato térmica y eléctricamente conductor.

Configuración de disposición de células solares según la reivindicación 7, en la que el al menos un sustrato (2, 2') comprende o consiste en aluminio o una aleación de aluminio.

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un sustrato (2, 2) se proporciona directamente, sin adhesión, sobre un sustrato de soporte eléctricamente aislante (1), en particular, un sustrato de soporte de vidrio.

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un sustrato (2, 2) es una placa plana de aluminio o aleación de aluminio y se proporciona por medio de un adhesivo sobre un sustrato de soporte eléctricamente aislante (1), en particular, un sustrato de soporte de vidrio.

Configuración de disposición de células solares según la reivindicación 9 ó 10, en la que el al menos un sustrato (2, 2) lleva más de una célula solar (4, 4).

Configuración de disposición de células solares según la reivindicación 9, 10 u 11, en la que para cada una de las células solares (4, 4) se proporciona uno correspondiente del al menos un sustrato (2, 2) y en la que cada uno de los sustratos (2, 2) o su recubrimiento (3, 3, 3, 3) tiene una distribución de grosor de tipo gaussiano y, en particular, cada célula solar (4, 4) se proporciona sobre el sustrato (2, 2) correspondiente en la región de máximo grosor del sustrato (2, 2).

Configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un sustrato (2, 2') está recubierto mediante un recubrimiento (3, 3, 3, 3') hecho de o que comprende uno o más de plata, níquel, estaño, cobre o cualquier otro material o aleación adecuado como superficie funcional para un adhesivo o material de soldadura eléctricamente conductor y que proporciona conexión térmica y eléctrica con las células solares (4, 4) y/o el diodo (7).

Configuración de disposición de células solares según la reivindicación 13, en la que las células solares (4, 4') y/o el diodo (7) se proporcionan sobre el recubrimiento (3, 3, 3, 3) por medio de un adhesivo o material de soldadura eléctricamente conductor, en particular, un adhesivo o material de soldadura de plata.

15. Módulo fotovoltaico concentrador que comprende la configuración de disposición de células solares según una de las reivindicaciones anteriores.