MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Y METODOLOGÍA DE INTERCONEXIÓN PARA FABRICAR LOS MISMOS.

Un ensamblaje de células solares (12, 60), que comprende: una pluralidad de células fotovoltaicas (14,

62, 64, 66), comprendiendo cada una de la pluralidad de células fotovoltaicas (14, 62, 64, 66): una cara delantera (26) y una cara trasera (28); una pluralidad de contactos delanteros (32) dispuestos en la cara trasera (28) y una pluralidad de contactos traseros (35) dispuestos en la cara trasera de cada una de la pluralidad de células fotovoltaicas (14); una pluralidad de apéndices (30) de cara delantera dispuestos en la cara delantera de cada célula y acoplados eléctricamente a la pluralidad de los contactos delanteros (32) en la cara trasera de la célula fotovoltaica, estando dispuestos los contactos delanteros (32) en ambos extremos de cada célula; una primera conexión por medio de un cable de interconexión (74) entre un contacto delantero en un extremo de una célula fotovoltaica (62) y un contacto trasero de una célula adyacente (64) y una segunda conexión paralela por medio de otro cable de interconexión (76) entre otro contacto delantero en el otro extremo de la célula fotovoltaica (62) y otro contacto trasero de una célula adyacente (64)

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Antecedentes

La invención se refiere, en general, a células solares y, más en particular pero no exclusivamente, a estructuras para interconectar las células solares.

Las células solares, también denominadas células fotovoltaicas, son dispositivos bien conocidos para convertir la radiación solar en energía eléctrica. Pueden ser fabricados en una oblea semiconductora utilizando tecnología de tratamiento de semiconductores. Las células solares generalmente incluyen uno o más materiales fotoactivos emparedados entre dos electrodos. Una célula solar típica incluye regiones n -dopada y p -dopada fabricadas sobre un sustrato de silicio. La radiación solar que incide sobre la célula solar genera electrones y huecos que migran a las regiones p -dopada y n – dopada, respectivamente, creando diferencias de potencial entre las regiones dopadas.

Las células solares individuales generan sólo una pequeña cantidad de energía, normalmente mucha menos energía que la que es requerida por la mayoría de las aplicaciones. La tensión y corriente deseadas para las aplicaciones prácticas se consiguen interconectando una pluralidad de células solares en una matriz en serie y en paralelo. Esta matriz se denomina generalmente como ensamblaje de células solares, y puede ser utilizada para generar energía eléctrica a partir de la radiación solar para una variedad de aplicaciones. Actualmente, las células convencionales de silicio cristalino fotovoltaico (PV) están interconectadas por medio de un proceso conocido como "encadenado" para formar un módulo. Encadenar células juntas en una red en serie, en general consiste en conectar el electrodo delantero de una célula al electrodo trasero de una célula adyacente por medio de un trayecto conductor, tal como un cable de cobre, que se extiende desde la cara delantera de una célula a la cara trasera de la célula adyacente. Las cadenas de células se colocan en una estructura laminada, y a continuación, las cadenas son soldadas conjuntamente, creando una conexión de extremo único de un dispositivo a otro en una red en serie. Esto quiere decir que un se proporciona trayecto eléctrico desde solamente un extremo de la célula a un extremo de la célula adyacente.

Los estándares industriales actuales para la fabricación de ensamblajes de células solares incluyen el encadenado de las células de extremo a extremo y a continuación, la formación de un laminado consistente en una capa delantera de un vidrio y láminas traseras que contienen materiales tales como películas de TEDLAR ® PVF (fluoruro de polivinilo, disponibles en E. I. du Pont de Nemours and Company). Estas prácticas están arraigadas en la industria debido a que existe una gran base de datos de fiabilidad de tales laminados de PV. Pero los problemas con laminados de PV incluyen densidad de empaquetado limitada, pérdidas por resistencia eléctrica, y la falta de automatización en el montaje que puede producir daños y contaminación. Las cadenas de células que se construyen durante el montaje son frágiles, difíciles de manejar y requieren operaciones manuales para reparar o reprocesar. Como consecuencia, a las técnicas estándar de fabricación les falta la automatización de los montajes de las tarjetas electrónicas microelectrónicas y la infraestructura de pruebas y presentan un rendimiento relativamente bajo, colocación inexacta de las células, y operaciones manuales de reproceso dificultosas.

El documento norteamericano US – A -6156967 desvela un ensamblaje de células solares, compuesto por células con configuraciones envolventes de contactos. Cada célula en el ensamblaje tiene una pluralidad de contactos "delanteros" y "traseros", es decir, contactos a los electrodos delantero y trasero, estando dispuestos todos esos contactos en la cara trasera de la célula. Cada célula comprende, además, apéndices conductores alargados que se extienden a lo largo de la cara delantera de la célula, en la que forman los contactos con el electrodo delantero, y a continuación, se envuelven alrededor de los bordes de la célula y se conectan a los contactos “delanteros” que se han mencionado con anterioridad en la cara trasera. Las células adyacentes en el ensamblaje están conectadas por medio de cables de interconexión que se extienden desde los contactos "delanteros" en un extremo de una célula a los contactos "traseros" de una célula adyacente.

El documento norteamericano 3.973.996 desvela un ensamblaje de células solares soldadas por difusión.

Por consiguiente, se necesita una técnica para solucionar uno o más de los problemas precedentes en la fabricación de conjuntos de células solares.

Breve descripción

La invención está definida en las reivindicaciones independientes.

Varios aspectos y realizaciones de la presente invención están definidos en las reivindicaciones dependientes.

Dibujos

Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando se lea la descripción detallada que sigue con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que los mismos caracteres representan las mismas partes en los dibujos, en los que:

la figura 1 es una vista en despiece ordenado de un módulo fotovoltaico que se puede fabricar de acuerdo con las realizaciones de la presente invención;

la figura 2 es una vista en sección transversal de una célula fotovoltaica convencional que ilustra los contactos delanteros en una cara delantera y los contactos traseros en una cara trasera de la célula fotovoltaica;

la figura 3 es una vista en sección transversal de una célula fotovoltaica ejemplar que ilustran la adaptación de un punto de contacto delantero a la cara trasera de una célula fotovoltaica, de acuerdo con realizaciones de la presente invención;

la figura 4 ilustra una porción de un ensamblaje de células fotovoltaicas y un mecanismo para proporcionar múltiples trayectos de corriente a una cara trasera y a una cara delantera de una célula fotovoltaica, de acuerdo con realizaciones de la presente invención;

la figura 5 es una vista en planta de la cara trasera de una porción de un ensamblaje de células fotovoltaicas, que ilustra un esquema de conexión de extremo doble que se consigue por un cableado de punto a punto de acuerdo con realizaciones de la presente invención;

la figura 6 es una vista en planta de la cara trasera de una porción de un ensamblaje de células fotovoltaicas que ilustra el esquema de interconexión entre las células fotovoltaicas, que comprende dos puntos de contacto delantero y trasero, de acuerdo con realizaciones de la presente invención;

la figura 7 es una vista en planta de la cara trasera de una porción de un ensamblaje de células fotovoltaicas que ilustra el esquema de interconexión entre las células fotovoltaicas, que comprende células individuales de contacto trasero que se conectan unas con las otras por medio de cables de interconexión preformados antes del montaje del ensamblaje, y

la figura 8 es una representación de un diagrama de flujo de los pasos incluidos en la fabricación de un ensamblaje de células solares de acuerdo con el esquema de interconexión de extremo doble de la figura 4, de acuerdo con realizaciones de la presente invención.

Descripción detallada

Como se explicará en detalle más adelante, las realizaciones de la presente invención proporcionan un ensamblaje de células solares que comprende múltiples células fotovoltaicas, en el que cada célula fotovoltaica incluye una cara delantera y una cara trasera. El ensamblaje de células solares también incluye varios contactos delanteros y traseros en los lados delantero y trasero, respectivamente. Uno o más apéndices conductores están acoplados eléctricamente a los contactos delanteros y están configurados para proporcionar trayectos eléctricos desde los contactos delanteros a la cara trasera de la célula fotovoltaica. El ensamblaje de células solares incluye, además, múltiples cables de interconexión que conectan los apéndices en la cara trasera de cada célula fotovoltaica al menos a un contacto trasero en la cara trasera de otra célula fotovoltaica. También se explican otras realizaciones en las que se proporcionan por lo menos dos trayectos de corriente paralelos en la cara trasera y en la cara delantera de cada célula fotovoltaica y un procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Un ensamblaje de células solares (12, 60), que comprende:

una pluralidad de células fotovoltaicas (14, 62, 64, 66), comprendiendo cada una de la pluralidad de células fotovoltaicas (14, 62, 64, 66):

una cara delantera (26) y una cara trasera (28);

una pluralidad de contactos delanteros (32) dispuestos en la cara trasera (28) y una pluralidad de contactos traseros (35) dispuestos en la cara trasera de cada una de la pluralidad de células fotovoltaicas (14);

una pluralidad de apéndices (30) de cara delantera dispuestos en la cara delantera de cada célula y acoplados eléctricamente a la pluralidad de los contactos delanteros (32) en la cara trasera de la célula fotovoltaica, estando dispuestos los contactos delanteros (32) en ambos extremos de cada célula;

una primera conexión por medio de un cable de interconexión (74) entre un contacto delantero en un extremo de una célula fotovoltaica (62) y un contacto trasero de una célula adyacente (64) y una segunda conexión paralela por medio de otro cable de interconexión (76) entre otro contacto delantero en el otro extremo de la célula fotovoltaica (62) y otro contacto trasero de una célula adyacente (64).

2. El ensamblaje de la reivindicación 1, que comprende, además, una pila laminada (18), en el que cada célula fotovoltaica (14) está dispuesta en la pila laminada (18).

3. El ensamblaje de la reivindicación 1, que comprende, además, un encapsulante (22) para encapsular la célula fotovoltaica (14).

4. El ensamblaje de la reivindicación 3, en el que el encapsulante (22) comprende acetato de viniletileno.

5. El ensamblaje de la reivindicación 1, en el que cada una de las células fotovoltaicas (14) está configurada para presentar una pérdida de potencia de menos del 2 por ciento de la producción total de potencia de la célula fotovoltaica (14).

6. Un procedimiento para fabricar un ensamblaje (12, 60) de células fotovoltaica, que comprende: proporcionar una pluralidad de células fotovoltaicas (14, 62, 64, 66) en la que cada una de las células tiene una cara delantera (26) y una cara trasera (28), y en la que cada célula comprende una pluralidad de apéndices (30) de cara delantera acoplados eléctricamente a los contactos delanteros (32) dispuestos en cada extremo de la célula en la cara trasera de la célula, y una pluralidad de contactos de cara trasera (35) dispuesto en la cara trasera;

colocar la pluralidad de las células fotovoltaicas (14) en un laminado (18);

calentar las células fotovoltaicas (14) de tal manera que las células (14) se adhieren al laminado (18), e

interconectar en serie las células fotovoltaicas adyacentes por medio de una primera conexión por medio de un cable de interconexión (74) entre un contacto delantero en un extremo de una célula fotovoltaica (62) y un contacto trasero de una célula adyacente (64) y una segunda conexión paralela por medio de otro cable de interconexión (76) entre otro contacto delantero en el otro extremo de la célula fotovoltaica (62) y otro contacto trasero de la célula adyacente (64).

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la colocación de la pluralidad de células fotovoltaicas (14) comprende la recogida y colocación automatizada de cada una de las células fotovoltaicas (14).

8. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la recogida y colocación automatizada de cada una de las células fotovoltaicas (14) comprende, además, laminar las células (14) individualmente y la interconexión de las mismas.