ES2278564T3 - Aparato de energia electrica solar, modulo solar y procedimiento de instalacion de modulo solar. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de energía eléctrica solar que comprende una pluralidad de módulos solares (1) que están alineados de tal manera que los bordes de los módulos solares adyacentes están solapados, comprendiendo el citado módulo solar (1) una pluralidad de celdas solares (20) que están conectadas entre sí eléctricamente en serie en una dirección paralela a la dirección de alineación de la citada pluralidad de módulos solares (1), que se caracteriza porque el citado módulo solar (1) está provisto de un área de no - generación de energía en una porción lateral del mismo en la dirección de alineación que no se solapa con un módulo solar (1) adyacente.
Description
Aparato de energía eléctrica solar, módulo solar
y procedimiento de instalación de módulo solar.
La presente invención se refiere a un aparato de
energía eléctrica solar que se coloca en el techo de una casa, la
parte superior de un edificio o pared, etc., y también se refiere a
un módulo solar utilizado en el mismo y a un procedimiento de
instalación de módulos solares.
La generación de energía solar para convertir
energía luminosa en energía eléctrica utilizando una característica
de conversión fotoeléctrica se ha realizado ampliamente como medio
para obtener una energía limpia. Además, al mismo tiempo que se ha
mejorado la eficiencia de conversión fotoeléctrica de una celda
solar, los aparatos de energía eléctrica solar se han instalado en
muchas viviendas privadas.
La figura 1 es una vista en sección transversal
que muestra un estado en el cual una pluralidad de módulos solares
se colocan sobre el techo de una casa familiar para constituir un
aparato de energía eléctrica solar de este tipo. En la figura 1, el
número de referencia 1 representa un módulo solar, y cada módulo
solar 1 tiene una pluralidad de celdas solares que tienen una
función de conversión fotoeléctrica y que están conectadas entre sí
en serie.
Esta pluralidad de módulos solares 1 está
alineada sobre un techo 100 de manera escalonada desde el lado de
la cumbrera al lado del alero, estando solapados entre sí los bordes
de los módulos solares adyacentes 1. Una formación escalonada de
este tipo de los módulos solares 1 se denomina como techado de
solapado sencillo escalonado.
En el caso en el que una pluralidad de módulos
solares 1 se dispongan de una manera escalonada, dependiendo de la
orientación de la instalación, especialmente por las mañanas o por
las tardes cuando la luz solar tiene una altura baja, cuando la luz
solar (flechas en la figura 1) se dirige desde el lado de la
cumbrera, el módulo solar 1 situado en el lado superior (lado de la
cumbrera) forma una sombra (porción rayada en la figura 1) en el
lado superior del módulo solar 1 situado en el lado inferior (lado
del alero). Como resultado, en el módulo solar 1 sobre el lado
inferior (lado del alero), el área cubierta por la sombra S no
permite que la celda solar genere energía, con lo cual produce una
gran resistencia y origina una reducción en la producción. Además,
puesto que la celda solar forma una gran resistencia, se genera
calor y cuando se eleva la temperatura, se producen inconvenientes
tales como generación de gases del material superficial de respaldo,
degradación de la celda solar o separación de película, lo cual
produce una reducción en la producción.
Con respecto a los materiales que constituyen
una celda solar, se utiliza un semiconductor cristalino tal como un
silicio de cristal único o un silicio policristalino, un
semiconductor amorfo tal como silicio amorfo o silicio de germanio
amorfo, o un compuesto semiconductor tal como GaAs ó CdTe. Entre
estos, la celda solar que utiliza el semiconductor amorfo tiene un
elevado grado de libertad para que se seleccione el substrato y
para diseñar el sistema de producción, y es barato en costes de
fabricación; por lo tanto se ha prestado mucha atención a una celda
solar de este tipo. Sin embargo, en una disposición en la cual una
batería solar de una construcción integrada que tiene una
pluralidad de celdas solares que están conectadas entre sí en serie
sobre un substrato común, se aplica al aparato de energía eléctrica
solar, no se ha realizado suficientes investigaciones sobre los
efectos adversos de una sombra formada por el módulo solar situado
en el lado superior (lado de la cumbrera) debido a las
características del aparato de energía eléctrica solar.
El documento US 5.437.735 describe una teja
plana fotovoltaica de techado que incluye una banda de material de
techado que tiene una porción solapada, y una pluralidad de
porciones de apéndices que cuelgan de ella. Cada una de las
porciones de apéndice incluye un dispositivo de generación
fotovoltaica fijado a la misma. Los dispositivos de generación
fotovoltaica están interconectados eléctricamente y cada miembro de
teja plana fotovoltaica incluye una pareja de terminales eléctricos
para suministrar energía desde dichos dispositivos
fotovoltaicos.
El documento WO 98/13883 describe un techo solar
consistente en elementos de techado producidos en serie sobre los
cuales se han unido celdas solares, que también están producidas en
serie, utilizando adhesivo o sujeciones.
En un aparato de energía eléctrica solar en el
cual una pluralidad de módulos solares se encuentran alineados, un
objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de
energía eléctrica solar que posea superiores características de
producción, en particular cuando se utiliza una batería solar de
construcción integrada. Esto se consigue por medio del aparato de
energía eléctrica solar como se describe en la reivindicación 1.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un módulo solar que esté libre de los efectos adversos
producidos por una sombra formada por el módulo solar dispuesto en
el lado superior cuando se alinea una pluralidad de módulos
solares, y como consecuencia, hace posible prevenir la reducción de
producción y también proporciona un procedimiento de instalación de
estos módulos solares.
Esto se consigue por medio del procedimiento de
instalación de la reivindicación 10.
En el aparato de energía eléctrica solar en la
presente invención provisto de una pluralidad de módulos solares
que están alineados de tal manera que se solapen los bordes de los
módulos solares adyacentes, cada módulo solar está provisto de una
pluralidad de celdas solares que están conectadas entre sí
eléctricamente en serie, y la dirección de la conexión en serie de
las celdas solares se dispone en una dirección ortogonal a la
dirección de alineación de los módulos solares.
En el caso en el que una pluralidad de módulos
solares estén alineados de manera escalonada, por ejemplo, el
módulo solar situado en el lado inferior está sujeto a efectos
adversos producidos por una sombra del módulo solar situado en el
lado superior. En el caso de la aplicación de una batería solar de
construcción integrada, cuando los módulos solares están alineados
siendo coincidente la dirección de conexión en serie de las celdas
solares con una dirección paralela a la dirección de alineación
(dirección alero-cumbrera), estas celdas solares
cubiertas por una sombra y estas celdas solares no cubiertas por una
sombra se disponen de una manera mezclada en el módulo solar del
lado inferior, con el resultado de que se aplica un voltaje de
polarización inversa a estas celdas solares cubiertas por la sombra
y que tienen una producción reducida, produciéndose una posibilidad
de daño en las celdas. Como contraste, en la presente invención,
puesto que los módulos solares están alineados con la dirección de
conexión en serie de las celdas solares que están dispuestas en una
dirección (dirección lateral) ortogonal a la dirección de
alineación, cada una de las celdas solares del módulo solar situadas
en el lado inferior está cubierta por una sombra con el mismo
grado, de manera que no se producen problemas incluso cuando se
genera la sombra, proporcionando de esta manera una superior
característica de producción.
Además, en el módulo solar de la presente
invención, un área en la que no se genera energía (área de no -
generación de energía) se instala en una porción lateral del mismo,
y estos módulos solares están alineados de manera escalonada,
estando situada el área de no - generación de energía en el lado
superior (lado de la cumbrera). En este estado de instalación de
los módulos solares, cuando se dirige la luz solar desde el lado de
la cumbrera, la sombra del módulo solar en el lado superior se forma
sobre el área de no - generación de energía del módulo solar en el
lado inferior; por lo tanto, incluso cuando los módulos solares se
alinean con la dirección de conexión en serie de las celdas solares
que es coincidente con una dirección paralela a la dirección de
alineación (dirección alero - cumbrera) la porción en cuestión no
forma una gran resistencia, lo cual la hace diferente de la
disposición convencional; de esta manera, es posible prevenir una
reducción en la producción de los módulos solares, y como
consecuencia, obtener una energía fotovoltaica estable.
Cuando se instala un área de no - generación de
energía de este tipo, la cantidad de generación de energía tiende a
disminuir. Por lo tanto, es preferible colocar correctamente el área
de no - generación de energía solamente en una porción cubierta por
una sombra. En esta invención, la longitud del área de no -
generación de energía se establece en no menos de 10 mm, y no más
de seis veces el grosor del módulo solar, o se establece en no
menos de 10 mm y no más de tres veces el grosor del módulo solar en
el caso en el que el grosor del módulo solar no sea menor de 20 mm.
Con esta disposición, es posible prevenir completamente los efectos
adversos producidos por una sombra sin producir una reducción en la
cantidad de generación anual de energía. Además, esta área de no -
generación de energía se forma fácilmente eliminando las celdas
solares en la porción correspondiente.
Adicionalmente, con la alineación de una
pluralidad de módulos solares de una manera escalonada, un objeto
de interposición fabricado de un material que no produzca efectos
adversos en la generación de energía eléctrica solar se puede
interpolar entre los módulos solares adyacentes; por lo tanto,
también es posible prevenir los efectos adversos proporcionados por
una sombra del módulo solar en el lado superior. En este caso, la
longitud del objeto de interposición se establece de la misma manera
que el área de no - generación de energía que se ha mencionado más
arriba.
Los objetivos y características anteriores y
adicionales de la invención serán más completamente evidentes a
partir de la descripción detallada que sigue, junto con los dibujos
que se acompañan.
La figura 1 es una vista en sección transversal
que muestra una porción de un aparato de energía eléctrica solar
que está constituido por una pluralidad de módulos solares colocados
sobre un techo de una manera escalonada.
La figura 2 es una vista en perspectiva que
muestra conceptualmente el aparato de energía eléctrica solar de la
presente invención.
La figura 3 es una vista en sección transversal
tomada por la línea A-A de la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva que
muestra conceptualmente un estado en el cual se forma una sombra
sobre el aparato de energía eléctrica solar de la presente
invención.
La figura 5 es una vista en perspectiva que
muestra conceptualmente un estado en el cual se forma una sombra
sobre un aparato de energía eléctrica solar de un ejemplo
comparativo.
La figura 6A es un dibujo explicativo que
muestra un área sombreada de un módulo solar que se utiliza para
medir características del aparato de energía eléctrica solar de la
presente invención.
La figura 6B es un gráfico que muestra los
resultados de las mediciones de las características del aparato de
energía eléctrica solar de la presente invención.
La figura 7A es un dibujo explicatorio que
muestra un área sombreada de un módulo solar que se utiliza para
medir características del aparato de energía eléctrica solar del
ejemplo comparativo.
La figura 7B es un gráfico que muestra los
resultados de las medidas de las características del aparato de
energía eléctrica solar del ejemplo comparativo.
La figura 8 es una vista en sección transversal
que muestra una construcción del módulo solar de la presente
invención.
La figura 9 es una vista en sección transversal
que muestra un estado de alineación de los módulos solares de la
presente invención.
La figura 10 es un dibujo explicativo que
muestra cálculos de la longitud de una sombra.
La figura 11 es una vista en sección transversal
que muestra otro estado de alineación de los módulos solares de la
presente invención.
Haciendo referencia a las figuras, la siguiente
descripción tratará realizaciones de la presente invención.
Primera
realización
La figura 2 es una vista en perspectiva que
muestra conceptualmente un aparato de energía eléctrica solar de la
presente invención, y la figura 3 es una vista en sección
transversal tomada por la línea A-A de la figura
2. El aparato de energía eléctrica solar se constituye alineando una
pluralidad de módulos solares 1 en una dirección alero - cumbrera
de un techo, de una manera escalonada. El módulo solar 1 tiene una
porción solar 2 y un material superficial de respaldo 3 que está
unido al lado superficial trasero de la porción solar 2.
Cualesquiera materiales conocidos, tales como una placa de vidrio,
una placa de aluminio o una placa de acero, se pueden utilizar como
material superficial de respaldo 3.
Como se ilustra en la figura 3, la porción solar
2 comprende un substrato transparente 10 fabricado de vidrio y una
pluralidad de celdas solares 20 que están conectadas eléctricamente
en serie entre sí, y colocadas sobre la superficie de respaldo del
substrato transparente 10. Esta celda solar 20 incluye un primer
electrodo 21 hecho de un material conductor transparente, tal como
SnO_{2}, ITO ó ZnO, una capa 22 de conversión fotovoltaica hecha
de un semiconductor amorfo con una unión de clavija, y un segundo
electrodo 23 hecho de un metal altamente reflector tal como Ag ó
Al, todos los cuales están apilados sucesivamente, por ejemplo,
desde el lado del substrato transparente 10. Una porción 24 de
conexión en serie, formada al eliminar la capa 22 de conversión
fotovoltaica, está dispuesta en una porción de la superficie del
primer electrodo 21. Aquí, con respecto a las celdas solares 20
adyacentes, el segundo electrodo 23 de una de las celdas solares 20
está incrustado en la porción 24 de conexión serie de la otra celda
solar 20, para que entre en contacto con el primer electrodo 21; de
esta manera, las dos celdas están conectadas entre sí eléctricamente
en serie.
Además, la superficie de las celdas solares 20
conectadas eléctricamente en serie de esta manera está recubierta
por una capa protectora 25, hecha de, por ejemplo, resina epoxídica,
y el material superficial de respaldo 3 está unido a la misma por
una capa de unión tal como una lámina EVA, no mostrada.
En la primera realización, como se ilustra en la
figura 2, la dirección de conexión en serie de las celdas solares 20
se establece en una dirección (dirección lateral en la figura 2)
ortogonal a la dirección de alineación (la dirección
alero - cumbrera del techo) en la cual los módulos solares 1 están alineados de una manera escalonada.
alero - cumbrera del techo) en la cual los módulos solares 1 están alineados de una manera escalonada.
A continuación, haciendo referencia a las
figuras 4 a 7, se dará una explicación de los efectos de la primera
realización que tiene la construcción que se ha mencionado más
arriba.
La figura 4 es una vista en perspectiva que
muestra conceptualmente un estado en el cual se forma una sombra S
sobre el aparato de energía eléctrica solar de la primera
realización, y la figura 5 es una vista en perspectiva que muestra
conceptualmente un estado en el cual se forma una sombra S sobre un
aparato de energía eléctrica solar de un ejemplo comparativo. En el
aparato de energía eléctrica solar del ejemplo comparativo que se
muestra en la figura 5, la dirección de conexión en serie de las
celdas solares 20 se establece en una dirección paralela a la
dirección de alineación en la cual los módulos solares 1 están
alineados de una manera escalonada.
Como se ha descrito con anterioridad, en el
aparato de energía eléctrica solar en el cual los módulos solares 1
están alineados de una manera escalonada en la dirección de
alineación (dirección alero - cumbrera), se forma una sombra S del
módulo solar 1 en el lado superior sobre una porción del módulo
solar 1 en el lado inferior. En este caso, en cualquiera de los
módulos solares 1 de los aparatos de energía eléctrica solar que se
muestran en las figuras 4 y 5, la sombra S se forma sobre el lado
superior. En el caso del aparato de energía eléctrica solar de la
primera realización, como se muestra en la figura 4, el lado
superior de cada celda solar 20 está cubierto por la sombra S
virtualmente con el mismo grado. Por lo tanto, una pluralidad de
celdas solares 20 que tienen una reducción en producción del mismo
grado están conectadas eléctricamente en serie entre sí. De esta
manera, en el aparato de energía eléctrica solar de la primera
realización, incluso cuando se forma una sombra S, las celdas
solares 20 que tienen virtualmente la misma producción están
conectadas en serie; por lo tanto, no se presentan problemas.
Como contraste, en el aparato de energía
eléctrica solar del ejemplo comparativo, como se ilustra en la
figura 5, la celda solar 20 del lado más superior está virtualmente
cubierta por completo por una sombra S, con el resultado de que
prácticamente ninguna corriente se genera en esta celda solar 20.
Como contraste, las celdas solares 20 en el lado inferior están
libres de la sombra S con el resultado de que no hay reducción en
sus producciones. Por lo tanto, en el aparato de energía eléctrica
solar del ejemplo comparativo, las celdas solares 20, cada una de
las cuales genera una salida que es la misma salida que se diseña,
están conectadas en serie con la celda solar 20 que prácticamente
no genera ninguna corriente, produciendo un problema en el cual no
se obtiene producción como módulo. Además, puesto que se aplica un
voltaje de polarización inversa por otras celdas solares 20 a la
celda solar 20 cubierta por la sombra S, existe una posibilidad de
que la celda solar 20 en cuestión pueda quedar dañada.
A continuación se proporcionará una explicación
de los valores medidos actuales de las características de
producción de la primera realización y del ejemplo comparativo que
está influido por una sombra S. La figura 6A muestra una lámina de
un módulo solar 1 en el aparato de energía eléctrica solar de la
primera realización, en el cual 40 celdas solares 20 están
conectadas en una dirección ortogonal a la dirección de alineación.
La figura 7A muestra una lámina de un módulo solar 1 en el aparato
de energía eléctrica solar del ejemplo comparativo en el cual 40
celdas solares 20 están conectadas en una dirección paralela a la
dirección de alineación. Suponiendo que se forme una sombra S sobre
un área que cubra el 10% de la superficie del módulo solar 1, en el
caso del ejemplo (primera realización) de la figura 6A, el 10% de
cada una de las cuarenta celdas solares 20 está escudada de la luz,
y en el caso del ejemplo (ejemplo comparativo) de la figura 7A,
cuatro celdas solares que contabilizan el 10% de las cuarenta
celdas solares 20 están completamente escudadas de la luz.
La figura 6B y la figura 7B son gráficos que
muestran las características de producción (relación entre el
voltaje de salida (V) y la corriente de salida (A) de los módulos
solares 1 mostrados en la figura 6A y en la figura 7A. En la figura
6B y en la figura 7B, la línea continua B representa una
característica de producción sin que se forme ninguna sombra S, y
la línea continua C representa una característica de producción
cuando se ha formado una sombra S. En el caso en el que se forma
una sombra S bajo las mismas condiciones, en la primera realización
(figura 6B), la producción (energía eléctrica) tiene solamente una
reducción de aproximadamente el 10%, mientras que en el ejemplo
comparativo (figura 7B), la producción (energía eléctrica) tiene una
reducción tan elevada como aproximadamente el 50%.
Como se ha descrito con anterioridad, en la
primera realización, el aparato de energía eléctrica solar está
provisto de una pluralidad de módulos solares 1 que están alineados
de una manera escalonada, teniendo cada módulo solar 1 una
pluralidad de celdas solares 20 que están constituidas por
semiconductores amorfos, conectados eléctricamente en serie entre
sí, y la dirección de conexión en serie de las celdas solares 20 se
dispone en una dirección ortogonal a la dirección de alineación de
los módulos solares 1; por lo tanto, incluso cuando se forma una
sombra S del módulo solar 1 del lado superior sobre el módulo solar
1 en el lado inferior, no se producen problemas, con lo cual se
hace posible proporcionar un aparato de energía eléctrica solar que
tiene características de producción superiores.
Segunda
realización
La figura 8 es una vista en sección transversal
que muestra la estructura de un módulo solar 1 de acuerdo con la
segunda realización. El módulo solar 1 (grosor: b (mm)) comprende un
substrato transparente 10 hecho de, por ejemplo, vidrio, una
pluralidad de celdas solares 20 que tienen una función de conversión
fotovoltaica conectadas en serie entre sí, y un material
superficial de respaldo 3 hecho de, por ejemplo, una película de
resina, que se laminadas unos con los otros; y en su porción lateral
no se instalan celdas solares 20 en una longitud L (mm) desde la
cara extrema, esto es, se forma una estructura laminada, constituida
solamente por el substrato transparente 10 y el material
superficial de respaldo 3, proporcionando por lo tanto un área en
la que no se genera energía (área de no - generación de
energía).
La figura 9 es una vista en sección transversal
que muestra un estado en el cual estos módulos solares 1 están
alineados sobre un techo 100 en una manera escalonada, en la
dirección alero - cumbrera (dirección de alineación). Cada uno de
estos módulos solares 1 está instalado de manera que coloque su área
de no - generación de energía sobre el lado superior (lado de la
cumbrera), y los módulos solares adyacentes 1 están dispuestos sobre
el techo 100 de una manera escalonada desde el lado de la cumbrera
hacia el lado del alero, con una diferencia b de escalón, estando
los bordes de los mismos solapados entre sí. Aquí, la dirección de
conexión en serie de las celdas solares 20 se establece en una
dirección paralela a la dirección de alineación (dirección alero -
cumbrera) en la cual los módulos solares 1 están alineados de una
manera escalonada.
En el caso en el que estos módulos solares 1
estén colocados de esta manera, con la irradiación con luz solar
(flechas en la figura 9) desde el lado de la cumbrera, se forma una
sombra S (una porción rayada en la figura 9, longitud: a (mm)) del
módulo solar 1 en el lado superior sobre el módulo solar 1 en el
lado inferior. En la segunda realización, a lo largo de una porción
lateral de cada módulo solar 1, esto es, una porción lateral
situada sobre otro módulo solar 1 en el lado superior en la
disposición escalonada, se forma una área de no - generación de
energía que tiene una longitud de L, y la sombra S se forma sobre la
porción que se corresponde a este área de no - generación de
energía. Por lo tanto, a diferencia de la disposición convencional,
no se presentan efectos adversos producidos por la sombra S, de
manera que la porción que soporta la sombra S no forma una gran
resistencia; esto es, es posible prevenir una reducción en la
producción del módulo solar 1, y como consecuencia, proporcionar
una energía fotovoltaica estable.
A continuación, la siguiente descripción tratará
la determinación de un valor óptimo de la longitud L con respecto
al área de no - generación de energía del módulo solar 1. En el caso
en el que el área de no - generación de energía se forme en el
módulo solar 1, es posible que la cantidad de generación de energía
pueda disminuir. Por esta razón, el área de no - generación de
energía preferiblemente se sitúa solamente dentro de un área en la
cual se forme positivamente la sombra S, y se determina el valor
óptimo de la longitud L para permitir que la cantidad de generación
de energía anual obtenida por el módulo solar 1 de la segunda
realización supere la cantidad de generación de energía anual
obtenida por un módulo solar 1 convencional. Este valor óptimo está
relacionado con las condiciones de instalación del módulo solar 1,
la altura del sol, etc.
La longitud a de las sombra S formada con la
aplicación de luz solar desde el lado de la cumbrera depende del
ángulo y de la orientación en el momento en que se instalan los
módulos solares 1, la altura del sol, la orientación, etc. En áreas
de latitudes medias en el hemisferio norte, se dispone en general
que los módulos solares 1 se coloquen con un ángulo de inclinación
en el rango de aproximadamente 20º a 30º (ángulo de instalación) en
el lado este, lado sur, lado oeste o un lado intermedio de un techo.
Por lo tanto, en servicio real, con la condición de una latitud
solar en el rango de 30º a 40º, donde la intensidad de la luz solar
es fuerte y la latitud del sol supera el ángulo de inclinación
(ángulo de instalación) del módulo solar 1, se realizan previsiones
para impedir que la sombra S produzca efectos adversos a los módulos
solares 1.
Por ejemplo, como se ilustra en la figura 10,
los módulos solares 1 se colocaron con un ángulo de inclinación
(ángulo de instalación) \theta = 20º, y en ambos casos cuando el
sol tiene una latitud de \beta = 30º con una orientación \alpha
en el este verdadero, lo cual asume la hora 7 a.m. en mayo, y cuando
el sol tiene una latitud de \beta= 30º con una orientación
\alpha en posición 80º sur respecto al este verdadero, lo cual
asume la hora 11 a.m. en enero, la longitud a de la sombra S se
calcula utilizando una diferencia b de escalón, con lo cual se
obtienen las siguientes ecuaciones (1) y (2).
| (Mayo) | a = cos 0º x l / tan (30º - 20º) x b = 5,7b | (1) |
| (Enero) | a = cos 80º x l / tan (30º - 20º) x b = 0,98b | (2) |
Como se ha descrito más arriba, en el caso de
que la altura del sol sea 30º, la longitud a de la sombra S se
mantiene de 0,98 a 5,7 veces la diferencia b de escalón (grosor del
módulo solar 1) durante todo el año. Además, cuando el mismo
cálculo se realiza utilizando la altura del sol de 40º, la longitud
a de la sombra S se mantiene de 0,48 a 2,7 veces la diferencia b de
escalón (grosor del módulo solar 1).
A partir de los hechos que se han descrito más
arriba, en el caso de que la altura del sol se encuentre en el
rango de 30º a 40º, se ha encontrado que la longitud a de la sombra
S se mantiene en el rango de aproximadamente 0,5 a 6 veces la
diferencia b de escalón (grosor del módulo solar 1). Por lo tanto,
la longitud L del área de no - generación de energía que se forma
en una porción lateral del módulo solar 1 preferiblemente se
establece en el rango de 0,5 a 6 veces la diferencia b de escalón
(grosor del módulo solar 1) de manera que sea coincidente con la
longitud a de la sombra S que se forma sobre la misma. Aquí, en
general, en el módulo solar 1, considerando la fiabilidad, se
colocan las celdas solares 30 separadas aproximadamente 10 mm del
borde lateral. Por lo tanto, la longitud L que se ha mencionado más
arriba preferiblemente se dispone en el rango de no menos de 10 mm
a no más de 6 b (mm).
Además, cuando se coloca una pluralidad de
módulos solares 1 de una manera escalonada, es preferible establecer
la diferencia b de escalón (grosor de módulo solar 1) para que no
sea menor de 20 mm, desde el punto de vista del diseño. En el caso
en el que la diferencia b de escalón (grosor del módulo solar 1) sea
20 mm, suponiendo que el límite superior de la longitud L es 6
veces el valor b, el valor límite superior se convierte en 120 mm,
con lo cual reduce el área de generación de energía en un grado
elevado. Por esta razón, tomando en consideración las influencias
de la sombra S en el momento en que la latitud del sol no sea menor
de 40º cuando la cantidad de radiación solar es grande, es
preferible disponer el límite superior de la longitud L en 3 veces
la diferencia b de escalón (grosor del módulo solar 1). Además,
tomando también en consideración que ninguna celda solar 20 se ha
colocado en aproximadamente 10 mm en el interior desde el borde
lateral, desde el punto de vista de la fiabilidad, la longitud L
preferiblemente se dispone en el rango de no menos de 10 mm a no más
de 3 b (mm).
Como se ha descrito más arriba, en el módulo
solar 1 de la segunda realización, el área de no - generación de
energía está dispuesta en una porción lateral situada sobre el
módulo solar superior 1, cuando se coloca de manera escalonada; por
lo tanto, a diferencia de la disposición convencional, no se
producirán efectos adversos causados por la sombra S; por lo tanto,
es posible prevenir una reducción en la producción del módulo solar
1, y como consecuencia, obtener una energía fotovoltaica
estable.
Aquí, la longitud del área de no - generación de
energía se establece en no más de seis veces el grosor del módulo
solar 1, o, en el caso de que el grosor del módulo solar 1 no sea
menor de 20 mm, se establece en no más de 3 veces el grosor; por lo
tanto es posible prevenir completamente los efectos adversos de la
sombra S sin producir una gran reducción en la cantidad de
generación de energía.
Tercera
realización
La figura 11 es una vista en sección transversal
que muestra un estado de instalación escalonado de una pluralidad
de módulos solares 1 de acuerdo con la tercera realización. En la
figura 11, los mismos miembros de la figura 9 están indicados por
los mismos números de referencia, y se omite la descripción de los
mismos. En la tercera realización, los módulos solares 1 normales,
sin área de no - generación de energía, están alineados de una
manera escalonada desde el lado de la cumbrera al lado del alero de
un techo 100, con un objeto de interposición 30 que tiene una
longitud L, fabricado de vidrio, resina, etc., que está interpolado
entre los módulos solares 1 adyacentes. Aquí, de la misma manera
que en la segunda realización, la dirección de conexión en serie de
las celdas solares 20 se establece en una dirección paralela a la
dirección de alineación (dirección de alero - cumbrera).
En la tercera realización, con la irradiación de
luz solar desde el lado de la cumbrera (flechas en la figura 11),
se forma una sombra S (porción rayada en la figura 11) del módulo
solar 1 en el lado superior sobre el objeto 30 de interposición;
por lo tanto, de la misma manera que en la segunda realización, no
se producen efectos adversos causados por la sombra S; por lo
tanto, es posible prevenir una reducción en la producción del
módulo solar 1, y como consecuencia, obtener una energía
fotovoltaica estable.
Aquí, la longitud L del objeto de interposición
30 puede establecerse de la misma manera que la longitud L del área
de no - generación de energía en la segunda realización.
Como se ha descrito más arriba, en la tercera
realización, los módulos solares 1 están situados de una manera
escalonada con el objeto de interposición 30, que no está
relacionado con la generación de energía, que está interpolado
entre los módulos solares 1 adyacentes; por lo tanto, a diferencia
de la disposición convencional, no producirán efectos adversos
causados por la sombra S; por lo tanto, es posible prevenir una
reducción en la salida del módulo solar 1, y como consecuencia,
obtener una energía fotovoltaica estable.
Con el fin de prevenir efectos adversos de una
sombra, las realizaciones segunda y tercera se hacen más efectivas
cuando se utiliza una batería solar de un tipo integrado y cuando
los módulos solares 1 están alineados con la dirección de conexión
en serie de una pluralidad de celdas solares 20 que se establece en
una dirección paralela a la dirección de alineación (dirección
cumbrera - alero).
Aquí, en el ejemplo que se ha mencionado más
arriba, se ha dado una explicación de un caso en el que una
pluralidad de módulos solares se alinean sobre un techo; sin
embargo, la presente invención no se pretende que quede limitada a
esto y la presente invención puede aplicarse a un caso donde los
mismos se unen a, por ejemplo, la cara lateral de un edificio, etc.
De esta manera, la presente invención se puede aplicar a cualquier
aparato de energía eléctrica solar que tenga módulos solares
alineados de tal manera que los bordes de los módulos solares
adyacentes se encuentren solapados.
Sin embargo, en los ejemplos que se han
mencionado más arriba, se han dado explicaciones de un caso en el
que se utilizan semiconductores amorfos para constituir celdas
solares; sin embargo, la presente invención se puede aplicar a
celdas solares constituidas por otros materiales semiconductores
tales como semiconductores compuestos, siempre que formen una
batería solar de un tipo integrado.
Claims (10)
1. Un aparato de energía eléctrica solar que
comprende
una pluralidad de módulos solares (1) que están
alineados de tal manera que los bordes de los módulos solares
adyacentes están solapados, comprendiendo el citado módulo solar (1)
una pluralidad de celdas solares (20) que están conectadas entre sí
eléctricamente en serie en una dirección paralela a la dirección de
alineación de la citada pluralidad de módulos solares (1), que se
caracteriza porque el citado módulo solar (1) está provisto
de un área de no - generación de energía en una porción lateral del
mismo en la dirección de alineación que no se solapa con un módulo
solar (1) adyacente.
2. Un aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque
la citada área de no - generación de energía tiene una longitud (L)
de no menos de 10 mm y no más de 6 veces un grosor (b) del citado
módulo solar (1).
3. Un aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque
el citado módulo solar (1) tiene un grosor (b) de no menos de 20 mm,
la citada área de no - generación de energía tiene una longitud (L)
de no menos de 10 mm y no más de tres veces un grosor (b) del citado
módulo solar (1).
4. El aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que se
caracteriza porque la citada área de no - generación de
energía se forma retirando las celdas solares (20).
5. El aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que se
caracteriza porque el área de no - generación de energía
está formada por un objeto de interposición (30) que no está
relacionado con la generación de energía.
6. El aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, que se
caracteriza porque la citada pluralidad de celdas solares
(20) están conectadas en serie sobre un substrato común (10).
7. El aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, que se
caracteriza porque la citada celda solar (20) incluye un
semiconductor amorfo.
8. El aparato de energía eléctrica solar de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, que se
caracteriza porque la dirección de alineación es una
dirección alero - cumbrera de un techo.
9. El procedimiento de instalación del aparato
de energía eléctrica solar de la reivindicación 1, que comprende
los pasos de:
preparar una pluralidad de módulos solares (1),
teniendo cada uno de ellos un área de no - generación de energía en
una porción lateral del mismo y una pluralidad de celdas solares
(20) que están conectadas en serie sobre un substrato común
(10);
que se caracteriza por alinear la citada
pluralidad de módulos solares (1) en un estado tal que la citada
área de no - generación de energía no está solapada con el módulo
solar (1) adyacente.
10. El procedimiento de instalación de acuerdo
con la reivindicación 9, que se caracteriza porque la
dirección de alineación de la citada pluralidad de módulos solares
(1) es una dirección alero - cumbrera de un techo.
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