EA034296B1 - Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии - Google Patents
Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии Download PDFInfo
- Publication number
- EA034296B1 EA034296B1 EA201700196A EA201700196A EA034296B1 EA 034296 B1 EA034296 B1 EA 034296B1 EA 201700196 A EA201700196 A EA 201700196A EA 201700196 A EA201700196 A EA 201700196A EA 034296 B1 EA034296 B1 EA 034296B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- polyurethane
- solar energy
- buses
- diamond
- energy conversion
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002998 adhesive polymer Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- BFMKFCLXZSUVPI-UHFFFAOYSA-N ethyl but-3-enoate Chemical compound CCOC(=O)CC=C BFMKFCLXZSUVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/041—Provisions for preventing damage caused by corpuscular radiation, e.g. for space applications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к фотоэлектрическим устройствам преобразования солнечной энергии. Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии имеет шины, собирающие созданные светом носители тока, и полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи, внешние светочувствительные поверхности которых покрыты тремя дискретными слоями алмазоподобных углеродных пленок, которые обеспечивают со светочувствительной области поверхностей коэффициенты отражения от 0,5 до 1%. Для обеспечения механической прочности полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи и шины погружены в связующий материал, например полиуретан, который также является изолирующим. До затвердения полиуретана поверхности фотоэлектрических преобразователей и шины устанавливают так, чтобы они были вне объема полиуретана. Для защиты от града устройство помещается в прямоугольную коробку, которая сверху имеет гибкое покрытие. Устройство также имеет пиранометр, измеряющий интенсивность потока солнечных лучей, при нулевых показаниях которого электродвигатель сразу покрывает коробку гибким покрытием, а при положительных значениях свертывает его и открывает устройство. Повышаются КПД и долговечность устройства.
Description
Изобретение относится к световой энергии, в частности к области преобразования световой энергии солнца в электрическую энергию, и может эффективно использоваться в качестве составляющей солнечной электростанции.
Уровень техники
Известно фотоэлектрическое устройство-панель, преобразующее солнечную энергию (Ж.Р. Паносян, А.О. Аракелян, Е.В. Енгибаран, С.Е. Берберян. Технология изготовления солнечных фотоэлектрических панелей. Изв.НАН и ГИУА,сер.ТН,1998, т.51, № 2, с.165-170), состоящее из фотоэлектрических преобразователей и размещенных на двух поверхностях сети шин, собирающих носители тока.
Для повышения долговечности, а также с целью защиты от града и других разрушительных воздействий преобразователи приклеиваются к нижней поверхности толстого и небьющеегося стекла. Для обеспечения герметичности поверхности фотоэлектрических преобразователей приклеены к стеклу при помощи полимерного связующего материала, например этилвинилацетата. Размещенные на верхней поверхности стекла шины защищены изолирующим слоем.
Недостатком известного устройства является то, что покрытие поверхностей преобразователей стеклом и герметизация при помощи полимерного связующего материала понижает эффективность полупроводниковых преобразователей и долговечность устройства, так как в течение лет под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца уменьшается светопроницаемость полимерной связующей пленки, что вместе с неизбежным отражением лучей от поверхности стекла приводят к уменьшению общей мощности и КПД устройства.
Известна также защитная конструкция фотоэлектрической плоской панели преобразования солнечной энергии (USA Patent Application Publication 2010/0229916 A1, Protection System, 2010), в которой с целью защиты от ударов, или снежного слоя, или сильных песочных бурь фотоэлектрическое устройство помещено в ящик.
Свертывающееся и подвижное верхнее защитное покрытие ящика имеет высокую стойкость в отношенн ударов и при необходимости является закрывающимся и открывающимся покрытием в соответствии с сообщаемыми метеорологическими прогнозами.
Недостатком этой конструкции является то, что метеорологические прогнозы носят вероятностный характер и могут не совпадать с климатическими изменениями местности и на данный момент, особенно в случае града, который бывает сугубо местным и кратковременным. С другой стороны отражение света от стекла, установленного на поверхности устройства, и поглощение его со стороны связующего полимера уменьшают поток солнечных лучей, падающих на фотоэлектрические преобразователи, и понижает мощность устройства в благоприятное солнечное время, когда подвижное защитное верхнее покрытие свернуто к редукторному двигателю.
В случае отсутствия на поверхности устройства стекла и герметизирующего связующего полимера поверхности солнечных преобразователей очень быстро окисляются и происходит падение мощности и значительное уменьшение КПД.
Известно солнечное фотоэлектрическое устройство преобразования, покрытое алмазоподобными углеродными пленками (RU 2244983 C1, H01L 21/205, 2005, прототип), которое состоит из освещаемых полупроводниковых преобразователей и шин, собирающих с их поверхностей созданные светом носители тока.
Светочувствительные поверхности полупроводниковых преобразователей покрыты двумя дискретными защитными слоями алмазоподобных углеродных пленок и размещены в связующей среде, при этом показатели переломления и толщины слоев выбраны таким образом, чтобы обеспечить коэффициент отражения с поверхностей преобразователей по всей их светочувствительной области не более 0,02-0,05.
Шины, собирающие носители тока с противоположной стороны, защищены изолирующим слоем.
Недостатком данного устройства является то, что коэффициенты отражения с двух слоев алмазоподобных углеродных пленок по всей светочувствительной области не имеют малых значений, а также то, что преобразователи не защищены от ударов града, так как кремниевые полупроводниковые пластины от этих ударов ломаются. По этой причине их поверхности защищают стеклом, из-за чего, а также из-за необходимого использования связующего клеющего полимера общее значение КПД устройства уменьшается на 6%.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение КПД и долговечности устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в фотоэлектрическом устройстве преобразования солнечной энергии, которое расположено в коробке и имеет размещенные в связующем слое полупроводниковые преобразователи со своими шинами и элемент защиты преобразователей, внешние светочувствительные поверхности которых покрыты двумя дискретными слоями алмазоподобных углеродных пленок, в соответствии с изобретением внешние светочувствительные поверхности преобразователей покрыты дополнительным третьим алмазоподобным углеродным слоем, при этом слои выбраны таким образом, чтобы с поверхностей преобразователей обеспечивался коэффициент отражения 0,005-0,01.
Защитный элемент преобразователей выполнен в виде гибкого покрытия с возможностью наматы
- 1 034296 вания на ось электродвигателя, закрепленного на одной из вертикальных граней коробки и управляемого интенсивностью света.
Сущность изобретения заключается также в том, связующий слой выполнен из прочного полиуретана.
Сущность изобретения заключается также в том, что связующий слой выполнен из прочного силоксанового каучука.
Сущность изобретения также в том, что связующий слой выполнен из плиточного клея.
Сущность изобретения заключается также в том, что гибким покрытием является брезент.
Сущность изобретения также в том, что гибким покрытием является лавсан.
Краткое описание графических материалов
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены сечения слоев, созданных на светочувствительной поверхности полупроводникового преобразователя энергии солнца;
на фиг. 2 схематически изображена в полуоткрытом виде открывающаяся и закрывающаяся поверхность светочувствительного фотоэлектрического устройства;
на фиг. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления электродвигателя.
Осуществление изобретения
Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии состоит из полупроводниковых преобразователей (1), например на основе кремния, с потенциальным n-р переходом, внешние светочувствительные поверхности которых покрыты двумя алмазоподобными углеродными дискретными слоями и на которых имеются собирающие носители тока параллельные шины (2), которые электрически соединены между собой перекрещивающейся шиной (3). Для повышения эффективности внешние светочувствительные поверхности (4, 5) преобразователей покрыты дополнительным третьим алмазоподобным углеродным дискретным слоем (6), при этом для трех слоев показатели переломления n и толщины d имеют, например, соответствующие значения n1=2,4 и d1=50 нм; n2=1,8 и d2=30 нм; n3=1,5 и d3=98 нм и выбраны таким образом, чтобы с поверхности кремниевых преобразователей (1) по всей их области светочувствительности обеспечивались от 0,5 до 1% малые коэффициенты отражения, что повышает КПД устройства на 6%. Для такого повышения КПД из устройства изьято светоотражающее защитное стекло и связующий полимерный слой.
Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи устройства (7) защищаются от града и других разрушающих воздействий, а элемент защиты преобразователей выполнен в виде гибкого, не отражающего света покрытия (8) с возможностью наматывания на ось электродвигателя (9), закрепленного на одной из вертикальных граней коробки и управляемого интенсивностью солнечного света.
На противоположной грани носителя электродвигателя прикреплены тормозящие двигатель, например магнитные контакты (10), а с боков - шурупы (11), присоединяющие устройство (7) к коробке.
Устройство имеет также электрическую схему управления работой редукторного электродвигателя, состоящую из, например, пиранометра (12), измеряющего поток лучей солнца, микроконтроллера (13) типа ATMEGA-8 и 12 В-го редукторного электродвигателя (14).
При нулевом показании пиранометра (12), измеряющего интенсивность потока солнечных лучей, что имеет место в случае скопления градонесущих облаков, электродвигатель (14) под управлением микроконтроллера (13) сразу защищает устройство подвижным гибким покрытием (8), а при положительных значениях показаний пиранометра (12) электродвигатель (14) наматывает гибкое покрытие на ось и открывает поток солнечных лучей на светочувствительную поверхность устройства.
Со стороны, не имеющей светочувствительности, преобразователи и шины, соединяющие их между собой, погружены в механически прочный связующий слой, который является также изолирующим. Светочувствительные поверхности, защищенные алмазоподобными углеродными дискретным тремя слоями (4-6), устанавливаются так, чтобы не покрыться связующим слоем.
Механически прочный и изолирующий связующий слой может быть выполнен тремя вариантами.
В соответствии с первым вариантом механически прочным и изолирующим связующим слоем является полиуретан, в предварительный состав которого входят вещества, создающие вязкое состояние, которые через короткое время завершают процесс полимеризации, и полиуретан переходит в твердое, прочное состояние. До затвердения цепь из соединенных шинами преобразователей помещается в полиуретан таким образом, чтобы поверхности преобразователей, защищенных алмазоподобными углеродными дискретным тремя слоями (4-6), находились вне объема полиуретана.
Толщина затвердевшего связующего прочного слоя полиуретана составляет примерно 1 см, он может быть заключен в пластмассовую рамку, коэффициент расширения которой не отличается от полиуретана.
По второму варианту механически прочным и свзующим слоем является силоксановый каучук, который по своим физическим свойствам мало отличается от полиуретана.
В соответствии с третьим вариантом механически прочным и изолирующим связующим слоем является плиточный клей, время затвердения которого дольше, а эластичность меньше.
Гибкое покрытие (8) коробки, защищающее устройство от града, может быть реализовано двумя вариантами.
- 2 034296
По первому варианту защищающее гибкое покрытие выполнено из прочных тканей на основе натуральных льняных нитей, например брезента.
По второму варианту защищающее гибкое покрытие выполнено из прочных тканей на основе искусственных нитей, например лавсана.
Устройство имеет большие возможности использования как в нормальных, так и экстремальных условиях.
Claims (5)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии (7), которое расположено в коробке, имеет элемент защиты (8) преобразователей (1) и размещенные в связующем слое полупроводниковые преобразователи со своими шинами (2, 3), внешние светочувствительные поверхности которых покрыты двумя дискретными слоями (4, 5) алмазоподобных углеродных пленок, отличающееся тем, что внешние светочувствительные поверхности преобразователей покрыты дополнительным третьим алмазоподобным углеродным слоем (6), при этом показатели преломления и толщины алмазоподобных слоев выбраны таким образом, чтобы с поверхностей преобразователей (1) обеспечивался коэффициент отражения 0,005-0,01, а элемент защиты (8) преобразователей выполнен в виде гибкого покрытия с возможностью наматывания на ось электродвигателя (9), закрепленного на одной из вертикальных граней коробки и управляемого интенсивностью света.
- 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связующий слой выполнен из прочного полиуретана.
- 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связующий слой выполнен из прочного силоксанового каучука.
- 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связующий слой выполнен из плиточного клея.
- 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибким покрытием (8) является брезент.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AM20160088 | 2016-09-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201700196A1 EA201700196A1 (ru) | 2018-03-30 |
| EA034296B1 true EA034296B1 (ru) | 2020-01-27 |
Family
ID=61837350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201700196A EA034296B1 (ru) | 2016-09-09 | 2017-03-06 | Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA034296B1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244983C1 (ru) * | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | Способ получения алмазоподобных пленок для инкапсуляции солнечных фотоэлектрических элементов |
| US20080210950A1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-09-04 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| JP2014229657A (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | 太陽電池セル |
| JP2014226830A (ja) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | 保護薄膜およびこれを用いた太陽電池モジュール |
-
2017
- 2017-03-06 EA EA201700196A patent/EA034296B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244983C1 (ru) * | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | Способ получения алмазоподобных пленок для инкапсуляции солнечных фотоэлектрических элементов |
| US20080210950A1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-09-04 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| JP2014229657A (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | 太陽電池セル |
| JP2014226830A (ja) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | 保護薄膜およびこれを用いた太陽電池モジュール |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JPH-A-05243597 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201700196A1 (ru) | 2018-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR970005152B1 (ko) | 밀봉용수지조성물 및 이 밀봉용수지조성물을 피복한 반도체장치 | |
| KR100325955B1 (ko) | 태양전지모듈및태양전지모듈용보강부재 | |
| US20100243052A1 (en) | Sealed Photovoltaic Modules | |
| KR101815413B1 (ko) | 개방된 ｕｖ 투과 곡선을 갖는 밀봉제를 이용하는 태양 전지 분극의 모듈 레벨 솔루션 | |
| KR101286282B1 (ko) | 프레임리스 태양 전지 패널 및 그 제조 방법 | |
| CN106992253B (zh) | 封装结构、薄膜太阳能电池及有机发光显示装置 | |
| JP2014522631A (ja) | ソーラーモジュール | |
| KR101172560B1 (ko) | 건축외장용 태양전지 모듈 | |
| KR950704818A (ko) | 3층구조의 표면코팅재를 지닌 태양전지모듈(solar cell module having a surface coating material of theree-layered structure) | |
| CN103543483B (zh) | 太阳光反射镜柔性镜膜 | |
| JPH08139350A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| EP2581944A1 (en) | Solar cell module | |
| US20140366943A1 (en) | Transparent polymer materials for encapsulation of optical devices and photovoltaic module that uses this polymer | |
| US20090000656A1 (en) | Photovoltaic Module | |
| JP2013168672A (ja) | 膜状太陽電池及び太陽電池パネル | |
| CN105226108B (zh) | 太阳能电池组件的制造方法、透光基板的制造方法和太阳能电池组件 | |
| JP2002270880A (ja) | 太陽電池モジュール及びその製造方法 | |
| US9543459B2 (en) | Flexible solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
| KR101645534B1 (ko) | 내구성이 향상된 옥외용 태양 전지 모듈 | |
| ITTO20110849A1 (it) | Pannello fotovoltaico flessibile. | |
| JPH0945951A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| EA034296B1 (ru) | Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии | |
| KR101733054B1 (ko) | 태양전지 모듈 | |
| US20140318603A1 (en) | All Plastic Solar Panel | |
| JP4720174B2 (ja) | 太陽電池モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |