Módulo solar.

Un módulo solar (1) que comprende

- un substrato de cristal,

que forma una lámina (5) con un espesor de desde 1 mm hasta 4 mm;

- una pluralidad de células solares (7, 8) conectadas eléctricamente en serie entre líneas conductoras primera (31) y segunda (32), y situadas en un primer lado de la lámina (5), donde cada una de las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) se extiende a lo largo de una longitud sobre la lámina (5); y

- un primer cable (46) conductor conectado eléctricamente con la primera línea (31) conductora y un segundo cable (51) conductor conectado eléctricamente con la segunda línea (32) conductora;

- estando la pluralidad de células solares (7, 8) encapsuladas por una hoja (10) de laminación y una cubierta (11) frontal, formando dicha cubierta (11) frontal el lado que recibe la luz del módulo solar (1);

caracterizado porque el módulo solar (1) comprende además un orificio (48) pasante en la lámina (5) a través del cual se extiende el primer cable (46) conductor hasta un segundo lado (50) de la lámina (5) y un orificio (52) pasante adicional en la lámina (5) a través del cual se extiende el segundo cable (51) conductor hasta el segundo lado (50) de la lámina (5).

Módulo solar

La presente invención se refiere a un módulo solar. Típicamente, un módulo solar contiene una pluralidad de células solares conectadas en serie, dado que cada célula sólo produce una tensión limitada que es menor que la deseada como tensión de salida del módulo. La tensión de salida se genera entre la primera célula solar y la última, y se extrae típicamente por medio de líneas conductoras, por ejemplo con forma de tiras metálicas, a las cuales se llama también barras colectoras. Las líneas conductoras están situadas en un lado de una lámina, tal como por ejemplo una placa de vidrio, y es necesario guiar la corriente eléctrica desde las líneas conductoras hasta una o dos cajas de conexión, también denominadas cajas de unión, a las cuales se puede conectar una carga eléctrica.

El folleto “Shell Power Max Eclipse 80-C Produktinformation”, V1/PowerMaxEclipse/80-C-Grid-Power/D/11/05 SAP Ref.: 400829 presenta un módulo solar convencional que incluye una serie de células solares de película delgada del tipo diseleniuro de cobre-indio. Las células solares del módulo conocido están situadas sobre una placa de vidrio rectangular, con líneas conductoras que corren paralelas a los lados largos de la placa de vidrio, y las células solares están colocadas en serie entre las líneas conductoras. En este módulo están situadas dos conexiones en serie, de manera que en total están presentes dos pares de líneas conductoras. Sobre la estructura de la célula solar está laminado un vidrio frontal, y las líneas conductoras se llevan lateralmente fuera del módulo, a través de una placa de circuito situada en el lado corto del módulo hasta una caja de conectores común. La placa de circuito permite la conexión paralela de las dos conexiones en serie, para lo cual es necesario cruzar las líneas conductoras, lo cual no es posible dentro del espesor del laminado. Por otro lado, una placa de circuito consume espacio que entonces no está disponible como área activa del módulo. El módulo conocido es del tipo o diseño de substrato, en el cual el substrato, sobre el cual se colocan las células solares durante la fabricación, está en el lado contrario al lado que recibe la luz del módulo final.

Incluso en diseños con una única conexión en serie por módulo, guiar los cables lateralmente fuera de una estructura de laminado, por ejemplo con los llamados conectores de borde, no es ideal ya que puede afectar al rendimiento eléctrico y a la estabilidad a largo plazo del módulo.

La publicación de Patente U.S. Nº 5 578 502 presenta un módulo solar del tipo de superestrato. Las células están conectadas en serie, estando la primera y la última de dichas células provistas cada una de una barra colectora. En el diseño de superestrato, el substrato forma el lado que recibe la luz del módulo solar. Se proporciona una cubierta posterior, y se coloca una caja de unión por encima de un orificio de la cubierta posterior, orificio a través del cual se pueden extender cables procedentes de ambas barras colectoras, pudiendo dichos cables estar conectados a contactos de la caja de unión.

En las Patentes EP 1 041 647 A1 y EP 1 220 329 A2 se presentan otros módulos solares con diseño de superestrato.

En la conexión de la caja de conectores a las líneas conductoras, se tienen que cumplir y hay que tener en cuenta varios requisitos técnicos. Uno de estos requisitos es un suficiente aislamiento entre las partes conductoras de corriente del módulo y su bastidor o el entorno, tanto en condiciones secas como húmedas, por ejemplo, como se establece en la norma IEC 61646. Un problema para cumplir este requisito es la entrada de humedad por los bordes del módulo, lo cual puede conducir potencialmente a una mayor conductividad, y más corrientes de fuga y descargas disruptivas. Otro requisito es una corriente de retorno máxima suficientemente grande con la cual se pueda operar hacia adelante el módulo sin dañarlo, con respecto a la característica de diodo de las células solares. Este es por ejemplo un tema tratado en las normas DIN EN 50380 e IEC 61730. La corriente de retorno máxima puede ser la más alta en ese caso, en el que las líneas conductoras se llevan hasta el lado posterior de la lámina. Por otro lado, se desea mantener la sección transversal de las líneas conductoras en el mínimo, porque unas líneas conductoras gruesas hacen el encapsulado más difícil y más caro, y unas líneas conductoras anchas producen una disminución del área fotovoltaica activa del módulo. El cumplimiento de estos requisitos en módulos del tipo de substrato es de particular interés. En módulos del tipo de superestrato existe por lo general una mayor flexibilidad en la colocación de las conexiones eléctricas en el lado posterior después de la colocación de las células solares.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un módulo solar mejorado, en particular del tipo de substrato.

El objetivo se alcanza por medio de un módulo solar con las características de la reivindicación 1. Las características de las reivindicaciones dependientes indican realizaciones ventajosas de la invención.

El módulo solar de acuerdo con la invención comprende las siguientes características:

- un substrato de vidrio, que forma una lámina con un espesor de desde 1 mm hasta 4 mm;

- una pluralidad de células solares conectadas eléctricamente en serie entre líneas conductoras primera y segunda, y situadas sobre un primer lado de la lámina, donde cada una de las líneas conductoras primera y segunda se extiende a lo largo de una longitud sobre la lámina; y

-un primer cable conductor conectado eléctricamente con la primera línea conductora y un segundo cable conductor conectado eléctricamente con la segunda línea conductora;

-estando la pluralidad de células solares encapsuladas por una hoja de laminación y una cubierta frontal, formando dicha cubierta frontal el lado que recibe la luz del módulo solar;

caracterizado porque el módulo solar comprende además un orificio pasante en la lámina a través del cual se extiende el primer cable conductor hasta un segundo lado de la lámina y un orificio pasante adicional en la lámina a través del cual se extiende el segundo cable conductor hasta el segundo lado de la lámina.

En lo que sigue, a la lámina también se la denominará lámina de conexión.

Las líneas conductoras primera y segunda se extienden sobre la lámina y están separadas la una de la otra. La separación entre las líneas conductoras primera y segunda es la mínima separación que se puede medir entre ellas a lo largo de su longitud. La invención permite maximizar el área fotovoltaica activa de un módulo, sin necesidad de poner en riesgo otros requisitos técnicos tales como un suficiente aislamiento y una corriente de retorno máxima.

En una realización las líneas conductoras primera y segunda están separadas la una de la otra por una separación; y el módulo solar comprende además

- una caja de conexión con un primer conector conectado eléctricamente con la primera línea conductora y un segundo conector conectado eléctricamente con la segunda línea conductora,

donde al menos uno de los conectores primero y segundo está conectado eléctricamente con la línea conductora respectiva mediante el respectivo cable conductor que se extiende a través de la lámina, extendiéndose dicho cable conductor a lo largo del segundo lado de la lámina durante una distancia de al menos el 25% de la separación.

En un aspecto de esta realización, la invención proporciona una interconexión mejorada entre las líneas conductoras y una única caja de conexión. Al guiar el cable conductor (o ambos cables conductores) a lo largo del segundo lado de la lámina de conexión, el cual típicamente será el lado posterior del módulo solar contrario a su lado orientado hacia la luz, se maximiza el área activa del módulo, al tiempo que se proporciona una única caja de conexión conveniente.

En una clase concreta de realizaciones, un punto de contacto entre al menos uno de los cables conductores y la respectiva línea conductora está situado a una distancia de desde el 20% hasta el 50% de la longitud de la respectiva línea conductora, contada desde un extremo de la misma. Al situar el punto de contacto lejos de una porción final de la línea conductora, se minimizan las pérdidas por resistencia en la línea conductora, porque se acorta la longitud media que tiene que recorrer la corriente a lo largo de la línea conductora. Esto permite reducir el área de la sección transversal de la línea conductora, así como disminuir el espesor y/o la anchura, con ventajas para el encapsulado... [Seguir leyendo]

1. Un módulo solar (1) que comprende

- un substrato de cristal, que forma una lámina (5) con un espesor de desde 1 mm hasta 4 mm;

- una pluralidad de células solares (7, 8) conectadas eléctricamente en serie entre líneas conductoras primera (31) y segunda (32) , y situadas en un primer lado de la lámina (5) , donde cada una de las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) se extiende a lo largo de una longitud sobre la lámina (5) ; y

- un primer cable (46) conductor conectado eléctricamente con la primera línea (31) conductora y un segundo cable

(51) conductor conectado eléctricamente con la segunda línea (32) conductora;

- estando la pluralidad de células solares (7, 8) encapsuladas por una hoja (10) de laminación y una cubierta (11) frontal, formando dicha cubierta (11) frontal el lado que recibe la luz del módulo solar (1) ;

caracterizado porque el módulo solar (1) comprende además un orificio (48) pasante en la lámina (5) a través del cual se extiende el primer cable (46) conductor hasta un segundo lado (50) de la lámina (5) y un orificio (52) pasante adicional en la lámina (5) a través del cual se extiende el segundo cable (51) conductor hasta el segundo lado (50) de la lámina (5) .

2. El módulo solar (1) de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) están separadas la una de la otra por una separación (L) ; y donde el módulo solar (1) comprende además

- una caja (36) de conexión con un primer conector (41) conectado eléctricamente con la primera línea (31) conductora y un segundo conector (42) conectado eléctricamente con la segunda línea (32) conductora,

donde al menos uno de los conectores primero (41) y segundo (42) está conectado eléctricamente con la respectiva línea (31, 32) conductora por medio del respectivo cable (46, 51) conductor que se extiende a través de la lámina (5) , y extendiéndose el citado cable (46, 51) conductor a lo largo del segundo lado (50) de la lámina (5) a lo largo de una distancia de al menos el 25% de la separación (L) .

3. El módulo solar (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) son paralelas.

4. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) son paralelas, donde los cables conductores primero (46) y segundo (51) atraviesan la lámina (5) de conexión en posiciones que están situadas substancialmente sobre una línea (60) perpendicular virtual cruzando las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) .

5. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque al menos uno de los cables (46, 51) conductores y al menos una de las líneas (31, 32) conductoras están conformados de una sola pieza.

6. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque un punto de contacto entre al menos uno de los cables conductores primero (46) y segundo (51) y la respectiva línea (31, 32) conductora está situado a una distancia de desde el 20% hasta el 50% de la longitud (K) de la respectiva línea (31, 32) conductora, contada desde un extremo de la misma; en particular caracterizado porque puntos de contacto entre la primera línea (31) conductora y el primer cable (46) conductor, y la segunda línea (32) conductora y el segundo cable (51) conductor, están situados a una distancia de desde el 20% hasta el 50% de la longitud (K) de la respectiva línea (31, 32) conductora, contada desde un extremo de la misma.

7. El módulo solar (1) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el módulo solar (1) comprende además una caja (36) de conexión con un conector (41, 42) conectado eléctricamente con una de las líneas (31, 32) conductoras.

8. El módulo solar (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque se proporcionan dos cajas (36a, 36b) de conexión.

9. El módulo solar (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque las dos cajas (36a, 36b) de conexión son una primera caja (36a) de conexión con un primer conector (41) conectado eléctricamente con la primera línea

(31) conductora y una segunda caja (36b) de conexión con un segundo conector (42) conectado eléctricamente con la segunda línea (32) conductora.

10. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque se proporciona eléctricamente un diodo de derivación entre los cables (46, 51) conectores, en particular en el cual están presentes dos cajas (36a, 36b) de conexión con cableado (80) que se extiende entre las cajas (36a, 36b) de conexión, más en particular en el cual el diodo de derivación está situado en una de las cajas (36a, 36b) de conexión.

11. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque al menos uno de los orificios (48, 52) pasantes está situado a menos de 5 cm de una las líneas conductoras primera (31) y segunda (32) , y/o a menos del 5% de la separación (L) entre las líneas (31, 32) conductoras.

12. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque los orificios (48, 5 52) pasantes de la lámina (5) de conexión se proporcionan debajo de las líneas (31, 32) conductoras.

13. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque la distancia entre los orificios (48, 52) pasantes es de al menos el 25% de la separación (L) entre las líneas (31, 32) conductoras.

14. El módulo solar (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado porque el módulo solar comprende un encapsulado, y en el cual la lámina (5) de conexión forma parte del encapsulado.