Módulo concentrador fotovoltaico con bastidor multifuncional.

Módulo concentrador fotovoltaico con una placa de lentes (1), una placa de fondo (2), sobre la que se encuentran dispuestas células solares (8), y un bastidor (3), que, uniendo la placa de lentes (1) y la placa de fondo (2), está dispuesto de forma circunferencial a lo largo del borde (111) de la placa de lentes (1) y de la placa de fondo (2), caracterizado porque

a lo largo del bastidor (3), entre la placa de lentes (1) y el bastidor (3) y/o la placa de fondo (2) y el bastidor (3), por una parte se encuentra dispuesta por lo menos una primera masa de obturación (4) y/o una masa adhesiva (4), y por otra parte por lo menos una segunda masa de obturación (5) se encuentra dispuesta de forma circunferencial en por lo menos una parte de la longitud del bastidor (3), en donde las dos masas de obturación y/o masas adhesivas se distinguen en lo referente a sus tiempos de endurecimiento y/o sus propiedades de permeabilidad al gas y por lo menos una de dichas por lo menos una primera masas de obturación (4) y/o por lo menos una de las por lo menos una segunda masas de obturación (5) presentan o están hechas de un cordón de butilo y/o silicona elástica.

Módulo concentrador fotovoltaico con bastidor multifuncional La presente invención se refiere a un módulo concentrador fotovoltaico con bastidor multifuncional, así como a un procedimiento para su fabricación. Tales módulos concentradores se usan en particular en el ámbito de la técnica solar concentradora. El documento US 4834805 A describe un módulo concentrador fotovoltaico.

En el ámbito de la fotovoltaica, desde hace muchos años existen propuestas de solución enfocadas al trabajo con radiación solar concentrada. El principio es simple: La radiación solar es concentrada mediante espejos y/o lentes y dirigida sobre células solares concentradoras especiales. De esta manera se reduce la superficie requerida del costoso material de célula. La tecnología de concentradores ahora se encuentra a punto de lograr un avance decisivo. No por último, esto se debe a que con células solares fotovoltaicas concentradoras de alta eficiencia basadas en III-V se han logrado rendimientos de célula de más del 37%, y por lo tanto se posibilitan rendimientos de módulo sustancialmente por encima del 25%. El uso de células solares III-V en sistemas concentradores se investiga desde hace mucho tiempo. A este respecto, la luz solar es enfocada mediante el uso de lentes de Fresnel por un factor de 300 a 1000 sobre un diminuto punto focal, en el que se encuentra entonces una pequeña celda solar que ya solo tiene un tamaño de 2 a 10 mm². El sentido de este procedimiento consiste en sustituir la costosa superficie de semiconductor de las células de apilamiento III-V por una óptica comparativamente económica y de esta manera lograr que esta exitosa tecnología espacial también se pueda aplicar con beneficio en la Tierra.

Tales sistemas fotovoltaicos concentradores sirven para la generación de corriente eléctrica, en particular en centrales eléctricas fotovoltaicas. Para esto, una pluralidad de módulos se monta sobre una unidad de seguimiento, un así llamado tracker, que mantiene los módulos concentradores siempre orientados hacia el sol. Los módulos en una unidad de seguimiento se conectan eléctricamente entre sí. Esta tecnología todavía muy reciente, cuando se usa de una manera superficialmente extensa, presenta en particular las ventajas de que a través de un alto potencial de rendimiento se hace posible reducir los costes en la generación de corriente fotovoltaica, que la misma puede ser escalada hasta el alcance de los gigavatios sin escasez de materia prima y que presenta un corto tiempo de amortización energética.

Debido a la mayor complejidad de los sistemas fotovoltaicos concentradores en comparación con los módulos planos convencionales, los primeros son particularmente adecuados para el uso en el ámbito de las centrales eléctricas. Debido al seguimiento regulado y a una posible contaminación de la óptica, se requiere un cierto grado de mantenimiento.

La presente invención se refiere a un módulo concentrador fotovoltaico para la generación de corriente eléctrica, que está estructurado en dos niveles. En el nivel superior, en lo sucesivo denominado como placa de lente, se encuentra un concentrador óptico que preferentemente comprende una disposición de lentes de enfoque puntual en el nivel de la placa de lente, preferentemente de tal manera que las lentes cubren la mayor parte posible de la superficie del concentrador. Como lentes se pueden usar lentes de Fresnel, pero también lentes esféricas.

Sobre el nivel inferior, en lo sucesivo denominado como placa de fondo, se encuentran dispuestas las células solares incluyendo su cableado eléctrico. Cada célula solar está dispuesta en el foco de respectivamente una lente.

En la construcción de estos módulos concentradores es esencial que la distancia desde el nivel de la lente hasta la placa de fondo se mantenga de forma muy exacta, de tal manera que la luz concentrada incida completamente sobre la superficie de la célula solar.

Un concentrador conforme al género es el concentrador FLATCON® con una placa de lentes dotada con lentes de Fresnel, que concentran la luz solar por un factor geométrico de 500 sobre células de apilamiento con transiciones de 2-3 pn de semiconductores III-V.

Los componentes de la placa de lentes y de la placa de fondo son soportados respectivamente de manera preferente por una placa de vidrio, pero también son posibles otros materiales de placa, tales como, por ejemplo, acrilo o plexiglás. De acuerdo con el procedimiento empleado hasta ahora, las dos placas de vidrio se adhieren con cuatro placas de vidrio rectangulares mediante silicona o un adhesivo endurecible por UV, de tal manera que las cuatro placas de vidrio forman un marco o bastidor alrededor del borde de la placa de lentes y de la placa de fondo, o alternativamente se atornillan con perfiles metálicos que se extienden a lo largo del borde de la placa de lentes y de la placa de fondo.

Esta forma de proceder presenta varias desventajas: La superficie de obturación es muy pequeña y solo se impermeabiliza con una única masa de obturación de silicona. De esta manera no es posible mantener el módulo impermeable a lo largo de periodos de tiempo de 20 años y más frente a la penetración de humedad desde el exterior. Esto es muy problemático, debido a que la humedad puede resultar en la corrosión de los contactos sobre y entre las células solares, perjudicando así la durabilidad de este producto. La fabricación de tales bastidores de vidrio de varias piezas individuales es muy desfavorable desde el punto de vista económico y solo puede ser automatizada con dificultad. Finalmente, los componentes adicionales mencionados en la presente invención, tales como filtros para la ventilación activa, sorbentes, medios de sujeción del módulo y conductos eléctricos solo se

pueden realizar difícilmente o de ninguna manera en un bastidor de vidrio.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención consiste en crear un módulo concentrador fotovoltaico que pueda ser fabricado de manera económicamente ventajosa, tenga una larga duración y que permita integrar de manera fácil y flexible otros componentes adicionales que solo pueden ser dispuestos con dificultad o de ninguna manera sobre la placa de lentes o la placa de fondo. Adicionalmente, se quiere desarrollar un procedimiento que posibilite la fabricación de tales módulos concentradores.

Estos objetivos se logran por medio del módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1, así como mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14. Desarrollos ventajosos adicionales del módulo de células solares de acuerdo con la invención y del procedimiento conforme a la invención para su fabricación se mencionan en las respectivas reivindicaciones dependientes.

El módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con la presente invención comprende como componentes principales una placa de lentes, una placa de fondo paralela a la placa de lentes, un bastidor dispuesto entre la placa de lentes y la placa de fondo y que se extiende a lo largo del borde de la placa de lentes y de la placa de fondo, así como una primera masa de obturación y/o una masa adhesiva y una segunda masa de obturación que entre la placa de fondo y el bastidor se encuentra dispuesta a lo largo del bastidor de forma adyacente y por lo menos parcialmente circunferencial alrededor del mismo, en donde las dos masas de obturación y/o de adhesión se distinguen entre sí en lo relacionado con sus tiempos de endurecimiento y/o sus propiedades de permeabilidad al gas. Preferentemente, por lo menos la segunda masa de obturación forma una línea de obturación, aunque en principio cada una de las masas de obturación puede estar configurada como línea de obturación. A este respecto, la placa de lentes es una placa transparente, por ejemplo de vidrio, acrilo o plexiglás, sobre la que se encuentra dispuesto por lo menos un concentrador óptico. El concentrador óptico comprende preferentemente lentes de enfoque puntual, tales como, por ejemplo, lentes de Fresnel o lentes esféricas.

Esta disposición permite mantener la distancia entre la placa de lentes y la placa de fondo con gran precisión, de tal manera que se asegure que las celdas solares puedan ser irradiadas completamente por la luz concentrada a través de las lentes.

La placa de fondo soporta las células solares, así como parte de su cableado, y el módulo de acuerdo con la presente invención resulta particularmente apropiado para el uso con celdas de apilamiento.

Por lo menos una de las dos masas de obturación, que en forma de líneas de obturación se extienden de manera mutuamente adyacente y por lo menos parcialmente circunferencial paralelamente al borde de la placa de lentes y/o de la placa... [Seguir leyendo]

1. Módulo concentrador fotovoltaico con una placa de lentes (1) , una placa de fondo (2) , sobre la que se encuentran dispuestas células solares (8) , y un bastidor (3) , que, uniendo la placa de lentes (1) y la placa de fondo (2) , está dispuesto de forma circunferencial a lo largo del borde (111) de la placa de lentes (1) y de la placa de fondo (2) , caracterizado porque a lo largo del bastidor (3) , entre la placa de lentes (1) y el bastidor (3) y/o la placa de fondo (2) y el bastidor (3) , por una parte se encuentra dispuesta por lo menos una primera masa de obturación (4) y/o una masa adhesiva (4) , y por otra parte por lo menos una segunda masa de obturación (5) se encuentra dispuesta de forma circunferencial en por lo menos una parte de la longitud del bastidor (3) , en donde las dos masas de obturación y/o masas adhesivas se distinguen en lo referente a sus tiempos de endurecimiento y/o sus propiedades de permeabilidad al gas y por lo menos una de dichas por lo menos una primera masas de obturación (4) y/o por lo menos una de las por lo menos una segunda masas de obturación (5) presentan o están hechas de un cordón de butilo y/o silicona elástica.

2. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el bastidor (3) está dispuesto entre la placa de lentes (1) y la placa de fondo (2) .

3. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el bastidor (3) rodea de forma envolvente el borde (111) de la placa de lentes (1) y/o de la placa de fondo (2) .

4. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la por lo menos una primera masa de obturación (4) y/o masa adhesiva (4) y la por lo menos una segunda masa de obturación (5) están dispuestas de manera paralela al plano de la placa de lentes (1) o al plano de la placa de fondo (2) y también entre sí, circunferencialmente a lo largo del bastidor.

5. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el bastidor (3) presenta o está formado por al menos un perfil hueco (10) .

6. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque por lo menos uno de los por lo menos un perfiles huecos (10) presenta agujeros hacia el espacio interior (6) del módulo.

7. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque el bastidor (3) presenta por lo menos un perfil hueco (10) que se extiende de forma por lo menos parcialmente circunferencial a lo largo del bastidor (3) , así como por lo menos un bastidor de distanciamiento (12) que se extiende a lo largo del perfil hueco, circunferencialmente de manera paralela al perfil hueco, y que se extiende sobre la zona del bastidor no ocupada por el por lo menos un perfil hueco.

8. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el bastidor (3) presenta por lo menos dos perfiles huecos (10) que se extienden a lo largo del bastidor (3) de manera por lo menos parcialmente circunferencial, así como por lo menos un bastidor de distanciamiento (12) que se extiende a lo largo del perfil hueco, circunferencialmente de manera paralela a los perfiles huecos, y que se extiende sobre la zona del bastidor no ocupada por al menos dos perfiles huecos.

9. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el bastidor (3) , o dado el caso la pared de por lo menos uno de los por lo menos un perfiles huecos (10) y/o dado el caso por lo menos uno de los por lo menos un bastidor es de distanciamiento (12) , presenta por lo menos una abertura con por lo menos un filtro (9) .

10. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el bastidor (3) presenta un soporte (13) .

11. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque El soporte (13) es apropiado para montar y ajustar el módulo concentrador fotovoltaico en una unidad de seguimiento.

12. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque

el bastidor (3) presenta por lo menos una conexión eléctrica (14) entre el espacio interior (6) del módulo concentrador fotovoltaico y el espacio exterior.

13. Módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque la por lo menos una conexión eléctrica (14) entre el espacio interior (6) del módulo concentrador fotovoltaico y el espacio exterior es impermeable a la humedad y/o impermeable al gas.

14. Procedimiento para la fabricación de un módulo concentrador fotovoltaico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un bastidor (3) , que conecta una placa de lentes (1) y una placa de fondo (2) , se dispone a lo largo del borde de la placa de lentes (1) y de la placa de fondo (2) , y porque entre el bastidor (3) y la placa de lentes (1) y/o entre el bastidor (3) y la placa de fondo (2) por una parte se aplica por lo menos una primera masa de obturación (4) y/o masa adhesiva (4) y por otra parte se aplica por lo menos una segunda masa de obturación (5) a lo largo del bastidor (3) circunferencialmente sobre por lo menos una parte de su longitud, en donde las dos masas de obturación y/o masas adhesivas se distinguen en lo referente a sus tiempos de endurecimiento y/o sus propiedades de permeabilidad al gas y por lo menos una de las por lo menos una primera masas de obturación (4) y/o por lo menos una de las por lo menos una segunda masas de obturación (5) presenta o está hecha de un cordón de butilo y/o de silicona elástica.