ES2288356B1 - Filamento fotovoltaico y su proceso de fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Filamento fotovoltaico y su proceso de fabricación. Es capaz de generar energía fotovoltaica mediante radiación solar, incidente sobre su superficie. Presenta una estructura de hilo multicapa con determinadas longitud y sección, y provisto de terminales toma-corriente para la extracción y conducción de la corriente producida por la conversión fotovoltaica de la radiación. La realización preferente del filamento cuenta con cuatro zonas coaxiales consistentes en: un núcleo conductor (1) metálico/polimérico, una capa semiconductora o de conversión fotovoltaica (2), una capa metálica, polimérica, conductora de la electricidad y transparente a la radiación solar (3) y un recubrimiento de polímero transparente (4) con características ópticas adecuadas para concentrar y atrapar la radiación solar hacia la capa de conversión fotovoltaica.
Description
Filamento fotovoltaico y su proceso de
fabricación.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un
filamento fotovoltaico y su proceso de fabricación cuya finalidad
esencial es crear una nueva célula fotovoltaica con forma de hilo
que produzca energía eléctrica de conversión por radiación solar, u
otras radiaciones electromagnéticas. Para ello, la célula
fotovoltaica que constituye el filamento de la invención se concibe
como un hilo o filamento multicapa de una longitud y sección
adecuada, y que está dotado de terminales
toma-corriente idóneos para la extracción y
conducción de la corriente eléctrica producida.
La invención proporciona cobertura en
aplicaciones secundarias tales como tejidos con urdimbre con
capacidad de generar electricidad, recubrimientos rígidos
estructurales a base de fibras o urdimbres con filamentos
fotovoltaicos en imitación a los de fibra de vidrio o de carbono, o
aplicaciones primarias como paneles fotovoltaicos que sustituyan
las células solares planas por un agrupamiento de filamentos
fotovoltaicos.
Son conocidas las células solares, o células
fotovoltaicas capaces de generar electricidad a partir de la
radiación solar, presentando estas células una forma de obleas con
una estructura de capas que incluye una capa
anti-reflexiva, un contacto metálico superior, una
capa semiconductora intermedia y un contacto posterior. Estas
células convencionales presentan inconvenientes relativos a su
configuración geométrica, de manera que al constituirse mediante
obleas aisladas unas de otras, el correspondiente proceso de
fabricación no permite tiradas en continuo que podrían reducir
grandemente los costes y tiempos de fabricación; presentando además
inconvenientes respecto a la automatización de las correspondientes
etapas de fabricación.
Para lograr las ventajas y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en un filamento fotovoltaico y su proceso de fabricación,
capaz de generar energía fotovoltaica mediante radiación solar,
lumínica o similar incidente sobre su superficie.
Novedosamente, según la invención, el referido
filamento fotovoltaico presenta una estructura de hilo multicapa
con determinadas longitud y sección, y provisto de terminales
toma-corriente para la extracción y conducción de
la corriente producida por la conversión fotovoltaica de la
radiación.
Según la realización preferente de la invención,
el aludido hilo multicapa se compone de cuatro capas o zonas
coaxiales que del interior al exterior consisten en:
- -
- un núcleo conductor metálico/polimérico que es uno de los polos eléctricos del hilo.
- -
- una capa semiconductora o en general de conversión fotovoltaica que rodea al anterior núcleo y que es donde se genera la corriente eléctrica por conversión fotovoltaica.
- -
- una capa metálica adecuada o de polímero conductor que rodea a la capa semiconductora, que constituye el otro polo eléctrico del hilo y que es transparente a las longitudes de onda efectiva para la conversión fotovoltaica en la capa semiconductora o de conversión fotovoltaica.
- -
- y una capa o recubrimiento de polímero transparente que rodea a la capa externa conductora y que se configura con unas características ópticas adecuadas para concentrar y atrapar la radiación solar interviniente en el proceso de fotoconversión.
El proceso de fabricación correspondiente a la
referida realización preferente incluye:
- -
- una etapa de entrada en continuo y desde una bobina de suministro del núcleo conductor hacia un dispositivo de formación de la capa semiconductora o de conversión fotovoltaica.
- -
- una etapa de formación, en continuo e incluyendo tests de calidad, de dicha capa semiconductora o de conversión fotovoltaica mediante la adaptación de alguna de las tecnologías disponibles de fabricación de capas semiconductoras o de conversión, atravesando a continuación el filamento una o más cámaras de dopaje.
- -
- paso del filamento dotado del núcleo conductor y la capa semiconductora o de conversión fotovoltaica por cámaras en las que se aplica la capa del polímero o metal conductor y posteriormente del recubrimiento de polímero transparente.
- -
- y una etapa de enrollado o bobinado del filamento así constituido que le deja preparado para operaciones posteriores tales como su corte e inserción de contactos eléctricos exteriores, su urdimbre en máquinas textiles especiales, o su inserción en paneles fotovoltaicos.
Con la estructura y proceso descritos la
invención presenta notables ventajas tales como:
- -
- la fabricación de células o elementos fotovoltaicos en un hilo continuo, lo que va a permitir el incremento en la automatización del proceso de fabricación si se compara con la fabricación tradicional por obleas.
- -
- una fabricación masiva y a costes comparativamente bajos respecto de las técnicas de fabricación de células solares mediante obleas semiconductoras o polímeros semiconductores; justificándose tal fabricación masiva y bajo coste por el hecho de que la automatización y continuidad en la fabricación de un hilo continuo son mucho mayores que en obleas independientes.
- -
- creación de un nuevo ámbito tecnológico de materiales basado en tejidos fotovoltaicos, o en paneles solares integrados por filamentos.
- -
- minimización del ratio de energía primaria/energía fotovoltaica generada por unidad de filamento; ya que al concentrar las energías de calentamiento sobre secciones de material reducidas a la del filamento, los hornos y dispositivos empleados se podrán dimensionar con un criterio de aminoración, adecuándose a las referidas reducidas dimensiones.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompaña una figura única en la que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
Figura 1.- Representa una vista de un corte
transversal de un filamento fotovoltaico realizado según la
presente invención.
Seguidamente se realiza una descripción de un
ejemplo de la invención, haciendo referencia a la numeración
adoptada en la figura.
Así, el filamento fotovoltaico de este ejemplo
de la invención cuenta con un núcleo conductor 1, una capa
semiconductora 2, una capa de polímero conductor 3, y una capa o
recubrimiento de polímero transparente 4, tal y como puede
apreciarse en la figura 1.
La corriente eléctrica por conversión
fotovoltaica es generada en la capa semiconductora 2 que rodea al
núcleo conductor 1. Dicho conductor 1 es metálico/polimérico y
constituye uno de los polos eléctricos del filamento.
El otro polo conductor de signo contrario lo
constituye la capa de polímero conductor 3 que rodea a la capa
semiconductora 2. Este polímero conductor de la referida capa 3 es
transparente a las longitudes de onda efectivas para la conversión
fotovoltaica en la región interna semiconductora.
Finalmente se rodea la capa de polímero
conductor 3 con una capa de polímero transparente 4 cuya misión es
proteger, concentrar y retener la radiación solar para hacerla
incidir óptimamente hacia la capa semiconductora 2.
El proceso de fabricación del filamento de este
ejemplo consiste en disponer una entrada en continuo y desde una
bobina de suministro del conductor central 1 hacia un dispositivo
que forma las capas semiconductoras 2. Dicho dispositivo trabaja en
continuo fabricando y realizando los tests de calidad del proceso
de fabricación, y de manera que el hilo o conductor central 1 va
pasando por cámaras adecuadas donde se realiza un fenómeno de
deposición y/o baño por inmersión en silicio fundido.
Posteriormente se atraviesan cámaras de dopaje, con lo que queda
terminada la capa semiconductora 2. La calidad que se persigue del
silicio correspondiente es policristalina, y con deposiciones de
capas muy delgadas.
A continuación, el hilo con su capa conductora y
semiconductora pasa a través de cámaras donde se aplica el
polímero conductor 3 y el polímero de recubrimiento 4
constituyentes de las dos capas más externas.
Finalmente, el filamento fotovoltaico sale del
correspondiente equipo y es enrollado o bobinado quedando preparado
para posteriores operaciones tales como su corte e inserción de
contactos eléctricos exteriores, su urdimbre en máquinas textiles
especiales, o su inserción en paneles fotovoltaicos, que sería su
aplicación más notable.
Claims (4)
1. Filamento fotovoltaico, capaz de generar
energía fotovoltaica mediante radiación solar, lumínica o similar
incidente sobre su superficie; caracterizado porque presenta
una estructura de hilo multicapa con determinadas longitud y
sección, y provisto de terminales toma-corriente
para la extracción y conducción de la corriente producida por la
conversión fotovoltaica de la radiación.
2. Filamento fotovoltaico, según reivindicación
1, caracterizado porque dicho hilo multicapa se compone de
cuatro capas o zonas coaxiales que del interior al exterior
consisten en:
- -
- un núcleo conductor (1) metálico-polimérico que es uno de los polos eléctricos del hilo;
- -
- una capa semiconductora o conversora fotovoltaica (2) que rodea al anterior núcleo y que es donde se genera la corriente eléctrica por conversión fotovoltaica;
- -
- una capa de polímero o metal conductor transparente (3) que rodea a la capa semiconductora o conversora, que constituye el otro polo eléctrico del hilo y que es transparente a las longitudes de onda efectivas para la conversión fotovoltaica en la capa semiconductora o conversora; y
- -
- una capa o recubrimiento de polímero transparente (4) que rodea a la capa de polímero conductor y que presenta funciones de protección, concentración y retención de la radiación solar externa del filamento.
3. Proceso de fabricación del filamento
fotovoltaico, según reivindicación 2, caracterizado porque
incluye:
- -
- una etapa de entrada en continuo y desde una bobina de suministro del núcleo conductor (1) hacia un dispositivo de formación de la capa semiconductora o de conversión fotovoltaica (2);
- -
- una etapa de formación, en continuo e incluyendo tests de calidad, de dicha capa semiconductora o de conversión (2) mediante las técnicas adecuadas y convenientemente adaptadas para la creación de capas conversoras en forma de filamento;
- -
- paso del filamento dotado del núcleo conductor (1) y la capa semiconductora o conversora (2) por cámaras en las que se aplica la capa de polímero o metal conductor transparente (3) y del posterior recubrimiento de polímero transparente (4); y
- -
- una etapa de enrollado o bobinado del filamento así constituido que le deja preparado para operaciones posteriores tales como su corte e inserción de contactos eléctricos exteriores, su urdimbre en máquinas textiles especiales, o su inserción en paneles fotovoltaicos.
4. Proceso de fabricación del filamento
fotovoltaico, según reivindicación 3, caracterizado porque
en la etapa de formación de la capa semiconductora o conversora
fotovoltaica (2) se obtiene una capa muy delgada.
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