ES2824125T3 - Módulos fotovoltaicos que comprenden medios de direccionamiento de luz y métodos para fabricar los mismos - Google Patents

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Abstract

Un módulo fotovoltaico (20, 50), que comprende: una pluralidad de celdas fotovoltaicas (22a, 22b, 22c) que incluyen una primera celda fotovoltaica y una segunda celda fotovoltaica separadas entre sí para formar un área que está libre de celdas fotovoltaicas; un conector eléctrico (24) que conecta al menos la primera y la segunda celdas fotovoltaicas; un medio (23) de direccionamiento de luz situado sobre el conector eléctrico (24) sobre al menos una parte de la primera celda fotovoltaica; y un adhesivo (25) entre el conector eléctrico (24) y el medio (23) de direccionamiento de luz; en donde el adhesivo (25) une el medio (23) de direccionamiento de luz al conector eléctrico (24); caracterizado por que el medio (23) de direccionamiento de luz es una construcción multicapa que comprende, en el orden indicado: una capa (34) polimérica flexible generalmente plana, adyacente al adhesivo, una capa (36) estructurada, y un revestimiento reflectante (38), en donde el medio (23) de direccionamiento de luz y el conector eléctrico (24) tienen una longitud y anchura en el plano de la construcción multicapa, y en donde la anchura del medio (23) de direccionamiento de luz es mayor que la anchura del conector eléctrico (24).

Description

DESCRIPCIÓN
Módulos fotovoltaicos que comprenden medios de direccionamiento de luz y métodos para fabricar los mismos
Antecedentes
La energía renovable es energía derivada de recursos naturales que pueden reponerse, tales como luz solar, viento, lluvia, mareas y calor geotérmico. La demanda de energía renovable ha crecido sustancialmente con los avances en la tecnología y el aumento en la población mundial. Aunque los combustibles fósiles proporcionan la gran mayoría del consumo de energía hoy en día, estos combustibles no son renovables. La dependencia global en estos combustibles fósiles no solo tiene preocupaciones crecientes con respecto a su agotamiento, sino también preocupaciones ambientales asociadas con las emisiones que resultan de quemar estos combustibles. Como resultado de estas cuestiones, los países en todo el mundo han establecido como iniciativa desarrollar recursos de energía renovable tanto a gran escala como a pequeña escala. Una de las fuentes de energía prometedora actualmente es la solar. Globalmente, millones de hogares obtienen actualmente energía de sistemas solares fotovoltaicos. La demanda creciente de energía solar ha ido acompañada de una demanda creciente de dispositivos y materiales capaces de cumplir los requisitos para estas aplicaciones.
El aprovechamiento de la luz solar puede realizarse mediante el uso de celdas fotovoltaicas (PV) (celdas solares), que se utilizan para conversión fotoeléctrica, p. ej., celdas fotovoltaicas de silicio. Las celdas PV son de tamaño relativamente pequeño y se combinan típicamente en un módulo PV físicamente integrado (módulo solar) que tiene una salida de energía correspondientemente mayor. Los módulos PV se forman generalmente a partir de 2 o más “ hileras” de celdas fotovoltaicas, consistiendo cada hebra en una pluralidad de celdas dispuesta en una línea y conectada eléctricamente en serie utilizando alambres de cobre estañados planos (también conocidos como conectores eléctricos, cintas ribeteadas o alambres de bus). Estos conectores eléctricos se adhieren típicamente a las celdas PV mediante un proceso de soldadura.
Los módulos PV comprenden típicamente una celda fotovoltaica rodeada por un encapsulante, tal como se describe generalmente en la publicación de patente de Estados Unidos n.° 2008/0078445 (Patel y col.). En algunas realizaciones, el módulo PV incluye encapsulante en ambos lados de la celda PV. Dos paneles de vidrio (u otro material polimérico adecuado) se colocan adyacentes y se unen al lado anterior y al lado posterior del encapsulante. Los dos paneles son transparentes a la radiación solar y se conocen típicamente como capa lateral delantera y capa trasera, o lámina trasera. La capa lateral delantera y la lámina trasera pueden estar hechas del mismo material o de un material diferente. El encapsulante es un material polimérico transparente a la luz que encapsula las celdas PV y está unido también a la capa lateral delantera y a la lámina trasera para sellar físicamente las celdas. Esta construcción laminada proporciona soporte mecánico para las celdas y también protege contra el daño debido a factores ambientales tales como viento, nieve y hielo. El módulo PV encaja típicamente en un marco de metal, con un sellador cubriendo los bordes del módulo acoplado por el marco de metal. El bastidor metálico protege los bordes del módulo, proporciona resistencia mecánica adicional y facilita la combinación con otros módulos para formar una matriz o un panel solar mayor que puede montarse en un soporte adecuado que sostiene los módulos en el ángulo adecuado para maximizar la recepción de la radiación solar.
El documento EP-2 141 747 A2 describe un módulo fotovoltaico según el estado de la técnica.
La técnica para fabricar celdas fotovoltaicas y combinarlas para fabricar módulos laminados se ilustra, por ejemplo, en las siguientes patentes de Estados Unidos con números: 4.751.191 (Gonsiorawski y col.); 5.074.920 (Gonsiorawski y col.), 5.118.362 (St. Angelo y col.); 5.178.685 (Borenstein y col.); 5.320.684 (Amick y col.); y 5.478.402 (Hanoka).
Sumario
Los conectores eléctricos en módulos fotovoltaicos crean zonas sombreadas inactivas, (es decir, áreas en las que la luz incidente no se absorbe para conversión fotovoltaica o fotoeléctrica). El área activa superficial total (es decir, el área total en la que la luz incidente se utiliza para conversión fotovoltaica o fotoeléctrica) es inferior a 100 % debido a la presencia de estas zonas sombreadas inactivas. Por tanto, un aumento en el número o anchura de conectores eléctricos reduce la cantidad de corriente que puede generarse por un módulo fotovoltaico debido al aumento en el área sombreada inactiva.
Los inventores de la presente solicitud buscaron aumentar la salida de energía de un módulo PV. En particular, los inventores de la presente solicitud buscaron desarrollar un módulo PV que incluya uno o más medios de direccionamiento de luz que dirigen la luz que de otro modo sería incidente en un área sombreada inactiva sobre un área activa. De esta manera, se puede aumentar la salida de energía total de los módulos PV. El alcance de la presente invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas. Los inventores de la presente solicitud sitúan el medio de direccionamiento de luz para dirigir luz que ha incidido en los conectores eléctricos en áreas activas del módulo PV. En algunas realizaciones, esto implicaba situar el medio de direccionamiento de luz adyacente a los conectores eléctricos. La presencia del medio de redireccionamiento de luz aumenta el área superficial activa total de la matriz de celdas fotovoltaicas en comparación con un módulo PV sin medio(s) de redireccionamiento de luz. Además, los inventores actuales buscaron desarrollar métodos para fabricar estos módulos PV.
Algunas realizaciones se refieren a un módulo fotovoltaico, que comprende: una pluralidad de celdas fotovoltaicas que incluyen una primera celda fotovoltaica y una segunda celda fotovoltaica separadas entre sí para formar un área que está libre de celdas fotovoltaicas; un conector eléctrico que conecta al menos la primera y la segunda celdas fotovoltaicas; y un medio de direccionamiento de luz situado en al menos una parte de la primera celda fotovoltaica. En algunas realizaciones, el medio de redireccionamiento de luz también se sitúa sobre o adyacente a la segunda celda fotovoltaica y se extiende a través de al menos una parte del área libre de celdas fotovoltaicas.
Algunas realizaciones se refieren a un método para fabricar un módulo fotovoltaico que incluye una pluralidad de celdas fotovoltaicas que incluye una primera celda fotovoltaica y una segunda celda fotovoltaica que están separadas entre sí para formar un área libre de celdas fotovoltaicas, que comprende: situar un medio de direccionamiento de luz adyacente a al menos una parte de la primera celda fotovoltaica. En algunas realizaciones, el medio de redireccionamiento de luz también se sitúa sobre o adyacente a la segunda celda fotovoltaica y se extiende a través de al menos una parte del área libre de celdas fotovoltaicas.
Algunas realizaciones se refieren a un método para fabricar un módulo fotovoltaico, que comprende: conformar una pluralidad de celdas fotovoltaicas en una superficie plana; separándose la pluralidad de celdas fotovoltaicas entre sí en una matriz de filas y columnas; una pluralidad de áreas libres de celdas fotovoltaicas entre filas y columnas adyacentes; situar un conector eléctrico en al menos una parte de una primera celda fotovoltaica; aplicar una composición adhesiva sobre el conector eléctrico; y situar un medio de direccionamiento de luz adyacente a la composición adhesiva tal que la luz incidente en la parte del módulo fotovoltaico que incluye el conector eléctrico incida sobre el medio de direccionamiento de luz en lugar del conector eléctrico. En algunas realizaciones, el medio de redireccionamiento de luz también se sitúa sobre o adyacente a la segunda celda fotovoltaica y se extiende a través de al menos una parte del área libre de celdas fotovoltaicas. Algunas realizaciones comprenden además la etapa de: calentar el módulo fotovoltaico para fundir el adhesivo y adherir eficazmente el medio de direccionamiento de luz al conector eléctrico.
En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz es directamente adyacente a y/o está adherido al conector eléctrico. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz está adherido al conector eléctrico por medio de un adhesivo. En algunas realizaciones, el adhesivo es uno de un adhesivo termofusible y/o un adhesivo sensible a la presión. En algunas realizaciones, el conector eléctrico es un cable de cobre revestido. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz es una película polimérica flexible que dirige luz incidente sobre un área ópticamente activa de al menos una de las celdas fotovoltaicas en la pluralidad de celdas fotovoltaicas. En algunas realizaciones, la película polimérica flexible se proporciona en forma de tira continua. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz comprende una superficie principal generalmente plana opuesta a una superficie principal estructurada. En algunas realizaciones, el módulo fotovoltaico además incluye un revestimiento reflectante. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz es una construcción multicapa que comprende: una capa polimérica flexible generalmente plana; y una capa estructurada. En algunas realizaciones, el módulo fotovoltaico además incluye un revestimiento reflectante. En algunas realizaciones, la luz incidente en la parte del módulo fotovoltaico que incluye el conector eléctrico incide sobre el medio de dirigir la luz en lugar del conector eléctrico.
Otras características y ventajas de la presente solicitud se describen o exponen en la siguiente memoria descriptiva detallada que se considerará junto con los cuatro dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La descripción se puede entender más completamente considerando la siguiente descripción detallada de varias realizaciones de la descripción junto con los dibujos acompañantes.
La Fig. 1 es una representación esquemática de un medio de direccionamiento de luz monolítico de la técnica anterior.
La Fig. 2 es una vista en sección transversal longitudinal de una realización de un módulo PV según lo enseñado en este documento.
La Fig. 3 es una vista en sección transversal de una realización de una celda PV según lo enseñado en este documento.
La Fig. 4 es una vista en sección transversal de una realización de un medio de direccionamiento de luz según lo enseñado en este documento.
Las figuras no están necesariamente a escala. No obstante, se entenderá que el uso de un número para referirse a un componente en una figura dada no pretende limitar el componente en otra figura indicada con el mismo número.
Descripción detallada
En la siguiente descripción detallada, se hace referencia al conjunto de dibujos acompañantes que forman una parte de la misma, y en los que se muestran a modo de ilustración varias realizaciones específicas.
Un conector eléctrico 10 con patrón y monolítico de la técnica anterior que comprende una superficie principal estructurada 11 y una superficie principal generalmente plana opuesta 12 se ha descrito, por ejemplo, en la publicación de patente de los Estados Unidos n. ° 2007/0125415 (Sachs), y se muestra en la Fig. 1. La superficie estructurada 11 se comporta como un medio de direccionamiento de luz, reflejando luz de regreso a la celda fotovoltaica. Una desventaja asociada con este tipo de construcción se refiere al proceso de soldadura usado para unir los conectores eléctricos a las celdas fotovoltaicas. Cuando el adhesivo entra en contacto con la superficie estructurada 11 del conector eléctrico monolítico 10, destruye al menos parte de la estructura, creando así áreas inactivas.
Otra desventaja de una construcción monolítica (es decir, en donde la superficie estructurada es adyacente a e integral con la superficie principal plana) se refiere a la flexibilidad. En algunos casos, es deseable que la superficie principal plana sea flexible y la superficie estructurada sea menos flexible para proporcionar unas propiedades de erosión adecuadas. Asimismo, en algunas realizaciones es deseable que la superficie principal plana (que está colocada adyacente a las celdas PV) tenga buena adhesión a las celdas PV y, por tanto, pueda hacerse de un material diferente que la superficie estructurada.
Los inventores actuales buscaron, por ejemplo, desarrollar un módulo PV que supere las deficiencias identificadas anteriormente. Los inventores actuales también buscaron, por ejemplo, desarrollar un módulo PV que tuviera al menos una mayor eficacia, mayor generación de energía y mayor área activa. Los módulos PV de la presente solicitud incluyen conectores eléctricos y medios de direccionamiento de luz que no se dañan mediante el proceso de soldadura. Los inventores actuales también buscaron desarrollar métodos para fabricar estos módulos PV.
La Fig. 2 es una vista en sección transversal de una realización ejemplar de un módulo PV según la presente solicitud. El módulo PV 20 comprende una pluralidad de celdas fotovoltaicas rectangulares 22a, 22b, 22c. Cualquier celda PV puede usarse en el módulo PV de la presente solicitud. Algunos ejemplos de celdas fotovoltaicas incluyen celdas fotovoltaicas de película delgada (como diseleniuro de cobre indio galio (CIG)), celdas de CIS (CuInSe2), celdas de a-Si (silicio amorfo), c-Si (silicio cristalino) y dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPV). Se aplica un patrón de metalización a las celdas PV, más comúnmente mediante serigrafía de tintas de plata. Este patrón consiste en una disposición de líneas de cuadrícula paralelas (también conocidas como dedos) (no se muestran). Las celdas fotovoltaicas ilustrativas incluyen las fabricadas sustancialmente como se ilustra y describe en las patentes de Estados Unidos n.° 4.751.191 (Gonsiorawski y col.), 5.074.920 (Gonsiorawski y col.), 5.118.362 (St. Angelo y col.), 5.320.684 (Amick y col.) y 5.478.402 (Hanoka). Los conectores eléctricos 24 se colocan sobre y están típicamente soldados a las celdas PV, para recoger la corriente desde los dedos. En algunas realizaciones, los conectores eléctricos 24 se proporcionan en forma de dedos de cobre revestidos (p. ej., estañados). Aunque no se muestra, debe entenderse que en algunas realizaciones, cada celda PV incluye un contacto posterior en su superficie posterior.
En general, los medios 23 de direccionamiento de luz reflejan luz solar incidente de vuelta a una o más áreas activas de las celdas PV. En algunas realizaciones, el medio 23 de direccionamiento de luz está situado adyacente a uno o más conectores eléctricos 24 o partes de conectores eléctricos 24. Por ejemplo, los medios de redireccionamiento de luz pueden ser adyacentes a los conectores eléctricos en una o más celdas fotovoltaicas o pueden estar adyacentes al área libre de celdas fotovoltaicas así como a una o más celdas fotovoltaicas.
Los medios de direccionamiento de luz adecuados ejemplares incluyen, por ejemplo, los hechos de una película termoplástica que tiene una pluralidad de ranuras paralelas revestidas con un revestimiento reflectante de luz. En algunas realizaciones, los medios 23 de direccionamiento de luz están unidos a conectores eléctricos 24. En algunas realizaciones, están unidos por medio de un adhesivo 25. En algunas realizaciones, el adhesivo se activa térmicamente (p. ej., adhesivo termofusible). En una realización, el adhesivo es un adhesivo sensible a la presión (PSA). En algunas realizaciones, el adhesivo está laminado a los medios de direccionamiento de luz antes de la adhesión sobre el conector eléctrico 24. En algunas realizaciones, el adhesivo se aplica sobre conectores eléctricos 24 antes de la aplicación de uno o más medios 23 de direccionamiento de luz.
El módulo PV 20 también incluye un miembro protector trasero, a menudo en forma de lámina trasera 28. En algunas realizaciones preferentes, la lámina trasera 28 es un material eléctricamente aislante tal como vidrio, una capa polimérica, una capa polimérica reforzada con fibras de refuerzo (p. ej., fibras de vidrio, cerámica o poliméricas) o una placa de partículas de madera. En algunas realizaciones, la lámina trasera 28 incluye un tipo de vidrio o cuarzo. En algunas realizaciones, el vidrio se templa térmicamente. Algunos materiales de vidrio ilustrativos incluyen vidrio basado en sílice de cal sodada. En otras realizaciones, la lámina trasera 28 es una película polimérica. Láminas traseras ejemplares incluyen películas poliméricas multicapa. Un ejemplo comercialmente disponible de lámina trasera es la película 3M™ Scotchshield™ disponible en 3M Company, Saint Paul, Minnesota. Láminas traseras ejemplares son las que incluyen PTFE extruido. La lámina trasera puede estar conectada a un material de construcción, tal como una membrana de tejado (por ejemplo, para construir fotovoltaicos integrados (BIPV)).
Superpuesta a las celdas PV 22a, 22b, 22c, está una capa delantera 30 no conductora eléctricamente y transmisora de luz generalmente plana, que también proporciona soporte a las celdas fotovoltaicas. En algunas realizaciones, la capa delantera 30 incluye un tipo de vidrio o cuarzo. En algunas realizaciones, el vidrio se templa térmicamente. Algunos materiales de vidrio ilustrativos incluyen vidrio basado en sílice de cal sodada. En algunas realizaciones, la capa delantera de la capa tiene un bajo contenido de hierro (p. ej., menos de aproximadamente 0,10 % de hierro total, más preferentemente menos de aproximadamente 0,08, 0,07 o 0,06 % de hierro total) y/o un revestimiento antirreflectante sobre la misma para optimizar la transmisión de luz. En otras realizaciones, la capa delantera es una capa de barrera. Algunos ejemplos de capas de barrera son los que se describen en, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos n.°7.186.465 (Bright), 7.276.291 (Bright), 5.725.909 (Shaw y col.), 6.231.939 (Shaw y col.), 6.975.067 (McCormick y col.), 6.203.898 (Kohler y col.), 6.348.237 (Kohler y col.), 7.018.713 (Padiyath y col.), y las publicaciones de Estados Unidos n.° 2007/0020451 y 2004/0241454.
En algunas realizaciones, interpuesto entre la lámina trasera 28, una capa delantera 30, que rodea una celdas 22a, 22b, 22c, y conectores eléctricos 24, hay un encapsulante 32 que está hecho de material no conductor eléctricamente transparente a la luz adecuado. En una modalidad, el encapsulante 32 es un copolímero de etileno acetato de vinilo (EVA), o un ionómero. En un método ejemplar, el encapsulante 32 se proporciona en forma de las minas discretas que están situadas por debajo y/o encima de la matriz de celdas fotovoltaicas 22a, 22b, 22c, con los componentes a su vez estando intercalados entre la lámina trasera 28 y la capa delantera 30. Posteriormente, la construcción laminar se calienta al vacío, provocando que las láminas encapsulantes se vuelvan suficientemente licuadas para fluir alrededor y encapsulen las celdas PV, mientras rellenan simultáneamente cualquier hueco en el espacio entre la capa delantera y la lámina trasera. Al enfriarse, el encapsulante licuado se solidifica. En algunas realizaciones, el encapsulante puede curarse además in situ para formar una matriz sólida transparente. El encapsulante se adhiere a la capa delantera 30 y la lámina trasera 28 para formar un submontaje laminado.
Cualquier encapsulante puede usarse en los métodos y construcciones de la presente descripción. Algunos tipos de encapsulantes ejemplares incluyen termoestables curables, fluoropolímeros termoendurecibles, y acrílicos. Algunos encapsulantes ejemplares incluyen etileno acetato de vinilo (EVA), polivinil butiral (PVB), poliolefinas, uretanos termoplásticos, cloruro de polivinilo trasparente, e ionómeros. Un encapsulante de poliolefina ejemplar comercialmente disponible es PO8500™, vendido por 3M Company. Se pueden usar encapsulantes de poliolefina termoplásticos y termoestables. En algunas realizaciones, pueden usarse encapsulantes de los tipos descritos generalmente en las solicitudes de patente de Estados Unidos n.° 61/555.892 y 61/555.912. En algunas realizaciones, se puede aplicar un encapsulante sobre y alrededor de la celda fotovoltaica y circuitería asociada.
Como se muestra en la Fig. 2, una primera celda fotovoltaica 22a está conectada eléctricamente a una segunda celda 22b mediante el conector eléctrico 24. En la realización específica mostrada en la Fig. 2, la primera y segunda celdas están directamente adyacentes entre sí, pero celdas que no están directamente adyacentes se encuentran dentro del alcance de la presente solicitud. En la realización específica mostrada en la Fig. 2, el conector eléctrico 24 se extiende a través de toda la longitud de y sobre el primer una celda 22a, extendiéndose más allá del borde de la primera celda 22 y doblándose hacia abajo y por debajo de la segunda celda 22b. Después, el conector eléctrico 24 se extiende a través de toda la longitud de y debajo de la segunda celda 22b. El medio 23 de direccionamiento de luz está situado adyacente al conector eléctrico 24. En una realización, el medio 23 de direccionamiento de luz se proporciona en forma de una tira continua de película polimérica flexible, que se sitúa sobre toda la longitud del módulo PV 20. En otra realización, el medio de direccionamiento de luz se proporciona con la longitud completa de la celda.
La Fig. 3 es una vista en sección transversal de una realización ejemplar de un módulo PV 50 según la presente solicitud. El módulo PV 50 incluye múltiples conectores eléctricos 24. En algunas realizaciones, los conectores eléctricos 24 están dispuestos sobre toda la longitud de la celda PV. El medio 23 de direccionamiento de luz está dispuesto sobre uno o más conectores eléctricos 24. En algunas realizaciones, el medio 23 de direccionamiento de luz se superpone completamente con el conector eléctrico 24 para maximizar la eficacia del módulo PV. En una realización alternativa, el medio 23 de direccionamiento de luz no se superpone completamente con el conector eléctrico 24. En algunas realizaciones, se proporcionan medios de direccionamiento de luz en forma de tiras continuas que son ligeramente más anchas los conectores eléctricos. En algunas realizaciones, la anchura de cada conector eléctrico es aproximadamente 1,5 mm y la anchura de cada medio de direccionamiento de luz es aproximadamente 1,5 mm. En algunas realizaciones, la anchura del medio de direccionamiento de luz varía de aproximadamente 1,5 mm a aproximadamente 3,0 mm.
Un medio de direccionamiento de luz ejemplar es una construcción multicapa, como se muestra en las Figs. 3 y 4. El medio 23 de direccionamiento de luz comprende una capa polimérica flexible 34 que tiene una primera superficie principal generalmente plana 35a y una segunda superficie principal generalmente plana 35b. La superficie estructurada 36 está adyacente a la primera superficie principal 35a de la capa polimérica flexible 34. En algunas realizaciones, la capa polimérica flexible 34 es una de una poliolefina (p. ej., polietileno, polipropileno), poliéster (p. ej., tereftalato de polietileno (PET)), y poliacrilato (p. ej., (met)acrilato de polimetilo (PMMA)). En algunas realizaciones, la superficie estructurada 36 está hecha de un polímero termoplástico y una resina polimerizable. La superficie estructurada también comprende un revestimiento reflectante 38, tal como una capa metalizada (p. ej., aluminio, plata).
En algunas realizaciones, la anchura óptima de la película de direccionamiento de luz puede determinarse basándose, por ejemplo, por lo menos en uno de los siguientes factores: el diseño de faceta, el índice de coincidencia entre el vidrio y encapsulante, y el grosor del vidrio delantero o material delantero. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz tiene una anchura de entre 5 mm y aproximadamente 30 mm. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz tiene una anchura de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 25 mm. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz tiene una anchura de aproximadamente 12 mm a aproximadamente 20 mm. En algunas realizaciones, el medio de direccionamiento de luz tiene una anchura de aproximadamente 13 mm a aproximadamente 18 mm.
Las resinas polimerizables adecuadas para formar superficies estructuradas incluyen mezclas de fotoiniciador y al menos un compuesto que tiene un grupo acrilato. Preferentemente, la mezcla de resina contiene un compuesto monofuncional, difuncional, o polifuncional para asegurar la formación de una red polimérica reticulada tras irradiación. Ejemplos ilustrativos de resinas que pueden polimerizarse por un mecanismo de radicales libres que pueden utilizarse en la presente incluyen resinas basadas en acrílico derivadas de epoxis, poliésteres, poliéteres, y uretanos, compuestos etilénicamente insaturados, derivados de isocianato que tienen al menos un grupo de acrilato colgante, resinas epoxi distintas de epoxis acrilados, y mezclas y combinaciones de las mismas. El término “acrilato” se utiliza en este documento para incluir tanto acrilatos como metacrilatos. La patente US-4.576.850 (Martens) describe ejemplos de resinas reticuladas que se pueden usar para formar la superficie estructurada del medio 23 de direccionamiento de luz. En algunas realizaciones, la resina es una resina no halogenada. Algunos beneficios de uso de las resinas no halogenadas incluyen el hecho de que son más respetuosas con el medio ambiente y no se corroen los metales.
En algunas realizaciones, el revestimiento reflectante es un revestimiento de espejo. Un revestimiento reflectante o un revestimiento de espejo tiene varias ventajas. Por ejemplo, estos revestimientos pueden proporcionar reflectividad de luz solar incidente y por tanto pueden bloquear que la luz solar incidente incida sobre los materiales poliméricos (que pueden deteriorarse debido a la exposición UV). Se puede usar cualquier grosor de revestimiento reflectante o revestimiento de espejo deseado. Algunos grosores ejemplares se miden por medio de densidad óptica o porcentaje de transmisión. Obviamente, los revestimientos gruesos bloquean más luz UV. Sin embargo, los revestimientos que son demasiado gruesos pueden causar una mayor tensión dentro del revestimiento, resultando en el agrietamiento del revestimiento. Además, los revestimientos más gruesos generalmente son menos duraderos cuando se exponen a ensayo de calor húmedo y/o a ensayo de presión. Algunos medios de direccionamiento de luz tienen un grosor de revestimiento reflectante o de espejo de aproximadamente 35 nm a aproximadamente 60 nm.
Un método ejemplar para fabricar módulos PV como se describe en este documento incluye las etapas de: proporcionar hileras de celdas fotovoltaicas, soldar conectores eléctricos sobre las celdas fotovoltaicas, y adherir medios de direccionamiento de luz sobre los conectores eléctricos.
Durante el proceso de laminación del módulo PV, puede ser importante mantener el registro entre los conectores eléctricos y los medios de direccionamiento de luz. En un método ejemplar para fabricar el módulo PV de la presente solicitud, los medios de direccionamiento de luz se laminan previamente con un adhesivo. En algunas realizaciones, el adhesivo es un adhesivo termofusible. En algunas realizaciones, el adhesivo termofusible es polímero de etileno acetato de vinilo (EVA). Otros tipos de adhesivos termofusibles adecuados incluyen poliolefinas. Los medios de direccionamiento de luz se situan sobre los conectores eléctricos y se aplica calor a ello para fundir el adhesivo termofusible, uniendo eficazmente los medios de direccionamiento de luz a los conectores eléctricos. En algunas realizaciones, otras capas pueden laminarse o revestirse sobre el módulo PV (p. e j, láminas traseras, encapsulantes, capas delanteras) antes de la etapa de calentamiento. La etapa de calentamiento puede realizarse utilizando cualquier mecanismo de calentamiento adecuado tal como, por ejemplo, una pistola térmica o calentador infrarrojo. En algunas realizaciones, el mecanismo de calentamiento se coloca bajo la construcción laminar (p. ej., adyacente a la lámina trasera). En algunas realizaciones, el mecanismo de calentamiento se coloca por encima de la construcción laminar (p. ej., adyacente al medio de direccionamiento de luz).
En una realización, el adhesivo es un adhesivo sensible a la presión (PSA). Los tipos adecuados de PSA incluyen, pero sin limitación, acrilatos, siliconas, poliisobutilenos, ureas, y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, el PSA es un PSA acrílico o de acrilato. En este documento, el término “acrílico” o “acrilato” incluye compuestos que tienen al menos uno de los grupos acrílico o metacrílico. Los PSA acrílicos útiles pueden hacerse, por ejemplo, combinando al menos dos monómeros diferentes (primer y segundo monómeros). Primeros monómeros adecuados ilustrativos incluyen acrilato de 2-metilbutilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de isooctilo, acrilato de laurilo, acrilato de n-decilo, acrilato de 4-metil-2-pentilo, acrilato de isoamilo, acrilato de s-butilo, y acrilato de isononilo. Segundos monómeros adecuados ilustrativos incluyen un ácido (met)acrílico (p. ej., ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido maleico, y ácido fumárico), una (met)acrilamida (p. ej., acrilamida, metacrilamida, N-etil acrilamida, N-hidroxietil acrilamida, N-octil acrilamida, N-t-butil acrilamida, N,N-dimetil acrilamida, N,N-dietil acrilamida, y N-etil-N-dihidroxietil acrilamida), un (met)acrilato (p. ej., acrilato o metacrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de ciclohexilo, acrilato de t-butilo, o acrilato de isobornilo), N-vinil pirrolidona, N-vinil caprolactama, una alfa-olefina, un vinil éter, un alil éter, un monómero estirénico, o un maleato. Los PSA acrílicos también pueden hacerse incluyendo agentes de reticulación en la formulación.
En algunas realizaciones, el adhesivo se aplica selectivamente a los conectores eléctricos, siendo la anchura de los medios de direccionamiento de luz ligeramente mayor que la anchura de los conectores eléctricos. Preferentemente, el adhesivo es transparente. La transparencia deseada es al menos 80 % de transparencia a la luz visible. En algunas realizaciones, la transparencia deseada es de al menos 90 % a la luz visible. En otras realizaciones, el adhesivo transparente se aplica sobre toda la superficie de las celdas PV (p. ej., revestido fluido). Los medios de direccionamiento de luz se sitúan, después, cuidadosamente sobre, y en registro con, los conectores eléctricos. Luego se calienta toda la estructura para fundir el adhesivo y asegurar unión adecuada de los medios de direccionamiento de luz a los conectores eléctricos.
Como se utiliza en este documento, las palabras “en” y “ adyacente” cubren una capa que está tanto directa como indirectamente sobre algo, con otras capas estando situadas posiblemente entre ellas.
En este documento, los términos “ superficie principal” y “ superficies principales” se refieren a la superficie o superficies con mayor área superficial en una forma tridimensional que tiene tres conjuntos de superficies opuestas.
A menos que se indique lo contrario, debe entenderse que todos los números que expresan tamaños, cantidades, y propiedades físicas característicos utilizados en la presente descripción y las reivindicaciones están modificados en todos los casos por el término “ aproximadamente” . Por tanto, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la memoria descriptiva y reivindicaciones adjuntas que siguen son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se busca obtener por parte de aquellos expertos en la técnica que utilizan la información descrita en la presente memoria.
Tal como se utilizan en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas, las formas en singular “un” , “ uno” , y “el” abarcan realizaciones que tienen referentes plurales, a menos que el contenido dicte claramente otra cosa. Tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y las reivindicaciones anexas, el término “o” se emplea generalmente en su sentido que incluye “y/o” a menos que el contenido dicte claramente otra cosa.
Se describen diversas realizaciones y la implementación de la presente descripción. Las realizaciones descritas se presentan a título ilustrativo y no limitante. Las implementaciones descritas anteriormente y otras implementaciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Un experto en la técnica entenderá que la presente descripción se puede practicar con realizaciones e implementaciones distintas de las descritas. Se deberá entender que no está previsto limitar de forma indebida la presente invención a las realizaciones y ejemplos ilustrativos indicados en la presente memoria y que dichos ejemplos y realizaciones se presentan solamente a modo de ejemplo, por lo que se pretende que el alcance de la invención quede solamente limitado por el conjunto de reivindicaciones definidas de la siguiente forma. Por tanto, el alcance de la presente solicitud debe determinarse solamente mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo fotovoltaico (20, 50), que comprende:
una pluralidad de celdas fotovoltaicas (22a, 22b, 22c) que incluyen una primera celda fotovoltaica y una segunda celda fotovoltaica separadas entre sí para formar un área que está libre de celdas fotovoltaicas;
un conector eléctrico (24) que conecta al menos la primera y la segunda celdas fotovoltaicas; un medio (23) de direccionamiento de luz situado sobre el conector eléctrico (24) sobre al menos una parte de la primera celda fotovoltaica; y
un adhesivo (25) entre el conector eléctrico (24) y el medio (23) de direccionamiento de luz; en donde el adhesivo (25) une el medio (23) de direccionamiento de luz al conector eléctrico (24); caracterizado por que el medio (23) de direccionamiento de luz es una construcción multicapa que comprende, en el orden indicado:
una capa (34) polimérica flexible generalmente plana, adyacente al adhesivo, una capa (36) estructurada, y
un revestimiento reflectante (38),
en donde el medio (23) de direccionamiento de luz y el conector eléctrico (24) tienen una longitud y anchura en el plano de la construcción multicapa, y en donde la anchura del medio (23) de direccionamiento de luz es mayor que la anchura del conector eléctrico (24).
2. El módulo fotovoltaico de la reivindicación 1, en donde el medio (23) de direccionamiento de luz está situado sobre la al menos una parte de la primera celda fotovoltaica y sobre al menos una parte de la segunda celda fotovoltaica, y se extiende a través de al menos una parte del área que está libre de celdas fotovoltaicas.
3. El módulo fotovoltaico de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la capa (36) estructurada comprende una resina no halogenada.
4. Un método para fabricar un módulo fotovoltaico (20, 50) que incluye una pluralidad de celdas fotovoltaicas (22a, 22b, 22c) que incluye una primera celda fotovoltaica y una segunda celda fotovoltaica que están separadas entre sí para formar un área libre de celdas fotovoltaicas, que comprende:
conectar eléctricamente la primera celda fotovoltaica y la segunda celda fotovoltaica con un conector eléctrico (24);
situar un medio de direccionamiento de luz sobre el conector eléctrico (24) adyacente a al menos una parte de la primera celda fotovoltaica; y
situar un adhesivo (25) entre el conector eléctrico (24) y el medio (23) de direccionamiento de luz, en donde el adhesivo une el medio (23) de direccionamiento de luz al conector eléctrico (24); caracterizado por que el medio (23) de direccionamiento de luz es una construcción multicapa que comprende, en el orden indicado:
una capa (34) polimérica flexible generalmente plana, adyacente al adhesivo (25), una capa (36) estructurada, y
un revestimiento reflectante (38),
en donde el medio (23) de direccionamiento de luz y el conector eléctrico (24) tienen una longitud y anchura en el plano de la construcción multicapa, y en donde la anchura del medio (23) de direccionamiento de luz es mayor que la anchura del conector eléctrico (24).
5. El método de la reivindicación 4, que además comprende:
situar el medio (23) de direccionamiento de luz adyacente a la segunda celda fotovoltaica y extender a través de al menos una parte del área libre de celdas fotovoltaicas.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, que además comprende la etapa de: calentar el módulo fotovoltaico (20, 50) para fundir el adhesivo (25) y adherir eficazmente el medio (23) de direccionamiento de luz al conector eléctrico (24).
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