ELEMENTO DE CERRAMIENTO QUE TIENE UNA PRIMERA CAPA DE VIDRIO Y UNA SEGUNDA CAPA FOTOVOLTAICA.

Elemento de cerramiento que tiene: una primera capa (1) de vidrio;

una segunda capa (2) fotovoltaica; una tercera capa (3) encapsulante y una cuarta capa (4) de vidrio.

ELEMENTO DE CERRAMIENTO QUE TIENE UNA PRIMERA CAPA DE VIDRIO Y UNA SEGUNDA CAPA FOTOVOLTAICA

Campo de la invención La presente invención se engloba dentro del campo de elementos de cerramiento para construcción.

Antecedentes de la invención Actualmente el vidrio laminado compuesto por una o más unidades de vidrio monolítico es un componente muy común en las zonas de los edificios donde interesa tener un material transparente que permita observar otras zonas, o que permita el paso de la luz hacia su interior. Este uso frecuente se debe a que el vidrio laminado es considerado un vidrio de seguridad debido a la capacidad del encapsulante para mantener adheridos los trozos de vidrio en caso de rotura.

Como encapsulante más habitual para formar el vidrio laminado se utilizan compuestos basados en PVB (Butiral de polivinilo) por sus propiedades de transparencia y propiedades mecánicas, siendo también posible la utilización de EVA u otros compuestos poliméricos de análogas características [US2011315216]. Estos encapsulantes pueden ser dotados, mediante la incorporación de pigmentos, de la propiedad de absorber ciertas zonas del espectro lumínico, lo que se traduce en un coloreamiento del polímero. Al incorporar encapsulante pigmentado como parte del vidrio laminado, la unidad de vidrio final consiste en un elemento transparente que presenta unas características específicas de transmitancia radiativa derivadas del pigmento incorporado en el encapsulante.

Dado que los pigmentos, y por lo tanto las características ópticas, son limitados, se pueden combinar distintos encapsulantes en una misma unidad de vidrio laminado con la intención de conseguir un filtrado concreto con muy buena precisión.

La conseguir tendencia en el diseño de las fachadas de las edificaciones, donde la máxima es el mayor grado de transparencia posible, se traduce en una vigilancia muy cercana de los aspectos relacionados con el rendimiento térmico y protección solar de las edificaciones.

El concepto de protección solar implica minimizar la entrada al interior de la edificación de energía solar, con la intención de controlar el calentamiento excesivo debido a la ganancia solar.

Por otra parte, el rendimiento térmico hace alusión a la reducción de la pérdida de calor, a través de los paramentos, desde el interior al exterior de las edificaciones y la mejora del balance energético del edificio que esto conlleva. Controlar la radiación solar mediante vidrio significa prevenir que parte de la radiación solar que incide sobre el vidrio entre al interior de la edificación. La elección de un sistema de control solar es siempre un compromiso entre

una ganancia mínima de energía en el interior del edificio y el máximo aprovechamiento de la luz natural.

Por otro lado, actualmente las diferentes tecnologías fotovoltaicas están siendo fruto de diversas modificaciones de todo tipo con la intención de ser incorporadas en los edificios (Building Integrated Photovoltaics, BIPV) como elementos generadores de energía eléctrica.

La combinación de tecnología fotovoltaica con diferentes estrategias de transmitancia o reflexión solar selectiva es un tema abordado desde distintos puntos de vista dado su interés en el sector BIPV:

1. Silicio amorfo transparente + vidrio tintado

2. Otros casos

1. Silicio amorfo transparente + vidrio tintado En esta línea, se han hecho pruebas de combinación de tecnología de silicio amorfo transparente junto con vidrio tintado, presentando este sistema numerosos inconvenientes a la hora de su implementación arquitectónica: -Uno de los inconvenientes del vidrio tintado es que se trata de una tecnología que requiere de equipos de alto coste y muy especializados, ya que la pigmentación de óxidos metálicos es introducida en la fase de fundido del vidrio, por lo que la industria capaz de llevar a cabo esta técnica es muy reducida. Esto implica la fabricación de grandes cantidades para producir de una manera competitiva y largos plazos de entrega. -Por otra parte las opciones disponibles en cuanto a dimensiones y espesores del

vidrio final son enormemente reducidas debidas a las complejidades técnicas de la fabricación, pues estos parámetros quedan prácticamente determinados por el pigmento añadido. En la práctica, esto limita enormemente las posibilidades constructivas de los elementos que lo incorporan.

-Así mismo, este tipo de vidrio no es apto para el proceso de templado debido a

incompatibilidades entre las altas temperaturas necesarias y las características de nucleación de los óxidos metálicos incorporados para la pigmentación. Esto impide su utilización para los requerimientos habituales que implican tensiones a flexión, o para las que se requiere un vidrio cuya ruptura sea segura. Desde el punto de vista arquitectónico, dónde estas cualidades son a menudo obligatorias, su aplicación resulta ser muy limitada. -Las opciones de filtrado quedan limitadas a unos pocos pigmentos disponibles, siendo imposible la combinación de ellos para adaptar y personalizar el resultado óptico final. Esto presenta limitaciones en la customización de propiedades de transmitancia lumínica, color, control solar y ganancia solar.

Todas estas características limitan enormemente las aplicaciones del sistema propuesto basado en el uso de vidrio tintado con la tecnología fotovoltaica transparente para su implementación arquitectónica y su configuración optimizada para garantizar el confort interno. [Transparent amorphous silicon PV-Facade as part of an integrated concept for the energetic rehabilitation of an office building in Barcelona. EUPVSEC 2005]

2. Otros casos Sobre las células tradicionales de silicio policristalino o monocristalino, se han conseguido otros colores diferentes al azulado tradicional gracias a la modificación de la deposición del

coating antirreflectante (ARC) que incorporan, y que puede ser adaptado para conseguir la reflexión de determinadas longitudes de onda en función de su espesor. Esto confiere a las células un aspecto coloreado a cambio de una pérdida de eficiencia que varía en función del color que se quiera obtener. Por otra parte, el resultado son células opacas que no permiten el paso de la luz. [Ejemplos son la línea de productos Prosol PV de Schüco, células de colores de Pevafersa, etc]

Por otro lado, otra opción de combinación de efecto fotovoltaico con vidrio de color es el caso del empleo de capas de silicio amorfo de menor espesor, que en combinación con contactos eléctricos transparentes da lugar a cierto grado de transparencia ligado a las limitaciones de absorción lumínica del silicio. Los colores logrados con esta tecnología son solamente los referentes a un matiz cromático (dorados, rojizos y marrones) y ligados a un grado de transparencia, por lo que el color determina la transparencia y la eficiencia del dispositivo.

También se han estudiado las posibilidades de incorporar diferentes filtros selectivos entre el primer vidrio monolítico y películas de silicio amorfo basados en las tecnologías de coatings antirreflectantes, con la intención de dotar de color a vidrios fotovoltaicos opacos de esta tecnología. Estos tratamientos, por estar situados delante de la capa activa, producen pérdidas de eficiencia en la generación eléctrica de la capa fotovoltaica en función del color. Por otro lado, su aplicación se ha realizado sin la incorporación de ningún grado de transparencia. [Efficiency of silicon thin-film photovoltaic modules with a front coloured glass]

También hay patentes que contemplan la combinación de colores con tecnología fotovoltaica de silicio amorfo pero basadas en la incorporación de pigmentos sobre láminas de Tereftalato de polietileno (PET) US2011315216.

Descripción de la invención La invención se refiere a un elemento de cerramiento de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas del elemento se definen en las reivindicaciones dependientes.

La invención comprende incorporar una capa basada en tecnología fotovoltaica de lámina delgada en una zona interna del vidrio laminado con encapsulante selectivo, dónde la capa fotovoltaica tiene además la propiedad de ser transparente. Con ello se consigue un vidrio laminado de color que además produce energía eléctrica, filtra gran parte de la radiación exterior y regula el calor que pasa a través del vidrio.

Esta incorporación, permite obtener ventajas además de la producción eléctrica, como el control de los parámetros ópticos o la disminución de radiación ultravioleta. De este último efecto se deriva que la configuración fotovoltaica transparente contribuye a ralentizar la degradación...

1. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa (2) fotovoltaica caracterizado por que comprende:

1c) una tercera capa (3) encapsulante; 5 1d) una cuarta capa (4) de vidrio.

2. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa (2) fotovoltaica según la reivindicación 1 caracterizado por que la segunda capa (2) es transparente. 10

3. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa (2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-2 caracterizado por que la segunda capa (2) es de lámina delgada.

4. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa (2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-3 caracterizado por que la tercera capa (3) comprende una pluralidad de encapsulantes pigmentados configurados para permitir un paso de radiación electromagnética comprendida en un intervalo determinado.

5. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa (2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 caracterizado por que la tercera capa (3) es un encapsulante pigmentado de naturaleza polimérica.

6. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa

(2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 caracterizado por que la segunda capa (2) está seleccionada entre silicio amorfo (a-Si) , Telururo de Cadmio (CdTe) y CIGS/CIS.

7. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa

(2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-6 caracterizado por que la tercera capa (3) comprende una pluralidad de láminas (31, 32, 33, 34) .

8. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa 35 (2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-7 caracterizado por que la segunda capa (2) y la tercera capa (3) están dispuestas respecto a una fuente de radiación (2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 caracterizado por que comprende una quinta capa de vidrio intercalada entre la segunda capa (2) y la tercera capa (3) .

9. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa

10. Un elemento de cerramiento que tiene una primera capa (1) de vidrio y una segunda capa (2) fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 1-9 caracterizado por que comprende: una caja de conexiones (5) para transportar una energía eléctrica generada en la segunda capa (2) .

Fig. 2

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Fig. 3

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Fig. 4