ES2385891B1

ES2385891B1 - Panel fotovoltaico de capa fina.

Info

Publication number: ES2385891B1
Application number: ES201230089A
Authority: ES
Inventors: Joaquín Jiménez Lorenzo; Estrella Ibáñez López
Original assignee: Hellin Energetica S L; Hellin Energetica Sl
Current assignee: Hellin Energetica S L; Hellin Energetica Sl
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-11-29
Anticipated expiration: 2032-01-24
Also published as: WO2013110836A1; ES2385891A1

Abstract

Panel fotovoltaico de capa fina.#Comprende una pluralidad de sub-m?dulos (1) cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-m?dulos (2) que a su vez incluyen una pluralidad de celdas (3); comprendiendo cada sub-m?dulo (1) al menos las siguientes capas: un substrato (4), un electrodo inferior (5), un material semiconductor (6), un buffer (7), un electrodo superior (8); y un encapsulante de todo el conjunto. Las capas de electrodo superior (8), buffer (7), material semiconductor (6) y electrodo inferior (5) est?n dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior y forman un nivel de generaci?n fotovoltaica para producci?n de electricidad. Se caracteriza porque cada sub-m?dulo (2) comprende una capa de material conductor (12) y una capa aislante (15) dispuesta entre la capa de material conductor y las capas de generaci?n fotovoltaica. Las capas aislante (15) y de material conductor (12) est?n configuradas para conectar los sub-sub-m?dulos (2) de un sub-m?dulo (1) entre s?. Pudiendo tambi?n conectar sub-m?dulos entre s?.#Maximiza la superficie de absorci?n de fotones.

Description

PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA

OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención , tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un

5 panel fotovoltaico de capa fina , integrado por varios submódulos que a su vez pueden estar divididos en varios subsub-módulos dotados de una pluralidad de celdas, que tiene por objeto conseguir el aprovechamiento de todo el área de generación fotovoltaica , cuando es necesario realizar

10 conexiones entre dichos sub-módulos o sub-sub-módulos , para lo que realiza las conexiones entre los diferentes elementos que lo componen evitando inutilizar dicha área de generación fotovoltaica al efectuar dicha unión . En general la invención es aplicable en cualquier

15 técnica de fabricación de paneles , y más particularmente en la fabricación de paneles con tecnología conocida como integración monolítica , en la que mediante un determinado patrón de rayados (retirada de material) en las distintas capas se consigue la conexión en serie de las distintas

20 células que componen cada sub-sub-módulo . Los sub-módulos , comprenden un substrato sobre el que se depositan una serie de capas formando una pluralidad de sub-sub-módulos , que están conectados entre sí, y de forma que cada uno de los sub-sub-módulos comprende una pluralidad de células

25 conectadas entre sí mediante la realización de los rayados sobre las diferentes capas para obtener la configuración descrita . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el estado de la técnica es conocida la fabricación

30 de paneles fotovoltaicos como los descritos en el punto anterior, en el que las conexiones entre las células de los sub-sub-módulos se realizan mediante integración monolítica . La configuración más extendida prevé que la deposición de las diferentes capas se realiza de forma que

35 las diferentes células quedan conectadas entre sí y la

conexión entre los di ferentes sub-sub-módulos que constituyen un sub-módulo se efectúa mediante conexiones especificas entre las células extremas de los sub-sub módulos de un sub-módulo para realizar la conexión entre 5 las mismas , de modo que dichas conexiones especificas se disponen sobre las células a unir, las cuales quedan cubiertas por la conexión especifica . Esta configuración determina que se pierda superficie útil de generación fotovoltaica, lo que constituye un inconveniente. En el

10 apartado de la forma de realización preferida se describe una real ización del estado de la técnica para facilitar la comprensión de la invención . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para conseguir los objetivos y resolver los

15 inconvenientes anteriormente indicados , la invención ha desarrollado un nuevo panel fotovol taico de capa fina que comprende una pluralidad de sub-módulos cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos que a su vez incluyen una pluralidad de células , de forma que cada sub-módulo

20 comprende al menos las siguientes capas : un substrato, que es común a todos los sub-módulos del panel , un electrodo inferior, un material semiconductor, una capa buffer, un electrodo superior y un encapsulante de todo el panel , de forma que se obtienen sub-módulos que se conectan entre sí

25 para formar el panel fotovoltaico . La producción de electricidad se efectúa mediante las capas de electrodo superior, buffer , material semiconductor y electrodo inferior, que están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior para formar el nivel de

30 generación fotovoltaica .

La principal novedad de la invención reside en el hecho de que cada sub-módulo y por tanto sus sub-submódulos , comprenden una capa de ma terial conductor y una capa aislante que queda dispuesta entre la capa de material 35 conductor y el nivel de generación fotovoltaica ; estando dichas capas aisl ante y de material conductor configuradas

para realizar la conexión de los sub-sub-módulos entre sí y entre sub-módulos . En una realización de la invención la capa aislante está dispuesta entre el electrodo superior y la capa de

5 material conductor . En este caso la capa de material conductor constituye la capa superior de los sub-submódulos y por tanto del sub-módulo , y las capas aislante y de material conductor son transparentes , de forma que no se pierde superficie útil de gene ración fotovoltaica,

10 obteniendo así una mayor producción de electricidad. En otra realización de l a invención , la capa aislante está dispuesta entre el electrodo inferior y la capa de materi al conductor . En este caso la capa de material conductor está dispuesta sobre e l substrato . Igualmente en

15 esta realización se aprovecha toda la superficie útil de las cél u l as , ya que éstas no se encuentran tapadas para realizar la conexión entre sub-sub-módulos . En otra realización de la invención la capa aislante se encuentra constituida por el substrato, el cual queda

20 ubicado entre el electrodo inferior y la capa de material conductor . En este caso la capa de material conductor constituye la capa inferior de los sub-sub-módulos y submódulo . En otra real ización de la invención, al igual que en

25 el caso anterior l a capa a i s l ante está constituida por el substrato, e l cual se encuentra dispuesto sobre el electrodo inferior, pero en este caso la capa de material conductor se encuentra ubicada en el interior del substrato .

30 En cualquiera de las realizaciones descritas la conexión entre sub-sub-módulos de un sub-módul o no disminuye la superficie útil de absorción de fotones de las células , obteniéndose una mayor producción de electricidad.

En la capa de electrodo inferior de l os sub-módulos , 35 al igual que en el estado de la técnica, se realiza un rayado que define un primer rayado que define zonas

car entes de material de dicha capa de e l ectrodo inferior, de forma que dicho primer rayado es ocupado por el material semiconductor, constituyendo el electrodo inferior, para establecer mediante dicho electrodo inferior las diferentes

5 células , de modo que quedan alineadas en un sub-sub-módulo .

Además en la capa de material semiconductor y en la capa buffer se realiza un rayado que define un segundo rayado que queda dispuesto próximo al primer rayado , y que está ocupado por el material de la capa de electrodo

10 superior, para unir el electrodo superior con el electrodo inferior de células contiguas de un sub-sub-módulo . También sobre las capas de electrodo superior, material semiconductor y buffer, de los paneles fotovoltaicos se realiza un rayado que define un tercer

15 rayado que discurre hasta la capa de electrodo inferior, para efectuar la separación de células contiguas de un subsub-módul o.

La configuración de los rayados descritos conforman las diferentes cél ulas conectadas en serie de un sub-sub20 módulo .

La invención prese nta la novedad de que la capa aislante comprende zonas en las que se ha retirado material aislante, zonas que son ocupadas por material conductor, para contactar la capa de material conductor con la capa de

25 electrodo superior en l as zonas de conexionado de los subsub-módulos , para el caso en el que la capa aislante se encuentra dispuestas entre el electrodo superior y la capa de material conductor, la cual constituye la capa superior del sub-sub-módulo, según fue descrito .

30 En otra realización de la invención las zonas de la capa aislante en la que se ha retirado material aislante, que es ocupado por el material conductor, contactan con el electrodo inferior en la zonas de conexionado de los subsub-módulos , para el caso en el que la capa aislante está

35 dispuesta entre el electrodo inferior y la capa de material conductor, estando a su vez dicha capa de material

conductor situada sobre e l substrato . En los casos en los

que la capa aislante está constituida por el substrato,

también se da esta circunstancia, es decir las zonas de la

capa aislante en las que se ha retirado material aislante,

S: que es ocupado por el material conductor , contactan con el

electrodo inferior en las zonas de conexionado de los sub

sub-módul os .

En cualquiera de los casos , tal y como ya fue

come ntado, las zonas de unión e ntre c é lulas de dife r e nte s

10: sub-sub-módulos son también zonas de generación

fotovoltaica .

Además en el estado de la técnica se prevé una

configuración en la que los sub-sub-módulos de un sub

módulo se disponen simétricos a los sub-sub-módulos

15: contiguos de un mismo sub-módulo, es decir mismas

polaridades enfrentadas de sub-submódulos contiguos de un

sub-módul o . En este caso cuando la capa aislante se

encuentra ubicada entre el electrodo inferior y la capa de

material conductor, a su vez situada sobre el substrato; se

20: prevé que la capa de electrodo inferior de dos células

contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo

sean comunes a ambas células ; siendo el electrodo inferior

de un sub-sub-módulo continuación del contiguo, de modo que

dicha capa de electrodos inferiores están conectadas a la

25: capa de materi a l conductor en las zonas permitidas por la

ausencia de capa aislante, realizándose la conexión entre

los diferentes sub-sub-módulos de un sub-módulo . En este

caso las capas de electrodo superior , material

semiconductor y buffer de dichas células contiguas de sub-

30: sub-módul os contiguos de un sub-módulo son comunes y se

utilizará un tercer rayado que define la separación entre

dichas células contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un

sub-módulo . Este tercer rayado no es estrictamente

necesario para el funcionamiento del panel y podrá

35: omitirse _

Además para una disposición simétrica de los sub-sub-

módulos de un sub-módulo, para e l caso en el que l a capa aislante esté dispuesta sobre el electrodo superior y la capa de material conductor sobre dicha capa aislante, la capa de electrodo superior de dos células contiguas de sub5 sub-módul os contiguos de un sub-módulo son comunes a ambas células . En este caso el electrodo superior de un sub-submódulo es continuación del electrodo superior del sub-submódulo contiguo del sub-módulo, y dichos electrodos superiore s están conectados a la capa de material conductor

10 en las zonas permitidas por la ausencia de capa aislante, para realizar la conexión entre sub-sub-módulos de un submódulo .

Por otro lado en el estado de la técnica se prevé que los sub-sub-módulos de un sub-módulo puedan estar 15 dispuestos asimétricos, es decir diferentes polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo . En este caso, cuando la capa aislante está dispuesta en el electrodo inferior y la capa de material conductor, a su vez dispuesta sobre e l substrato, la invención prevé que el 20 primer rayado comprenda una configuración en la que la capa de electrodo inferior de dos cé lulas contiguas de sub-submódulos contiguos de un sub-módulo sean independientes . En este caso el tercer rayado está dispuesto como prolongación del primer rayado para separar las dos células contiguas de

25 sus sub-sub-módul os contiguos de un sub-módulo. Esta configuración realiza la unión entre sub-sub-módulos de un sub-módul o.

Además para e l caso en e l que los sub-sub-módulos de un sub-módulo se encuentren dispuestos asimétricos , y para 30 la configuración en la que la capa aislante está dispuesta sobre el e l ectrodo superior y la capa de material conductor sobre dicha capa aislante; el primer rayado comprende una configuración en la que la capa de electrodo inferior de dos cél u l as contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un 35 sub-módul o son independientes a ambas células y sus electrodos superiores son independientes a ambas células .

En estos casos los e l ectrodos superiores de l as células extremas de cada sub-sub-módulo de cada sub-módulo están conectados a la capa de material conductor . En la configuración anterior la invención prevé que el tercer

5 rayado está dispuesto como prolongación del primero para separar las dos células contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo . La configuración descrita permi t e realizar la conexión entre los diferentes sub-submódulos de un sub-módulo.

10 En una realización de la invención la capa de conexionado comprende una configuración continua interrumpida por una línea centrada a modo de zigzag, de modo que queda dividi da en dos zonas enfrentadas, una de las cuales representa la polaridad positiva y la otra la

15 polaridad negativa para efectuar la conexión entre los diferentes sub-sub-módul os de cada sub-módulo, de acuerdo con la descripción realizada anteriormente , mediante la retirada de material aislante que es ocupado por el material conductor para contactar l a capa de material

20 conductor con el electrodo superior O con el electrodo inferior, según fue descrito con anterioridad. En otra realización de la invención la capa de conexionado comprende líneas paralelas que están seleccionadas entre líneas paralelas de dos longitudes

25 diferentes di spuestas alternativamente y líneas paralelas de la misma longitud que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo alternando lados opuestos, representando cada uno de los extremos de dichas l íneas la conexión entre sub-sub-módulos de un sub-módulo, para lo

30 que, al igual que en el caso anterior, la capa aislante está dotada de l as zonas que carecen de material aislante que es ocupado por el material conductor correspondiente a las zonas extremas de las líneas paralelas de material conductor .

35 En cualquiera de los casos descritos , la conexión entre los diferentes sub-sub-módul os queda totalmente

integrada en la formaci ón de l as capas dando un aspecto homogéneo . Además permite la conexión entre los sub-módulos para formar el panel fotovoltaico .

A continuación para facilitar una mejor comprensión de

5 esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma , se acompanan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención .

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS

10 Figura 1.-Muestra una sección transversal de un submódulo de un panel fotovoltaico de una realización del estado de la técnica . Figuras 2a-2c . -Muestran difere ntes esquemas de conexiones para tres, cuatro y cinco sub-sub-módulos , que

15 forman un sub-módulo, conectados en paralelo para una disposición simétrica de sub-módulos . La Figura 2d muestra un esquema de conexiones para tres sub-sub-módulos , que forman un sub-módulo, conectados en paralelo para una disposición asimétrica de los sub-módulos .

20 Figura 3.-Muestra un primer ejemplo de realización de la invención de la capa aislante superpuesta a la capa de material conductor para la conexión en paralelo de tres sub-sub-módulos dispuestos simétricos que constituyen un sub-módulo .

25 Figura 4 . -Muestra una vista en perspectiva explosionada de las diferentes capas que constituyen un sub-módulo de acuerdo con la realización de la capa de material conductor mostrado en la figura 3 . Figuras 5a-5b. -Muestran un ejemplo de realización de

30 la invención de la capa aislante superpuesta a la capa de material conductor para la conexión en paralelo de cuatro y cinco sub-sub-módulos respectivamente dispuestos simétricos que conforman un sub-módulo . Figuras 6a-6c.-Muestran realizaciones similares de

35 ejemplos de la capa aislante sobrepuesta sobre la capa de

material conductor para sub-sub-módul os simétricos . En las figuras 6-6b se muestra la conexión en paralelo de tres sub-sub-módulos y en la figura 6c para la conexión en paralelo de cinco sub-módulos .

5 Figura 7.-Muestra la configuración de la capa de material conductor de las figuras 6a-6b junto con la capa de material aislante para el caso en el que los sub-submódulos 2 se encuentren dispuestos asimétricos .

Figura 8 . -Muestra una vista en perspectiva

10 explosionada de las diferentes capas que constituyen un sub-módulo de acuerdo con la configuración de la capa de material conductor de la figura 6b .

Figura 9.-Muestra una se cción transversal A-A' o e-e' de las figuras 6a-6b . 15 Figura 10. -Muestra la sección A-A' de la figura 7 en el que los sub-sub-módulos son asimétricos . Figura 11. -Muestra las secciones A-A' o e-C' de la figura 6a-6b para una segunda realización de la invención. Figura 12 . -Muestra la sección A-A' de la figura 7 20 para una segunda realización de la invención .

Figura 13.-Muestra una vista en planta de la capa de material conductor y de la capa aislante para una tercera realización de la invención . Figura 14.-Muestra una sección A-A' de la figura

25 anterior . Figura 15.-Muestra una vista según una sección transversal del sub-módulo de la invención de acuerdo con una cuarta realiza ción de la invención .

DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA 30 A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas .

El p anel de la invención comprende una pluralidad de sub-módulos 1 que están dotados de una pluralidad de subsub-módulos 2 que en nuestro ejemplo de realización de la

35 i nvenci ón se han conectado en par alel o , pero que i gual mente

podrían conectarse en serie, lo cual resulta obvio para el experto medio en la materia . En las figuras 2a-2d se muestra el esquema de conexiones para 3, 4 Y 5 sub-sub-módulos 2 formando un sub

5 módulo 1 . En la figura 2 los sub-sub-módulos 2 se han representado mediante fuentes de tensión , cada una de las cuales representan un conj unto de células 3 conectadas en serie . Las líneas 13 unen eléctricamente los potenciales iguales para realizar la conexión en paralelo entre sub

10 sub-módulos 2 . Obviamente la conexión de l os diferentes sub-sub-módulos 2 puede efectuarse en serie, lo cual resulta obvio para el experto medio en la materia . La línea de conexionado 14 representa el conexionado entre submódulos l.

15 En la figura 1 se muestra un ejemplo del estado de la técnica en el que los sub-módul os 1 están constituidos por un substrato 4 sobre el que se deposita una capa que determina un electro inferior 5 a continuación del cual se prevé una capa semiconductora 6 seguida de una capa buffer

20 7 Y que superiormente se remata mediante una capa de electrodo superior 8. Las capas de electrodo superior 8, buffer 7, semiconductor 6 y el ectrodo inferior 5 forman una unión que determina un nivel de generación fotovoltaica . Sobre l a capa de electrodo inferior se realiza un

25 primer rayado 9 que define zonas carentes de materi a l de dicha capa de electrodo inferior 5, de forma que dicho primer rayado 9 es ocupado por el material semiconductor 6 para definir las diferentes células 3 a l ineadas en un subsub-módul o 2 y alineadas las de los diferentes sub-sub

30 módulos 2 , que en el ejemplo se prevén tres sub-sub-módulos 1, tal y como se aprecia en la figura l .

Sobre la capa de material semiconductor 6 y sobre la capa buffer 7 se realiza un segundo rayado 10 que está dispuesto próximo a l primer rayado 9, y que está ocupado 35 por el material de la capa de electrodo superior 8, para unir el electrodo superior 8 con e l inferior 5 de cél ulas 3

contiguas de un sub-sub-módulo 2 .

Además sobre las capas de electrodo superior 8 , de material semiconductor 6 y buffer 7 , se real iza un tercer rayado 11 que discurre hasta la capa de electrodo inferior

5 5, para efectuar la separación de células 3 contiguas de un sub-sub-módulo 2 y de células 3 contiguas de sub-módulos 1 contiguos .

Por tanto el primer 9, segundo 10 y tercer rayado 11 conforman las difere ntes cé lulas 3 conectadas en se rie de 10 los diferentes sub-sub-módulos 2 de un sub-módulo l .

Para efectuar l a conexión entre los diferentes subsub-módulos 2, en el estado de la técnica se prevén conexiones 21 que se ubican sobre las células 3 extremas de los sub-sub-módulos 2 que se han de conectar entre sí

15 dentro del sub-módulo 1 . Esta configuración , tal y como fue señalado en el apartado de antecedentes de la invención, anula las células 3 en las que se realiza la conexión, reduciendo la superficie de captación fotovoltaica .

En el ejemplo de la figura 1 cada sub-módulo 1 está 20 constituido por tres sub-módulos 2, y cada uno de ellos por tres cé lulas 3.

En los casos de las figuras 2a-2c, cada uno de los sub-módul os 2 es simétrico de los dos sub-módulos contiguos , es decir los sub-sub-módulos 2 están dispuestos

25 sobre el substrato 4 de forma que los dos sub-sub-módul os 2 contiguos de un mismo sub-módulo 1, tienen las polaridades iguales enfrentadas, tal y como se aprecia en estas figuras . En cambio en la figura 2d los sub-sub-módulos 2 se disponen de la misma forma , es decir asimétricos , esto es ,

30 se ubican sobre la capa de substrato 4 de forma que cada uno de los sub-sub-módulos 2 contiguos de un sub-módulo 1 quedan enfrentadas polaridades diferentes .

La principal novedad de la invención reside en el hecho de que el sub-módulo 1, además de las capas 35 anteriormente señaladas , comprende una capa aislante 15 , y además utiliza una capa de material conductor 12 de forma

que la capa a i s l ante 15 queda dispuest a entre l a capa de material conductor 12 y las capas de generación fotovoltaica , de manera que dichas capas aislantes y material conductor están configuradas para conectar los

5 sub-sub-módulos 2 de un sub-modulo 1 entre sí de forma que no se anulen las células 3 , aprovechándose la totalidad de la superficie de captación fotovoltaica , de acuerdo con las diferent es realizaciones que a continuación se describen .

En la fi gura 3 se muestra una prime ra realización de

10 la invención de l a capa aisl ante 15 y l a capa de material conductor 12 para e l caso en e l que el sub-módulo 1 está constituido por tres sub-sub-m6dulos 2 conectados en paralelo, ubicados de forma que cada uno es si métrico a los dos contiguos .

15 En esta realización la capa de material conductor 12 está constituida por l íneas paralelas de l a misma longitud dispuestas alternadamente y que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo 1 alternando lados opuestos. Los extremos laterales de las líneas paralelas

20 son rematados por la zona de las líneas de conexionado 14 . Esta zona no pre senta capa aislante 15 para pe rmitir realizar la conexión entre sub-módulos l . Además , los extremos libres de dichas líneas paralelas son rematados por una ampl iación del material conductor, en

25 correspondencia con l a cual l a capa aislante 15 incorpora zonas 16 carentes de material aislante para permitir efectuar la conexión con la capa de electrodo inferior S, de acuerdo con la configuración de l a figura 4 en la que se muestra una vista en explosión de las diferentes capas que

30 constituyen la primera realización de la invención, en la que dichas zonas 16 carentes de material aislante son ocupados por material conductor para permitir realizar el contacto indicado .

Una de las formas de proceder para obtener la capa de 35 material conductor consiste en imp rimir directamente la capa de material conductor 12 con su forma definitiva en el

-14

substrato, substrato,: o y depositarla retirar el en toda material la super ficie del sobrante o evitar

directamente su deposición mediante una barrer a . En l a figura Sa se muestra la configuración de la capa

5 de material conductor 12 y de la capa aislante 15 para el caso en el que el sub-módulo 1 esté constituido por cuatro sub-sub-módulos 2, y en la figura 5b para el caso en el que el sub-módulo 1 esté constituido por cinco sub-sub-módulos

2.

10 El caso de n-pares o n-impares sub-sub-módulos 2 es directamente extrapolable a los casos de cuatro, tres y cinco sub-sub-módulos respectivamente. Es directamente observable que e l caso más favorable en cuanto al aprovechamiento de la zona de producción fotovol taica es

15 para un número impar de sub-módulos . Además la capa de material conductor 12 puede adquirir una configuración como la mostrada en las realizaciones de las figur as 6a y 6b en la que la capa de material conductor 12 comprende una configuración continua interrumpida por

20 una línea central 17 a modo de zigzag . En el esquema de la figura 6b debe notarse que la superficie de contacto es mayor a la de l a 6a . Las zonas 16 carentes de material aislante, pueden retirarse una vez efectuada deposición de la capa aislante, o evitarse su deposición, por ejemplo,

25 utilizando algunas barreras durante dicha deposición . En el caso de la figura 6b la zona 18 es más angosta, por lo que tiene una mayor resistencia, pudiendo generar un punto caliente, pero se da la ci rcunstanci a de que e l resto de la capa de material conductor 12 actuará como un

30 disipador de calor que atenúa el problema comentado . En cambio en e l ejemplo de l a figura 6a se elimina e l problema de la zona de mayor resistencia a costa de perder su superficie de contacto en la conexión .

En l a figura 6c se muestra l a configuración de l a capa 35 de conexionado para el caso en el que se empleen cinco subsub-módul os 2 simétricos .

En general l os esquemas de l a figura 6 presentan la ventaja, respecto de lo mostrado en la figura 3 de poseer una extensa superficie de conducción minimizándose las pérdidas por conducción .

5 En la figura 7 se muestra la configuración de la capa de material conductor 12 de la figura 6a junt o con la capa de material aislante 15 para el caso en el que los sub-submódulos 2 se encuentren dispuestos asimétricos . En este caso al de finir los sub-sub-módulos 2 asimétricos no hay

10 que modificar el esquema, sea par o impar el número de subsub-módulos 2 . En la figura 8 se muestra una vista explosionada del primer ejemplo de realización en el que la capa de material conductor 12 es la representada en las figura 6b .

15 En la figura 9 se muestran las secciones A-A' o C-C' señaladas en las figuras 6a y 6b respectivamente.

En dicha figura 9 se aprecian todas y cada una de las capas que constituyen un sub-módulo 1, el cual comprende una substrato 4 sobre el que se deposita la capa de 20 material conductor 12 el cual debe tener una buena adherencia para permitir la deposición de la capa aislante

15 . Una de l as formas de proceder consiste en imprimir directamente la capa de material conductor 12 con su forma

definitiva, o depositar en toda la superficie del 25 substrato, y retirar el material sobrante o evitar

directamente su deposición mediante una barrera .

A continuación se deposita la capa aislante 15 con las zonas 16 carentes de material aislante, de forma que sólo queden expuestas las partes de la capa conductora que deben

30 estar en contacto con el electrodo inferior 5 . Seguidamente se deposita e l electrodo inferior 5, que representa el potencial positivo y debe soportar las temperaturas del proceso de deposición de la capa semiconductora 6 que es la que a continuación se deposita,

35 aparte de tener una buena conductividad. Sobre la capa de e l ectrodo inferior 5 se realiza el

primer rayado 9, que consiste en retir ar el material de la capa de electrodo inferior 5 de forma que se definen cada una de las células 3 . En cada sub-sub-módulo 2 la distribución del primer rayado 9 es uniforme, excepto en

5 los extremos , donde deberá modificarse el patrón de rayado para real izar las uniones entre sub-sub-módulos 2 .

Seguidamente se deposita la capa de material semiconductor 6 Y a continuación la capa buffer 7, practicándose a continuación el segundo rayado 10 en las

10 que se retira el material de estas capas , de forma que a continuación se deposita la capa de electrodo superior 8, y de manera que el material del electrodo superior 8 ocupa el segundo rayado 10 de las capas de material semiconductor 6 y buffer 7, realizándose la conexión serie del electrodo

15 superior con el inferior de diferentes células 3 . A continuación se efectúa el tercer rayado 11 sobre las capas de electrodo superior 8, buffer 7 y semiconductor 6 hasta el electrodo inferior 5, lo que posibilita la asociación en serie de las células 3 .

20 Para efectuar la conexión paralelo positiva entre los sub-sub-módulos 2, se da la circunstancia de que el primer rayado 9 se realiza de forma que el electrodo inferior 5 de dos sub-sub-módulos 2 contiguos carecen del primer rayado 9, de manera que ambos electrodos inferiores 5 se

25 encuentran dispuestos como una superficie continúa siendo comunes a ambas células 3 contiguas , efectuándose así la conexión positiva entre los dos sub-sub-módulos 2 . Esto ha sido representado mediante la referencia 19 . Igualmente para efectuar la conexión en paralelo

30 negativa entre dos sub-sub-módulos contiguos 2 , la situación es análoga a l caso anterior, solo que en este caso se han de unir las polaridades negativas , para lo que la unión se realiza sobre un mismo electrodo inferior 5, lo cual se muestra mediante la referencia 20 .

35 Según la figura 6, si el corte se hubiera hecho por BB' o O-O' entonces hubiera sido en la conexión positiva

donde el e l ectrodo i nferi or 5 estaría en contacto con la capa de material conductor 12 . En la figura 10 se muestra un ejemplo equivalente al de la figura 9, pero para la sección A-A' de la figura 7 en 5 el que los sub-sub-módulos son asimétricos .

En este ejemplo el primer rayado 9 del electrodo inferior 5 es uniforme, incluido sus extremos, circunstancia que no se daba en el caso anterior de la figura 9.

10 La conexión paralelo positiva entre sus sub-submódulos 2 para la disposición de éstos en configuración asimétrica, prevé que la conexión se efectúe de acuerdo con lo representado mediante la referencia 19 en la que el electrodo inferior 5 contacta con la capa de material

15 conductor 12 para conectar con el sub-sub-módulo 2 contiguo . La conexión paralelo negativa para el caso representado en la figura 10 se muestra mediante la referencia 20 .

20 En una segunda realización de la invención la capa aislante 15 se dispone sobre el electrodo superior 8, y a continuación de éste la capa de material conductor 12 , lo cual se muestra en la figura 11 . En esta segunda realización el electrodo inferior 5 se

25 encuentra dispuest o directamente sobre el substrato 4, de forma que esta configuración es análoga a la primera realización, con la diferencia de que las conexiones entre sus sub-sub-módulos 2 se realizan sobre la capa del electrodo superior 8 . Por tanto el esquema de conexionado

30 es el mismo que el representado en las figuras 3 a 6 para una disposición de los sub-sub-módulos 2 simétricos respecto a los contiguos ; y para sub-sub-módulos 2 dispuestos asimétricos se corresponde con lo representado en la figura 7 .

35 En la figura 11 se aprecia la sección A-A' o C-C' de las figuras 6a y 6b para el caso de sub-sub-módulos

simétricos; y para el mi smo caso con sub-sub-módulos 2 dispuestos asimétricos , en la figura 12 se muestra el corte transversal A-A' de la figura 7 .

En esta segunda realización el primer rayado 9 es

5 uniforme en todo el substrato . Sin embargo, para la conexión paralela positiva 19 de dos sub-sub-módulos 2 simétricos, no sería necesario realizar el primer rayado 9 en la zona de dicha unión , aunque en la figura 11 se haya practicado el primer rayado en la zona de conexión.

10 En la segunda realización la capa aislante 15 realiza el asilamiento eléctrico entre la capa de electrodo superior 8 y la capa de material conductor 12 . En este caso la capa de material conductor 12 y la capa de material aislante 15 deben de ser transparentes para permitir el

15 paso de los fotones y además proporcionar protección al electrodo inferior 5 frente a la posible corrosión que se pudiera producir en el tercer rayado 11 en la zona del tercer rayado 11 . En la figura 11 se muestra la sección A-A' o e -e ' de

20 las figuras 6 . Si se hubiera representado la sección 8-8'

o D-D', en esta conexión se ve ría cómo se ha retirado parte de la capa aislante 15 para que la capa de material conductor 12 entrara en contacto con el potencial positivo de los dos sub-sub-módulos 2 contiguos. Para el caso en 25 que l os sub-sub-módulos 2 se disponen asimétricos , su configuración se representa en la figura 12 de acuerdo con la sección A-A' de la figura 7, en la que se muestra en la mitad izquierda cómo se retira el material de la capa aislante 15 para realizar la conexión paralela positiva

30 19 . Para la conexión en paralelo negativa 20 en la sección de la figura 11 se aprecia cómo se ha retirado parte de la capa aislante 15 para conectar el potencial negativo con la capa de material conductor 12 .

En el caso de la figura 12 , al representar la sección 35 A-A' de la figura 7, se observa en la mitad derecha la conexión negativa 20 .

En la figura 14 se muestra un tercer ejemplo de realización correspondiente a la sección A-A' señalada en la figura 13 .

En este caso la capa aislante 15 está constituida por

5 el propio substrato 4, y la capa de material conductor 12 se encuentra insertada en el interior de dicha capa aislante 15 . La zona 16 de falta de material de capa aislante se realiza en la parte superior de la capa aislante 15 hasta llegar a la capa de material conductor

10 12 . En los ejemplos de las figuras 13 y 14 se observa cómo se realiza el conexionado 19 de los polos positivos de los tres sub-sub-módulos 2 . El contacto paralelo negativo 20 se efectúa mediante un electrodo inferior 5 común a ambos sub-sub-módulos contiguos .

15 En la figura 15 se muestra una cuarta realización de la invención en la que en este caso la capa aislante 15 también está constituida por el substrato 4, pero la capa de material conductor 12 se encuentra ubicada en la cara inferior de la capa aislante 15. En este caso la

20 realización es análoga a la descrita para la primera y segunda realización, o incluso sigue la topología de la tercera realización mostrada en la figura 13 .

En esta cuarta realización la zona 16 atraviesa la totalidad de la capa de material aislante 15 para realizar 25 la conexión del e l ectrodo inferior 5 con la capa de

material conductor 12 .

En todas las realizaciones descritas de la invención no se requiere anular la superficie útil de captación fotovoltaica en ninguna de las células, en las

30 zonas de conexión entre los sub-sub-módulos 2 que constituyen el sub-módulo 1 , con lo que se obtiene un mayor aprovechamiento de la captación de energía solar, y por tanto una mayor producción de electricidad.

Seguidamente se enumeran las diferentes referencias 35 utilizadas en los ejemplos de realización para facilitar el seguimiento de su explicación :

1 .-Sub-módulo

2. -Sub-sub-módulo

3 . -Células

4. -Capa substrato

5 5 . -Capa electrodo inferior

: 6 . -Capa material semiconductor 7 .-Capa Buffer

: 8 . -Capa elect rodo superior 9.-Prime r rayado (el e ctrodo inferior)

10 10 .-Segundo rayado (material semiconductor y buffer) 11 .-Tercer rayado (e l ectrodo superior, buffer y semiconductor)

12 . -Capa de material conductor 12a. -Zona de conexionado

15 13 . -Líneas de conexionado en paralelo 14.-Zona de conexionado de sub-módulos

: 15 . -Capa aislante

: 16 . -Zonas carentes de material de la capa aislante 17 .-Línea central a modo de zigzag

20 18 . -Zona angosta 19.-Conexión positiva entre sub-sub-módulos de un sub-módulo

20.-Conexión negativa entre sub-sub-módulos de un sub-módul o .

25 21. -conexiones entre célul as de sub-sub-módu1os de un sub-módul o .

Claims

REIVINDICACIONES
1 . -PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, que comprende una pluralidad de sub-módulos (1) cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos (2) que a su vez incluyen una pluralidad de células (3); y comprendiendo cada sub-módulo

(I)

y sub-sub-módulo (2) al menos las siguientes capas:

un substrato (4) común a los sub-módulos (l) del panel, ... ·

· · · . .

un electrodo inferior (5), . un material semiconductor (6), una capa buffer (7), ..·

· . ·

·

un electrodo superior (8);

un encapsulante de los sub-módulos (1) del panel;

·..

· .

donde las capas del electrodo superior (a), buffer ·..

:..

(7), material semiconducto:r (6) y electrodo inferior (S)

•.0' •

están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior forma.ndo un nivel de generación

...

fotovoltaica; ...

00, ..

· · ... .

caracterizado por que cada sub-módulo (1) y sub-sub

·.

módulos (2) comprenden una capa de material conductor (12)

·

• o o ••

·

y una capa aislante (15) que está dispuesta entre la capa ' 0' ·

o.

de material conductor (12) Y las capas de absorción de fotones; estando dichas capas aislante (15) y de material conductor (12) configuradas para conectar en paralelo los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) entre sí y los sub-módulos (1) del panel entre sí .
2. " PANEL FOTOVOLT.AICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracter,izado por que la capa aislante

(15) está dispuesta entre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor, la cual constituye la capa superior de los sub-sub-módulos (2) y del sub-módulo (1) .
3. -PANEL FOTOVOLTAI CO DE CAPA FINA, según la rei vindicación 1 , caracterizado por que la capa aislante

(15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12) j estando dicha capa de material conductor (12) dispuesta sobre el substrato (4)
4.-PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante

(15) está constituida por el propio substrato (4) y está

.. .

dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de · " material conductor (12) , la cual constituye la capa

..•

inferior de los sub-sub-módulos (2) y sub-módulo (1) · 5.-PANEL FQTQVQLT.AICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante

.. ·

·, ,

(l5) está constituida por el substrato (4) sobre el que ..

:...

está dispuesto el electrodo inferior (5) ¡ estando la capa ,

.. ,

'

de material conductor (12) dispuesta en el interior del substrato (4). 6 , -PANEL FOTOVOLT.AICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 2, 3, 4 o 5¡ donde:

.....

·, .

-

en la capa de electrodo inferior (5) se ha definido

·....,

.

un primer rayado (9) que dE~fine zonas carentes de material ..... de dicha capa de electrodo inferior (5) que es ocupado por el material conductor (6) para definir en el electrodo inferior las diferentes células (3) alineadas en un subsub-módulo (2);

-

en la capa de material semiconductor (6) y la capa buffer (7) se ha definido un segundo rayado (la) que está dispuesto próximo al primer rayado (9), Y que está ocupado por el material de la capa de electrodo superior (8), para unir el electrodo superior (8) con el inferior (5) de células (3) contiguas de un sub-sub-módulo (2);

en las capas de electrodo superi or, material semi conductor (6) Y buffer (7), se ha definido un tercer rayado (11) que discurre hasta la capa de electrodo inferior (5), de separación de células (3) contiguas de un

5 sub-sub-m6dulo (2),

-

donde el primer, segundo y tercer rayado conforman las diferentes células (3) conectadas en serie de un subsub-módulo (2); ..·.

·

caracterizado por que : . la -la capa aislante comprende zonas (16) en las que se

..

ha retirado material aislante que es ocupado por material · ·

• o'.

· .

conductor, para contactar la capa de material conductor ·

(12) con una capa seleccionada entre:

·..

·.

el electro superior (8) en las zonas de conexionado ·

" .

·.

15 de los sub-sub-módl.11os (2), para el caso de la

•

o • •• •

·.

reivindicación (2),

•

.,

el electrodo infE!rior ( 5) en las zonas de

conexionado de los sub-módulos (2), en el caso de ...

..·. . .

· · . .

las reivindicaciones 3, 4 Y s¡ .

.....

·.

20 donde las zonas de unión entre células (3 ) de

.....·

·

di ferentes sub-sub-módulos (2) son también zonas de ...·.. generación fotovoltaica .
7. -PANEL FOTOVOLT,1\ICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub -módulos (2) de un 25 sub-módulo (1) están dispw3stos simétricos a los sub-submódulos (2) contiguos de un mismo sub-módulo (1), esto es mismas polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) ¡ caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta entre e l

30 electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12), a su vez dispuesta sobre el substrato (4) i la capa de electrodo inferior (S) de dos células (3) contiguas de subsub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (l) son comunes a ambas células (3); siendo el electrodo inferior de un sub-sub-módulo (2) continuación del contiguo ; y dichas

5 capas de electrodos inferiores (S) están conectadas a la capa de material conductor (12) en las zonas permitidas por ausencia de capa aislante (15).
8. -PANEL FOTOVOLT.AICO DE CAPA FINA , según ...·

·

reivindicación 7, caracterizado por que las capas de ... la electrodo superior (8), material semiconductor (6) y buffer

..·

(7) de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2)

· · ·· ..

contiguos de un sub-módulo (1) son comunes .
9. -PANEL FOTOVOLT.AICO DE CAPA FINA, según

..

· .

•

reivindicación 8, caracterizado por que el tercer rayado ••

!

15 (11 ) define la separación entre dichas células (3 )

·....

contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo ·

(1) .

" .
10.-PANEL FOTOVOL~rAICO DE CAPA FINA , según

'"

'oo

reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un · · ·...

......

: ~

20 sub-módulo (1) están dispuestos asimétricos, esto es

...·~.

•

diferentes polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos (2) .....· contiguos de un sub-módulo (1) i caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12)

25 a su vez dispuesta sobre el substrato (4); el primer rayado

(9) comprende una configuración en la que la capa de electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de subsub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1 ) son independientes; estando el tercer rayado (11) dispuesto

30 como prolongación del primE!ro para separar las dos células

(3) contiguas de sub-sub-m6dulos (2) contiguos de un sub

modulo (1)
11. -PANEL FOTOVOL~rAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos simétri cos; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (a) y la capa de material conductor

(12) sobre dicha capa aislante (15)¡ la capa de electrodo superior (a) de dos células (3) contiguas de sub-sub...•

·..·.

.

módulos (2) contiguos del sub-módulo (1) son comunes a · . ambas células (3); siendo un electrodo superior de un sub

-

·.

sub-módulo (2) continuación el sub-sub-m6dulo (2) contiguo •

· .

de un sub-módulo (1) y están conectados a la capa de material conductor (12) en zonas permitidas por la ausencia

.

• ·.

de capa aislante (15) . ..

·

·
12.-PANEL FOTOVOL~rAICO DE CAPA FINA , según

..• .

reivindicación 10, caracterizado por que los electrodos ·

..

inferiores (5) de dichas cÉ~lulas (3) contiguas de sub-submódulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes a · .•.. ••

· .....

·..

dichas células (3) contiguas. · ·..

......

•
13.- PANEL FOTOVOL~rAICO DE CAPA FINA, según ... · ...•. •· •

reivindicación 10, caractel::-izado por que el primer rayado ......

(1)

define la separación entre los electrodos inferiores

(5)

de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1).
14.-PANEL FOTOVOL~rAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos asimétricos; caracterizado por que cuando la capa aislante (1 5 ) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor

(12) sobre dicha capa aislante (15); el primer rayado (9) comprende una configuración en la que la capa electrodo

inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub-submódulos (2 ) conti guos de un sub-módulo ( 1) son independientes a ambas células (3 ) y sus electrodos superiores (8) son independientes a ambas células (3); 5 estando dichos electrodos superiores (8) de las células (3)

extremas de cada sub-sub-m.ódulo (2) de un sub-módulo (1)

conectados a la capa de mat:erial conductor (12) i Y estando el tercer rayado (ll) dispuesto como prolongación del •••·

• primer rayado ( 9) para separar las dos células (3 ) ·•.. .

la contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo

(1) . •••• ·• .

•..
15 .-PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 11 o 14, caracterizado por que el tercer

·..

rayado (11), está ocupado por un material aislante para el

.. "

15 caso en que la capa aislante (15) está dispuesta sobre el

•

,..

, electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) ,•

..

sobre dicha capa aislante (15) .

...

•·
16.-PANEL FOTOVOL~rAICO DE CAPA FINA , según

·"" '" ...

reivindicaciones 11 o 14 , caracterizado por que la capa de ·• ••

......

20 material conductor (12 ) y la capa aislante (15) son •• ••

.....

·

transparentes cuando la capa aislante está dispuesta sobre ....·•. el electrodo superior (8) y la capa de material conductor

(12 ) sobre dicha capa aislante (15). 17.-PANEL POTOVOL~rAICO DE CAPA FINA, según

25 reivindicación 6, caracterizado por que la capa de material conductor (12 ) comprende una configuración continua interrumpida por una línea central (17) a modo de zigzag.

18,-PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA , según reivindicación 6, caracterizado por que la capa de material 30 conductor comprende líneas paralelas que están seleccionadas entre líneas paralelas de dos longitudes

diferentes dispuestas alte:r'nadamente y líneas paralelas de la misma longitud que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo (1) alternando lados opuestos.

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