ES2253679T3 - Metodo y aparato para cargar una celda solar sensible a un colorante con un electrolito. - Google Patents
Metodo y aparato para cargar una celda solar sensible a un colorante con un electrolito.Info
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Abstract
Método para cargar con líquido un producto semielaborado (1) para un elemento fotovoltaico que contiene líquido, el producto semielaborado (1) comprende al menos un electrodo de trabajo tipo placa (2) y un contra-electrodo tipo placa (4) adherido a aquel por medio de pan borde periférico hermético a gases y líquidos (3), en el que entre el electrodo de trabajo (2), el contra-electrodo (4) y el borde periférico (3), se provee un espacio (5) para recibir un líquido, el cual comprende los pasos de: (i) proveer dicho producto semielaborado (1), (ii) disponer un abertura de carga (6) según se desee en el electrodo de trabajo (2) o el contra-electrodo(4), caracterizado por los pasos de: (iii) poner el producto semielaborado (1) con la abertura de carga (6) dirigida hacia arriba sobre un disco giratorio dispuesto horizontalmente de una manera, tal que la abertura de carca (6) se extienda alrededor del eje de rotación del disco dentro de un círculo de un radio predeterminado R, (iv) disponer alrededor de la abertura de carga (6) sobre el producto semielaborado, un recipiente (7) con una cara inferior plana (14) y provisto de una abertura (26), en la que la abertura (26) tiene al menos un diámetro interior 2R y el diámetro exterior del recipiente (7) en su cara inferior (14) es menor que la menor dimensión del área de la superficie del producto semielaborado (1), (v) introducir líquido dentro del recipiente (7) y hacer girar el disco con el producto semielaborado (1) y el recipiente (7) dispuesto sobre éste a una velocidad de rotación y por un periodo tal que el espacio (5) en el producto semielaborado (1) se cargue completamente con líquido bajo la influencia de fuerzas centrífugas y la fuerza gravitatoria que actúa sobre el líquido, y (vi) sellar la abertura de carga (6).
Description
Método y aparato para cargar una celda solar
sensible a un colorante con un electrolito.
El invento se refiere a un método para cargar con
líquido un producto semielaborado para un elemento fotovoltaico que
contiene líquido, el producto semielaborado comprende al menos un
electrodo de trabajo tipo placa un contra-electrodo
tipo placa adherido a aquel por medio de un borde periférico
hermético a gases y líquidos, en el cual se provee un espacio para
recibir líquido entre el electrodo de trabajo, el
contra-electrodo y el borde periférico.
Un elemento fotovoltaico que contiene líquido se
conoce de la Patente US 5.30.644. El elemento fotovoltaico conocido
comprende un electrodo de trabajo que está formado por una
estructura en capas de al menos una primera capa conductora
eléctricamente que, por ejemplo, se deposita en un primer sustrato,
o incluso forro un primer sustrato, una capa cristalina de un
material semiconductor de óxido metálico depositada sobre la
primera capa eléctricamente conductora depositada sobre un segundo
sustrato transparente, y un líquido electrolítico contenido entre
la capa de material semiconductor y la segunda capa eléctricamente
conductora. En situaciones prácticas, se usa usualmente una placa de
vidrio para el primer y segundo sustrato.
Durante la elaboración de un elemento
fotovoltaico que contiene líquido, éste tiene que ser cargado con
el líquido fotovoltaico, el cual tiene propiedades levemente
viscosas. La carga se hace a continuación del primer y segundo
sustrato con las respectivas capas depositadas sobre éstos y
adheridas entre sí por medio de un borde periférico hermético a
gases y líquidos de un material termoplástico adhesivo, en el que
entre los dos sustratos y el borde periférico se crea un espacio
para recibir líquido.
La carga se hace de acuerdo con el estado de la
técnica al disponer dos agujeros en uno de los sustratos, inyectar
líquido electrolítico dentro del espacio a través del primer
agujero y permitir que salga aire a través del segundo agujero
hasta que el espacio se llene por completo, para luego sellar ambos
agujeros. La disposición de les dos agujeros en uno de los
sustratos es indeseable mecánicamente, y más aún tiene un efecto
adverso en la relación precio-costo del elemento
fotovoltáico.
A partir de la Solicitud de Patente US
2001/
004,901, se conoce un método rara cargar con un electrolito líquido un, producto semielaborado para un elemento fotovoltaico que contiene líquido. El producto semielaborado comprende un electrodo de trabajo tipo placa y un contra-electrodo adherido a éste por medio de un borde periférico hermético a gases y líquidos. El espacio así formado se carga por una abertura d entrada y salida, y se inyecta el electrolito mediante una bomba a través de un tubo de vidrio que se cierra cuando se completa La carga.
004,901, se conoce un método rara cargar con un electrolito líquido un, producto semielaborado para un elemento fotovoltaico que contiene líquido. El producto semielaborado comprende un electrodo de trabajo tipo placa y un contra-electrodo adherido a éste por medio de un borde periférico hermético a gases y líquidos. El espacio así formado se carga por una abertura d entrada y salida, y se inyecta el electrolito mediante una bomba a través de un tubo de vidrio que se cierra cuando se completa La carga.
De acuerdo con un método alternativo conocido, se
dispone un agujero en uno de los sustratos, después de lo cual se
ubica el elemento a cargar con el sustrato provisto con el agujero
dirigido hacia arriba, en una cámara de vacío que se bombea al
vacío. Un recipiente abierto en su cara inferior, que se carga con
líquido electrolítico, se ubica a continuación sobre el sustrato
alrededor del agujero, la cámara de vacío se bombea al vacío y el
espacio entre los sustratos se bombea similarmente al vacío para
finalmente admitir aire dentro de la cámara de vacío, en donde el
líquido electrolítico se empuja fuera del recipiente a través del
agujero en el espacio entre los sustratos. Este método lleva mucho
tiempo y, debido al uso inherente de una bomba de vacío costosa que
se expone a constituyentes oxidantes en el líquido electrolítico,
tiene un efecto adverso en la relación precio-costo
del elemento fotovoltaico.
Es un objetivo del invento proveer un método para
cargar un producto semielaborado para un elemento fotovoltaico con
un líquido electrolítico, de acuerdo con lo cual es suficiente con
disponer un agujero en uno de los sustratos del producto
semielaborado para admitir líquido en el espacio entre los
sustratos, sin tener que bombear al vacío el espacio.
Es un objetivo adicional proveer un método tal
que permita la elaboración de un producto semielaborado de manera
rápida y ahorrando costos.
Estos objetivos se logran con un método del tipo
descrito en el preámbulo que de acuerdo con el invento comprende
los pasos de (iii) poner el producto semielaborado con la abertura
de carga dirigida hacia arriba en un disco giratorio dispuesto
horizontalmente de forma tal que la abertura de carga se extienda
alrededor del eje de rotación del disco dentro de un circulo de un
radio predeterminado R, (iv) disponer alrededor de la abertura de
carga en el producto semielaborado un recipiente con cara inferior
plana y provisto de una abertura, en la que la abertura viene al
menos un diámetro interno 2R y el diámetro exterior del recipiente
sobre su cara inferior es menor que la menor dimensión del área de
la superficie del producto semielaborado, (v) introducir líquido
dentro del recipiente y hacer girar el disco con el producto
semielaborado y el recipiente ubicado sobre éste a una velocidad de
rotación y por un periodo tal que se cargue por completo con
líquido el espacio en el producto semielaborado bajo la influencia
de fuerzas centrífugas y la fuerza gravitacional que actúan sobre el
líquido, y (vi) sellar la abertura de carga.
Con el fin de lograr un buen contacto mecánico
entre la cara inferior del recipiente dispuesto en el paso (iv) y
el producto semielaborado, de acuerdo con una realización del
método, el recipiente en el producto semielaborado se pone bajo
pre-carga.
En una realización conveniente, se provee un
sello hermético a líquidos entre la cara inferior del recipiente y
el producto semielaborado durante el paso (iv) de disponer el
recipiente, de modo que no se puede filtrar líquido desde el
recipiente entre la cara inferior del recipiente y el producto
semielaborado por la influencia de una fuerza centrífuga.
La velocidad de rotación en el paso (v) de un
método de acuerdo con el invento alcanza por ejemplo al menos 2000
rpm (revoluciones por minuto), y preferiblemente alcanza al menos
4000 rpm. A esta última velocidad de rotación, por un lado se
completa la carga del producto semielaborado en un periodo de
tiempo muy breve, mientras que por otro lado las fuerzas
centrífugas que se originan en las partes constituyentes del
producto semielaborado no son tan grandes como para que estas
fuerzas dañen el producto semielaborado.
En otra realización del método de acuerdo con el
invento, se aplica un pulso de baja presión en el recipiente
durante la introducción de líquido dentro del recipiente durante el
paso (v). Se ha hallado que al aplicar un pulso de baja presión en
el recipiente el caudal de líquido a través de la abertura de carga
se incrementa en comparación con el caudal en ausencia de este
pulso de baja presión, siempre bajo idénticas condiciones. En una
realización conveniente la presión de vacío que se aplica alcanza
aproximadamente 10 kPa.
El método de acuerdo con el invento es
particularmente adecuado para cargar un producto semielaborado que
comprende al menos un sustrato de vidrio.
El invento se refiere además a un aparato para
llevar a cabo el método del invento antes mencionado, el aparato
comprende un disco giratorio que en condición de operación se
dispone horizontalmente para ponerlo sobre un producto
semielaborado, dicho producto tiene un abertura de carga dirigida
hacia arriba, dicho aparato comprende además un recipiente
giratorio para líquido que se puede poner alrededor de la abertura
de carga sobre el producto semielaborado y que es plano en su cara
inferior y está provisto con un abertura, en la cual el diámetro
exterior del recipiente en su cara inferior es menor que la menor
dimensión del área de la superficie del producto semielaborado, de
modo que el diámetro exterior del recipiente no se extiende fuera
del área de la superficie del producto semielaborado, y las
aberturas de carga caen completamente dentro de la abertura del
recipiente.
En una realización, el recipiente es simétrico
alrededor de un eje de simetría y el recipiente se puede disponer
de manera tal que el eje de simetría coincide con el eje de
rotación del disco.
Un recipiente simétrico tiene la ventaja de que
está equilibrado durante la rotación y no causa vibraciones en el
producto semielaborado subyacente.
El recipiente tiene por ejemplo simetría en 2
pliegues, 4 pliegues ó 6 pliegues, es decir que cuando se rota un
ángulo de respectivamente 2\Pi/2 2\Pi/4 ó 2\Pi/6, el
recipiente se posiciona sobre sí mismo.
El recipiente tiene preferiblemente una rotación
simétrica. En un recipiente de una realización de un aparato de
acuerdo con el invento, el interior del recipiente tiene en una
sección longitudinal una progresión cónica que se ensancha hacia
abajo. Tal progresión cónica tiene la ventaja de que el empuje de
líquido hacia arriba a lo largo de la pared interior del recipiente
se contrarresta como consecuencia de fuerzas centrífugas.
En otra realización de un aparato de acuerdo con
el invento, el recipiente se provee con medios con resorte para
poner bajo pre-carga el recipiente sobre el
producto semielaborado, para lograr así un buen contacto mecánico
entre la cara inferior del recipiente y el producto
semielaborado.
En una realización conveniente, el recipiente se
provee en su cara inferior con medios de sellado para proveer un
sello hermético a líquidos entre la cara inferior del recipiente y
un producto semielaborado.
El invento se explicará a continuación en base
una realización de un aparato, y con referencia a los dibujos.
En los dibujos, la figura 1 muestra una sección
vertical esquemática de un producto semielaborado para una celda
solar que contiene líquido sobre la cual se dispone un recipiente
en forma de cono, y la figura 2 muestra una sección vertical
simplificada de una realización de un componente con un recipiente
líquido giratorio de un aparato para cargar un producto
semielaborado para una celda solar.
Las partes correspondientes se designan en les
dibujos con los mismos números de referencia.
La figura 1 muestra un producto semielaborado 1
para una celda solar que contiene líquido, con un electrodo de
trabajo tipo placa 2, y un contra-electrodo tipo
placa 4 adherido a aquel por medio de un borde periférico hermético
a líquidos y gases 3, en el cual el electrodo de trabajo 2, el
contra-electrodo 4 y un borde periférico 3 crean un
espacio 5 para recibir un líquido dentro de éste, y una abertura de
carga 6 se dispone en el contra-electrodo 4. Sobre
el contra-electrodo a, alrededor de la abertura de
carga 6, se dispone un recipiente cónico 7 que se ensancha hacia
abajo y está abierto en su cara inferior, en el cual las dimensiones
se eligen de modo que el diámetro exterior del recipiente 7 no se
extienda fuera del área de la superficie del electrodo de trabajo 4,
y las aberturas de carga 6 caigan por completo dentro de la abertura
del recipiente 7. Cuando de acuerdo con el invento, el espacio 5 se
carga con líquido electrolítico, el producto semielaborado 1 y el
recipiente 7 se giran simultáneamente de acuerdo con la flecha 8
alrededor del eje vertical de rotación 9, en donde bajo la
influencia de la fuerza centrífuga en la dirección radial, de
acuerdo con la flecha 11, el líquido se conduce al espacio 5
mientras simultáneamente se desplaza el aire presente, el cual
escapa a través de la abertura de carga 6 (como se muestra con la
flecha 12).
La figura 2 muestra un cabezal cargador 13 de un
aparato para cargar un producto semielaborado para una celda solar,
el cabezal cargador 13 se ensambla a partir de una parte estática
una rotativa. La parte rotativa comprende entre otras cosas un
recipiente para líquido cónico, simétrico a la rotación 7 que se
ensancha interiormente hacia abajo 50, con un pie 14, un inserto 15
suspendido en un soporte de inserto 16 y provisto con un agujero
axial continuo 17 que se agranda hacia dentro del recipiente para
líquido 7. La parte estática comprende entre otras cosas un
alojamiento ensamblado a partir de partes 18, 19 que se fijan entre
sí con un tornillo 25, cerrado por una tapa superior 20 que se fija
con un tornillo 32 a un alojamiento 19 el cual se provee con una
abertura de entrada de líquido 21. La parte estática se provee de un
sello superior estático 33 que está montado en un estator 35 e
interacciona con un sello inferior giratorio 34. El soporte de
inserto 16 se monta con rodamientos 22 en un alojamiento 18, 19, el
recipiente para líquido 7 se sujeta al soporte de inserto 16 por
medio de un reborde de montaje 23 y tornillos 24. En el pie 14 se
forma una abertura de salida 26 que se cierra mediante una válvula
29 montada con una precarga a través de un resorte de presión 27 y
provista en su cara superior con una tuerca de ajuste 28. Se provee
un pie 14 con una pluralidad de sellos 30 y un anillo portador 31 de
un material adecuado, por ejemplo caucho. En un aparato de carga de
acuerdo con el invento, el cabezal cargador 13 se puede desplazar
en dirección vertical sobre un disco o bandeja giratorio dispuesto
horizontalmente (no mostrado) de manera tal que coincidan al eje de
rotación 9 del recipiente para líquido 7 y el de la bandeja. A los
fines de la carga, se deposita un producto semielaborado 1 sobre la
bandeja, en la que se tiene la precaución de que la abertura de
carga 6 en el producto semielaborado 1 se extienda alrededor del
centro de rotación de la bandeja. El cabezal cargador 13 desciende
luego sobre el producto semielaborado 1, en el cual se comprimen la
válvula 29 y el resorte de cierre 27, y se admite líquido que se
suministra a través de una entrada de líquido 21 y un agujero en el
eje 17 después de poner a girar la bandeja, el producto
semielaborado 1 y las partes giratorias del cabezal cargador, el
cual proviene del recipiente para líquido 7 a través de la abertura
26 y la abertura de carga 6 dentro del espacio 5 en el producto
semielaborado 1, en donde el líquido se distribuye de la manera
anteriormente indicada en la descripción de la figura 1. Las partes
giratorias del cabezal cargador se hacen girar a través del
producto semielaborado 1 que gira con la bandeja por medio de un
anillo portador de caucho 31 en el cabezal cargador 14. Un pasador
en el estator 36 impide la rotación del estator 35 y del sello
superior 33. Con el fin evitar filtraciones indeseadas de líquido
hacia los rodamientos 22, un borde periférico giratorio 37 dispuesto
en la parte superior del inserto 15 y un borde periférico estático
que se interconecta de forma complementaria y se conecta al
alojamiento 19 forman un laberinto; además, se disponen drenajes 39
en la tapa superior 20 y el alojamiento 19.
Se hace notar que este método provee la opción de
carga simultánea de una pluralidad de productos semielaborados si
la periferia de estos productos semielaborados es un polígono
regular, y las aberturas de carga de estos productos semielaborados
se dispone de modo que todos se puedan poner en el centro de la
bandeja.
Claims (14)
1. Método para cargar con líquido un producto
semielaborado (1) para un elemento fotovoltaico que contiene
líquido, el producto semielaborado (1) comprende al menos un
electrodo de trabajo tipo placa (2) y un
contra-electrodo tipo placa (4) adherido a aquel
por medio de pan borde periférico hermético a gases y líquidos (3),
en el que entre el electrodo de trabajo (2), el
contra-electrodo (4) y el borde periférico (3), se
provee un espacio (5) para recibir un líquido, el cual comprende
los pasos de:
(i) proveer dicho producto semielaborado (1),
(ii) disponer un abertura de carga (6) según se
desee en el electrodo de trabajo (2) o el
contra-electrodo (4),
caracterizado por los pasos de:
(iii) poner el producto semielaborado (1) con la
abertura de carga (6) dirigida hacia arriba sobre un disco
giratorio dispuesto horizontalmente de una manera, tal que la
abertura de carca (6) se extienda alrededor del eje de rotación del
disco dentro de un círculo de un radio predeterminado R,
(iv) disponer alrededor de la abertura de carga
(6) sobre el producto semielaborado, un recipiente (7) con una cara
inferior plana (14) y provisto de una abertura (26), en la que la
abertura (26) tiene al menos un diámetro interior 2R y el diámetro
exterior del recipiente (7) en su cara inferior (14) es menor que
la menor dimensión del área de la superficie del producto
semielaborado (1),
(v) introducir líquido dentro del recipiente (7)
y hacer girar el disco con el producto semielaborado (1) y el
recipiente (7) dispuesto sobre éste a una velocidad de rotación y
por un periodo tal que el espacio (5) en el producto semielaborado
(1) se cargue completamente con líquido bajo la influencia de
fuerzas centrífugas y la fuerza gravitatoria que actúa sobre el
líquido, y
(vi) sellar la abertura de carga (6).
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el recipiente (7) que se dispone en el
paso (iv) se pone bajo pre-carga sobre el producto
semielaborado.
3. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, caracterizado porque
durante el paso (iv) de disponer el recipiente (7), se provee un
sello hermético a líquidos (30) entre la cara inferior (14) del
recipiente (7) y el producto semielaborado.
4. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la
velocidad de rotación en el paso (v) alanza al menos 2000 rpm
(revoluciones por minuto).
5. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, caracterizado porque
la velocidad de rotación en el paso (v) alcanza al menos 4000 rpm
(revoluciones por minuto).
6. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, caracterizado porque se
aplica un pulso de presión al recipiente (7) durante la
introducción de líquido en el recipiente (7) del paso (v).
7. Método de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado porque la presión de vacío alcanza
aproximadamente 10 kPa.
8. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el
producto semielaborado (1) comprende al menos un sustrato de
vidrio.
9. Aparato para llevar a cabo el método de
acuerdo con la reivindicación 1, el cual comprende un disco
giratorio que en la condición de operación se dispone
horizontalmente para disponerlo sobre un producto semielaborado
(1), dicho producto tiene una abertura de carga (6) dirigida hacia
arriba, dicho aparato comprende además un recipiente giratorio para
líquido (7) que se puede poner alrededor de la abertura de carga (6)
sobre el producto semielaborado (1) y que es plano en su cara
inferior (14) y está provisto con una abertura (26), en la cual el
diámetro exterior del recipiente (7) en su cara inferior (14) es
menor que la menor dimensión del área de la superficie del producto
semielaborado, de modo que el diámetro exterior del recipiente (7)
no se extiende fuera del área de la superficie del producto
semielaborado, y la abertura de carga (6) cae por completo dentro
de la abertura del recipiente (7).
10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9,
caracterizado porque el recipiente (7) es simétrico alrededor
de un eje de simetría y se puede disponer sobre el producto
semielaborado (1) de manera tal que el eje de simetría coincide con
el eje de rotación del disco.
11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10,
caracterizado porque el recipiente tiene una rotación
simétrica.
12. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 9-11, caracterizado porque
el interior del recipiente (7) tiene en sección longitudinal una
progresión cónica que se ensancha hacia abajo.
13. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 9-12, caracterizado porque
el recipiente (7) provee con medios con resorte (27) para poner
bajo pre-carga el recipiente (7) sobre el producto
semielaborado.
14. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 9-13, caracterizado porque
el recipiente (7) se provee en su cara inferior (14) con medios de
sellado (30) para proveer un sello hermético a líquidos entre la
cara inferior del recipiente (14) y el producto semielaborado
(1).
Applications Claiming Priority (2)
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| NL1020750 | 2002-06-04 | ||
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Publications (1)
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ID=29707804
Family Applications (1)
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