Elemento de cubierta de techo híbrido.

Elemento de cubierta de techo híbrido adecuado para calentar simultáneamente un medio y generar electricidad quecomprende una placa de células solares de película delgada flexible,

donde la placa de células solares de películadelgada tiene una capacidad térmica inferior a 3,5 kJ/m2K, donde el elemento de cubierta de techo híbrido comprende,de arriba a abajo, una capa transparente única o múltiple, una placa de células solares de película delgada y un materialtérmicamente aislante, donde entre la capa transparente y la placa de células solares de película delgada y/o entre laplaca de células solares de película delgada y el material térmicamente aislante hay un espacio que comprende elmedio que se va a calentar, de modo que el medio que se va a calentar está en contacto directo con dicha placa decélulas solares de película delgada.

Elemento de cubierta de techo híbrido [0001] La invención se refiere a un elemento de cubierta de techo híbrido que comprende una placa de células solares de película delgada. Los elementos de cubierta de techo híbridos son elementos que se pueden montar adecuadamente sobre estructuras de techo o en ellas o de otra manera se pueden integrar en edificios o, si se desea, en sistemas autónomos, en los que se emplea energía solar de dos maneras. Por un lado, la energía solar se convierte en electricidad por una placa de células solares de película delgada. Por otro lado, la energía solar se utiliza para calentar un medio líquido y/o gaseoso, tal como aire y/o agua.

Los elementos de cubierta de techo híbridos que comprenden una placa de células solares de película delgada son conocidos. Se describen, por ejemplo, en la US 5, 589, 006 y la EP 0 820 105. La US 5, 849, 006 describe un elemento de cubierta de techo híbrido que comprende, de arriba a abajo, una capa superior compuesta por, preferiblemente, un recubrimiento transparente, una placa de células solares de película delgada fundida en un relleno, un elemento de aislamiento posterior, una capa de relleno y una placa de techar. El aire pasa por debajo de la placa de techar. La EP 0 820 105 describe un sistema donde una placa de células solares de película delgada está provista en una placa posterior de capacidad de soporte de alta carga y alta procesabilidad, de modo que la placa se puede doblar libremente en cualquier forma deseada, más específicamente en forma trapezoidal. El aire pasa por debajo de la placa posterior y por encima de la placa de células solares de película delgada.

Aunque estos elementos de cubierta de techo híbridos funcionan adecuadamente, están abiertos a mejora, especialmente en cuanto a eficiencia de generación de calor.

Se acaba de descubrir que se puede efectuar fácilmente una mejora en este campo poniendo en contacto directamente una placa de células solares de película delgada con baja capacidad térmica con el medio que se va a calentar. Esto dará como resultado mayor eficiencia en la parte del elemento de cubierta de techo, dado que es necesaria menos energía para calentar la propia placa de células solares de película delgada, dejando más energía para tratamiento útil. Esto lleva a una velocidad de respuesta más alta en la parte del elemento de cubierta de techo híbrido.

La invención se refiere entonces a un elemento de cubierta de techo híbrido según la reivindicación 1.

2.

Preferiblemente, la placa de células solares de película delgada tiene una capacidad térmica inferior a 600 J/mK.

La placa de células solares de película delgada usada en el elemento de cubierta de techo híbrido según la invención es una placa de células solares de película delgada flexible. La flexibilidad de la película es atractiva por diferentes razones. La primera, dicha flexibilidad hace posible transportar la placa de células solares de película delgada de forma enrollada hasta el lugar en el que se ensamblan los elementos de cubierta de techo. La segunda, es más fácil dividir células solares de película delgada flexibles en secciones del tamaño deseado que células solares de película delgada rígidas en, digamos, un soporte de vidrio. La tercera, la flexibilidad de la placa de células solares de película delgada hace posible que la película se integre en el elemento de cubierta de techo de diferentes formas, si así se desea, como consecuencia de lo cual se puede optimizar la posición de la película con respecto al sol y se puede obtener cualquier efecto estético deseado. Así, una placa de células solares de película delgada flexible se puede fabricar no sólo en forma de una lámina plana como es más común, sino también de forma curvada, trapezoidal o de cualquier otra forma deseada. Las placas de células solares de película delgada empleadas en la presente invención se fabrican mediante un proceso rollo a rollo y son particularmente atractivas, dado que cumplen muy plenamente las propiedades deseadas de transporte fácil y división fácil en secciones del tamaño deseado.

La placa de células solares de película delgada usada en el elemento de cubierta de techo híbrido según la invención está compuesta preferiblemente por un portador flexible, un electrodo posterior, una capa fotovoltaica y un electrodo anterior transparente. Si así se desea, la placa de células solares de película delgada puede estar provista de una o más capas protectoras u otras capas superiores. La capacidad térmica de tal placa de células solares de película delgada se determina principalmente por la naturaleza del portador y cualquier capa superior y protectora presente. Hay que tener cuidado al seleccionar estos materiales para garantizar que se obtienen las propiedades deseadas en cuanto a capacidad térmica.

La placa de células solares de película delgada empleada en el elemento de cubierta de techo híbrido según la invención preferiblemente tiene un espesor total inferior a 1000 µm, más preferiblemente inferior a 500 µm, de la forma más preferible inferior a 300 µm. En términos generales, cuanto más delgada sea la placa de células solares de película delgada, menor será su capacidad térmica.

La placa de células solares de película delgada empleada en el elemento de cubierta de techo híbrido según la invención tiene preferiblemente un peso por área de superficie inferior a 1400 g/m, más preferiblemente inferior a 700

g/m. En términos generales, cuanto más ligera sea la placa de células solares de película delgada, menor será su capacidad térmica. Además, las láminas más ligeras pueden suponer un transporte y un procesamiento más simple y

menos costoso.

Los materiales adecuados para la capa portadora de la placa de células solares de película delgada incluyen películas poliméricas termoplásticas o termoestables, combinaciones de las mismas y, opcionalmente, variaciones reforzadas con fibras de las mismas. Los materiales termoestables adecuados incluyen poliimidas, poliésteres insaturados, ésteres de vinilo, SI, etc. Los materiales termoplásticos pueden ser amorfos al igual que semicristalinos. Ejemplos de termoplásticos amorfos adecuados son PEI, PSU, PC, PPO, PES, PMMA, SI, PVC, PVDC, FEP y otros polímeros con flúor. Ejemplos de materiales semicristalinos adecuados son PET, PEN, PEEK, PEKK, PP y PTFE. Ejemplos de materiales líquido-cristalinos adecuados son PPTA (Twaron, Aramica, Kevlar (todos marcas registradas) . Se puede hacer uso de películas extruidas por fusión al igual que de películas de fusión de suspensión, de solución o de emulsión. Las películas biaxialmente orientadas tendrán en general propiedades mecánicas superiores. Películas metálicas sobre las que se ha proporcionado una capa superior aislante (dieléctrica) , o composiciones de refuerzo de fibra y polímero como epoxi reforzada con fibra de vidrio también pueden servir como una capa portadora, si así se desea.

Se prefieren películas "co-extruidas" poliméricas provistas de una capa adhesiva termoplástica con un punto de reblandecimiento por debajo del punto del propio portador. Opcionalmente, la película coextruida está provista de una capa antidifusión de, por ejemplo, aluminio o SiOx.

Actualmente, se prefieren poliésteres biaxialmente orientados, preferiblemente los provistos de un recubrimiento antidifusión inorgánico.

El espesor del portador es preferiblemente de 75 µm a 1 mm. Los intervalos preferidos son de 100 µm a 600 µm y de 150 µm a 300 µm. Como se ha indicado anteriormente, la presente invención emplea una placa de células solares de película delgada fabricada mediante un proceso rollo a rollo.

Un proceso atractivo rollo a rollo para la producción de una placa de células solares de película delgada flexible comprende los siguientes pasos:

a. proporcionar un sustrato temporal

b. aplicar el electrodo conductivo transparente sobre dicho sustrato

c. aplicar la capa fotovoltaica

d. aplicar el electrodo posterior

e. aplicar un portador permanente sobre el electrodo posterior

f. eliminar el sustrato temporal

g. opcionalmente, aplicar una capa protectora transparente.

La razón por la que este proceso es tan atractivo para la fabricación de láminas de células solares de película delgada para su uso en los elementos de cubierta de techo híbridos es que el uso del sustrato temporal hace posible que el electrodo anterior del óxido conductivo transparente, la capa fotovoltaica y el electrodo posterior se apliquen bajo tales condiciones que se producirá una célula solar de buena calidad. El portador permanente que... [Seguir leyendo]

1. Elemento de cubierta de techo híbrido adecuado para calentar simultáneamente un medio y generar electricidad que comprende una placa de células solares de película delgada flexible, donde la placa de células solares de película delgada tiene una capacidad térmica inferior a 3, 5 kJ/mK, donde el elemento de cubierta de techo híbrido comprende, de arriba a abajo, una capa transparente única o múltiple, una placa de células solares de película delgada y un material térmicamente aislante, donde entre la capa transparente y la placa de células solares de película delgada y/o entre la placa de células solares de película delgada y el material térmicamente aislante hay un espacio que comprende el medio que se va a calentar, de modo que el medio que se va a calentar está en contacto directo con dicha placa de células solares de película delgada.

2. Elemento de cubierta de techo híbrido según la reivindicación 1, donde la placa de células solares de película delgada tiene una capacidad térmica inferior a 600 J/mK.

3. Elemento de cubierta de techo híbrido según la reivindicación 1, donde la placa de células solares de película delgada 2 2

flexible tiene un peso por área de superficie inferior a 1400 gramos por m, preferiblemente inferior a 700 gramos por m.

4. Elemento de cubierta de techo híbrido según la reivindicación 1, 2 o 3, donde la placa de células solares de película delgada flexible tiene una velocidad de respuesta superior a 5, 7*10-4 a K/W, preferiblemente superior a 11*10-4 a K/W 20

5. Elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la placa de células solares de película delgada comprende un portador, un electrodo posterior, una capa fotovoltaica y un electrodo transparente.

6. Elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la placa de células solares de película delgada tiene un espesor inferior a 1000 µm, más preferiblemente inferior a 500 µm, aún más preferiblemente inferior a 250 µm.

7. Elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, donde el portador tiene un 30 espesor de 75 µm a 1 mm, preferiblemente de 100 µm a 600 µm, más preferiblemente de 150 µm a 300 µm.

8. Elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el medio que se va a calentar es aire, donde el elemento de cubierta de techo tiene una velocidad de respuesta superior a 5, 7*10-4 a K/W, preferiblemente superior a 11*10-4 a K/W.

9. Elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el medio que se

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va a calentar es agua, donde el elemento de cubierta de techo tiene una velocidad de respuesta superior a 1*10 K/W,

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preferiblemente superior a 2*10 K/W.

10. Elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la capa transparente única o múltiple tiene una transparencia a la luz visible superior al 70% y un valor K inferior a 4W/mK.

11. Proceso de calentamiento de agua que utiliza un elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde el medio que se va a calentar es aire y la energía proveniente del aire calentado en el 45 elemento de cubierta de techo híbrido se utiliza para calentar agua con ayuda de un intercambiador térmico.

12. Proceso para la producción de un elemento de cubierta de techo híbrido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, el proceso comprende proporcionar de arriba a abajo una capa transparente única o múltiple, una placa de células solares de película delgada flexible y un material térmicamente aislante, donde la placa de células solares de película 50 delgada tiene una capacidad térmica inferior a 3, 5 kJ/mk, donde entre la capa transparente y la placa de células solares de película delgada y/o entre la placa de células solares de película delgada y el material térmicamente aislante hay un espacio que comprende el medio que se va a calentar, donde la placa de células solares de película delgada flexible se fabrica mediante un proceso rollo a rollo.

13. Proceso según la reivindicación 8, donde la placa de células solares de película delgada flexible se fabrica mediante un proceso que comprende los siguientes pasos:

• proporcionar un sustrato temporal

• aplicar el electrodo conductivo transparente sobre dicho 60 • sustrato

• aplicar la capa fotovoltaica

• aplicar el electrodo posterior

• aplicar un portador permanente sobre el electrodo posterior

• eliminar el sustrato temporal, 65 • opcionalmente, aplicar una capa protectora transparente.