ES2566372T3 - Dispositivo para mejorar la calidad de una imagen recubierta por una película fotovoltaica semitransparente - Google Patents

Dispositivo para mejorar la calidad de una imagen recubierta por una película fotovoltaica semitransparente Download PDF

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Abstract

Dispositivo que comprende, por una parte, una imagen (1) y, por otra parte, una placa fotovoltaica (5) dispuesta entre la imagen y un observador, estando esta placa fotovoltaica constituida por zonas de transparencia luminosa y por zonas recubiertas por células fotovoltaicas (4) de las que una de las dos caras (3) está orientada hacia la imagen (1), caracterizado por que dichas caras (3) de las células fotovoltaicas (4) giradas hacia la imagen son reflectantes de modo que reflejen hacia la imagen (1) una parte de la luz que emite dicha imagen y que se aumente su luminosidad vista por el observador a través de las zonas de transparencia, de modo que se compense el efecto de sombra inducido por las células fotovoltaicas.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo para mejorar la calidad de una imagen recubierta por una pellcula fotovoltaica semitransparente
La presente invencion se refiere al campo de las imagenes que estan recubiertas por una placa fotovoltaica semitransparente.
Estado de la tecnica
Los dispositivos que permiten producir electricidad fotovoltaica en la superficie de una imagen utilizan en general una placa fotovoltaica semitransparente colocada o pegada en la superficie de la imagen.
Esta placa fotovoltaica esta compuesta por una placa transparente sobre la que se han depositado unas tiras fotovoltaicas paralelas de reducidas anchuras separadas por una distancia que depende de la transparencia que se desea obtener. De este modo, cuanto mas importante es esta distancia, mas pequeno es el Indice de cobertura de la capa fotovoltaica y, por lo tanto, mas importante es la transparencia. Por el contrario, cuanto mas pequena es la distancia entre las tiras fotovoltaicas, mas importante es el Indice de cobertura, lo que provoca una transparencia mas reducida. Cuando mas baja es la transparencia, mas luminosidad pierde la imagen.
Al ser proporcional la production de electricidad que genera la placa a la superficie fotovoltaica, el interes esta en aumentar esta superficie sin por ello superar un umbral que depende de la degradation admisible de la luminosidad de la imagen. Este equilibrio entre una busqueda de produccion electrica maxima y una reduction minima de la luminosidad de la imagen es subjetivo puesto que depende de las caracteristicas de la imagen, de la luminosidad ambiental y de la perception visual del observador.
Se ha demostrado que hay un minimo de perdida de luminosidad cuando las capas fotovoltaicas estan lo mas cerca posible de la imagen, por lo tanto sin espacio entre la imagen y las capas opacas fotovoltaicas. Pero algunas configuraciones requieren que haya una distancia entre la imagen y la placa fotovoltaica, como es el caso con los anuncios publicitarios giratorios en los que las imagenes son moviles con respecto a la lamina de vidrio y por lo tanto deben mantenerse alejados de la placa para evitar una atraccion electrostatica y un desgaste prematuro a causa de la friction.
Tambien se conocen unos dispositivos que asocian unas tiras fotovoltaicas a varias imagenes imbricadas con el fin de crear un efecto optico de imagen en relieve mediante la tecnica denominada de la barrera de paralaje. En estos diferentes casos las imagenes pueden ser de todo tipo, incluso imagenes electronicas. Las capas fotovoltaicas tambien pueden ser de todo tipo, de silicio cristalino o amorfo, o estar compuestas por multiples capas fotosensibles como el ClGS (acronimo en ingles de copper indium gallium selenide).
El documento WO 2005/071760 A propone una estructura que presenta una imagen recubierta por una placa fotovoltaica.
Objetivo de la invencion
La disposition de una placa semitransparente sobre una imagen provoca una reduccion de su luminosidad. En efecto, la cantidad de luz que ilumina la imagen se reduce por las tiras fotovoltaicas que forman un obstaculo y que absorben una parte de la luz incidente. Cuando la imagen y la placa fotovoltaica estan alejadas una de la otra, por lo tanto no pegadas entre si, una parte de la luz que emite la imagen la detienen a su vez las celulas fotovoltaicas, lo que disminuye aun mas la luminosidad aparente de la imagen.
El objetivo de la invencion es reducir el efecto de sombra de las celulas fotovoltaicas conservando al mismo tiempo la misma superficie fotovoltaica, lo que va a permitir conservar la misma potencia electrica y aumentar la luminosidad de la imagen, por lo tanto su calidad visual.
Por medio de la invencion tambien se podra, de otra manera, aumentar la superficie de las celulas fotovoltaicas conservando al mismo tiempo la misma luminosidad, por lo tanto la calidad visual de la imagen.
Resumen de la invencion
El termino “placa fotovoltaica” incluye tambien las “peliculas fotovoltaicas” que son unas placas fotovoltaicas de reducido espesor y flexibles.
El termino “imagen” incluye todas las imagenes impresas en cualquier soporte y las imagenes electronicas que solo utilizan la luz ambiental, asi como la superficie de cualquier “objeto”, constituyendo esta superficie una imagen que puede ser de cualquier forma.
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El dispositivo de la invencion esta compuesto por una imagen sobre la cual esta situada una placa fotovoltaica semitransparente. La imagen puede ser una imagen impresa o una imagen electronica, por ejemplo de tipo LCD (del ingles liquid crystal display), o tambien una imagen constituida por plxeles retroiluminados mediante espejos, o incluso la superficie coloreada de un objeto cualquiera, plano o no plano, como una pared, una teja o una mesa.
La placa fotovoltaica semitransparente es una placa transparente (5), de vidrio cristalino o de vidrio organico, rlgida o flexible, plana o curva, sobre la cual se han depositado unas celulas fotovoltaicas (4) cristalinas o amorfas, como por ejemplo de silicio, o incluso un apilamiento de finas capas fotosensibles y fotovoltaicas como, por ejemplo, de CIGS, o incluso unas celulas organicas. Estas celulas (4) pueden ser opacas o semitransparentes. Estas se distribuyen en la superficie de la placa transparente (5) para formar unas zonas opacas separadas por unas zonas de transparencia, o bien estas se distribuyen en forma de redes de figuras geometricas como, por ejemplo, unas tiras rectillneas y paralelas separadas por unas tiras de transparencia.
Las celulas fotovoltaicas (4) poseen dos caras de las cuales una esta girada hacia la imagen o hacia el objeto. Esta cara girada hacia la imagen o hacia el objeto esta recubierta por una capa (3) muy reflectante a la luz, como por ejemplo una tinta o una pintura blanca, o un deposito metalico de aluminio o de cromo con efecto espejo. Esta cara reflectante (3) esta separada de la imagen (1) o de la superficie del objeto (1) por una distancia no nula. De este modo, el espacio (2) creado entre la cara reflectante (3) de las celulas fotovoltaicas y la imagen (1) puede ser aire o bien un material transparente (figura 2) como vidrio cristalino o vidrio organico cuyo Indice de refraccion es superior a 1.
La imagen (1) y las celulas (4) que la recubren estan iluminadas por una luz incidente (6) de la que una parte es interceptada por las celulas fotovoltaicas (4) y de la que otra parte atraviesa las zonas de transparencia e ilumina la imagen (1). Cada pixel (7) de la imagen difunde entonces esta luz en todas las direcciones (8, 9, 10). Esta luz difundida por la imagen, bien atraviesa de nuevo las zonas de transparencia hasta el observador (9), bien es reflejada por las caras reflectantes (3) de las celulas fotovoltaicas, o bien se refleja en las zonas de transparencia cuando se cumplen dos condiciones: el Indice de refraccion del espacio entre las celulas y la imagen es superior al aire, y el angulo de incidencia del rayo luminoso es superior al angulo critico de la reflexion total en el paso de un dioptrio con un alto indice hacia un bajo indice.
En los casos en los que se refleja la luz difundida por la imagen, esta se refleja de nuevo hacia la imagen que va a difundirla de nuevo. El resultado es que luz difundida por la imagen que saldra de la placa hacia el observador sera superior en intensidad a lo que habria sido si las caras internas de las celulas no hubieran sido reflectantes. Para el observador, vera por lo tanto una imagen mas luminosa que si las caras internas de las celulas hubieran seguido siendo absorbentes o no reflectantes.
En una forma particular de realizacion, y siempre con el fin de aumentar la luminosidad emitida por la imagen y de compensar la perdida de luz absorbida por las celulas fotovoltaicas, el dispositivo esta asociado a unos medios para modificar la imagen de origen en particular en sus caracterlsticas de brillo, de contraste y de saturacion de los colores. En efecto, la imagen recibe menos luz ya que una parte de esta la detienen las celulas fotovoltaicas. El observador vera, por lo tanto, una imagen mas oscura, menos brillante, que la original. Para corregir en parte este inconveniente, la imagen digital original experimenta un tratamiento informatico que consiste en aumentar la luminosidad de todos o parte de sus plxeles. El porcentaje de este incremento de luminosidad dependera de las caracterlsticas de la imagen original y del porcentaje de sombra de las celulas fotovoltaicas. En particular, los medios para modificar la luminosidad de la imagen estan regulados para aumentar la luminosidad de la imagen en un porcentaje igual o superior al porcentaje de cobertura de las celulas fotovoltaicas sobre la placa.
Lo mismo sucede para el contraste y la saturacion de los colores que se modificaran con el fin de que la vision del observador se aproxime al maximo a la vision de la imagen original. De este modo, la imagen recubierta por la placa fotovoltaica producira electricidad con un minimo de degradacion visual.
Description detallada de la invencion
A continuation se describe la invencion con mas detalles por medio de la descripcion de las figuras 1 y 2, con referencias.
La figura 1 es un diagrama de bloques en section del dispositivo de acuerdo con la invencion.
La figura 2 es un diagrama de bloques en seccion de una variante del dispositivo con un espacio con un alto indice de refraccion entre las celulas y la imagen.
El dispositivo objeto de la invencion (figura 1) esta constituido por una imagen (7) sobre la cual esta situada una placa fotovoltaica semitransparente. La imagen (7) puede ser una imagen impresa o una imagen electronica por ejemplo de tipo LCD, o tambien una imagen constituida por pixeles retroiluminados mediante espejos, o incluso la superficie coloreada de un objeto cualquiera, plano o no plano, como una pared, una teja o una mesa.
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La placa fotovoltaica semitransparente es una placa transparente (5), de vidrio cristalino o de vidrio organico, rlgido o flexible, plano o curvo, sobre la cual se han depositado unas celulas fotovoltaicas (4) cristalinas o amorfas, como por ejemplo silicio, o tambien un apilamiento de finas capas fotosensibles y fotovoltaicas como, por ejemplo, CIGS, o tambien unas celulas organicas. Estas celulas (4) pueden ser opacas o semitransparentes. Estas se distribuyen en la superficie de la placa transparente (5) para formar unas zonas opacas separadas por unas zonas de transparencia, o bien estas se distribuyen en forma de redes de figuras geometricas como, por ejemplo, unas tiras rectillneas y paralelas separadas por unas tiras de transparencia.
Las celulas fotovoltaicas (4) poseen dos caras de las cuales una esta girada hacia la imagen o hacia el objeto. Esta cara girada hacia la imagen o hacia el objeto esta recubierta por una capa (3) muy reflectante a la luz, como por ejemplo una tinta o una pintura blanca o un deposito metalico de aluminio o de cromo con efecto espejo. Esta cara reflectante (3) esta separada de la imagen (1) o de la superficie del objeto (1) por una distancia no nula. De este modo, el espacio (2) creado entre la cara reflectante (3) de las celulas fotovoltaicas y la imagen (1) puede ser aire o bien un material transparente (figura 2) como vidrio cristalino o vidrio organico, cuyo Indice de refraccion es superior a 1.
La imagen (1) y las celulas (4) que la recubren estan iluminadas por una luz incidente (6) de la que una parte es interceptada por las celulas fotovoltaicas (4) y de la que otra parte atraviesa las zonas de transparencia e ilumina la imagen (1). Cada pixel (7) de la imagen difunde entonces esta luz en todas las direcciones (8, 9, 10). Esta luz difundida por la imagen, bien atraviesa de nuevo las zonas de transparencia hasta el observador (9), bien es reflejada las caras reflectantes (3) de las celulas fotovoltaicas (4), o bien se refleja (10, 11) en las zonas de transparencia (figura 2) cuando se cumplen dos condiciones: el Indice de refraccion del espacio (2) entre las celulas
(4) y la imagen (1) es superior al aire, y el angulo de incidencia del rayo luminoso (10 - figura 2) es superior al angulo critico de la reflexion total en el paso de un dioptrio con un alto indice hacia un bajo indice.
En los casos en los que se refleja la luz difundida (10 - figura 2) por la imagen (11), esta se refleja de nuevo hacia la imagen (1) que va a difundirla de nuevo. El resultado es que la luz difundida por la imagen (1, 7) que saldra de la placa hacia el observador sera superior en intensidad a lo que habria sido si las caras internas de las celulas (4) no hubieran sido reflectantes (3). El observador vera, por lo tanto, una imagen (1) mas luminosa que si las caras internas de las celulas (4) fueran absorbentes o no reflectantes.
En una forma particular de realization de la invention, no ilustrada, y siempre con el fin de aumentar la luminosidad emitida por la imagen (1) y de compensar la perdida de luz absorbida por las celulas fotovoltaicas (4), la imagen original (1) se modifica en particular en sus caracterlsticas de brillo, de contraste y de saturation de los colores. En efecto, la imagen (1) recibe menos luz ya que una parte de esta la detienen las celulas fotovoltaicas (4). El observador vera, por lo tanto, una imagen mas oscura, menos brillante, que la original. Para corregir en parte este inconveniente, la imagen digital original experimenta un tratamiento informatico que consiste en aumentar la luminosidad de todos o parte de sus pixeles. El porcentaje de este aumento de luminosidad dependera de las caracterlsticas de la imagen original y del porcentaje de sombra de las celulas fotovoltaicas. Lo mismo sucedera para el contraste y la saturacion de los colores que se modificaran con el fin de que la vision del observador se aproxime al maximo a la vision de la imagen original. De este modo, la imagen (1) recubierta por la placa fotovoltaica
(5) producira electricidad con un mlnimo de degradation visual.
A continuation se describe un ejemplo concreto de realizacion.
El dispositivo de acuerdo con la invencion comprende una imagen (1) en papel cuadrado de un metro de lado y una lamina (5) de cristal de las mismas dimensiones y de 4 mm de espesor sobre la cual se ha depositado una red de tiras paralelas de finas capas fotovoltaicas (4) de silicio amorfo cuya anchura es de 1 mm y la distancia que las separa es de 3 mm.
Las tiras fotovoltaicas (4) estan recubiertas en una de las caras (3) por un deposito de una fina capa de aluminio que tiene la propiedad de reflejar mas del 60 % de la luz que recibe. Esta cara (3) que esta recubierta por una capa reflectante esta girada hacia la imagen (1) y la recubre. La distancia entre la placa fotovoltaica y la imagen es de 1 cm. Este espacio (2) solo contiene aire. El Indice de cobertura del fotovoltaico en la superficie de la placa es del 25 %. La imagen digital se ha modificado antes de su impresion en papel (1) aumentando su luminosidad en un 30 % y disminuyendo su contraste en un 5 %. De este modo, el observador que mira la imagen (1) a traves de la placa fotovoltaica (5) vera una imagen que solo habra perdido muy poco de su luminosidad original. La placa fotovoltaica (5) producira aproximadamente 15 vatios de potencia electrica a pleno sol reconstruyendo al mismo tiempo una imagen muy proxima a la original.
Ventajas de la invencion
En definitiva la invencion cumple con los objetivos fijados. Esta en particular adaptada para recubrir una imagen o un objeto con una placa o una pelicula fotovoltaica semitransparente reduciendo al mismo tiempo la degradacion visual de la imagen.

Claims (11)

  1. 5
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    15
    20
    25
    30
    35
    40
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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo que comprende, por una parte, una imagen (1) y, por otra parte, una placa fotovoltaica (5) dispuesta entre la imagen y un observador, estando esta placa fotovoltaica constituida por zonas de transparencia luminosa y por zonas recubiertas por celulas fotovoltaicas (4) de las que una de las dos caras (3) esta orientada hacia la imagen (1), caracterizado por que dichas caras (3) de las celulas fotovoltaicas (4) giradas hacia la imagen son reflectantes de modo que reflejen hacia la imagen (1) una parte de la luz que emite dicha imagen y que se aumente su luminosidad vista por el observador a traves de las zonas de transparencia, de modo que se compense el efecto de sombra inducido por las celulas fotovoltaicas.
  2. 2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la placa fotovoltaica (5) esta dispuesta a una distancia no nula por encima de la superficie de la imagen (1).
  3. 3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que dichas caras (3) de las celulas fotovoltaicas (4) giradas hacia la imagen estan adaptadas para reflejar mas de un 30 % de la luz que reciben.
  4. 4. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichas caras (3) de las celulas fotovoltaicas (4) giradas hacia la imagen son de color blanco o de aspecto metalico.
  5. 5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la placa fotovoltaica (5) es fina y/o flexible.
  6. 6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la placa fotovoltaica (5) es de vidrio cristalino o de vidrio organico.
  7. 7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las celulas fotovoltaicas (4) son de silicio cristalino y/o amorfo u organico, o estan constituidas por una multitud de finas capas fotovoltaicas.
  8. 8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las celulas fotovoltaicas (4) forman una red de tiras paralelas entre si y separadas por unas tiras de transparencia.
  9. 9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las celulas fotovoltaicas (4) estan separadas de la imagen (1) o del objeto por un espacio (2) compuesto por un material transparente cuyo Indice de refraccion es superior a 1.
  10. 10. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que consta de unos medios para modificar la luminosidad de la imagen y/o el contraste de la imagen y/o la saturacion de los colores de la imagen (1) de modo que se compensa visualmente la degradation de la imagen causada por la superposition de la placa fotovoltaica (5) por encima de la imagen.
  11. 11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado por que dichos medios para modificar la luminosidad de la imagen estan regulados para aumentar la luminosidad de la imagen en un porcentaje igual o superior al porcentaje de cobertura de las celulas fotovoltaicas (4) sobre la placa (5).
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