PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA.
Panel fotovoltaico de capa fina.
Comprende una pluralidad de sub-módulos (1) cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos (2) que a su vez incluyen una pluralidad de celdas (3);
comprendiendo cada sub-módulo (1) al menos las siguientes capas: un substrato (4), un electrodo inferior (5), un material semiconductor (6), un buffer (7), un electrodo superior (8); y un encapsulante de todo el conjunto. Las capas de electrodo superior (8), buffer (7), material semiconductor (6) y electrodo inferior (5) están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior y forman un nivel de generación fotovoltaica para producción de electricidad. Se caracteriza porque cada sub-módulo (2) comprende una capa de material conductor (12) y una capa aislante (15) dispuesta entre la capa de material conductor y las capas de generación fotovoltaica. Las capas aislante (15) y de material conductor (12) están configuradas para conectar los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) entre sí. Pudiendo también conectar sub-módulos entre sí.
Maximiza la superficie de absorción de fotones.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201230089.
Solicitante: HELLIN ENERGÉTICA, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: JIMÉNEZ LORENZO,JOAQUÍN, IBÁÑEZ LÓPEZ,ESTRELLA.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L27/142 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 27/00 Dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores o de otros componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común (detalles H01L 23/00, H01L 29/00 - H01L 51/00; conjuntos que consisten en una pluralidad de dispositivos de estado sólido individuales H01L 25/00). › Dispositivos de conversión de energía (módulos fotovoltaicos o conjuntos de células fotovoltaicas individuales que comprende diodos de derivación integrados o directamente asociado con las células fotovoltaicas sólo H01L 31/0443; módulos fotovoltaicos compuestas de una pluralidad de células solares de película delgada depositados en el mismo sustrato H01L 31/046).
- H01L31/05 H01L […] › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Medios de interconexión eléctrica entre las células fotovoltaicas dentro del módulo fotovoltaico, p. ej. conexión en serie de células fotovoltaicas (electrodos H01L 31/0224; interconexión eléctrica de células solares de película delgada formadas sobre un sustrato común H01L 31/046; estructuras particulares para la interconexión eléctrica de células solares de película delgada adyacentes en el módulo H01L 31/0465; medios de interconexión eléctrica especialmente adaptados para conectar eléctricamente dos o más módulos fotovoltaicos H02S 40/36).
Fragmento de la descripción:
Panel fotovoltaico de capa fina
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un panel fotovoltaico de capa fina, integrado por varios sub-módulos que a su vez pueden estar divididos en varios sub-submódulos dotados de una pluralidad de celdas, que tiene por objeto conseguir el aprovechamiento de todo el área de generación fotovoltaica, cuando es necesario realizar conexiones entre dichos sub-módulos o sub-sub-módulos, para lo que realiza las conexiones entre los diferentes elementos que lo componen evitando inutilizar dicha área de generación fotovoltaica al efectuar dicha unión.
En general la invención es aplicable en cualquier técnica de fabricación de paneles, y más particularmente en la fabricación de paneles con tecnología conocida como integración monolítica, en la que mediante un determinado patrón de rayados (retirada de material) en las distintas capas se consigue la conexión en serie de las distintas células que componen cada sub-sub-módulo. Los sub-módulos, comprenden un substrato sobre el que se depositan una serie de capas formando una pluralidad de sub-sub-módulos, que están conectados entre sí, y de forma que cada uno de los sub-sub-módulos comprende una pluralidad de células conectadas entre sí mediante la realización de los rayados sobre las diferentes capas para obtener la configuración descrita.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica es conocida la fabricación de paneles fotovoltaicos como los descritos en el punto anterior, en el que las conexiones entre las células de los sub-sub-módulos se realizan mediante integración monolítica. La configuración más extendida prevé que la deposición de las diferentes capas se realiza de forma que las diferentes células quedan conectadas entre sí y la conexión entre los diferentes sub-sub-módulos que constituyen un sub-módulo se efectúa mediante conexiones especificas entre las células extremas de los sub-sub-módulos de un sub-módulo para realizar la conexión entre las mismas, de modo que dichas conexiones especificas se disponen sobre las células a unir, las cuales quedan cubiertas por la conexión especifica. Esta configuración determina que se pierda superficie útil de generación fotovoltaica, lo que constituye un inconveniente. En el apartado de la forma de realización preferida se describe una realización del estado de la técnica para facilitar la comprensión de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo panel fotovoltaico de capa fina que comprende una pluralidad de sub-módulos cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos que a su vez incluyen una pluralidad de células, de forma que cada sub-módulo comprende al menos las siguientes capas: un substrato, que es común a todos los sub-módulos del panel, un electrodo inferior, un material semiconductor, una capa buffer, un electrodo superior y un encapsulante de todo el panel, de forma que se obtienen sub-módulos que se conectan entre sí para formar el panel fotovoltaico. La producción de electricidad se efectúa mediante las capas de electrodo superior, buffer, material semiconductor y electrodo inferior, que están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior para formar el nivel de generación fotovoltaica.
La principal novedad de la invención reside en el hecho de que cada sub-módulo y por tanto sus sub-submódulos, comprenden una capa de material conductor y una capa aislante que queda dispuesta entre la capa de material conductor y el nivel de generación fotovoltaica; estando dichas capas aislante y de material conductor configuradas para realizar la conexión de los sub-sub-módulos entre sí y entre sub-módulos.
En una realización de la invención la capa aislante está dispuesta entre el electrodo superior y la capa de material conductor. En este caso la capa de material conductor constituye la capa superior de los sub-sub-módulos y por tanto del sub-módulo, y las capas aislante y de material conductor son transparentes, de forma que no se pierde superficie útil de generación fotovoltaica, obteniendo así una mayor producción de electricidad.
En otra realización de la invención, la capa aislante está dispuesta entre el electrodo inferior y la capa de material conductor. En este caso la capa de material conductor está dispuesta sobre el substrato. Igualmente en esta realización se aprovecha toda la superficie útil de las células, ya que éstas no se encuentran tapadas para realizar la conexión entre sub-sub-módulos.
En otra realización de la invención la capa aislante se encuentra constituida por el substrato, el cual queda ubicado entre el electrodo inferior y la capa de material conductor. En este caso la capa de material conductor constituye la capa inferior de los sub-sub-módulos y sub-módulo.
En otra realización de la invención, al igual que en el caso anterior la capa aislante está constituida por el substrato, el cual se encuentra dispuesto sobre el electrodo inferior, pero en este caso la capa de material conductor se encuentra ubicada en el interior del substrato.
En cualquiera de las realizaciones descritas la conexión entre sub-sub-módulos de un sub-módulo no disminuye la superficie útil de absorción de fotones de las células, obteniéndose una mayor producción de electricidad.
En la capa de electrodo inferior de los sub-módulos, al igual que en el estado de la técnica, se realiza un rayado que define un primer rayado que define zonas carentes de material de dicha capa de electrodo inferior, de forma que dicho primer rayado es ocupado por el material semiconductor, constituyendo el electrodo inferior, para establecer mediante dicho electrodo inferior las diferentes células, de modo que quedan alineadas en un sub-sub-módulo.
Además en la capa de material semiconductor y en la capa buffer se realiza un rayado que define un segundo rayado que queda dispuesto próximo al primer rayado, y que está ocupado por el material de la capa de electrodo superior, para unir el electrodo superior con el electrodo inferior de células contiguas de un sub-sub-módulo.
También sobre las capas de electrodo superior, material semiconductor y buffer, de los paneles fotovoltaicos se realiza un rayado que define un tercer rayado que discurre hasta la capa de electrodo inferior, para efectuar la separación de células contiguas de un sub-sub-módulo.
La configuración de los rayados descritos conforman las diferentes células conectadas en serie de un sub-submódulo.
La invención presenta la novedad de que la capa aislante comprende zonas en las que se ha retirado material aislante, zonas que son ocupadas por material conductor, para contactar la capa de material conductor con la capa de electrodo superior en las zonas de conexionado de los sub-sub-módulos, para el caso en el que la capa aislante se encuentra dispuestas entre el electrodo superior y la capa de material conductor, la cual constituye la capa superior del sub-sub-módulo, según fue descrito.
En otra realización de la invención las zonas de la capa aislante en la que se ha retirado material aislante, que es ocupado por el material conductor, contactan con el electrodo inferior en la zonas de conexionado de los sub-submódulos, para el caso en el que la capa aislante está dispuesta entre el electrodo inferior y la capa de material conductor, estando a su vez dicha capa de material conductor situada sobre el substrato. En los casos en los que la capa aislante está constituida por el substrato, también se da esta circunstancia, es decir las zonas de la capa aislante en las que se ha retirado material aislante, que es ocupado por el material conductor, contactan con el electrodo inferior en las zonas de conexionado de los sub-sub-módulos.
En cualquiera de los casos, tal y como ya fue comentado, las zonas de unión entre células de diferentes subsub-módulos son también zonas de generación fotovoltaica.
Además en el estado de la técnica se prevé una configuración en la que los sub-sub-módulos de un submódulo se disponen simétricos a los sub-sub-módulos contiguos de un mismo sub-módulo, es decir mismas polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo. En este caso cuando la capa aislante se encuentra ubicada entre el electrodo inferior y la capa de material conductor, a su...
Reivindicaciones:
1. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, que comprende una pluralidad de sub-módulos (1) cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos (2) que a su vez incluyen una pluralidad de células (3) ; y comprendiendo cada sub-módulo (1) y sub-sub-módulo (2) al menos las siguientes capas:
- un substrato (4) común a los sub-módulos (1) del panel,
- un electrodo inferior (5) ,
- un material semiconductor (6) ,
- una capa buffer (7) ,
- un electrodo superior (8) ;
- un encapsulante de los sub-módulos (1) del panel;
donde las capas del electrodo superior (8) , buffer (7) , material semiconductor (6) y electrodo inferior (5) están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior formando un nivel de generación fotovoltaica;
caracterizado por que cada sub-módulo (1) y sub-sub-módulos (2) comprenden una capa de material conductor
(12) y una capa aislante (15) que está dispuesta entre la capa de material conductor (12) y las capas de absorción de fotones; estando dichas capas aislante (15) y de material conductor (12) configuradas para conectar los sub-submódulos (2) de un sub-módulo (1) entre sí y los sub-módulos (1) del panel entre sí.
2. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante
(15) está dispuesta entre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor, la cual constituye la capa superior de los sub-sub-módulos (2) y del sub-módulo (1) .
3. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según la reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante
(15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12) ; estando dicha capa de material conductor (12) dispuesta sobre el substrato (4) .
4. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante
(15) está constituida por el propio substrato (4) y está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12) , la cual constituye la capa inferior de los sub-sub-módulos (2) y sub-módulo (1) .
5. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante
(15) está constituida por el substrato (4) sobre el que está dispuesto el electrodo inferior (5) ; estando la capa de material conductor (12) dispuesta en el interior del substrato (4) .
6. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 2, 3, 4 o 5; donde:
- en la capa de electrodo inferior (5) se ha definido un primer rayado (9) que define zonas carentes de material de dicha capa de electrodo inferior (5) que es ocupado por el material conductor (6) para definir en el electrodo inferior las diferentes células (3) alineadas en un sub-sub-módulo (2) ;
- en la capa de material semiconductor (6) y la capa buffer (7) se ha definido un segundo rayado (10) que está dispuesto próximo al primer rayado (9) , y que está ocupado por el material de la capa de electrodo superior (8) , para unir el electrodo superior (8) con el inferior (5) de células (3) contiguas de un sub-sub-módulo (2) ;
- en las capas de electrodo superior, material semiconductor (6) y buffer (7) , se ha definido un tercer rayado
(11) que discurre hasta la capa de electrodo inferior (5) , de separación de células (3) contiguas de un sub-sub-módulo (2) ,
- donde el primer, segundo y tercer rayado conforman las diferentes células (3) conectadas en serie de un subsub-módulo (2) ;
caracterizado por que:
- la capa aislante comprende zonas (16) en las que se ha retirado material aislante que es ocupado por material conductor, para contactar la capa de material conductor (12) con una capa seleccionada entre:
- el electro superior (8) en las zonas de conexionado de los sub-sub-módulos (2) , para el caso de la reivindicación (2) ,
- el electrodo inferior (5) en las zonas de conexionado de los sub-módulos (2) , en el caso de las reivindicaciones 3, 4 y 5;
donde las zonas de unión entre células (3) de diferentes sub-sub-módulos (2) son también zonas de generación fotovoltaica.
7. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos simétricos a los sub-sub-módulos (2) contiguos de un mismo sub-módulo (1) , esto es mismas polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) ; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12) , a su vez dispuesta sobre el substrato (4) ; la capa de electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes a ambas células (3) ; siendo el electrodo inferior de un sub-sub-módulo (2) continuación del contiguo; y dichas capas de electrodos inferiores (5) están conectadas a la capa de material conductor (12) en las zonas permitidas por ausencia de capa aislante (15) .
8. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 7, caracterizado por que las capas de electrodo superior (8) , material semiconductor (6) y buffer (7) de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes.
9. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 8, caracterizado por que el tercer rayado (11) define la separación entre dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) .
10. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos asimétricos, esto es diferentes polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) ; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12) a su vez dispuesta sobre el substrato (4) ; el primer rayado (9) comprende una configuración en la que la capa de electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son independientes; estando el tercer rayado (11) dispuesto como prolongación del primero para separar las dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-modulo (1) .
11. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos simétricos; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15) ; la capa de electrodo superior (8) de dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos del sub-módulo (1) son comunes a ambas células (3) ; siendo un electrodo superior de un sub-sub-módulo (2) continuación el sub-sub-módulo (2) contiguo de un sub-módulo (1) y están conectados a la capa de material conductor (12) en zonas permitidas por la ausencia de capa aislante (15) .
12. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 10, caracterizado por que los electrodos inferiores (5) de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes a dichas células (3) contiguas.
13. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 10, caracterizado por que el primer rayado
(1) define la separación entre los electrodos inferiores (5) de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) .
14. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos asimétricos; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15) ; el primer rayado (9) comprende una configuración en la que la capa electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos
(2) contiguos de un sub-módulo (1) son independientes a ambas células (3) y sus electrodos superiores (8) son independientes a ambas células (3) ; estando dichos electrodos superiores (8) de las células (3) extremas de cada subsub-módulo (2) de un sub-módulo (1) conectados a la capa de material conductor (12) ; y estando el tercer rayado (11) dispuesto como prolongación del primer rayado (9) para separar las dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) .
15. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 11 o 14, caracterizado por que el tercer rayado (11) , está ocupado por un material aislante para el caso en que la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15) .
16. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 11 o 14, caracterizado por que la capa de material conductor (12) y la capa aislante (15) son transparentes cuando la capa aislante está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15) .
17. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, caracterizado por que la capa de material conductor (12) comprende una configuración continua interrumpida por una línea central (17) a modo de zigzag.
18. PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, caracterizado por que la capa de material conductor comprende líneas paralelas que están seleccionadas entre líneas paralelas de dos longitudes diferentes dispuestas alternadamente y líneas paralelas de la misma longitud que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo (1) alternando lados opuestos.
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