Procedimiento y dispositivo para la fabricación industrial de módulos concentradores fotovoltaicos.

Dispositivo para la fabricación industrial de módulos concentradores fotovoltaicos,

constituidos por un marco de módulo, un panel de lentes con un gran número de lentes de Fresnel, un panel de portasensores y un tendido de cableado eléctrico, con las características siguientes:

h) una cureña (30) para sujetar sin tensiones un marco de módulo (1) por medio de elementos de sujeción (31) en ambos lados longitudinales y elementos de tope (37) en ambos lados transversales, efectuándose el ajuste de los elementos de sujeción (31) por medio del desplazamiento y el giro de una barra de conexión (32),

i) un equipo (47) para realizar una aplicación puntual de acrilo y una aplicación lineal de silicona (48) sobre las superficies de colocación del marco de módulo (1),

j) un respectivo equipo para la colocación del panel de portasensores (3) o del panel de lentes (2), transportándose sin tensiones estos paneles por medio de dispositivos de succión especiales (39) y asentándolos con una presión de apriete predeterminada que se aplica en el centro,

k) un equipo para acotar la respectiva posición de los paneles y para posicionar el panel de portasensores (3) o el panel de lentes (2),

l) un equipo para el ajuste fino del panel de lentes (2) con respecto a los sensores CPV (4) del panel de portasensores (3), solicitándose unos sensores CPV seleccionados con una tensión, tras lo cual se capta la luz emitida por ellos a través de las lentes de Fresnel (5) y se ajusta el panel de lentes (2) de tal manera que pase a ser máxima la radiación de lentes de Fresnel especiales estratégicamente importantes (5),

m) un equipo para el endurecimiento de la capa de silicona aplicada entre el marco de módulo (1) y el respectivo panel por medio de varios proyectores (40) de luz UV,

n) unos equipos para el transporte de las piezas de trabajo que se deben mecanizar.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2012/001160.

Solicitante: GRENZEBACH MASCHINENBAU GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Albanusstrasse 1-3 86663 Asbach-Baeumenheim ALEMANIA.

Inventor/es: SCHMID, MARKUS, FEINEIS,ALEXANDER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L31/0232 SECCION H — 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 eléctrica 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 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). › Elementos o disposiciones ópticas asociados al dispositivo (H01L 31/0236  tiene prioridad; para las células fotovoltaicas H01L 31/054; para módulos fotovoltaicos H02S 40/20).

PDF original: ES-2548551_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la fabricación industrial de módulos concentradores fotovoltaicos.

En el campo de la fotovoltaica existen desde hace ya muchos años incentivos para trabajar con radiación solar concentrada. En este caso, se concentra la radiación del sol por medio de espejos y/o lentes y se dirige dicha radiación hacia células solares concentradoras especiales. Sistemas correspondientes de fotovoltaica concentradora (Concentrating Photovoltaics, CPV) se están ensayando actualmente en el instituto de investigación solar español denominado Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración (ISFOC) en Castilla, en la localidad de Puertollano. Éstos concentran la luz solar con lentes o espejos hasta una intensidad cuatrocientas a mil veces mayor antes de que incida en pequeñas células solares que son netamente más eficientes que las células solares clásicas de silicio. Fabricantes de muchas partes del mundo han instalado módulos CPV en el terreno de prueba allí existente. En la actualidad, se han instalado en el terreno aproximadamente mil módulos. Los investigadores desarrollan, entre otros, pronósticos de rendimiento y ensayan la estabilidad a larga plazo para facilitar la transición de esta tecnología de la fase de desarrollo a los mercados.

El documento US2010/011565 A describe dispositivos fotovoltaicos.

Hasta ahora, están en funcionamiento en el mundo tan solo unas pocas instalaciones CPV. Su potencia total de aproximadamente 30 megavatios corresponde aproximadamente a la potencia de tres centrales nucleares. Sin embargo, un estudio actual del instituto americano de investigación de mercados Greentechmedia Research predice una carrera ascendente para esta tecnología. Según éste, la potencia CPV instalada por año podría estar ya en 1000 megavatios en el año 2015. En condiciones favorables, un kilovatio-hora de corriente de instalaciones CPV, según un estudio del Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) establecido en Freiburg, cuesta entre 18 y 21 céntimos por kilovatio-hora. Se cuenta firmemente con más reducciones de costes mediante componentes más eficientes y una producción industrial ya madurada.

El corazón de las instalaciones son las células solares de alta potencia que se utilizan actualmente sobre todo en elespacio. Éstas suministran ya allí corriente a satélites y robots desde hace años. En lugar de silicio, estas células contienen los llamados semiconductores de unión a base de galio, indio, arsénico o fósforo. Están constituidas por varias capas semiconductoras diferentes, cada una de las cuales procesa un dominio diferente del espectro de la luz solar, mientras que las células de silicio clásicas pueden convertir solamente una parte más pequeña del espectro de la luz solar en corriente eléctrica.

Se cita el siguiente estado de la técnica tomado de la literatura de patentes.

En el documento US 4 834 805 A se revela un módulo de fuerza fotovoltaico con las características siguientes.

Una disposición de células fotovoltaicas de cristal semiconductor, distribuidas en lugares de ubicación de célula individuales en un sustrato estratificado, estando éstas confinadas por dos capas eléctricamente conductoras y separadas por medio de una capa aislante. Asimismo, este módulo consiste en una capa transportadora de luz constituida por lentes que está dispuesta a cierta distancia del sustrato estratificado, enfocándose la radiación incidente en la capa transportadora de luz hacia el sustrato por medio de las lentes y ascendiendo a menos de 2 pulgadas el espesor de la capa de lentes, la capa del sustrato y el espacio entre ellas.

Se conoce por el documento DE 10 2006 007 472 A1 un módulo concentrador fotovoltaico con una placa de lentes y una placa de suelo sobre la cual están alojadas unas células solares, así como con un marco, estando dispuesto el marco de manera que une la placa de lentes y la placa de suelo y discurre a lo largo del borde de la placa de lentes y la placa de suelo.

Este módulo concentrador conocido deberá mejorarse en el sentido de que pueda fabricarse a más bajo coste, sea de larga de vida útil y permita integrar componentes adicionales de manera sencilla y flexible que no puedan alojarse sobre la placa de lentes o la placa de suelo o solo pueden serlo con dificultad. Además, se deberá desarrollar un procedimiento que haga posible la fabricación de tales módulos concentradores.

El problema aquí planteado se resuelve por el hecho de que a lo largo del marco están dispuestas entre la placa de lentes y el marco y/o entre la placa de suelo y el marco, por un lado, al menos una primera masa de sellado y/o una primera masa adhesiva, por otro lado, al menos una segunda masa de sellado, discurriendo estas masas al menos sobre una parte de la longitud del marco, diferenciándose las dos masas de sellado y/o de pegado respecto de su tiempo de endurecimiento y/o su permeabilidad a gas. En la reivindicación 57 se reivindica un procedimiento para fabricar un módulo concentrador fotovoltaico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que se distingue por las características siguientes.

A saber, que se dispone un marco, que une una placa de lentes y una placa de suelo, a lo largo del borde de la placa de lentes y la placa de suelo, y que entre el marco y la placa de lentes y/o entre el marco y la placa de suelo se introduce, por un lado, al menos una primera masa de sellado y/o una primera masa de pegado y, por otro lado,

al menos una segunda masa de sellado que discurren a lo largo del marco sobre al menos una parte de su longitud, diferenciándose las dos masas de sellado y/o de pegado en cuanto a sus tiempos de endurecimiento y/o sus permeabilidades a gas. Se habla aquí ciertamente de una primera masa de sellado y/o una primera masa de pegado y de una segunda masa de sellado, pero no puede deducirse aquí que una de las masas de pegado sirve exclusivamente para la inmovilización de una placa durante el proceso de fabricación por medio de luz UV, mientras que otra masa de pegado de larga vida útil se emplea para el sellado principal.

El dispositivo según la invención y el procedimiento correspondiente se basan en el problema de presentar un dispositivo y un procedimiento con los cuales se puedan fabrican industrialmente módulos concentradores de una manera barata y fiable.

Este problema se resuelve con un dispositivo según la reivindicación 1. Otras realizaciones ventajosas se describen en las reivindicaciones 2-8.

En lo que sigue se describe con más detalle el dispositivo según la invención. Muestran aquí en particular:

La figura 1, un marco de módulo 1 en vista en planta, La figura 2, un módulo concentrador en sección transversal, La figura 3, un panel de lentes con lentes de Fresnel 5, La figura 4, una vista de conjunto de una instalación de producción según la invención, La figura 5, una vista en planta de una cureña 30, La figura 6, una representación de un dispositivo de colocación, La figura 7, una sección transversal de un portaventosas 39, La figura 8, una sección transversal de una ventosa 41, La figura 9, una representación explicativa de un proceso de pegado y La figura 10, una representación explicativa de la inmovilización de un panel de portasensores.

En la figura 1 se muestra un marco de módulo 1 en vista en planta. La sección A-A representa la dirección de visualización de la vista lateral que puede verse en la figura 2. El marco de módulo está subdividido en los campos mostrados por medio de travesaños.

La figura 2 muestra un módulo concentrador con su marco de módulo portante 1 en sección transversal y en representación ampliada. En el lado superior pueden apreciarse aquí un panel de lentes 2 y en el lado inferior, como panel de suelo, un panel de portasensores correspondiente 3. El marco de módulo 1 está representado aquí interrumpido en cada lado en su extensión transversal para poder mostrar los detalles indicados en las verdaderas relaciones de tamaños. En el panel de lentes 2 se encuentran en el lado derecho unas indicaciones referentes a las lentes de Fresnel empleadas 5, y en el panel de portasensores se encuentran indicaciones referentes a los sensores CPV correspondientes 4. En la figura 2 se han marcado también claramente en el lado izquierdo las zonas de aplicación de una junta de silicona 6.

La figura 3 muestra un panel de lentes con todas las lentes de Fresnel 5 incorporadas en este tamaño de un marco de módulo 1. En el lado derecho se han designado por separado 3 de estas lentes de Fresnel (5) . En el lado izquierdo se han representado en los círculos dibujados los terminales de los cables de cinta plana que reúnen la corriente completa de los... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la fabricación industrial de módulos concentradores fotovoltaicos, constituidos por un marco de módulo, un panel de lentes con un gran número de lentes de Fresnel, un panel de portasensores y un tendido de cableado eléctrico, con las características siguientes:

h) una cureña (30) para sujetar sin tensiones un marco de módulo (1) por medio de elementos de sujeción (31) en ambos lados longitudinales y elementos de tope (37) en ambos lados transversales, efectuándose el ajuste de los elementos de sujeción (31) por medio del desplazamiento y el giro de una barra de conexión (32) , i) un equipo (47) para realizar una aplicación puntual de acrilo y una aplicación lineal de silicona (48) sobre las superficies de colocación del marco de módulo (1) , j) un respectivo equipo para la colocación del panel de portasensores (3) o del panel de lentes (2) , transportándose sin tensiones estos paneles por medio de dispositivos de succión especiales (39) y asentándolos con una presión de apriete predeterminada que se aplica en el centro, k) un equipo para acotar la respectiva posición de los paneles y para posicionar el panel de portasensores (3) o el panel de lentes (2) , l) un equipo para el ajuste fino del panel de lentes (2) con respecto a los sensores CPV (4) del panel de portasensores (3) , solicitándose unos sensores CPV seleccionados con una tensión, tras lo cual se capta la luz emitida por ellos a través de las lentes de Fresnel (5) y se ajusta el panel de lentes (2) de tal manera que pase a ser máxima la radiación de lentes de Fresnel especiales estratégicamente importantes (5) , m) un equipo para el endurecimiento de la capa de silicona aplicada entre el marco de módulo (1) y el respectivo panel por medio de varios proyectores (40) de luz UV, n) unos equipos para el transporte de las piezas de trabajo que se deben mecanizar.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de succión (39) para el transporte de los paneles está configurado de modo que cada cabeza de ventosa (45) está constituido por un material consistente y la superficie limitada por un anillo sellado (44) es plana y tiene una conformación cualquiera.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ajuste básico de los elementos de sujeción (31) se efectúa por medio del desplazamiento de una barra de conexión (32) , a través de un disco de excéntrica (35) , fijado sobre la barra de conexión, y una cuña corrediza (33) contactada por este disco.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, durante la sujeción sin tensiones de una cureña (30) , se captan las fuerzas de presión producidas por medio de sensores y se ajustan automáticamente las fuerzas de presión deseadas por medio de la barra de conexión (32) y cuatro servomotores

(50) en cada lado longitudinal.

5. Procedimiento para la fabricación industrial de módulos concentradores fotovoltaicos, constituidos por un marco de módulo, un panel portalentes con un gran número de lentes de Fresnel, un panel de portasensores y un tendido de cableado eléctrico, con las características siguientes:

i) se proporciona una cureña (30) , se asienta un marco de módulo (1) y se sujeta éste sin tensiones por medio de elementos de tope (37) en los lados transversales y por medio de elementos de sujeción (31) en los lados longitudinales, j) se traslada la cureña (30) por medio de un equipo transportador transversal (14) hasta un equipo (47) para realizar una aplicación puntual de acrilo y una aplicación lineal de silicona (48) , aplicándose el acrilo y la silicona sobre la superficie de colocación superior de un marco de módulo (1) , k) seguidamente, se efectúa una colocación del panel de portasensores (3) sobre el marco de módulo (1) por medio de un robot de entrega (19) y un equipo de colocación (16) , transportando éstos sin tensiones el panel de portasensores (3) por medio de dispositivos de succión especiales (39) , asentándolos y posicionándolos con una presión de apriete predeterminada centralmente aplicada y endureciendo luego los puntos de acrilo para la inmovilización por medio de proyectores (40) de luz UV, l) se extrae el marco de módulo (1) de la cureña (30) , se le lleva a una posición vertical, se le provee de una caja distribuidora eléctricas y de los terminales de cables de cinta plana correspondientes, y se le traslada después en posición horizontal en una cureña (30) por medio del equipo transportador transversal (14) hasta el equipo (47) para realizar una aplicación puntual de acrilo y una aplicación lineal de silicona (48) , aplicándose el acrilo y la silicona sobre la segunda superficie de colocación ahora superior del marco de módulo (1) , 8

m) seguidamente, se efectúa una colocación del panel de lentes (2) sobre el marco de módulo por medio de un robot de transferencia (20) y un equipo de colocación (17) , transportando éstos sin tensiones los paneles de lentes (2) por medio de dispositivos de succión especiales (39) , n) a continuación, se efectúa un ajuste fino del panel de lentes (2) con respecto a la alineación con sensores CPV

correspondientes (4) del panel de portasensores (3) , solicitándose unos sensores CPV seleccionados con una tensión, tras lo cual se capta la luz emitida por ellos a través de las lentes de Fresnel (5) y se ajusta el panel de lentes (2) de tal manera que pase a ser máxima la radiación de lentes de Fresnel especiales estratégicamente importantes (5) , o) se solicita luego el panel de lentes (2) con una presión de apriete predeterminada centralmente aplicada y se 10 endurecen los puntos de acrilo para la inmovilización por medio de proyectores (40) de luz UV, p) por último, se da tiempo a los módulos concentradores terminados para el endurecimiento de la silicona y después se efectúan una clasificación orientada a la calidad, una confección y el envío.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que se captan por medio de sensores las fuerzas de presión producidas en los lados longitudinales de un marco de módulo (1) y se ajustan de manera automatizadas las 15 fuerzas de presión deseadas en los elementos de sujeción (31) .

7. Programa de control con un código de programa para realizar los pasos del procedimiento según la reivindicación 5 o 6 cuando el programa se ejecuta en un ordenador.

8. Soporte legible a máquina con un código de un programa de control para realizar el procedimiento según la reivindicación 5 o 6 cuando se ejecuta el programa en un ordenador.

 

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