Sistema compuesto para aplicación fotovoltaica con lado trasero de láminas metálicas.

Sistema compuesto para módulo fotovoltaico con lado trasero de láminas metálicas, que comprende:

- una lámina metálica

(1), y

- una capa de aislamiento (2), que está aplicada sobre la lámina metálica (1), caracterizado por que la lámina metálica (1) sirve como pared trasera del módulo-PV, en el que la lámina metálica contiene islas de contacto (10), que están rodeadas por zonas expuestas (14) y establecen tanto el contacto con el circuito de las celdas como también la conexión eléctrica del módulo con la zona fuera del módulo, en el que las islas de contacto (10) son la única estructura de conductores, que se introduce en la lámina metálica (1) y la lámina metálica (1) está conectada eléctricamente con el potencial de tierra y la capa de aislamiento (2) representa el aislamiento eléctrico entre el circuito eléctrico de las celda-PV y la pared trasera del módulo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12151581.

Solicitante: Eppstein Technologies GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Burgstrasse 81-83 65817 Eppstein ALEMANIA.

Inventor/es: WAEGLI,DR. PETER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/02 (Detalles)

PDF original: ES-2474123_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Sistema compuesto para aplicaciïn fotovoltaica con lado trasero de lïminas metïlicas La presente invenciïn se refiere a un sistema compuesto para aplicaciïn fotovoltaica (PV) con lado trasero de lïminas metïlicas, que comprende una lïmina metïlica, y una capa de aislamiento, que estï aplicada sobre la lïmina metïlica, en el que la lïmina metïlica sirve como pared trasera del mïdulo-PV y contiene islas de contacto, que establecen tanto el contacto con el circuito de las celdas-PV como tambiïn la conexiïn elïctrica del mïdulo con la zona fuera del mïdulo.

Ademïs, la presente invenciïn se refiere a un procedimiento para la fabricaciïn de un sistema compuesto correspondiente para aplicaciïn fotovoltaica.

Un mïdulo-PV convierte luz solar directamente en energïa elïctrica y contiene como componentes mïs importantes varias celdas-PV (hasta 60 celdas) , que estïn conectadas entre sï. Las celdas son empaquetadas a tal fin por medio de diferentes materiales y son agrupadas en un compuesto, que cumple varios objetivos. El compuesto forma una cubierta transparente, resistente a la radiaciïn y a la intemperie y suministra a travïs del empaquetado correspondiente conexiones elïctricas robustas. Las celdas-PV frïgiles y las conexiones elïctricas son protegidas tanto contra influencias mecïnicas como tambiïn contra la humedad. Los componentes elïctricos son protegidos contra accesos y los mïdulos se pueden manipular y fijar mejor. Existen diferentes formas de realizaciïn de mïdulos-PV con diferentes tipos de celdas-PV.

En general, los mïdulos-PV poseen una placa de vidrio sobre el lado dirigido hacia el sol (lado frontal) , de manera que la mayorïa de las veces se utiliza una un llamado vidrio de seguridad de una hoja (ESG) . A travïs de una capa de plïstico transparente, como por ejemplo etileno vinilo acetato (EVA) o goma de silicona, ïsta estï conectada, en general, con las celda. En esta capa de plïstico estïn incrustadas las celdas-PV, que estïn conectadas entre sï elïctricamente por medio de cintas de soldadura. Sobre el lado trasero se cierran los mïdulos con una lïmina compuesta de plïstico resistente a la intemperie, por ejemplo de fluoruro de polivinilo o de poliïster, o de otra hoja de vidrio. En la fabricaciïn de mïdulos-PV, ïstos son laminados, en general, aproximadamente a 150ïC. Durante la laminaciïn se forma a partir de la lïmina-EVA lechosa hasta entonces una capa de plïstico clara, reticulada tridimensional y que ya no se puede fundir, en la que estïn incrustadas las celdas-PV y que estï conectada con la hoja de vidrio y con la lïmina del lado trasero.

Las celdas-PV monocristalinas y policristalinas se fabrican a partir de las llamadas microplaquetas (discos de silicio monocristalino o policristalino) , como se utilizan de la misma forma o de forma similar tambiïn para la fabricaciïn de semiconductores. Estas celdas de silicio presentan a escala industrial un rendimiento de hasta 20 % o mïs y una densidad de potencia de 20 – 50 W/kg. Varias de estas celdas son conectadas en serie en un mïdulo-PV por medio de cintas de soldadura para formar secciones individuales (las llamadas secuencias conectadas) , hasta que se ha alcanzado la tensiïn de salida correcta. Varios de tales grupos de celdas son conectados a continuaciïn o bien de nuevo en serie o en paralelo, de manera que en el primer caso se suman las tensiones y en el segundo caso de sumas las corrientes de salida y se conducen a las conexiones de mïdulos. Las lïneas utilizadas a tal fin son designadas como barras de bus. Para la conexiïn de la secuencias de las celdas debe conectarse, respectivamente, el lado delantero de una celda (por ejemplo, el polo negativo) con el lado trasero de la Elda siguiente (polo positivo) , a cuyo fin se emplean con frecuencia cintas de cobre estaïadas. Estas celdas-PV con este tipo de disposiciïn de conexiïn son designadas tambiïn, por decirlo asï, como celdas-H. Ademïs, se pueden obtener celdas-PV con el llamado contacto del lado trasero. En el caso del contacto del lado trasero, el contacto frontal se conduce a travïs de diseïo correspondiente de la celda sobre el lado trasero, de manera que ambos contactos (+/-) son accesibles sobre el mismo lado, es decir, el lado trasero. Tal mïdulo-PV con contacto del lado trasero se describe, por ejemplo, en el documento EP 1 449 261 B1. El contacto se realiza solamente todavïa desde un lado por medio de cintas o con preferencia por medio de conductores planos, lo que simplifica la manipulaciïn y al mismo tiempo evita la desconexiïn a travïs de las cintas que se encuentran sobre la celda.

El lado trasero de un mïdulo-PV debe cumplir una pluralidad de requerimientos. Por una parte, ïste debe proteger la vida interior del mïdulo contra influencias del medio ambiente, como la penetraciïn de humedad o radiaciïn-UV, Ademïs, debe ser aislante elïctricamente y debe presentar una estabilidad mecïnica suficiente. Adicionalmente, debe ser posible conducir las lïneas de conexiïn elïctrica desde la caja de conexiïn fuera del mïdulo-PV a travïs del lado trasero del mïdulo, de tal manera que no se produzcan perjuicios de las acciones de protecciïn mencionadas anteriormente.

Actualmente se conocen diferentes configuraciones para lados traseros de mïdulos. Tïpicamente se utilizan combinaciones de lïminas de plïstico resistentes a la intemperie o se emplea vidrio. Una estructura de un mïdulo-PV de este tipo se describe, por ejemplo, en la publicaciïn US 2010/0139757 A1. Especialmente la utilizaciïn de vidrio da lugar a una protecciïn muy buena contra influencias del medio ambiente, pero tiene el inconveniente de que implica un peso alto y representa tambiïn un factor de costes elevado.

El documento WO 2010/099080 A2 describe, por ejemplo, un sistema y un procedimiento para la estructura

mejorada y el encapsulado de mïdulos-PV. El mïdulo-PV comprende una capa frontal y una unidad fotovoltaica, de manera que la unidad fotovoltaica estï fijada en la capa frontal (vidrio) y la unidad fotovoltaica estï constituida por al menos una celda-PV y una membrana. La membrana y la capa frontal sirven en este caso para incrustar la unidad fotovoltaica, de manera que la membrana ofrece adicionalmente la ventaja de que en el caso de daïo de la capa frontal se mantienen unidas las partes rotas.

Se conoce, ademïs, a partir del documento US 2010/051085 A1 un sistema de lïminas para aplicaciones fotovoltaicas con lado trasero de lïmina metïlica, que comprende una lïmina metïlica y una capa de aislamiento, que estï aplicada sobre la lïmina metïlica. Este sistema de lïminas tiene el cometido de conectar celdas elïctricamente entre sï y de acumular la corriente en una superficie grande a travïs de la capa metïlica y de transmitirla en una superficie grande hacia la celda vecina. Pero el sistema de lïminas descrito no garantiza una protecciïn suficiente contra influencias externas.

Por lo tanto, el cometido de la presente invenciïn era desarrollar un lado trasero de mïdulo-PV, que cumple las funciones de protecciïn necesarias contra influencias el medio ambiente y, ademïs, no necesita orificios para pasos de las conexiones de mïdulos. Para la utilizaciïn de un mïdulo-PV es igualmente importante que el lado trasero no presente un peso alto y se pueda realizar econïmicamente.

El cometido se soluciona a travïs del sistema compuesto de acuerdo con la invenciïn para mïdulo fotovoltaico, que comprende una lïmina metïlica y una capa de aislamiento, que estï aplicada sobre la lïmina metïlica, en la que la lïmina metïlica sirve como pared trasera del mïdulo-PV, y la lïmina metïlica contiene islas de contacto, que estïn rodeadas por zonas al descubierto y establecen tanto el contacto con el circuito de celdas-PV... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema compuesto para mïdulo fotovoltaico con lado trasero de lïminas metïlicas, que comprende: -una lïmina metïlica (1) , .

5. una capa de aislamiento (2) , que estï aplicada sobre la lïmina metïlica (1) , caracterizado por que la lïmina metïlica (1) sirve como pared trasera del mïdulo-PV, en el que la lïmina metïlica contiene islas de contacto (10) , que estïn rodeadas por zonas expuestas (14) y establecen tanto el contacto con el circuito de las celdas como tambiïn la conexiïn elïctrica del mïdulo con la zona fuera del mïdulo, en el que las islas de contacto (10) son la ïnica estructura de conductores, que se introduce en la lïmina metïlica (1) y la lïmina metïlica (1) estï conectada elïctricamente con el potencial de tierra y la capa de aislamiento (2) representa el aislamiento elïctrico entre el circuito elïctrico de las celda-PV y la pared trasera del mïdulo.

2. Sistema compuesto de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado por que la capa de aislamiento (2)

-estï constituida por copolïmeros, con preferencia EVA, y/o plïsticos basados en silicona y/o ionïmeros, y/o -presenta una resistencia volumïtrica especïfica de >1e13Ohm*cm, y/o

-presenta un espesor de mïs de 50 !m, con preferencia de 100 !m a 1000 !m, y/o -estï constituida de PVB, -estï provista con un medio de uniïn, en el que en el medio de uniïn se trata de un adhesivo y/o la capa de aislamiento (2) estï configurada adherente.

3. Sistema compuesto de acuerdo con las reivindicaciones 1 ï 2, caracterizado por que la lïmina metïlica (1)

-estï constituida de cobre o con preferencia de aluminio; y/o -presenta un espesor de mïs de 50 !m, con preferencia de 100 !m a 1000 !m, y/o -estï provista con un revestimiento, con preferencia de cobre puro o aleado o de aleaciones de nïquel, que permiten un buen contacto por medio de soldadura y/o adhesivo conductor y/o adhesiïn.

4. Procedimiento para la fabricaciïn de un sistema compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3

para mïdulos-PV, que comprende las siguientes etapas el procedimiento: -fabricaciïn de la lïmina metïlica (1) , -conexiïn de una lïmina metïlica (1) con una capa de aislamiento (2) a travïs de una uniïn adherente, -apertura de la capa de aislamiento (2) para contacto (9) , de manera que la lïmina metïlica (1) representa a travïs de las islas de contacto (10) tanto el contacto con el circuito de celdas-PV como tambiïn la conexiïn elïctrica del mïdulo con la zona fuera del mïdulo.

5. Procedimiento para la fabricaciïn de un sistema compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3 para mïdulos-PV, que comprende las siguientes etapas el procedimiento:

-fabricaciïn de la lïmina metïlica (1) , -extrusiïn directa de una capa de aislamiento (2) sobre la capa metïlica (1) , de manera que la capa de 35 aislamiento (2) se adhiere sobre la lïmina metïlica (1) , -apertura de la capa de aislamiento (2) para contacto (9) , de manera que la lïmina metïlica (1) representa a travïs de las islas de contacto (10) tanto el contacto con el circuito de celdas-PV como tambiïn la conexiïn elïctrica del mïdulo con la zona fuera del mïdulo.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciïn 4 ï 5, caracterizado por qu.

40. durante o despuïs de la uniïn de la lïmina metïlica (1) y de la capa de aislamiento (2) se corta una estructura de banda de conductores en forma de islas de contacto (10) , con preferencia por medio de un procedimiento por lïser en la lïmina metïlica (1) , y/o -la lïmina metïlica (1) se recorta en la direcciïn de transporte durante la uniïn con la capa de aislamiento (2) , con preferencia por medio de un procedimiento por lïser, y/o

-para el establecimiento de una conexiïn elïctrica entre el sistema compuesto y la capa de conductores, que conecta las celdas, se utiliza un adhesivo conductor de electricidad, que se endurece tïrmicamente, sobre los orificio de contacto (9) , o se utiliza un proceso de estaïado por lïser o una soldadura de bajo punto de fusiïn; y/o

- el sistema compuesto se conecta con el sistema compuesto utilizado para el contacto de las celdas a travïs de laminaciïn o prensado, de manera que se obtiene una conexiïn elïctrica de las celdas (5) conectadas con las islas de contacto (10) , y/o

-la capa de aislamiento (2) estï constituida de copolïmeros, con preferencia EVA, y/o plïsticos a base de silicona, y/.

10. presenta un espesor de mïs de 50 !m, con preferencia de 100 !m a 1000 !m, y/o -estï constituida de PVB, -la capa de aislamiento presenta una resistencia volumïtrica especïfica de >1e13Ohm*cm, y/o -para la mejora del contacto de la lïmina metïlica (1) antes de la uniïn con la capa de aislamiento (2) se recubre en la zona de las islas de contacto (10) , con preferencia con cobre en la zona de las islas de

contacto (10) , con preferencia con un cobre puro o aleado o con aleaciones de nïquel.

7. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que durante el proceso de laminaciïn en una etapa del procedimiento adicionalmente

-se establecen conexiones elïctricas entre las islas de contacto (10) del sistema compuesto y las celdas-PV conmutadas, con preferencia por medio de estaïado, de manera especialmente preferida utilizando 20 soldadura de bajo punto de fusiïn; -se aplica un vidrio frontal (7) y/o

-se realiza la incrustaciïn y conexiïn de las celdas-PV.

8. Utilizaciïn de un sistema compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3 como lado trasero y salida de corriente de mïdulos de celdas de microplaquetas, caracterizada por que

-las islas de contacto (10) en la capa metïlica (1) se conectan con el circuito de celdas; y/o -el circuito de celdas se adhiere sobre la capa de aislamiento (2) y de esta manera se fija; y/o -la lïmina metïlica (1) forma el cierre del mïdulo del lado trasero como protecciïn contra influencias del

medio ambiente, de manera que las islas de contacto (10) en la capa metïlica (1) permiten la conexiïn del mïdulo hacia fuera y estïn cubiertas por una caja de conexiones (11) . 30