ES2389219B1 - Procedimiento y sistema de verificación de un conjunto de células solares fotovoltaicas. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento y sistema de verificación de un conjunto (4, 14) de células solares fotovoltaicas (5) conectadas entre sí en serie mediante tabs (11). El sistema comprende:#- medios de conexión eléctrica (16) para conectar los tabs (11) extremos del conjunto (4, 14);#- fuentes de luz (2) regulables para iluminar las células solares (5) de forma independiente;#- medios de control electrónicos (6, 7) para:#- controlar la iluminación de las fuentes de luz (2);#- obtener, mediante inyección de corriente por los tabs (11) extremos del conjunto (4, 14), unas medidas eléctricas;#- medios de procesamiento de datos (8) para:#- determinar, a partir de las medidas eléctricas, parámetros de elementos del conjunto (4, 14);#- comparar los parámetros obtenidos con unos valores predeterminados;#- decidir, en función de dicha comparación, si algún elemento del conjunto (4, 14) de células solares tiene algún defecto.

Description

PROCEDIMIENTO Y SISTEMA DE VERIFICACIÓN DE UN CONJUNTO DE CÉLULAS SOLARES FOTOVOL lAICAS
Campo de la invención
5
La presente invención se engloba dentro del campo de la energía solar. Más
concretamente, la presente invención se centra en los procedimientos de verificación
de células solares fotovoltaicas una vez éstas han sido soldadas en tiras.
Antecedentes de la invención
Una célula solar fotovoltaica es básicamente una lámina de 0,2mm de grosor
1 O
de cristal de silicio dopado, que se ha sometido a unos procesos químicos, mecánicos
y térmicos para conseguir un generador de corriente cuando se expone a la luz solar.
Un panel solar fotovoltaico está formado por un conjunto de células solares
conectadas todas en serie mediante "tabs", y encapsuladas sobre una superficie de
cristal. Las células están distribuidas en subconjuntos llamados "tiras". Las máquinas
15
automáticas de soldadura fabrican "tiras".
Durante la fase de montaje, una vez que las tiras están interconectadas entre sí
se procede al laminado (encapsulado) con el cristal. Una vez realizada esta operación,
si hay algún defecto en una tira el panel pierde parte de su valor. Si el defecto es grave
la pérdida económica es importante.
20
Para evitar esa pérdida económica es imprescindible realizar una inspección a
fondo de las tiras recién soldadas, identificando las células que están defectuosas y
apartándolas del resto de tiras aptas para fabricar un panel sin defectos.
Existen actualmente muchos equipos para testear y clasificar las células
solares fotovoltaicas, desde dispositivos manuales hasta altamente automatizados.
25
Todos ellos se centran en la medida de una sola célula antes de entrar en el proceso
de soldadura.
Durante el proceso de producción de las tiras, la primera operación que se
hace a las células es la soldadura del "tab" por ambas caras para montar una tira. El
proceso de soldadura es muy agresivo y es capaz de generar defectos en las células o
30
incrementar defectos ocultos. Estos defectos se traducen en fisuras, roturas, "puntos
calientes", etc.
Los equipos actuales de testeo de células no son aptos para verificar las tiras
ya soldadas. Hasta la fecha, la única manera de reducir estas pérdidas consiste en
una buena selección de las células utilizadas, teniendo que confiar en el fabricante de
las mismas ya que es inviable comprobar todas las células antes de entrar en el
proceso de soldadura. Además ello llevaría aparejado un incremento en las roturas
pues cada manipulación de una célula indefectiblemente aumenta su estrés mecánico.
La otra manera de reducir pérdidas es la inspección visual, costosa y no
5
detecta todos los problemas posibles. No existe ningún protocolo fiable que elimine las
células potencialmente susceptibles de generar "puntos calientes".
Los equipos actuales de verificación de tiras se basan en electroluminiscencia
que es un proceso lento y que producen una imagen óptica que hay que analizar e
interpretar. También utilizan contactos mecánicos con las células para hacer las
1 O
mediciones, lo cual incrementa el estrés mecánico y las manipulaciones que reciben
las células, incrementando las roturas.
Por tanto, los dispositivos existentes actualmente presentan los siguientes
problemas:
-Los actuales sistemas necesitan contactar con las dos caras de cada célula
15
para dar resultados individuales. Este contacto incrementa las roturas de células en
proceso.
-Los actuales sistemas, al necesitar tocar las dos caras, es complicado que
puedan realizar la prueba estando sujetas por el manipulador de ventosas, lo que
normalmente se soluciona dejando las células en un lugar donde cae sobre la tira una
20
tapa que contiene los contactos superiores. La acción de dejar la tira en un lugar para
después volverla a recoger aumenta la rotura de células y ralentiza el proceso.
-Los sistemas de test actuales solo miden potencia, no son capaces de medir
el resto de parámetros.
La presente invención soluciona los problemas comentados al proporcionar un
25
procedimiento de verificación de tiras de células solares fotovoltaicas posterior al
proceso de soldadura de una manera muy rápida y completa sin contacto eléctrico
directo con las células -los únicos contactos eléctricos son los tabs de los extremos de
la tira-, y sin soltarlas del manipulador. El mismo procedimiento se hace extensivo para
medir paneles solares fotovoltaicos en que los únicos puntos de contacto eléctrico
30
disponible son los contactos de salida de potencia y de interconexionado de diodos
bypass.
La presente invención presenta en concreto las siguientes ventajas:
-El sistema sólo necesita realizar los contactos eléctricos del principio y final de
la tira y no necesita contactar con las caras superior e inferior de las células, no toca
35
las células solares.
-
El sistema sólo necesita tener accesible la cara frontal de las células, lo que permite realizar la verificación mientras es soportada por una tira de ventosas por la parte posterior.
-
El sistema permite realizar la prueba sin que la suelte el manipulador, es decir, no incrementa el número de manipulaciones de la tira.
-
El sistema proporciona resultados individuales de todas las células de la tira de:
•
Puntos Calientes.
•
Baja Potencia.
•
Alta Potencia.
•
Verificación Soldadura TAB.
• Células con Baja Rsh. -El tiempo necesario para el test de una tira de 12 células es inferior a 12 segundos.
-
Gracias a no necesitar contactos directos con las células, el sistema puede ser empleado también para realizar test de módulos fotovoltaicos completos, proporcionando resultados célula a célula.
A continuación se expone un glosario de términos/acrónimos conocidos en el campo de las células solares fotovoltaicas y que son utilizados a lo largo de la presente memoria descriptiva:
•
Tab: Cinta de cobre que se suelda entre las células solares para su interconexión eléctrica. Hay dos por cada cara de una célula.
•
STC: Condiciones stándard de medida 1 OOOW/m2 y 25°C.
•
Tira: Conjunto de varias células ya soldadas. En los extremos tienen los tabs prolongados para su conexión con otras "tiras".
•
Voc: Tensión en circuito abierto o lo que es lo mismo, sin carga conectada y con la célula en STC.
•
lpmp: Corriente en el punto de máxima potencia en STC.
•
Vpmp: Tensión en el punto de máxima potencia en STC.
•
lsc: Corriente de cortocircuito en STC.
•
Factor "alfa": corrección de corriente en función de la temperatura.
•
Factor "beta": corrección de tensión en función de la temperatura.
•
Tensión Zener: Valor de tensión en el que un diodo sometido a tensión inversa entra en la zona de avalancha de corriente.
•
Manipulador (de tiras): Brazo robótica que traslada las células solares a distintos puntos de una máquina.
•
Palpador: Aguja retráctil para realizar un contacto eléctrico de test en un punto determinado.
5 • Generador de pendiente de V. Cualquier circuito que varía su tensión con el tiempo. Hay múltiples perfiles posibles y formas de generarlo. Se trata de fuentes de alimentación controladas a distancia.
• Curva 1-V. Conjunto de datos que reflejan el comportamiento eléctrico de una célula o una tira. Se obtiene forzando una de las variables y midiendo las dos
1 O de manera simultánea. Una rampa V en los extremos de la tira generará una tabla de valores V-1.
• Señalizador óptico. Cualquier sistema capaz de suministrar una información visual. Ejemplos: led, bombilla, relé electromecánico con señalizador de estado.
Descripción de la invención
15 La invención se refiere a un sistema y a un procedimiento para verificar un conjunto de células solares fotovoltaicas, estando el conjunto a verificar formado por una pluralidad de células solares conectadas entre sí en serie mediante tabs.
El sistema comprende: -medios de conexión eléctrica configurados para conectar eléctricamente, para 20 cada extremo del conjunto de células solares, sus dos tabs extremos; -una pluralidad de fuentes de luz de intensidad regulable para iluminar, independientemente entre sí, las células solares del conjunto de células solares; -medios de control electrónicos configurados para:
• controlar la iluminación de las fuentes de luz;
25 • obtener, a través del control de las fuentes de luz y de la inyección de corriente por los tabs extremos del conjunto de células solares, unas medidas eléctricas de dicho conjunto de células solares; -medios de procesamiento de datos conectados a los medios de control
electrónicos y configurados para: 30 • determinar, a partir de las medidas eléctricas obtenidas, al menos un parámetro de al menos un elemento del conjunto de células solares;
• comparar dicho al menos un parámetro obtenido con al menos un valor predeterminado;
• decidir, en función de dicha comparación, si algún elemento del
conjunto de células solares tiene algún defecto.
Para la obtención de las medidas eléctricas los medios de control electrónicos
pueden comprender un generador de corriente de zener inversa conectado a los
extremos del conjunto de células solares, estando los medios de control electrónicos
5
configurados para obtener para cada célula del conjunto de células solares a verificar,
su tensión de zener mediante la inyección, a través del generador de corriente de
zener inversa, de una corriente inversa predeterminada en serie con el conjunto de
células solares una vez iluminadas, a un nivel de radiación predeterminado, todas las
células del conjunto de células solares menos la célula cuya tensión de zener se va a
1 O
obtener.
Los medios de control electrónicos también pueden comprender una fuente
controlada de tensión y medios de lectura de tensión y corriente conectados a los
extremos del conjunto de células solares; estando los medios de control electrónicos
configurados para obtener, mediante la fuente controlada de tensión y los medios de
15
lectura de tensión y corriente, la curva 1-V del conjunto de células solares estando
iluminadas todas las células del conjunto de células solares a dos valores de radiación
distintos.
El sistema preferentemente comprende una pluralidad de sensores de corriente
de alta frecuencia, cada uno configurado para medir la corriente diferencial entre los
20
dos tabs de una célula diferente del conjunto de células solares, estando los medios
de control electrónicos configurados para:
• obtener las medidas de los sensores de corriente;
• generar una corriente alterna de alta frecuencia que circule a través de los
tabs extremos del conjunto de células solares;
25
• obtener, para cada célula y mediante los sensores de corriente de alta
frecuencia, la corriente diferencial entre dos tabs de una misma cara de la célula,
estando iluminadas todas las células del conjunto de células solares a un nivel de
radiación predeterminado.
El sistema comprende preferiblemente un soporte metálico encargado de
30
soportar las fuentes de luz y permitir la disipación de parte del calor originado por
dichas fuentes de luz. El soporte metálico puede comprender una pluralidad de
ventiladores acoplados al soporte metálico para facilitar la disipación de calor.
Cada fuente de luz tiene preferentemente un rango de radiación regulable entre
Oy 1OOOW/m2 .
En una realización preferente el sistema comprende adicionalmente un sensor
de temperatura para medir la temperatura de las células del conjunto de células
solares, estando los medios de control electrónicos configurados para, a partir de la
información suministrada por el sensor de temperatura, compensar las medidas
obtenidas en función de la temperatura de medida.
5
Los medios de procesamiento de datos pueden comprender un ordenador
comunicado con los medios de control electrónicos.
En una realización preferente el sistema comprende un manipulador encargado
de posicionar el conjunto de células solares en posición de inicio para empezar la
verificación y comunicar dicha circunstancia a los medios de control electrónicos.
1 O
El conjunto de células solares puede ser, entre otros, una tira (4) de células
solares o un panel solar formado por varias tiras unidas entre sí eléctricamente en
serie.
Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento de verificación un
conjunto de células solares fotovoltaicas, estando el conjunto de células solares a
15
verificar formada por una pluralidad de células solares conectadas entre sí en serie
mediante tabs. El procedimiento comprende:
-para cada extremo del conjunto de células solares, conectar eléctricamente
sus dos tabs extremos;
-conectar eléctricamente dichos tabs extremos del conjunto de células solares
20
a unos medios de control electrónicos;
-disponer una pluralidad de fuentes de luz de intensidad regulable y operables
por los medios de control electrónicos para iluminar, independientemente entre sí, las
células solares del conjunto de células solares;
-obtener, a partir de los medios de control electrónico y de las fuentes de luz,
25
unas medidas eléctricas del conjunto de células solares;
-determinar, a partir de las medidas eléctricas obtenidas, al menos un
parámetro de al menos un elemento del conjunto de células solares;
-comparar dicho al menos un parámetro obtenido con al menos un valor
predeterminado;
30
-decidir, en función de dicha comparación, si algún elemento del conjunto de
células solares tiene algún defecto.
La etapa de obtención de medidas eléctricas del conjunto de células solares
puede comprender:
-para cada célula del conjunto de células solares a verificar, obtener su tensión
35
de zener mediante la inyección, controlada por los medios de control electrónico, de
una corriente inversa predeterminada por los tabs extremos del conjunto de células
solares una vez iluminadas, a un nivel de radiación predeterminado, todas las células
del conjunto de células solares menos la célula cuya tensión de zener se va a obtener;
y/o
5
-obtener la curva 1-V del conjunto de células solares estando iluminadas todas
las células del conjunto de células solares a dos valores de radiación distintos; y/o
-generar una corriente alterna de alta frecuencia que circule a través de los
tabs extremos del conjunto de células solares y obtener, para cada célula, la corriente
diferencial entre dos tabs de una misma cara de la célula, estando iluminadas todas
1 O
las células del conjunto de células solares a un nivel de radiación predeterminado.
La corriente alterna de alta frecuencia generada está preferentemente
comprendida entre 0.1 Mhz y 30Mhz.
El procedimiento puede comprender adicionalmente medir la temperatura de
las células del conjunto de células solares y compensar las medidas obtenidas en
15
función de la temperatura de medida.
Los valores predeterminados para la comparación con los parámetros
obtenidos se selecciona preferentemente entre:
• tensión en circuito abierto Vac de cada célula;
• corriente de cortocircuito de cada célula;
20
• máxima potencia de cada célula;
• tensión inversa Zener;
• corriente diferencial.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos
25
que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con
una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La Figura 1 representa esquemáticamente el sistema de verificación de tiras de
células solares fotovoltaicas de acuerdo a la presente invención.
30
La Figura 2 muestra un esquema eléctrico simplificado de la presente
invención.
Las Figuras 3A y 3B muestran, en vista aérea y de perfil respectivamente, la
ubicación de los tabs en las células.
La Figura 4 muestra la aplicación de la presente invención para verificar un
35
panel solar fotovoltaico, compuesto por una pluralidad de tiras conectadas
eléctricamente en serie.
Descripción detallada de la invención
La presente invención, representada esquemáticamente en la Figura 1,
5
proporciona un procedimiento de verificación de tiras de células solares fotovoltaicas
una vez que éstas han sido soldadas. La Figura 2 muestra el esquema eléctrico
equivalente.
Utiliza una fuente de luz 2 blanca uniforme e independiente para cada célula
solar 5 que pueda ser controlada en intensidad de manera muy rápida. Con posibilidad
1 O
de generar un rango de radiación entre O y aproximadamente 1 sol (1 OOOW/m2 ). Cada
foco luminoso dispone de un ajuste de luminosidad independiente, que se ha ajustado
previamente.
Dicha fuente luminosa se utiliza para realizar mediciones de las características
1-V (curva 1-V, intensidad-tensión) de toda la tira 4 de células en muy variadas
15
combinaciones de luminosidad y carga.
Además, durante la medida de la curva 1-V con todas las células (menos una)
iluminadas al máximo de la fuente de luz, y con una sin iluminar, se añade una
corriente inversa de prueba en serie con la tira. Esta prueba permite conocer la tensión
inversa (tensión de Zener) de la célula solar 5 sin iluminar. Esta prueba se realiza en
20
cada una de las células solares 5.
Durante una de las fases de medida, con radiación máxima de la fuente en
todas las células (se emplea preferente la radiación máxima de la fuente para obtener
una mejor relación señal/ruido) se genera una corriente alterna de alta frecuencia
(entre O, 1 y 30Mhz) por medio de un interruptor electrónico (que cortocircuita
25
periódicamente la tira de células) utilizando un generador de pendiente de la V
(generador de rampas de tensión). Al mismo tiempo unos sensores de corriente de
alta frecuencia 1 O situados estratégicamente en el borde de cada célula 5, entre los
dos tabs 11, se utilizan para medir la diferencia de corriente que pasa por cada tab 11.
La medida se realiza detectando la intensidad del campo electromagnético. Dichos
30
sensores de intensidad 1 O son opcionales, y se utilizarían para obtener datos útiles
adicionales que permitan verificar defectos en la tira 4.
Todos los datos medidos son enviados secuencialmente por un bus común de
comunicaciones a unos medios de procesamiento de datos 8, por ejemplo un
ordenador, para tratar dicha información.
Las mediciones realizadas para cada célula solar 5 son:
•
Curvas 1-V a dos valores de radiación distintos, por ejemplo al 100% y al 90% del foco luminoso.
•
Tensión de zener.
•
Corriente diferencial entre tabs 11 de una misma célula 5.
De la comparativa de las mediciones con unos valores límite predeterminados, mediante software se extraen los resultados que permiten deducir si alguna célula debe ser rechazada porque tiene algún defecto. Estos valores predeterminados dependen del tipo y modelo de célula utilizado, pero que básicamente son los valores stándard de:
•
Tensión en circuito abierto Voc.
•
Corriente de cortocircuito.
•
Máxima potencia de cada célula.
•
Tolerancias de cada uno de los valores. Habitualmente un +-2%.
De la curva 1-V medida con radiación máxima se calcula el parámetro de la potencia máxima de la tira y de cada célula. De la curva 1-V medida con radiación reducida al 90% comparada con la anterior a radiación máxima se mide el efecto que sobre la potencia de cada célula tiene el parámetro de la resistencia paralelo.
De la tensión de zener se mide el codo de tensión de ruptura para una determinada corriente inversa. El valor de la corriente inversa utilizada es suministrado por el fabricante de la célula.
Con la diferencia de corriente se mide el desequilibrio que está relacionado directamente con la calidad de la soldadura del tab 11.
El resultado final se marca con unos señalizadores ópticos adosados a cada célula además de presentar en pantalla del ordenador todos los datos medidos y remarcando las células defectuosos por estar fuera de los límites predeterminados.
Para aumentar la precisión se puede utilizar:
•
Un sensor de temperatura 15 para hacer, vía software, las correcciones necesarias de acuerdo con los factores "alfa" y "beta" suministrados por el fabricante de células para "normalizar" los datos de las medidas.
•
Un control por software del generador de curvas 1-V con pendientes controladas para distribuir los datos de la manera más conveniente, agrupándolos en los puntos clave Voc. lpmp, lsc.
•
Conversores AD de buenas prestaciones (del orden de 12 bits y 1OOks).
•
Sensores de corriente sin contacto.
• La repetición de las medidas de una misma tira tiene una dispersión de
resultados muy baja, debiendo ser del mismo orden de magnitud de la
dispersión de las potencias de las células.
Con respecto al montaje y distribución de elementos, sobre un soporte metálico
5
o radiador 1, por ejemplo una barra rígida de radiador hecha con un perfil de aluminio
de extrusión utilizado como radiador, se monta la fuente luminosa 2 alimentada por
una fuente E2 (se puede utilizar cualquier foco luminoso que tenga una intensidad
alrededor de 800 W/m2 y posibilidad de regulación de luminosidad; podría valer tanto
los leds como lámparas de xenón o de la serie LH). La potencia necesaria para
1 O
conseguir la radiación máxima está alrededor de 800W que hay que disipar. Unos
ventiladores 3, alimentados por una fuente E1, acoplados al soporte metálico 1 en los
extremos ayudan a la ventilación del sistema.
La electrónica de control 6 de la fuente luminosa, encargada de controlar la
luminosidad y lectura de corriente de alta frecuencia (una por cada célula 5) ocupa
15
poco espacio y se sitúa en un lateral. La electrónica de control 6 de la fuente luminosa
tiene un espesor reducido, y está en contacto con el radiador 1 para mejorar la
disipación.
Los sensores de corriente 1 O están fijados al radiador 1, encima de los focos
luminosos 2 y se conectan con la electrónica de control 6.
20
Para soportar la tira 4 de células encima de los focos luminosos de una manera
estable y sin estresarla, se intercala un cristal. La distancia entre las células
fotovoltaicas 5 y la fuente luminosa está calculada para que la uniformidad sea
máxima y la luz dirigida a una célula 5 no ilumine a la contigua. Esta distancia puede
variar según el tipo de foco luminoso utilizado, su ángulo de salida y la separación
25
entre focos. Por ejemplo, para un led de ángulo 110° en una matriz de15x15mm la
distancia razonable es de 30mm.
Un circuito de control 7 se encarga de generar los patrones de radiación y
medir los valores de tensión y corriente para generar las curvas 1-V.
El circuito de control 7 está conectado a un ordenador 8 mediante un módulo
30
de comunicaciones 20 (por ejemplo a través de un bus industrial RS485). Todos los
datos son analizados por el ordenador 8 utilizando un software diseñado
específicamente. Para poder hacer las mediciones se conectan en paralelo los dos
tabs 11 salientes de cada extremo de la tira 4, tal como se muestra en la Figura 2,
mediante medios de conexión eléctrica 16. Dicha conexión eléctrica de los tabs
35
extremos se puede realizar de muchas formas, por ejemplo utilizando por debajo una
placa de cobre y presionando por encima cada tab con otra pieza.
Para entender cómo van colocados los tabs 11 en las células 5, se representa
en la Figura 3A una vista aérea (ligeramente de lado) de dos células 5 situadas en el
extremo de la tira 4 y sus respectivos tabs 11. En la Figura 38 se muestra su
5
correspondiente vista de perfil. Para una célula normal del mercado actual los tabs 11
de una misma cara de la célula 5 están separados entre sí 75mm, mientas que los
tabs de caras opuestas situados uno encima del otro están separados por apenas
0,2mm, el espesor de la célula, y la corriente que pasa por un tab pasa igualmente por
el tab contiguo de la cara opuesta. Por tanto, la corriente diferencial medida es la
1O
misma independientemente que se consideren los tabs de una cara o de la otra.
El circuito de control 7 dispone además de una interfaz digital para comunicarse
con el resto de maquinaria de producción automática, en especial con el manipulador
9 encargado de manipular la tira 4. El manipulador 9 se encarga de transportar las
tiras 4, comunicar al circuito de control cuando la tira 4 se deposite en el radiador 1
15
(por ejemplo, mediante una señal "tira en posición") y ejecutar los movimientos
necesarios de retirar la tira 4 en función del resultado de la prueba. El circuito de
control recibe del manipulador 9 la señal de "tira en posición", y envía señales al
manipulador 9 de "libre" u "ocupado" y resultado de "tira correcta" o "tira defectuosa".
Una vez recibida la señal "tira en posición" empieza el proceso de verificación,
20
enviando al manipulador 9 la señal de "ocupado", para que no retiren la tira antes de
tiempo, y una vez finalizado el proceso y elaborado el resultado se envía al
manipulador 9 la señal de "tira correcta" o "tira defectuosa" e inmediatamente señal de
"libre" para indicar que el manipulador se puede llevar la tira 4.
El circuito de control 7 incorpora la electrónica necesaria para ejecutar todas las
25
funciones de comunicaciones, control y medida descritas según una secuencia
programada por software desde el ordenador 8. El circuito de control 7 dispone de un
generador 21 de corriente de zener inversa (controlado por el ordenador 8),
alimentado por la fuente E1, para determinar el valor de la tensión zener de cada
célula. El circuito de control 7 también dispone de un módulo medidor de temperatura
30
22 encargado de medir la temperatura a partir de la información suministrada por el
sensor de temperatura 15, pegado al centro del radiador 1, para poder compensar las
lecturas. El circuito de control 7 dispone así mismo del generador de pendiente V,
fuente controlada de tensión 23, y medios de lectura de tensión y corriente 24 para
trazar la curva 1-V (el conjunto es un generador de curva 1-V).
Por tanto, el sistema realiza todas las medidas eléctricas utilizando solamente
los tabs 11 de los extremos de la tira 4 mediante unos contactos eléctricos. Solamente
se utiliza la cara "activa", mientras que el manipulador 9 no necesita soltar la tira 4. El sistema realiza la medición de la potencia de cada célula 5 sin contacto eléctrico con cada célula individualmente, utilizando las fuentes de luz 2 en 5 combinación con los medidores de curva 1-V (23,24). Así mismo, el sistema realiza la medición de la tensión inversa (zener) de cada célula 5 utilizando las fuentes de luz 2 en combinación con la fuente de corriente Zener
21. El sistema realiza la medición de la calidad de cada una de las soldaduras de
1 O los tabs a las células, utilizando las fuentes de luz 2 en combinación con el generador de corriente de alta frecuencia y con los sensores diferenciales de corriente 1 O.
Un verificador de tiras puede efectuar una o varias (combinaciones) de las mediciones expuestas (medición de la potencia de cada célula 5, medición de la calidad de cada una de las soldaduras de los tabs a las células, medición de la tensión
15 inversa (zener) de cada célula 5).
Los medios de procesamiento de datos (8) que están conectados a los medios de control electrónicos (6,7) pueden ser otros diferentes al ordenador mostrado en la figura 1 (por ejemplo, un microprocesador incluido en el circuito de control 7).
El sistema utilizado para realizar la verificación de células en línea se adapta al 20 proceso automatizado de producción, teniendo las siguientes características:
•
Solamente utiliza las conexiones eléctricas que tiene la tira en sus extremos, diseñadas para su interconexión en el panel.
•
No emplea palpadores eléctricos.
• Durante la verificación, solamente se utiliza una cara de las células ya que 25 la otra está ocupada por las ventosas del manipulador.
•
No incrementa acciones de manipulación de la tira.
•
Una tira se verifica en un tiempo máximo de 12 segundos.
•
No tiene ninguna parte móvil. La presente invención se puede aplicar, tal como se muestra en la Figura 4, a
30 la verificación de varias tiras interconectadas entre sí en serie, por ejemplo ya formando un panel solar fotovoltaico, el cual está compuesto por células solares fotovoltaicas dispuestas ordenadamente y conectadas entre sí mediante tabs, todo el conjunto se hace rígido mediante un encapsulado en el que una de las caras es un cristal transparente. Todas las células se conectan en serie de forma que un panel
solar es equivalente a un conjunto determinado de tiras de células conectadas en serie
que dan como resultado eléctrico el equivalente a una sola tira de mayor número de
células.
Esto es, la presente invención sirve realmente para verificar un
conjunto de
5
células solares fotovoltaicas interconectadas entre sí en serie mediante tabs 11,
pudiendo ser dicho conjunto de células:
-una pluralidad (en un número cualquiera) de células solares;
-una tira 4 de células solares;
-una pluralidad (en
un número cualquiera) de tiras 4 de células solares, sin
1 O
formar un panel solar;
-un panel solar 14 compuesto por varias tiras unidas entre sí eléctricamente en
serie.
Por tanto, para verificar un
panel solar se verifican todas las tiras con las que
está
hecho el panel. La presente invención puede aplicarse de esta forma a la
15
verificación de una o varias tiras, bien sean tiras independientes o formen parte de un
panel solar fotovoltaico, y siempre utilizando los contactos de los extremos o de salida
16 donde se conectan los tabs 11 extremos.
En todos los casos, la única condición necesaria es que todas las células que
se han de verificar estén sometidas a una luz controlada como la
ya descrita y tener
20
acceso a las conexiones eléctricas de los extremos (salidas) 16.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1-Sistema para verificar un conjunto de células solares fotovoltaicas, estando el conjunto (4,14) a verificar formado por una pluralidad de células solares (5) conectadas entre sí en serie mediante tabs (11), caracterizado porque comprende:
    -
    medios de conexión eléctrica (16) configurados para conectar eléctricamente, para cada extremo del conjunto (4,14) de células solares, sus dos tabs (11) extremos;
    -
    una pluralidad de fuentes de luz (2) de intensidad regulable para iluminar, independientemente entre sí, las células solares (5) del conjunto (4,14) de células solares;
    medios de control electrónicos (6,7) que comprenden un generador de corriente (21) de zener inversa conectado a los extremos del conjunto (4,14) de células solares, estando dichos medios de control electrónicos (6,7) configurados para:
    • controlar la iluminación de las fuentes de luz (2);
    • obtener, a través del control de las fuentes de luz (2) y de la inyección de corriente por los tabs (11) extremos del conjunto (4,14) de células solares, unas medidas eléctricas de dicho conjunto (4,14) de células solares;
    • obtener para cada célula (5) del conjunto (4,14) de células solares a verificar, su tensión de zener mediante la inyección, a través del generador de corriente (21) de zener inversa, de una corriente inversa predeterminada en serie con el conjunto (4,14) de células solares una vez iluminadas, a un nivel de radiación predeterminado, todas las células (5) del conjunto (4,14) de células solares menos la célula (5) cuya tensión de zener se va a obtener; -medios de procesamiento de datos (8) conectados a los medios de control
    electrónicos (6,7) y configurados para:
    •
    determinar, a partir de las medidas eléctricas obtenidas, al menos un parámetro de al menos un elemento del conjunto (4,14) de células solares;
    •
    comparar dicho al menos un parámetro obtenido con al menos un valor predeterminado;
    •
    decidir, en función de dicha comparación, si algún elemento del conjunto (4,14) de células solares tiene algún defecto.
    2-Sistema según la reivindicación 1, donde para la obtención de las medidas eléctricas los medios de control electrónicos (6,7) comprenden una fuente controlada de tensión (23) y medios de lectura de tensión y corriente (24) conectados a los
    extremos del conjunto (4,14) de células solares;
    estando los medios de control electrónicos (6,7) configurados para obtener, mediante la fuente controlada de tensión (23) y los medios de lectura de tensión y corriente (24), la curva I-V del conjunto (4,14) de células solares estando iluminadas todas las células
    (5) del conjunto (4,14) de células solares a dos valores de radiación distintos.
    3-Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de sensores de corriente (10) de alta frecuencia, cada uno configurado para medir la corriente diferencial entre los dos tabs (11) de una célula diferente del conjunto (4,14) de células solares; estando los medios de control electrónicos (6,7) configurados para:
    • obtener las medidas de los sensores de corriente (10);
    • generar una corriente alterna de alta frecuencia que circule a través de los tabs (11) extremos del conjunto (4,14) de células solares;
    • obtener, para cada célula (5) y mediante los sensores de corriente de alta frecuencia (10), la corriente diferencial entre dos tabs (11) de una misma cara de la célula (5), estando iluminadas todas las células (5) del conjunto (4,14) de células solares a un nivel de radiación predeterminado.
  2. 4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un sensor de temperatura (15) para medir la temperatura de las células
    (5) del conjunto (4,14) de células solares, estando los medios de control electrónicos (6,7) configurados para, a partir de la información suministrada por el sensor de temperatura (15), compensar las medidas obtenidas en función de la temperatura de medida.
  3. 5.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de procesamiento de datos (8) comprenden un ordenador comunicado con los medios de control electrónicos (6,7).
  4. 6.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un manipulador (9) encargado de posicionar el conjunto (4,14) de células solares en posición de inicio para empezar la verificación y comunicar dicha circunstancia a los medios de control electrónicos (7).
  5. 7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el conjunto (4,14) de células solares comprende uno cualquiera de los siguientes:
    -
    una tira (4) de células solares;
    -
    un panel solar (14) formado por varias tiras (4) unidas entre sí eléctricamente
    en serie.
    8-Procedimiento de verificación un conjunto de células solares fotovoltaicas, estando el conjunto (4,14) de células solares a verificar formada por una pluralidad de células solares (5) conectadas entre sí en serie mediante tabs (11), caracterizado porque comprende:
    -
    para cada extremo del conjunto (4,14) de células solares, conectar eléctricamente sus dos tabs (11) extremos;
    -
    conectar eléctricamente dichos tabs (11) extremos del conjunto (4,14) de células solares a unos medios de control electrónicos (6,7);
    -
    disponer una pluralidad de fuentes de luz (2) de intensidad regulable y operables por los medios de control electrónicos (6,7) para iluminar, independientemente entre sí, las células solares (5) del conjunto (4,14) de células solares;
    -
    obtener, a partir de los medios de control electrónico (6,7) y de las fuentes de luz (2), unas medidas eléctricas del conjunto (4,14) de células solares, dicha etapa de obtención comprendiendo:
    • para cada célula (5) del conjunto (4,14) de células solares a verificar, obtener su tensión de zener mediante la inyección, controlada por los medios de control electrónico (6,7), de una corriente inversa predeterminada por los tabs (11) extremos del conjunto (4,14) de células solares una vez iluminadas, a un nivel de radiación predeterminado, todas las células (5) del conjunto (4,14) de células solares menos la célula (5) cuya tensión de zener se va a obtener; -determinar, a partir de las medidas eléctricas obtenidas, al menos un
    parámetro de al menos un elemento del conjunto (4,14) de células solares; -comparar dicho al menos un parámetro obtenido con al menos un valor predeterminado; -decidir, en función de dicha comparación, si algún elemento del conjunto (4,14) de células solares tiene algún defecto.
    9-Procedimiento según la reivindicación 8, donde la etapa de obtención de medidas eléctricas del conjunto (4,14) de células solares comprende obtener la curva I-V del conjunto (4,14) de células solares estando iluminadas todas las células (5) del conjunto (4,14) de células solares a dos valores de radiación distintos.
    10-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, donde la etapa de obtención de medidas eléctricas del conjunto (4,14) de células solares comprende generar una corriente alterna de alta frecuencia que circule a través de los tabs (11) extremos del conjunto (4,14) de células solares y obtener, para cada célula (5), la corriente diferencial entre dos tabs (11) de una misma cara de la célula (5), estando iluminadas todas las células (5) del conjunto (4,14) de células solares a un nivel de radiación predeterminado.
  6. 11.-Procedimiento según la reivindicación 10, donde la corriente alterna de alta frecuencia generada está comprendida entre 0.1 Mhz y 30Mhz.
  7. 12.-Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8-11, que comprende adicionalmente medir la temperatura de las células (5) del conjunto (4,14) de células solares y compensar las medidas obtenidas en función de la temperatura de medida.
  8. 13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8-12, donde el al menos un valor predeterminado para la comparación con el al menos un parámetro obtenido de al menos un elemento del conjunto (4) de células solares se selecciona entre:
    •
    tensión en circuito abierto Veo de cada célula;
    •
    corriente de cortocircuito de cada célula;
    •
    máxima potencia de cada célula;
    •
    tensión inversa Tener;
    •
    corriente diferencial.
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