ES2827959T3 - Panel termofotovoltaico y método para fabricar un panel termofotovoltaico - Google Patents

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Abstract

Un panel termofotovoltaico, que comprende una primera superficie (5) para recibir radiación solar, células fotovoltaicas (3) conectadas a dicha primera superficie de recepción (5), un intercambiador de calor (4) conectado a dichas células fotovoltaicas (3), y una segunda superficie (6), opuesta a la primera, para soportar el panel (1), estando situado dicho intercambiador de calor (4) entre dicha primera superficie de recepción (5) y dicha segunda superficie de soporte (6), en donde dichas células fotovoltaicas (3) y dicho intercambiador (4) están embebidos en al menos una resina, preferiblemente resina epoxi polimerizada en frío, para constituir un cuerpo (2) que comprende dicha primera superficie de recepción (5) y dicha segunda superficie de soporte (6), en donde al menos una capa (7) de resina en dicha primera superficie de recepción (5) está constituida por resina transparente.

Description

DESCRIPCIÓN
Panel termofotovoltaico y método para fabricar un panel termofotovoltaico
Campo técnico
Esta invención está relacionada con un panel termofotovoltaico y con un método para fabricar un panel termofotovoltaico. El documento EP2197041A es una técnica anterior relacionada.
Antecedentes de la técnica
En el campo del uso de la radiación solar para la producción de energía, se conocen desde hace algún tiempo tanto los paneles solares, para obtener energía térmica para calefacción, como los paneles fotovoltaicos, para obtener directamente energía eléctrica.
Más recientemente se han desarrollado paneles termofotovoltaicos, denominados "híbridos", para producir de manera simultánea tanto energía térmica como energía eléctrica. Dichos paneles están constituidos por células fotovoltaicas conectadas a un intercambiador de calor, que permite la refrigeración de las células fotovoltaicas, incrementando su eficiencia, y el suministro simultáneo de un fluido para calefacción.
En los paneles termofotovoltaicos de la técnica anterior, las células fotovoltaicas están equipadas con una cubierta de vidrio que se expone a la radiación solar. Los paneles también suelen estar equipados con una superficie aislante que se fija al intercambiador. Dichos paneles se colocan sobre estructuras de soporte apropiadas que generalmente se instalan en los tejados de las casas. Las conexiones hidráulicas se realizan utilizando acoplamientos roscados.
En algunas situaciones, el uso de paneles de este tipo puede implicar varios problemas.
En el sector náutico, por ejemplo, el panel no es suficientemente impermeable y, en cualquier caso, requiere una estructura de soporte cuyas dimensiones son significativas en comparación con el espacio disponible. El problema del espacio disponible también se encuentra si se quieren instalar paneles termofotovoltaicos en vehículos tales como autocaravanas o caravanas o en viviendas cuyo tejado no es apropiado o, en cualquier caso, no está disponible para la instalación de paneles.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención es proporcionar un panel termofotovoltaico que se pueda utilizar para diferentes aplicaciones, incluso aquellas en las que el espacio es limitado.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un panel termofotovoltaico, que tiene los rasgos definidos en la reivindicación 1.
La fabricación del panel utilizando al menos una resina en la que se embeben las células fotovoltaicas y el intercambiador de calor para constituir un cuerpo de resina permite hacer el panel impermeable y por tanto permite que se pueda utilizar incluso para aplicaciones distintas a las residenciales. Además, la resina sustancialmente transparente utilizada en la superficie conectada a las células fotovoltaicas tiene excelentes propiedades ópticas en términos de transmisión de la radiación solar incidente. La resina también tiene propiedades mecánicas - estructurales que permiten que se pueda caminar sobre el panel. Por lo tanto, es posible instalar el panel también en una posición horizontal en un suelo, en una terraza o en un tejado plano. El uso de una resina en la superficie de soporte del panel no sólo constituye una estructura de soporte de carga muy fuerte, sino que también permite una fácil producción de diferentes perfiles de panel en función de las aplicaciones.
Ventajosamente, al menos una capa de resina en la segunda superficie de soporte está constituida por resina con propiedades de aislamiento térmico, preferiblemente una resina opaca. La superficie hecha de resina con propiedades de aislamiento térmico constituye un aislamiento térmico integrado que permite una optimización del intercambio de calor y por tanto de las prestaciones del panel.
Preferiblemente, la capa de resina sustancialmente transparente rodea a las células fotovoltaicas, de tal manera que se maximiza la superficie de incidencia de la radiación solar sobre las células fotovoltaicas.
Ventajosamente, la capa de resina con propiedades de aislamiento térmico rodea al menos parcialmente al intercambiador de calor, con el fin de optimizar el aislamiento térmico del intercambiador.
De acuerdo con una realización preferida, el intercambiador de calor comprende al menos un cuerpo central, fabricado preferiblemente de aleación de aluminio, equipado con canales de flujo para un fluido, de tal manera que se mejora el intercambio de calor y se garantiza al mismo tiempo una estructura fuerte, incluso cuando se inserta en suelos.
Preferiblemente, el intercambiador de calor comprende una pluralidad de cuerpos centrales que son adyacentes y que están fijados entre sí. Por lo tanto, el intercambiador es modular y se puede fabricar simplemente acercando los cuerpos centrales unos a otros dependiendo de las dimensiones del panel, sin necesidad de utilizar juntas. Además, el intercambiador se puede reciclar fácilmente si se tiene que sustituir el panel.
Ventajosamente, el intercambiador de calor comprende un primer colector de cierre conectado a un primer extremo del cuerpo central o de un primer cuerpo central y un segundo colector de cierre conectado a un segundo extremo del cuerpo central o de un cuerpo central final, en donde el primer y/o el segundo colector tiene una sección transversal sustancialmente trapezoidal. Esa configuración garantiza una mayor sección transversal de flujo en los puntos en los que el caudal es mayor, para favorecer una distribución más uniforme del fluido en el intercambiador.
En una realización preferida, el intercambiador comprende al menos un cuerpo intermedio situado entre un cuerpo central y un cuerpo final, en donde el cuerpo final constituye el colector y está equipado con un orificio de entrada para un fluido y en donde el cuerpo intermedio está equipado con canales de flujo para el fluido. En otra realización preferida, el intercambiador comprende un primer cuerpo final y un segundo cuerpo final, en donde el primer y/o el segundo cuerpo final comprende una primera parte que tiene una sección transversal sustancialmente triangular y equipada con canales y una segunda parte que tiene una sección transversal sustancialmente triangular y equipada con un orificio de entrada para el fluido. Esas realizaciones permiten la extensión de los canales en la zona de cierre y al mismo tiempo la recogida de más fluido en la tubería de entrada.
De acuerdo con una realización preferida, el panel está configurado como una baldosa o una teja, en la que preferiblemente la segunda superficie de soporte comprende al menos un surco diseñado para constituir un asiento para tuberías o soportes que se vayan a conectar al panel.
Ventajosamente, el panel comprende al menos un contacto eléctrico, en particular dos contactos eléctricos, y/o al menos un acoplamiento hidráulico, en particular dos acoplamientos hidráulicos, situados al menos parcialmente en la segunda superficie de soporte.
De acuerdo con otro aspecto de esta invención, un método para fabricar un panel termofotovoltaico comprende los rasgos de la reivindicación 13.
A diferencia de los paneles de la técnica anterior, en los que los componentes se ensamblan por medio de elementos de fijación como por ejemplo tornillos, en el método de acuerdo con la invención es posible ensamblar y sellar los componentes vertiendo al menos una resina en un molde cuya geometría corresponde a la forma final del panel. De acuerdo con una realización preferida, el método comprende verter una primera resina, preferiblemente una resina con propiedades de aislamiento térmico, esperar a que la primera resina solidifique, y verter una segunda resina que sea sustancialmente transparente, de tal manera que se fabriquen de resina tanto la parte transparente del panel como el aislamiento térmico.
De manera ventajosa, el molde comprende al menos un elemento desmontable para fabricar paneles de diferentes tamaños.
Breve descripción de los dibujos
Ventajas y rasgos adicionales de la presente invención son más evidentes en la descripción detallada que se proporciona a continuación, con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran un ejemplo de la misma sin limitar el alcance de la invención, en los cuales:
- La Figura 1 es una vista desde arriba de un panel termofotovoltaico de acuerdo con una realización preferida de la invención
- La Figura 2 es una vista frontal del panel termofotovoltaico de la Figura 1
- La Figura 3 es una vista lateral del panel termofotovoltaico de la Figura 1
- La Figura 4 es una sección transversal del panel termofotovoltaico de la Figura 1 según la línea IV - IV
- La Figura 5 es una sección transversal del panel termofotovoltaico de la Figura 4 según la línea V - V
- La Figura 6 es una vista en perspectiva de una realización preferida del intercambiador de calor
- La Figura 7 es una vista en perspectiva de una realización alternativa del intercambiador de calor
- La Figura 8 ilustra una realización preferida de un molde para implementar el método de acuerdo con la invención.
Descripción detallada de la realización preferida de la invención
En la Figura 1, el número 1 señala un panel termofotovoltaico de acuerdo con una realización preferida de la invención mostrada en vista desde arriba. De acuerdo con la invención, el panel 1 comprende un cuerpo 2 constituido por al menos una resina en la que se encuentran embebidas células fotovoltaicas 3 conectadas a un intercambiador de calor 4, ilustrado en las Figuras 4, 5, 6 y 7. El cuerpo 2 de resina comprende una primera superficie 5 a la que están conectadas las células fotovoltaicas 3, estando estas últimas diseñadas para recibir radiación solar y convertirla en energía eléctrica. Las células fotovoltaicas 3 se fabrican preferiblemente de silicio monocristalino. Preferiblemente, la resina es una resina epoxi polimerizada en frío. Las células fotovoltaicas 3 están conectadas al intercambiador de calor 4, por ejemplo por medio de pasta de silicona con alta conductividad térmica. Como se muestra en la Figura 4, el intercambiador de calor 4 está situado entre la primera superficie de recepción 5 y una segunda superficie de soporte 6 del panel 1, opuesta a la primera. De acuerdo con la invención, el cuerpo 2 de resina comprende la primera superficie de recepción 5 para recibir la radiación solar y la segunda superficie de soporte 6. En la primera superficie 5, el cuerpo 2 tiene una primera capa 7 de resina sustancialmente transparente.
Preferiblemente, la resina transparente está constituida por dos componentes, en donde el primer componente está constituido por una resina epoxi muy líquida que está libre de disolventes y que se deriva de la hidrogenación de bisfenol, mientras que el segundo componente es un endurecedor. Preferiblemente, la proporción de mezcla en peso del primer componente con respecto al segundo es 100:25. Esa resina tiene la propiedad de no volverse amarilla durante el uso. Como se puede apreciar en la realización de las Figuras 2 y 4, la capa 7 de resina transparente rodea a las células fotovoltaicas 3, constituyendo por tanto también una primera parte 9 de las paredes laterales del panel 1. La capa 7 de resina transparente permite una excelente transmisión de la radiación solar incidente y, gracias a su alta resistencia mecánica - estructural, permite que se pueda caminar sobre el panel.
En la realización ilustrada en las figuras, en la segunda superficie de soporte 6 el cuerpo 2 comprende una capa 10 de resina con propiedades de aislamiento térmico, preferiblemente una resina opaca. Más preferiblemente, la resina opaca es una resina de dos componentes, en la que el primer componente está constituido por una resina epoxi y el segundo componente es un endurecedor. Preferiblemente, la proporción de mezcla en peso del primer componente con respecto al segundo es 100:10. Ventajosamente, la resina epoxi de dos componentes se carga con rellenos embebidos en forma de polvo. Asimismo, no contiene disolventes y no se encoge. El grado de aislamiento térmico depende del porcentaje de material aislante cargado y embebido en forma de polvo.
Como se muestra en las Figuras 2 y 4, la capa 10 de resina opaca rodea al menos parcialmente al intercambiador 4 y se extiende de tal manera que constituye una segunda parte 11 de las paredes laterales del panel. La resina opaca mejora el aislamiento térmico del intercambiador 4 y al mismo tiempo permite una fácil producción de perfiles específicos de la segunda superficie de soporte 6 del panel. Además, la fabricación de la segunda superficie 6 utilizando resina permite la preparación de canales para el paso de conexiones hidráulicas y eléctricas.
Ventajosamente, el panel termofotovoltaico 1 está configurado como una baldosa o como una teja, y no requiere una estructura de soporte específica, ya que la resina constituye la estructura de soporte del panel. Como se muestra en las Figuras 2 y 3, la segunda superficie de soporte 6 del panel 1 comprende uno o más surcos 12 para simplificar la instalación del panel 1 en tuberías ya colocadas debajo del suelo o debajo del tejado.
Como se ilustra en la Figura 4, el panel 1 comprende ventajosamente uno o más acoplamientos 13 parcialmente embebidos en la resina en la segunda superficie de soporte 6. Los acoplamientos 13 son preferiblemente del tipo de bayoneta con juntas tóricas, para realizar rápidamente las conexiones hidráulicas. La instalación, por tanto, consiste simplemente en colocar la baldosa o la teja sobre las tuberías que descansan sobre el suelo o sobre el tejado. En la realización ilustrada en la Figura 4, uno o más enchufes eléctricos 14 están embebidos en la segunda superficie 6 para facilitar las conexiones eléctricas.
El panel 1 puede tener una forma rectangular o cuadrada, con lados cuyo tamaño es de entre 200 mm y 800 mm, y un espesor de entre 20 mm y 100 mm. El panel 1 es preferiblemente cuadrado y tiene una superficie expuesta que mide 500 mm x 500 mm con un espesor de 40 mm. Incluso más preferiblemente, el panel 1 tiene una superficie expuesta que mide 400 mm x 400 mm con un espesor de 80 mm, igual al espesor de las baldosas con autoenclavamiento comunes.
El panel termofotovoltaico 1 de acuerdo con la invención permite que las temperaturas se mantengan a aproximadamente 30°C, mucho menores que las temperaturas alcanzadas en funcionamiento (hasta 70°C) por los paneles solares fotovoltaicos de uso generalizado, sobre los que por tanto no se puede caminar. Además, el peso del panel es comparable al de un panel termofotovoltaico clásico y, por lo tanto, no provoca dificultades de transporte y de instalación.
Además, el panel termofotovoltaico 1 de acuerdo con la invención no requiere mantenimiento, ya que se puede sustituir todo el cuerpo 2 sin incurrir en costes mayores que el mantenimiento que implica el desmontaje del panel y la sustitución de componentes.
La Figura 5 ilustra una realización ventajosa del intercambiador de calor 4, que comprende un cuerpo central 15, fabricado preferiblemente de aleación de aluminio, equipado con canales 16, y dos colectores de cierre 17, 18, conectado cada uno de ellos a un extremo 19, 20 del cuerpo central 15. La configuración del cuerpo central 15 del intercambiador 4 es particularmente robusta y es apropiada para su uso en un panel sobre el que se puede caminar. El cuerpo central 15 se fabrica preferiblemente por extrusión. Los colectores de cierre 17, 18 tienen ventajosamente una sección transversal trapezoidal con una mayor sección transversal de flujo en un respectivo orificio de entrada de fluido 193, es decir, en los puntos en que el caudal es mayor, para favorecer una distribución más uniforme del fluido en el intercambiador, mejorando de este modo el intercambio de calor.
En una realización ventajosa, el intercambiador comprende una pluralidad de cuerpos centrales 15 que son adyacentes entre sí, en los cuales un extremo de un primer cuerpo central está conectado a un primer colector 17 y un extremo de un cuerpo central final está conectado a un segundo colector de cierre 18. El intercambiador 4 es por tanto un intercambiador modular cuyo tamaño se define en base a las aplicaciones.
En la realización ilustrada en la Figura 6, el intercambiador comprende una pluralidad de cuerpos centrales 151 que son adyacentes entre sí, dos cuerpos finales 171, 181 que constituyen los colectores de cierre 17, 18 con sección transversal sustancialmente trapezoidal, y dos cuerpos intermedios 200, 201. Cada cuerpo intermedio 200, 201 está situado entre un cuerpo central 151 y un respectivo cuerpo final 171, 181 y tiene una sección transversal sustancialmente trapezoidal. Los cuerpos centrales 151, los cuerpos finales 171, 181 y los cuerpos intermedios 200, 201 se fabrican preferiblemente de aleación de aluminio, ventajosamente por extrusión. En los cuerpos centrales 151 y en los cuerpos intermedios 200, 201 se crean canales de flujo 161 para el fluido. Los cuerpos finales 171, 181 están equipados con un respectivo orificio de entrada 193 para el fluido y no comprenden canales de flujo para el fluido. La configuración de los cuerpos intermedios 200, 201 y de los cuerpos finales 171,181 permite la extensión de los canales incluso en la zona de cierre, en cualquier caso, en los cuerpos finales 171, 181 creando una sección transversal de flujo que es mayor en los puntos en los que el caudal es mayor, mejorando de este modo el intercambio de calor.
Los cuerpos centrales 151, los cuerpos intermedios 200, 201 y los cuerpos finales 171, 181 del intercambiador simplemente se acercan unos a otros y se fijan por medio de tornillos 120. Además, los cuerpos centrales 151, los cuerpos intermedios 200, 201 y los cuerpos finales 171, 181 se sellan unos a otros por medio de la resina, sin necesidad de juntas.
En una realización alternativa, ilustrada en la Figura 7, el intercambiador comprende una pluralidad de cuerpos centrales 151 que son adyacentes entre sí, y dos cuerpos finales 172, 182, fabricados preferiblemente de aleación de aluminio.
Cada cuerpo central 151 está equipado con canales 161 y se fabrica preferiblemente por extrusión. Cada cuerpo final 172, 182 está constituido sustancialmente por un paralelepípedo dividido internamente en dos partes con sección transversal sustancialmente triangular, una primera parte 191 equipada con canales 161 y una segunda parte 192 que comprende un orificio de entrada 193 para el fluido. La forma especial en que están fabricados los cuerpos finales 172, 182 permite que los canales se extiendan incluso en la zona de cierre y garantiza una sección transversal de flujo que es mayor en los puntos en los que el caudal es mayor, favoreciendo una distribución más uniforme del fluido en el intercambiador, mejorando de este modo el intercambio de calor.
Los cuerpos centrales 151 y los cuerpos finales 172, 182 se acercan unos a otros y se fijan por medio de tornillos 120, y se sellan unos a otros por medio de la resina. De acuerdo con la presente invención, el método para fabricar un panel termofotovoltaico comprende los pasos de: fabricar un molde 21, colocar un intercambiador de calor 4 y células fotovoltaicas 3 en el molde 21, verter en frío al menos una resina en el molde, extraer el panel 1 del molde 21.
El molde 21, ilustrado esquemáticamente en la Figura 8, se fabrica ventajosamente de acuerdo con la geometría del panel 1, y está equipado convenientemente con surcos o soportes para los elementos que se insertarán en el panel.
El intercambiador 4 se inserta en el molde 21 ya conectado a las células fotovoltaicas 3 o de forma alternativa se inserta primero el intercambiador 4 y a continuación se conectan al mismo las células fotovoltaicas 3 dentro del molde. Preferiblemente, el intercambiador 4 se inserta sobre soportes 22 adecuados fabricados en el molde 21. A continuación se vierte la resina. Cuando la resina se ha solidificado, se extrae el panel 1 del molde 21.
Mediante ese método es posible fabricar tanto un panel en el que la resina rodea completamente al intercambiador como un panel en el que la resina rodea a la pared conectada a las células fotovoltaicas y a las paredes laterales del intercambiador.
En una realización preferida, primero se vierte en frío una resina con propiedades de aislamiento térmico, preferiblemente una resina opaca, con el fin de constituir la segunda superficie de soporte 6, con una forma adecuada, del panel 1. Se deja solidificar la resina opaca y a continuación se vierte en frío una resina substancialmente transparente, de tal manera que se obtenga una capa 7 con el espesor deseado en las células fotovoltaicas 3.
En una realización ventajosa, antes de verter la resina se insertan uno o más enchufes eléctricos 14 en el molde 21, estando los enchufes embebidos al menos parcialmente en la segunda superficie de soporte 6, para facilitar las conexiones eléctricas directas. De manera similar, antes de verter la resina se pueden insertar en el molde 21 uno o más acoplamientos 13 para las conexiones hidráulicas del panel.
En una realización preferida, el molde 21 comprende una o más paredes desmontables 23, 24 de tal manera que permita la variación del tamaño del panel a fabricar y garantice modularidad durante el paso de producción. El molde comprende preferiblemente dos paredes desmontables 23, 24.
Se pueden aplicar productos para facilitar la separación del panel 1 del molde 21. También puede haber un paso de tratamiento de la primera superficie transparente 5, antes o después de la separación del panel 1 del molde 21.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un panel termofotovoltaico, que comprende una primera superficie (5) para recibir radiación solar, células fotovoltaicas (3) conectadas a dicha primera superficie de recepción (5), un intercambiador de calor (4) conectado a dichas células fotovoltaicas (3), y una segunda superficie (6), opuesta a la primera, para soportar el panel (1), estando situado dicho intercambiador de calor (4) entre dicha primera superficie de recepción (5) y dicha segunda superficie de soporte (6), en donde dichas células fotovoltaicas (3) y dicho intercambiador (4) están embebidos en al menos una resina, preferiblemente resina epoxi polimerizada en frío, para constituir un cuerpo (2) que comprende dicha primera superficie de recepción (5) y dicha segunda superficie de soporte (6), en donde al menos una capa (7) de resina en dicha primera superficie de recepción (5) está constituida por resina transparente.
2. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos una capa (10) de resina en dicha segunda superficie de soporte (6) está constituida por resina con propiedades de aislamiento térmico, preferiblemente una resina opaca.
3. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que dicha capa (7) de resina transparente rodea a las células fotovoltaicas (3).
4. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por que dicha capa (10) de resina con propiedades de aislamiento térmico rodea al menos parcialmente a dicho intercambiador de calor (4).
5. El panel termofotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho intercambiador de calor (4) comprende al menos un cuerpo central (15; 151), fabricado preferiblemente de aleación de aluminio, equipado con canales de flujo (16; 161) para un fluido.
6. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que dicho intercambiador de calor (4) comprende una pluralidad de cuerpos centrales (151) que son adyacentes y están fijados entre sí.
7. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado por que dicho intercambiador de calor (4) comprende un primer colector de cierre (17) conectado a un primer extremo (19) de dicho cuerpo central (15) o de un primer cuerpo central (15), y un segundo colector de cierre (18) conectado a un segundo extremo (20) de dicho cuerpo central (15) o de un cuerpo central final (15), en donde dicho primer colector (17) y/o dicho segundo colector (18) tiene una sección transversal trapezoidal.
8. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 5, 6 ó 7, caracterizado por que dicho intercambiador de calor (4) comprende al menos un cuerpo intermedio (200, 201) situado entre un cuerpo central (15, 151) y un cuerpo final (171, 181), en donde dicho cuerpo final (171, 181) constituye dicho colector (17, 18) y está equipado con un orificio de entrada (193) para el fluido y en donde dicho cuerpo intermedio (200, 201) está equipado con canales de flujo (161) para el fluido.
9. El panel termofotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado por que dicho intercambiador de calor (4) comprende un primer cuerpo final (172) y un segundo cuerpo final (182), en donde dicho primer cuerpo final (172) y/o dicho segundo cuerpo final (182) comprende una primera parte (191) que tiene una sección transversal triangular y equipada con canales (161) y una segunda parte (192) que tiene una sección transversal triangular y equipada con un orificio de entrada (193) para el fluido.
10. El panel termofotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que está configurado como una baldosa o como una teja.
11. El panel termofotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos un contacto eléctrico (14), en particular dos contactos eléctricos (14), y/o al menos un acoplamiento hidráulico (13), en particular dos acoplamientos hidráulicos (13), situados al menos parcialmente en la segunda superficie de soporte (6).
12. El panel termofotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha segunda superficie de soporte (6) comprende al menos un surco (12) diseñado para constituir un asiento para tuberías o soportes que se vayan a conectar al panel.
13. Un método para fabricar un panel termofotovoltaico (1) como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende los pasos de: fabricar un molde (21), colocar un intercambiador de calor (4) y células fotovoltaicas (3) en el molde (21), verter en frío al menos una resina en el molde, extraer el panel (1) del molde (21).
14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que comprende verter una primera resina, preferiblemente una resina con propiedades de aislamiento térmico, esperar a que solidifique dicha primera resina, y verter una segunda resina que sea transparente.
15. El método de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado por que el molde (21) comprende al menos un elemento desmontable (22, 23) para fabricar paneles de diferentes tamaños.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN111397223A (zh) * 2020-04-07 2020-07-10 江西省科学院能源研究所 一种平板型光伏热水组件及其生产工艺方法
EP4257889A3 (de) * 2022-04-08 2024-01-24 Universität Stuttgart Multifunktionale aussenflächen-gebäudeelemente, deren herstellung und verwendung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050161074A1 (en) * 2003-12-16 2005-07-28 Paul Garvison Photovoltaic module mounting unit and system
JP2009081301A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Toyo Tanso Kk 太陽電池ユニット
US20100163098A1 (en) * 2008-12-03 2010-07-01 James Christopher Clemens Receivers for concentrating photovoltaic systems and methods for fabricating the same
US20100224234A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-09 Fischer Jay D Solar energy system
NL2004206C2 (nl) * 2010-02-05 2011-08-08 Tulipps Solar Internat B V Inrichting, paneelhouder en systeem voor het genereren van elektriciteit uit zonnestraling.
CN102844899A (zh) 2010-03-31 2012-12-26 日本碍子株式会社 电子装置
US20130278063A1 (en) * 2012-04-19 2013-10-24 Better Energy Systems Inc. Solar energy collection, storage and power supply device
CN102856410B (zh) * 2012-09-21 2015-03-11 张正泉 弧形太阳能板及加工工艺
DE112015000600T5 (de) * 2014-01-30 2016-11-10 Dana Canada Corporation Wärmetauscher mit abgestimmtem Durchfluss zum Batterie-Thermomanagement
CN204131464U (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 攀枝花大盛世纪新能源科技开发有限公司 太阳能光热复合利用装置
IT201600101227A1 (it) 2016-10-10 2018-04-10 Univ Bologna Alma Mater Studiorum Pannello termofotovoltaico e procedimento di realizzazione di un pannello termofotovoltaico

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