BR102017014874A2 - Célula fotovoltaica e layout associado - Google Patents

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Abstract

rede de células fotovoltaicas (8) que são alinhadas em no mínimo uma fileira (12, 13), de modo que, em uma fileira (12, 13) de células, a base de uma célula (8) esteja alternativamente em uma borda da fileira (12, 13), e então na outra borda da fileira (12, 13), as células fotovoltaicas (8) tendo o formato de um meio hexágono regular cujos arredores dos vértices são truncados de modo que o truncamento (9) corresponda a uma seção do semicírculo (3), cuja base e diâmetro são superpostos e centralizados sobre a base do meio hexágono, a base do meio hexágono sendo compreendida entre 1 e 2/v3 vezes do diâmetro do semicírculo (3). referência: figura 7

Description

(54) Título: CÉLULA FOTOVOLTAICA E LAYOUT ASSOCIADO (51) Int. CL: H02S 40/22; H01L 31/0443; H01L 31/0224; H01L 31/042; H01L 31/18; (...) (30) Prioridade Unionista: 12/07/2016 FR 1601087 (73) Titular(es): THALES (72) Inventor(es): LAURENT DABRIGEON; BERNARD BOULANGER (74) Procurador(es): ARIBONI, FABBRI E SCHMIDT SOCIEDADE DE ADVOGADOS (57) Resumo: Rede de células fotovoltaicas (8) que são alinhadas em no mínimo uma fileira (12, 13), de modo que, em uma fileira (12, 13) de células, a base de uma célula (8) esteja alternativamente em uma borda da fileira (12,
13), e então na outra borda da fileira (12, 13), as células fotovoltaicas (8) tendo o formato de um meio hexágono regular cujos arredores dos vértices são truncados de modo que o truncamento (9) corresponda a uma seção do semicírculo (3), cuja base e diâmetro são superpostos e centralizados sobre a base do meio hexágono, a base do meio hexágono sendo compreendida entre 1 e 2/v3 vezes do diâmetro do semicírculo (3). Referência: Figura 7
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1/6
CÉLULA FOTOVOLTAICA E LAYOUT ASSOCIADO [0001] A invenção é relativa a uma célula fotovoltaica e a um layout associado.
[0002] A presente invenção é relativa a redes e células elétricas fotovoltaicas.
[0003] Uma célula fotovoltaica, também chamada de célula solar, é um componente eletrônico que, exposto à luz (fótons), produz eletricidade através do efeito fotovoltaico. [0004] A energia elétrica obtida é proporcional à energia radiante incidente sobre a célula fotovoltaica e à área da célula.
[0005] As células fotovoltaicas mais utilizadas são baseadas em semicondutores e baseadas principalmente em arsenieto de gálio (GaAs).
[0006] As células fotovoltaicas são produzidas em um substrato ou wafer, ou seja, uma estrutura cristalina que é originalmente circular mas então cortada no formato desejado, esta estrutura também sendo denominada célula bruta.
[0007] As células fotovoltaicas são então equipadas com interconectores; cobertas com um vidro de cobertura; e equipadas com um diodo by-pass, que é colado ao lado da célula fotovoltaica na maioria das tecnologias.
[0008] Uma rede fotovoltaica é um conjunto ou layout de células fotovoltaicas que são colocadas lado a lado. Uma rede ótima é, portanto, construída de formatos elementares que têm a capacidade de tesselar (quadrados, retângulos, hexágonos, etc.), para evitar que o espaço seja desperdiçado e para obter os melhores fatores de agrupamento, em outras palavras, as melhores proporções das células fotovoltaicas em relação à área da estrutura de suporte ou o layout mais completo.
[0009] As células brutas, ou seja, células circulares, são as mais econômicas porque não geram perdas ou desperdício por corte, mas seu layout está longe de ser o ideal e deixa muitas zonas vazias no painel ou layout ou conjunto, levando a um acréscimo nos custos de produção dos painéis extra ou maiores necessários para uma determinada energia. [00010] As redes ou layouts geralmente escolhidos pelos fabricantes atuais muitas vezes usam células quadradas 1, como ilustrado na Figura 1, ou células retangulares 2, como ilustrado na Figura 2 (por razões relativas ao processo de fabricação, mas o princípio permanece o mesmo), para formar a rede, o que implica a perda de um valor significativo da célula e (originalmente circular) inicialmente produzida.
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2/6 [00011] Para células fotovoltaicas quadradas 1 ou células fotovoltaicas retangulares 2, 63% da célula bruta circular 3 são usadas e, portanto, 37% dela são perdidos; entretanto, o fator de agrupamento obtido é de 100%.
[00012] Estas células são usadas quando o diodo by-pass é integrado. No caso de uso de diodos separados, que são colocados ao lado das células, a solução é usar um formato quadrado ou retangular com um canto chanfrado.
[00013] Ao final, geralmente são utilizadas células quadradas 5 ou células retangulares 5 com cantos chanfrados, como ilustrado nas Figuras 3 e 4, respectivamente.
[00014] Estas células fotovoltaicas 4, 5 permitem que a perda da célula bruta circular 3 seja limitada, normalmente a uma perda de 10 a 18%, e permitem que um layout com um bom fator de agrupamento, normalmente de aproximadamente 83 a 94%, seja obtido. As partes deixadas livres pelos cantos chanfrados são geralmente usadas para acomodar diodos bypass, o que possibilita impedir que as células que não sejam expostas à luz ou que tenham mal funcionamento se comportem como células de carga dissipando a energia gerada pelas outras células.
[00015] Os diodos by-pass possibilitam evitar isso e são conectados em paralelo em cada célula.
[00016] B conhecido também o uso de células em formato de lua 6 ou células em formato de meia lua 7 (com mostrado nas Figuras 5 e 6, respectivamente), o que permite que uma parte maior da célula bruta circular 3 seja usada.
[00017] Estas células fotovoltaicas permitem que a perda da célula bruta circular seja limitada, normalmente, a 2%, mas com um fator de agrupamento limitado, normalmente de aproximadamente 91%. As partes deixadas livres são geralmente usadas para acomodar diodos by-pass.
[00018] Um objetivo da invenção é utilizar não apenas as perdas provenientes do corte das células brutas ou wafers, mas também a compacidade com a qual as células obtidas podem ser agrupadas.
[00019] Portanto, de acordo com um aspecto da invenção, propõe-se uma rede de células fotovoltaicas que são alinhadas em no mínimo uma fileira de modo que, em uma fileira de células, a base de uma célula esteja alternativamente sobre uma borda da fileira e então
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3/6 sobre a outra borda da fileira, as células fotovoltaicas tendo o formato de um meio hexágono regular cujos arredores dos vértices são truncados de modo que o truncamento corresponda a uma seção de um semicírculo cuja base e diâmetro são superpostos e centralizados sobre a base do meio hexágono, a base do meio hexágono sendo compreendida entre 1 e vezes o diâmetro do semicírculo.
[00020] Este layout de tal célula otimiza não somente as perdas provenientes do corte das células brutas ou wafers, mas também a compacidade com a qual as células obtidas podem ser agrupadas.
[00021] Especificamente, este layout permite que a perda da célula bruta circular seja limitada normalmente a uma perda de 3% e permite que um layout com um bom fator de agrupamento, normalmente de aproximadamente 95%, seja obtido. As partes deixadas livres são geralmente usadas para acomodar diodos by-pass.
[00022] Este formato de célula fotovoltaica possibilita otimizar não apenas as perdas provenientes do corte de células brutas ou wafers de formato circular, mas também a compacidade com a qual as células obtidas podem ser agrupadas.
[00023] Além disso, um único design de célula fotovoltaica é suficiente para produzir tal rede, portanto limitando os custos.
[00024] De acordo com uma configuração, a base do meio hexágono é igual a 161,1 mm para um substrato com diâmetro de 150 mm.
[00025] Este valor é ótimo.
[00026] Em uma configuração, o diâmetro do semicírculo é de 100 mm ou 150 mm. [00027] Este diâmetro corresponde a um diâmetro que é convencional para células fotovoltaicas brutas ou wafers e que, portanto, é acessível a um custo limitado.
[00028] Em uma configuração, a rede compreende diodos by-pass colocados entre as células da rede em partes correspondentes a tais partes truncadas.
[00029] Os cantos truncados permitem, portanto, que tanto a utilização do wafer seja aumentada quanto que os diodos by-pass sejam acomodados.
[00030] Por exemplo, a disposição dos diodos by-pass forma um padrão regular.
[00031] A invenção será melhor entendida ao estudo de algumas configurações, que são descritas por meio de exemplo completamente não limitador e ilustradas pelos desenhos
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4/6 anexos, nos quais:
- A Figura 1 ilustra esquematicamente o corte de uma célula fotovoltaica quadrada em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com o artigo anterior;
- A Figura 2 ilustra esquematicamente o corte de duas células fotovoltaicas retangulares em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com o conhecimento anterior;
- A Figura 3 ilustra esquematicamente o corte de uma célula fotovoltaica quadrada com cantos chanfrados em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com o conhecimento anterior;
- A Figura 4 ilustra esquematicamente o corte de duas células fotovoltaicas retangulares com cantos chanfrados em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com o conhecimento anterior;
- A Figura 5 ilustra esquematicamente o corte de uma célula fotovoltaica em formato de lua em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com o conhecimento anterior;
- A Figura 6 ilustra esquematicamente o corte de uma célula fotovoltaica em formato de meia lua em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com o conhecimento anterior;
- A Figura 7 ilustra esquematicamente o corte de duas células fotovoltaicas em uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com um aspecto da invenção;
- A Figura 8 ilustra esquematicamente os limites do truncamento de meios hexágonos de duas células fotovoltaicas em relação a uma célula fotovoltaica bruta, de acordo com um aspecto da invenção; e
- A Figura 9 ilustra esquematicamente uma rede ou layout de células fotovoltaicas, de acordo com um aspecto da invenção.
[00032] Nas várias figuras, os elementos que têm referências idênticas são idênticos. [00033] A Figura 7 mostra uma célula bruta circular 3 na qual duas células fotovoltaicas 8 de acordo com um aspecto da invenção foram cortadas. A célula fotovoltaica bruta circular 3 foi cortada com dois meios hexágonos de modo que a base de um meio hexágono esteja alinhada e centralizada em um diâmetro da célula fotovoltaica bruta circular 3, a base do meio hexágono sendo compreendida entre uma vez vezes o diâmetro da célula fotovoltaica bruta circular 3. Portanto, ao final, cada uma das duas células fotovoltaicas de
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5/6 acordo com um aspecto da invenção tem o formato de um meio hexágono regular cujos arredores dos vértices são truncados de modo que o truncamento 9 corresponda a uma seção de um semicírculo cuja base e diâmetro são superpostos e centralizados na base do meio hexágono, a base do meio hexágono sendo compreendida entre 1 e 4 vezes o diâmetro do semicírculo da célula fotovoltaica bruta circular 3.
[00034] A Figura 8 ilustra meios hexágonos 10 e 11, cujas bases medem o diâmetro e 4 vezes o diâmetro do semicírculo da célula fotovoltaica bruta circular 3, respectivamente. [00035] A Figura 9 mostra esquematicamente uma pequena seção de uma rede ou layout de células 8 de acordo com a invenção. Esta figura mostra duas colunas respectivas 12 e de células alinhadas adjacentes contendo respectivamente somente duas células 8. Normalmente, a distância que separa duas células 8 da rede é de 0,8 mm, como mostrado na Figura 9. Para duas colunas adjacentes consecutivas 12 e 13, as bases das células de uma coluna 12 são colocadas no fundo das células 8 e, ao contrário, no topo das células 8 na coluna adjacente 13 e assim por diante.
[00036] Os espaços correspondentes aos truncamentos 9 permitem que os diodos by-pass sejam acomodados.
[00037] No presente caso, os diodos by-pass 14 são acomodados na posição truncada 9 de um vértice de modo que sua configuração forme um padrão regular.
[00038] No exemplo ilustrado na Figura 9, os diodos by-pass são acomodados na parte truncada de um vértice não pertencente à base do meio hexágono para uma coluna e, para uma coluna adjacente, no outro vértice não pertencente à base do meio hexágono e assim por diante.
[00039] A geometria em meio hexágono com vértice arredondado destas células fotovoltaicas 8 possibilita obter uma rede associada ou layout que maximiza o tamanho da célula em relação à célula bruta circular ao mesmo tempo em que também assegura que a rede associada tenha um excelente fator de agrupamento.
[00040] A invenção consiste no corte da célula fotovoltaica em meios hexágonos com canto arredondado para otimizar o fator de agrupamento do layout ou rede de células e corte da célula e possibilita não apenas se beneficiar da capacidade de cortar as bordas do wafer, que em qualquer caso são passivadas, mas também permitir uma pequena perda de área
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6/6 para instalação de um diodo by-pass.
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Claims (5)

  1. Reivindicações
    1. Rede de células fotovoltaicas (8) que são alinhadas em no mínimo uma fileira (12,13) caracterizada pelo fato de que, em uma fileira (12,13) de células, a base de uma célula (8) esteja alternativamente em uma borda da fileira (12,13), e então na outra borda da fileira (12,13), as células fotovoltaicas (8) tendo o formato de um meio hexágono regular cujos arredores dos vértices são truncados de modo que o truncamento (9) corresponda a uma seção do semicírculo (3), cuja base e diâmetro são superpostos e centralizados sobre a base do meio hexágono, a base do meio hexágono sendo compreendida entre 1 e vezes do diâmetro do semicírculo (3).
  2. 2. Rede de células fotovoltaicas (8) de acordo com a Reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a base do meio hexágono é igual a 161,1 mm para um diâmetro de 150 mm.
  3. 3. Rede de células fotovoltaicas (8) de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o diâmetro do semicírculo é de 100 mm ou 150 mm.
  4. 4. Rede de células fotovoltaicas (8) de acordo com uma das Reivindicações acima, caracterizada pelo fato de compreender diodos by-pass (14) colocados entre as células da rede nas partes correspondentes a tais partes truncadas (9).
  5. 5. Rede de células fotovoltaicas (8) de acordo com a Reivindicação 4, caracterizada pelo fato de a disposição dos diodos by-pass (14) forma um padrão regular.
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