ES2945660T3 - Módulo fotovoltaico, módulo híbrido fotovoltaico/térmico y método de fabricación de los mismos - Google Patents

Módulo fotovoltaico, módulo híbrido fotovoltaico/térmico y método de fabricación de los mismos Download PDF

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Abstract

Se describen un módulo fotovoltaico, un módulo híbrido fotovoltaico/térmico y un método de fabricación del mismo. El módulo fotovoltaico comprende: un panel frontal de vidrio (1), un primer panel posterior (4), una capa adhesiva (3) ubicada entre el panel frontal de vidrio y el primer panel posterior, y células fotovoltaicas (5) ubicadas en la capa adhesiva. . Incluida entre el vidrio de la placa frontal y la capa adhesiva hay al menos una capa hueca (2). Dado que el módulo fotovoltaico y el módulo fotovoltaico/térmico comprenden una capa hueca, el propio módulo híbrido fotovoltaico/térmico tiene una función de aislamiento térmico parcial sin necesidad de agregar una placa de bloqueo de vidrio frontal o una capa hueca de aislamiento térmico directamente en frente de la luz. -superficie receptora del módulo, simplificando así la estructura y el proceso de fabricación de un módulo híbrido fotovoltaico/térmico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo fotovoltaico, módulo híbrido fotovoltaico/térmico y método de fabricación de los mismos
Campo técnico
Las realizaciones de la presente divulgación se refieren a un campo de energía solar fotovoltaica y térmica, y en particular a un módulo solar fotovoltaico con una estructura hueca, un módulo fotovoltaico/fototérmico integrado y un método de fabricación del mismo.
Antecedentes
Junto con el desarrollo continuo de la industria, el consumo de energía se incrementa día a día, por lo que la gente empieza a centrarse en el desarrollo de nuevas fuentes de energía. La energía solar se usa como un recurso de energía verde, que es una fuente de energía renovable con el mayor potencial de desarrollo en la tierra, sin duda. Según los diferentes modos de conversión de energía, la aplicación de la energía solar se puede dividir en dos tipos, fotovoltaica y fototérmica. 'Fotovoltaica' es un modo de convertir directamente la energía óptica en energía eléctrica mediante el uso de un efecto fotovoltaico de una interfaz de semiconductor, y 'fototérmica' es un modo de absorción de energía óptica con diferentes longitudes de onda en un espectro de radiación solar mediante el uso de un material y transportar la energía óptica a energía térmica.
Por lo general, la relación de utilización del modo 'fotovoltaico' a la energía solar es inferior al 20 %, y la mayor parte del resto de la energía se convierte en energía térmica, una parte se emite al aire y la otra parte se almacena en una batería para provocar el incremento de temperatura de la batería. Por lo tanto, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado está construido para integrar dos tipos de modos 'fotovoltaico' y 'fototérmico', recolectando así el calor anterior de manera efectiva y mejorando la eficiencia de utilización integral de la energía solar.
Ahora, una tecnología fotovoltaica/fototérmica integrada actual consiste generalmente en que se instala adicionalmente un conjunto recolector térmico en la parte posterior de un módulo fotovoltaico semiacabado convencional, y el aislamiento térmico se realiza en todo el módulo integrado. El método de aislamiento térmico generalmente consiste en instalar una placa de bloqueo de vidrio frontal y una capa de aire frente al módulo integrado. Un diagrama esquemático seccional de un módulo fotovoltaico semiacabado convencional actual es el que se muestra en la figura 1. De arriba a abajo, el módulo fotovoltaico semiacabado convencional incluye sucesivamente: una placa de vidrio frontal 11, una capa de relleno de acetato de etilenovinilo (EVA) 12 y una placa posterior de Tedlar/PET/Tedlar (TPT) 13, en donde unas láminas de celdas 14 se sujetan entre la placa de vidrio frontal 11 y la placa posterior de TPT 13, y la placa de vidrio frontal 11, las láminas de celdas 14 y la placa posterior de TPT 13 se adhieren entre sí mediante la capa de relleno de EVA.
Normalmente, la estructura del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado que incluye el módulo fotovoltaico semiacabado anterior es como se muestra en la figura 2 , debajo del módulo fotovoltaico semiacabado convencional como se muestra en la figura 1, es decir, en un lado inferior de la placa posterior TPT 13, se instala una placa posterior termoconductora 17, específicamente, la placa posterior termoconductora 17 se adhiere a la placa posterior de TPT 13 usando EVA. Un lado inferior de la placa posterior termoconductora 17 está soldado con una tubería de cobre termoconductora 18, de modo que el calor de la placa posterior termoconductora 17 se transmite al exterior para su almacenamiento. Una parte inferior de la tubería de cobre termoconductora 18 y dos lados de cada uno de los componentes anteriores se rellenan con un material de aislamiento térmico 19. Además, encima del módulo fotovoltaico semiacabado convencional como se muestra en la figura 1, en concreto, encima de la placa de vidrio frontal 11, una capa de aire 16 está reservada como capa de aislamiento térmico, y una placa de bloqueo de vidrio frontal 15 está instalada encima de la capa de aire 16. Por último, una periferia de cada una de las partes anteriores se empaqueta usando un marco de aluminio K.
En la estructura del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado como se muestra en la figura 2, la luz penetra en la placa de bloqueo de vidrio frontal 15 desde el lado superior del módulo integrado, pasa a través de la capa de aire 16 y llega a la placa de vidrio frontal 11 del módulo fotovoltaico semiacabado convencional como se muestra en la figura 1, y luego irradia las láminas de celdas 14. Por tanto, en el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado formado de la manera anterior, aunque el efecto de aislamiento térmico se logra para mejorar la eficiencia térmica, se observa a partir de la estructura que se muestra en la figura 2 que debido a que la capa de aire y una pieza de la placa de bloqueo de vidrio frontal 15 están instaladas adicionalmente en la placa de vidrio frontal 11 del módulo fotovoltaico, la tasa de penetración se reduce mientras la luz penetra en la placa de bloqueo de vidrio frontal 15 y la capa de aire 16, es decir, cuanto más decaimiento de la luz se produce, por lo tanto, más se reduce la eficiencia de conversión fotovoltaica.
Asimismo, ya que la placa de bloqueo de vidrio frontal 15 y la capa de aire 16 están instaladas adicionalmente, la estructura del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado es complicada, y el proceso de fabricación es tedioso e ineficiente.
El documento D1 (CN203984350U) divulga un modelo de utilidad relacionado con el campo de aplicación fotovoltaica, en particular relacionado con un conjunto fototérmico fotovoltaico de alta eficiencia, que comprende una placa de celdas, película de alta transparencia dispuesta en el extremo superior de la placa de celdas, y vidrio termoconductor dispuesto en el extremo inferior de la placa de celdas, en donde el extremo superior de la película de alta transparencia está provisto de una capa de aislamiento térmico superior, una capa inferior de conservación del calor está dispuesta debajo del vidrio termoconductor, se reserva una cavidad vacía entre la capa inferior de conservación del calor y el vidrio termoconductor, y se dispone una pluralidad de tubos absorbentes de calor en la cavidad vacía uno al lado del otro. El conjunto fototérmico fotovoltaico considera el aprovechamiento integral de la energía solar, tiene un ingenioso diseño de conservación del calor y aislamiento térmico para el conjunto, puede utilizar la energía solar para generar energía, recolecta y utiliza el calor generado por la energía solar, y utiliza la energía solar de manera integral y eficiente. Cuando la estructura hueca de doble vidrio adoptada por el conjunto fototérmico fotovoltaico se usa integralmente con edificios fotovoltaicos, se pueden lograr efectos de excelente aislamiento térmico, aislamiento acústico y conservación del calor.
El documento D2 (CN205039167U) divulga un modelo de utilidad que divulga un paquete integrado de electricidad de energía solar térmica, incluyendo el marco, estar equipado con una tira en el marco como espejo de opacidad de impresión exterior y una placa inferior de termoconducción de tira como capa interior, la superficie interna de la placa inferior de termoconducción está conectada con el módulo de piezas de células fotovoltaicas solares, formar una cavidad bien sellada entre el espejo de opacidad de impresión y el módulo de piezas de células fotovoltaicas solares y esté equipado con una banda de marco hueco, estar equipado con secador de tamiz de moléculas en la banda del marco, el modelo de utilidad divulga que puede hacer un uso completo del calor cuando se satisfacen las necesidades de disipación de calor, puede prevenir efectivamente además que la superficie de la oblea solar reciba la contaminación, garantizar la tasa de conversión de energía, y aumentar la vida útil.
El documento D3 (CN202871808U) divulga un modelo de utilidad relacionado con un dispositivo de integración de termoelectricidad de vidrio aislante, que comprende capas superior e inferior de paneles de vidrio, un conjunto de matriz de fotocélulas de silicio, un tubo recolector y una ménsula de soporte. El conjunto de matriz de fotocélulas de silicio se coloca en una capa de vidrio hueca. La periferia de las capas superior e inferior de los paneles de vidrio está provista de barras espaciadoras no metálicas con tamices moleculares. Unos huecos entre las barras espaciadoras no metálicas y las capas superior e inferior de los paneles de vidrio se sellan a través del sellador de silicona. El exterior de los paneles de vidrio está revestido con un marco con bordes colgantes. Los bordes colgantes del marco se enganchan en un marco rectangular encerrado por quillas de soporte. El marco rectangular se fija a una superficie de montaje mediante la ménsula de soporte. El dispositivo de integración de termoelectricidad de vidrio aislante puede utilizar tanto la energía térmica como la energía eléctrica, mientras que la temperatura de la fotocélula se reduce para garantizar la generación normal de energía. En la etapa actual, el espacio arquitectónico es limitado. Debido a la adopción del dispositivo, la tasa de utilización del espacio se mejora considerablemente, de modo que se puedan disponer más dispositivos dentro del espacio limitado. Por otra parte, la energía eléctrica y la energía térmica se pueden obtener al mismo tiempo.
Los documentos GB 2 463 671 A, US 2004/182432 A1 y US 2003/070706 A1 divulgan módulos fotovoltaicos convencionales.
Sumario
La invención es como se define en las reivindicaciones independientes 1 y 7. Las realizaciones preferidas se exponen en el conjunto adjunto de reivindicaciones dependientes.
Se proporcionan realizaciones de la presente divulgación en alusión a los problemas anteriores que existen en la técnica anterior, en concreto, se proporcionan un módulo fotovoltaico, un módulo fotovoltaico/fototérmico integrado y un método de fabricación del mismo, de ese modo se puede garantizar el efecto de aislamiento térmico del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado y, mientras tanto, se simplifican la estructura y el proceso de fabricación del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado. Específicamente, los esquemas preferidos de la divulgación pueden reducir el cambio del índice de refracción de la luz en una ruta de transmisión del conjunto y aumentar la transmisividad de la luz.
De acuerdo con un primer aspecto de la divulgación, se proporciona un módulo fotovoltaico, incluyendo: una placa de vidrio frontal, una primera placa posterior, una capa adhesiva proporcionada entre la placa de vidrio frontal y la primera placa posterior, y una lámina de celdas proporcionada en la capa adhesiva, en donde se proporciona al menos una capa hueca entre la placa de vidrio frontal y la capa adhesiva;
el módulo fotovoltaico incluye además una estructura de soporte, en donde la placa de vidrio frontal se soporta en la estructura de soporte, de manera que la placa de vidrio frontal se separe de la capa adhesiva en una distancia determinada para formar la capa hueca;
el módulo fotovoltaico incluye además una segunda placa posterior proporcionada en un lado inferior de la primera placa posterior,
la estructura de soporte se soporta en la segunda placa posterior, y la estructura de soporte contacta directamente con la segunda placa posterior, la segunda placa posterior se adhiere a la primera placa posterior mediante el uso de un adhesivo, y la estructura de soporte rodea el exterior de la primera placa posterior, el adhesivo, la lámina de celdas proporcionada en la capa adhesiva y la capa hueca;
la segunda placa posterior es una placa recolectora térmica.
En una realización preferida, la capa hueca está al vacío o llena de nitrógeno.
De acuerdo con un segundo aspecto de la divulgación, se proporciona un módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado incluye:
el módulo fotovoltaico anterior; y
un conjunto recolector térmico, en donde el conjunto recolector térmico se usa para cubrir el módulo fotovoltaico en una parte inferior y una parte lateral.
En una realización preferida, el conjunto recolector térmico incluye: un intercambiador de calor en contacto con la segunda placa posterior y un material de aislamiento térmico que se usa para realizar una función de recubrimiento en una parte inferior y una parte lateral.
En una realización preferida, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado incluye además: un marco, en donde el marco cubre el lado exterior del material de aislamiento térmico.
En una realización preferida, el intercambiador de calor se fija debajo de la placa recolectora térmica, y/o, el intercambiador de calor es una tubería de cobre termoconductora.
De acuerdo con un tercer aspecto de la divulgación, se proporciona un método de fabricación para el módulo fotovoltaico, que incluye:
se instala una primera placa posterior;
una capa adhesiva y una lámina de celdas se instalan en la primera placa posterior, y las láminas de celdas están hechas para proporcionarse en la capa adhesiva; y
una placa de vidrio frontal se instala sobre la capa adhesiva, de manera que se proporcione al menos una capa hueca entre la placa de vidrio frontal y la capa adhesiva;
se instala una estructura de soporte y la placa de vidrio frontal se coloca en la estructura de soporte, de manera que la placa de vidrio frontal se separe de la capa adhesiva en una distancia determinada para formar la capa hueca.
La etapa de instalación de la estructura de soporte incluye:
la estructura de soporte está hecha para soportarse en la segunda placa posterior y la estructura de soporte contacta directamente con la segunda placa posterior, en donde la segunda placa posterior se instala antes de la etapa de instalar la primera placa posterior, y la primera placa posterior se proporciona sobre la segunda placa posterior y se adhiere a ella mediante el uso de un adhesivo, y la estructura de soporte rodea el exterior de la primera placa posterior, el adhesivo, la lámina de celdas proporcionada en la capa adhesiva y la capa hueca; o antes de instalar la primera placa posterior, primero se instala la segunda placa posterior con la estructura de soporte, y la estructura de soporte contacta directamente con la segunda placa posterior, y la primera placa posterior se instala en la segunda placa posterior, y la estructura de soporte rodea el exterior de la primera placa posterior, un adhesivo entre la primera y la segunda placa posterior, la lámina de celdas proporcionada en la capa adhesiva y la capa hueca;
la segunda placa es una placa recolectora térmica.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la divulgación, se proporciona un método de fabricación para el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, que incluye:
se proporciona el módulo fotovoltaico anterior;
se forma un conjunto colector térmico en la parte inferior y la parte lateral del módulo fotovoltaico.
De acuerdo con el módulo fotovoltaico y el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado de la divulgación, la capa hueca se aplica al módulo fotovoltaico y al módulo fotovoltaico/fototérmico, por lo tanto, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado tiene una función de aislamiento térmico parcial sin necesidad de agregar una placa de bloqueo de vidrio frontal y una capa hueca de aislamiento térmico directamente en frente de la superficie receptora de luz del módulo, simplificando así la estructura y el proceso de fabricación del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado. Asimismo, en comparación con el módulo fotovoltaico/fototérmico de la técnica relacionada, ya que se reduce una capa de la placa de bloqueo de vidrio frontal y se reducen dos veces los cambios del índice de refracción, se mejora la transmisividad de la luz, de ese modo se mejora aún más la eficiencia de conversión y se reduce el coste de producción de los productos.
Los esquemas técnicos de la divulgación se describen más detalladamente con referencia a los dibujos adjuntos y la descripción detallada de las realizaciones a continuación, y se aclara más el efecto beneficioso de la divulgación.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos ilustrados en el presente documento se usan para proporcionar una mayor comprensión de la divulgación y forman parte de la divulgación, que se usan para explicar la divulgación y no pretenden limitar la divulgación.
La figura 1 es un diagrama de estructura en sección de un módulo fotovoltaico semiacabado convencional actual. La figura 2 es un diagrama de estructura en sección de un módulo fotovoltaico/fototérmico integrado fabricado usando el módulo fotovoltaico semiacabado como se muestra en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama de estructura en sección del módulo fotovoltaico que no forma parte de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama esquemático en sección del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado que incluye el módulo fotovoltaico como se muestra en la figura 3 que no forma parte de la presente invención.
La figura 5 es un diagrama de estructura en sección del módulo fotovoltaico de acuerdo con la presente invención. La figura 6 es un diagrama esquemático en sección del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado que incluye el módulo fotovoltaico como se muestra en la figura 5 de acuerdo con otra realización preferida de la divulgación. La figura 7 es un diagrama de estructura en sección del módulo fotovoltaico que no forma parte de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones
Para hacer que el objetivo, los esquemas técnicos y las ventajas de la divulgación sean más claros, la divulgación se describirá adicionalmente a continuación en combinación con los dibujos y realizaciones en detalle. Aparentemente, las realizaciones descritas son simplemente una parte de las realizaciones de la divulgación, pero no son todas las realizaciones. Con base en las realizaciones de la divulgación, todas las demás realizaciones obtenidas por los expertos en la materia con la condición previa sin trabajo creativo estarán dentro del alcance de protección de la divulgación.
Asimismo, cabe señalar que las palabras de ubicación, tal como 'encima' y 'debajo', en el contexto de la divulgación se usan simplemente para describir y expresar convenientemente las posiciones relativas mientras se explican de acuerdo con las formas de disposición que se muestran en las figuras, y no significan la relación de posición absoluta.
De acuerdo con la concepción técnica de la divulgación, para la estructura del módulo fotovoltaico semiacabado convencional como se muestra en la figura 1, se debe considerar que se instala adicionalmente una capa hueca en el módulo fotovoltaico para lograr una función de aislamiento térmico. Específicamente, se puede instalar una capa hueca entre la capa de relleno de EVA y la placa de vidrio frontal, de manera que el propio módulo fotovoltaico formado tenga una función de aislamiento térmico sin necesidad de añadir una placa de bloqueo de vidrio frontal y una capa hueca de aislamiento térmico directamente en el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado formado mediante el uso del módulo fotovoltaico para lograr el efecto de aislamiento térmico. Al mismo tiempo, ya que se reduce una capa de la placa de bloqueo de vidrio frontal, se puede garantizar la transmisividad de la luz, mejorando así la eficiencia de conversión y reduciendo el coste de producción.
En primer lugar, el módulo fotovoltaico (es decir, el módulo fotovoltaico semiacabado) que no forma parte de la presente invención se describe en combinación con la figura 3. Como se muestra en la figura 3, el módulo fotovoltaico incluye una placa de vidrio frontal 1, una capa hueca 2, una capa adhesiva 3, una primera placa posterior 4 y una estructura de soporte 6, en donde la estructura de soporte 6 se usa para soportar la placa de vidrio frontal 1, de manera que la capa hueca 2 se forme entre la capa adhesiva 3 y la placa de vidrio frontal 1, y una lámina de celdas 5 se adhiera a la primera placa posterior 4 usando la capa adhesiva 3.
La placa de vidrio frontal 1 anterior, que puede ser de vidrio templado, por ejemplo, es buena en la transmisión de luz, y tiene cierta intensidad, logrando así una necesaria función de protección. La estructura de soporte 6 se usa para soportar la placa de vidrio frontal 1, en un ejemplo, la estructura de soporte 6 se instala en las dos posiciones de extremo entre la primera placa posterior 4 y la placa de vidrio frontal 1 o toda la posición periférica, de manera que la capa hueca se pueda formar entre la capa adhesiva 3 y la placa de vidrio frontal 1. Por tanto, en un aspecto de la selección de materiales, la primera placa posterior debe seleccionarse de materiales con resistencia mecánica, para lograr el soporte a la estructura de soporte 6. La estructura de soporte no puede limitarse a la forma, solo si se puede formar una capa hueca necesaria entre la placa de vidrio frontal 1 y la capa adhesiva 3. En otra realización, la estructura de soporte también puede instalarse en las dos posiciones de extremo entre la capa adhesiva 3 y la placa de vidrio frontal 1 o en toda la posición periférica, en este momento, la altura de la estructura de soporte 6 es igual al espesor de la capa hueca 2.
Específicamente, como se muestra en la figura 5, que ilustra la realización de la presente invención, el módulo fotovoltaico incluye además una segunda placa posterior 7 (como un producto semiacabado del módulo fotovoltaico/fototérmico, la segunda placa posterior 7 es una placa recolectora térmica), y la estructura de soporte 6 formada en la segunda placa posterior (en concreto, la placa recolectora térmica). La placa recolectora térmica (o denominada placa termoconductora) se describirá con más detalle a continuación.
La capa adhesiva 3 es una capa adhesiva de embalaje de células fotovoltaicas, al menos en una realización alternativa, la capa adhesiva 3 está formada por un material de EVA con buena fuerza adhesiva, durabilidad y propiedades ópticas y similares. Por supuesto, la divulgación no se limita a esto, y también se puede usar un PVB para formar la capa adhesiva. La capa hueca 2 es una capa al vacío en al menos una realización alternativa, o una capa de gas llena de nitrógeno o gases inertes y similares. La placa posterior 4 es una placa posterior de TPT en al menos una realización alternativa. Por supuesto, la divulgación no se limita a esto, y la placa posterior 4 también puede ser una placa posterior de Tedlar/PET/EVA (TPE) o una placa posterior de FPF. La estructura de soporte 6 usa un material con resistencia por la cual se puede soportar la placa de vidrio frontal 1, por ejemplo, una aleación de aluminio y plásticos de ingeniería con alta resistencia mecánica (plásticos ABS). Asimismo, para mejorar la estanqueidad de la capa hueca, cada superficie de conexión (entre la placa de vidrio frontal 1 y la estructura de soporte 6) puede sellarse usando gel de sílice sellante.
La estructura del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado que incluye el módulo fotovoltaico como se muestra en la figura 3 se describe a continuación en combinación con la figura 4. Como se muestra en la figura 4, además del módulo fotovoltaico anterior, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado incluye además un conjunto de recolección térmica, y el módulo fotovoltaico está cubierto por el conjunto de recolección térmica en la parte inferior y la parte lateral, para recolectar la energía térmica y usar la energía térmica. En un ejemplo, el conjunto recolector térmico incluye en concreto: una placa recolectora térmica 7 (o denominada placa termoconductora) situada en la parte inferior del módulo fotovoltaico (por ejemplo, adherida debajo de la primera placa posterior 4), un intercambiador de calor 8 en contacto con la placa recolectora térmica 7 (por ejemplo, instalado en la placa recolectora térmica 7), y un material de aislamiento térmico 9 para realizar una función de recubrimiento en la parte inferior y la parte lateral (por ejemplo, instalado debajo del intercambiador de calor 8 y en la periferia de cada uno de los elementos anteriores). Además, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado puede incluir además un marco K, en donde el marco K se usa para cubrir el lado exterior del material de aislamiento térmico 9, y se usa para encapsular el módulo anterior.
Un adhesivo para adherir la placa recolectora térmica 7 por debajo de la placa posterior 4 puede ser EVA en al menos una realización alternativa, o materiales adhesivos tal como PVB. La placa recolectora térmica o la placa termoconductora 7 usa un material con una buena función recolectora térmica o termoconductora, y en al menos una realización alternativa se selecciona además de entre metales negros, para mejorar la capacidad de recolección térmica, tal como el cadmio negro. El intercambiador de calor 8 usa una tubería de cobre termoconductora en al menos una realización alternativa, que está conectada de manera fija a la superficie inferior de la placa recolectora térmica 7 de una manera tal como soldadura por láser. El intercambiador de calor 8 puede ser una tubería de cobre en forma de S, y de manera combinada de una tubería principal y tuberías capilares, se aumenta así el área de contacto de termoconducción y se mejora la capacidad de intercambio de calor. El material de aislamiento térmico 9, tal como un material espumante de aislamiento térmico en al menos una realización alternativa, puede colocarse entre los espacios libres de las tuberías que forman el intercambiador de calor 8 y las posiciones periféricas de la placa de vidrio frontal 1, la estructura de soporte 6, la placa posterior 4 y la placa recolectora térmica 7, para lograr el buen efecto de aislamiento térmico. El marco K es un marco de metal en al menos una realización alternativa, y además en al menos una realización alternativa está hecho de aluminio o aleación de aluminio. La superficie exterior del material de aislamiento térmico 9 y la posición del borde exterior de la placa de vidrio frontal 1 están cubiertas por el marco K, y el marco K se usa para proteger cada elemento en el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado.
La estructura del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado que incluye el módulo fotovoltaico como se muestra en la figura 5 de acuerdo con otra realización preferida de la presente invención se describe en la figura 6. Como se muestra en la figura 6, además del módulo fotovoltaico anterior, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado incluye además un conjunto de recolección térmica, y el módulo fotovoltaico está cubierto por el conjunto de recolección térmica en la parte inferior y la parte lateral. En la realización, ya que el módulo fotovoltaico incluye una segunda placa posterior 7, mientras que el módulo fotovoltaico se usa en el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, la segunda placa posterior 7 se fabrica usando un material termoconductor o recolector térmico, de manera que la segunda placa posterior 7 se usa como placa recolectora térmica o placa termoconductora. En esta circunstancia, el conjunto recolector térmico no necesita incluir la placa recolectora térmica, sino que solo incluye un intercambiador de calor 8 en contacto con (por ejemplo, instalado en la placa recolectora térmica 7) la segunda placa posterior 7 (en concreto, la placa recolectora térmica o la placa termoconductora), y un material de aislamiento térmico 9 para realizar una función de recubrimiento (por ejemplo, instalado debajo del intercambiador de calor 8 y en la periferia de cada uno de los elementos anteriores) en la parte inferior y en la parte lateral. De forma similar, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado también puede incluir además un marco K, en donde el marco K se usa para cubrir el lado exterior del material de aislamiento térmico 9 y se usa para encapsular el conjunto anterior.
En otro ejemplo, que no forma parte de la presente invención, como se muestra en la figura 7, para obtener la capa hueca 2 en el módulo fotovoltaico, además, se puede incluir un segundo vidrio 10 entre la placa de vidrio frontal 1 y la capa adhesiva 3, el segundo vidrio 10 contacta con la capa adhesiva 3, y dos lados de la capa hueca 2 son la placa de vidrio frontal 1 y el segundo vidrio 10 respectivamente. La capa hueca se instala entre dos capas del vidrio, por lo que es relativamente fácil tanto en el aspecto de soporte como en el aspecto de sellado, por lo que la instalación de la capa adhesiva y la lámina de celdas y similares no se verán afectadas.
Específicamente, un conjunto de vidrio al vacío puede estar formado por la placa de vidrio frontal 1 y el segundo vidrio 10 por adelantado. En concreto, el conjunto de vidrio al vacío G existente puede usarse para reemplazar la placa de vidrio frontal 11 en el módulo fotovoltaico semiacabado convencional como se muestra en la figura 1 en la técnica anterior. Excepto que la placa de vidrio frontal 11 se reemplaza usando el conjunto de vidrio al vacío G, el resto de la estructura del módulo fotovoltaico es la misma que la estructura del módulo fotovoltaico semiacabado convencional como se muestra en la figura 1. En concreto, excepto el conjunto de vidrio al vacío G, el módulo fotovoltaico incluye además una capa adhesiva 3 y una primera placa posterior 4, la lámina de celdas 5 se sujeta entre el conjunto de vidrio al vacío G y la primera placa posterior 4, y el conjunto de vidrio al vacío G, las láminas de celdas 5 y la primera placa posterior 4 se adhieren entre sí mediante la capa adhesiva 3. Para el módulo fotovoltaico en tal estructura, ya que se proporciona la capa de aislamiento térmico al vacío, se logra la buena función de aislamiento térmico. Al mismo tiempo, en comparación con el módulo fotovoltaico de la técnica anterior, la estructura tiene el efecto beneficioso de ser más estable y fiable. Asimismo, ya que una tecnología de vidrio al vacío es relativamente madura, se usa directamente un conjunto de vidrio al vacío de modo que el módulo fotovoltaico tiene además las ventajas de bajo coste, calidad confiable y similares.
Además, mientras que el módulo fotovoltaico con la estructura anterior se aplica al módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, puede hacerse referencia a la estructura como se muestra en la figura 4, en concreto, la estructura incluye una placa recolectora térmica 7 adherida debajo de una primera placa posterior 4 mediante el uso de un adhesivo, un intercambiador de calor 8 fijado en la placa recolectora térmica 7, y un material de aislamiento térmico 9 instalado debajo del intercambiador de calor 8 y la periferia de cada uno de los elementos anteriores, y además incluye un marco K, usado para cubrir el lado exterior del material de aislamiento térmico 9, y encapsular cada uno de los elementos anteriores. Debido a que la estructura es la misma que la estructura que se muestra en la figura 4, no se expresa gráficamente ni se elabora uno por uno en el presente documento.
A continuación se describen métodos de fabricación para el módulo fotovoltaico que no forma parte de la presente invención, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado que incluye el módulo fotovoltaico.
Por un lado, el método de fabricación del módulo fotovoltaico que no forma parte de la presente invención incluye: se instala una primera placa posterior; una capa adhesiva y una lámina de celdas se instalan en la primera placa posterior; y se coloca una placa de vidrio frontal sobre la capa adhesiva, de manera que al menos se incluya además una capa hueca entre la placa de vidrio frontal y la capa adhesiva. A continuación se explica paso a paso.
S1: una capa adhesiva 3 y una lámina de celdas 5 se instalan en la primera placa posterior 4.
Específicamente, la primera placa posterior 4 se recubre sucesivamente con la capa adhesiva 3 y se adhiere con la lámina de celdas 5, de manera que la lámina de celdas 5 se adhiera a la primera placa posterior 4 usando la capa adhesiva. La capa adhesiva 3 se selecciona en al menos una realización alternativa de un material de EVA o un material de PVB como anteriormente. La primera placa posterior 4 es una placa posterior de TPT en al menos una realización alternativa, y puede ser una placa posterior de TPE o una placa posterior de FPF.
S2: se coloca una placa de vidrio frontal 1 sobre la capa adhesiva, de manera que se forma una capa hueca 2 entre la placa de vidrio frontal 1 y la capa adhesiva 3.
Específicamente, en una realización, se puede instalar una estructura de soporte 6 para soportar la placa de vidrio frontal 1, para obtener la capa hueca 2. Por ejemplo, la estructura de soporte 6 puede instalarse en dos posiciones de extremo o en toda la posición periférica entre la primera placa posterior 4 y la placa de vidrio frontal 1, y cada superficie de conexión está sellada, de manera que la capa hueca se pueda formar entre la capa adhesiva 3 y la placa de vidrio frontal 1. También, la estructura de soporte no se limita a esto, solo si se puede formar la capa hueca 2 necesaria entre la placa de vidrio frontal 1 y la capa adhesiva 3. En otra realización, la estructura de soporte 6 también puede instalarse en dos posiciones de extremo o en toda la posición periférica entre la capa adhesiva 3 y la placa de vidrio frontal 1, en este momento, la altura de la estructura de soporte 6 es igual al espesor de la capa hueca 2.
Específicamente, como producto semiacabado del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, el módulo fotovoltaico incluye además una segunda placa posterior, la segunda placa posterior puede usarse como placa recolectora térmica al mismo tiempo en al menos una realización alternativa, en otra realización, la estructura de soporte también se puede formar en la segunda placa posterior, o se puede usar una placa recolectora térmica con la estructura de soporte.
Al menos en una realización alternativa, la capa hueca 2 es una capa al vacío o una capa de gas llena de gases, tal como nitrógeno. La estructura de soporte 6 usa un material con resistencia por la cual se puede soportar la placa de vidrio frontal 1, por ejemplo, una aleación de aluminio y plásticos de ingeniería (plásticos ABS) con alta resistencia mecánica. Asimismo, para mejorar la estanqueidad, cada superficie de conexión (por ejemplo, entre la placa de vidrio frontal 1 y la estructura de soporte 6) en la periferia de la capa hueca se puede sellar usando gel de sílice sellante y similares. En esta circunstancia, la etapa de colocar la placa de vidrio frontal 1 no se puede operar en el aire, en su lugar, se puede operar en el vacío o en un entorno (por ejemplo, una atmósfera de nitrógeno o una atmósfera de gas inerte) llenado correspondientemente con un gas, o se puede operar en el ambiente de aire con muy baja humedad, para evitar que el vapor de agua corroa los materiales internos.
Por otro lado, el método de fabricación mencionado anteriormente para el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado incluye: en primer lugar se forma el módulo fotovoltaico; luego se forma un conjunto recolector térmico en la parte inferior y la parte lateral del módulo fotovoltaico; y además en al menos una realización alternativa, se instala un marco. Específicamente, la etapa de formar un conjunto recolector térmico incluye las etapas de instalar la placa recolectora térmica (o se usa directamente una segunda placa posterior como placa recolectora térmica) en la parte inferior del módulo fotovoltaico, y la instalación de un intercambiador de calor debajo de la placa recolectora térmica y recubrir el lado exterior con un material de aislamiento térmico. A continuación se explica paso a paso.
S3: se forma un conjunto recolector térmico en la parte inferior y la parte lateral del módulo fotovoltaico.
En una realización preferida, la etapa de formar el conjunto recolector térmico incluye específicamente: S31: se instala una placa recolectora térmica 7 en la parte inferior del módulo fotovoltaico (por ejemplo, la placa recolectora térmica y el módulo fotovoltaico están adheridos entre sí); o, en el caso de la presencia de una segunda placa posterior, la segunda placa posterior se usa como placa recolectora térmica. En concreto, la placa recolectora térmica 7 está ubicada debajo de una primera placa posterior 4 en cualquier caso.
Un adhesivo mediante el cual la placa recolectora térmica 7 se adhiere por debajo de la primera placa posterior 4 es un EVA en al menos una realización alternativa, o se selecciona entre materiales adhesivos tal como PVB. La placa recolectora térmica 7 usa un material con una buena función recolectora térmica, y en al menos una realización alternativa se selecciona además de metales negros, para mejorar la capacidad de recolección térmica, por ejemplo, cadmio negro.
S32: se instala un intercambiador de calor 8 en la placa recolectora térmica 7 formada en el lado inferior de la primera placa posterior 4.
En algunas realizaciones, el intercambiador de calor 8 usa una tubería de cobre termoconductora, y está conectado de forma fija a la superficie inferior de la placa recolectora térmica 7 de una manera tal como soldadura por láser. El intercambiador de calor 8 puede ser una tubería de cobre en forma de S, y de manera combinada de una tubería principal y tuberías capilares, por lo tanto, el área de contacto de termoconducción aumenta, y se mejora la capacidad de intercambio de calor.
S33: cubrir con el material de aislamiento térmico 9.
El material de aislamiento térmico 9 es en al menos una realización alternativa un material espumante de aislamiento térmico, el material de aislamiento térmico se coloca adecuadamente entre los espacios libres de las tuberías que componen el intercambiador de calor 8 y las posiciones periféricas de la placa de vidrio frontal 1, la estructura de soporte 6, la primera placa posterior 4 y la placa recolectora térmica 7, tal que se logre el buen efecto de aislamiento térmico.
S4: el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado está además en al menos una realización alternativa provisto de un marco. El marco K es un marco de metal en al menos una realización alternativa, y además en al menos una realización alternativa está hecho de aluminio o aleación de aluminio. La superficie exterior del material de aislamiento térmico 9 y la posición del borde exterior de la placa de vidrio frontal 1 están cubiertas por el marco K, y el marco K se usa para proteger cada elemento en el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado. A continuación, el marco y la placa de vidrio frontal están sellados para evitar la entrada de vapor de agua.
Asimismo, el método de fabricación del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado y el método de fabricación del módulo fotovoltaico se pueden operar simultáneamente, por ejemplo, el método puede incluir: se proporciona una segunda placa posterior con una estructura de soporte, y una primera placa posterior, una capa adhesiva y una lámina de celdas se colocan sucesivamente sobre la segunda placa posterior para laminar; después de laminar, la placa de vidrio frontal se coloca en la estructura de soporte, de manera que la placa de vidrio frontal se separe de la capa adhesiva en una distancia determinada para formar una capa hueca, para obtener el módulo fotovoltaico con la capa hueca; se instala un intercambiador de calor en el lado inferior de la segunda placa posterior; y la parte inferior del intercambiador de calor y la parte lateral del módulo fotovoltaico están cubiertas con un material de aislamiento térmico; y además en al menos una realización alternativa, se instala un marco.
El módulo fotovoltaico, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado y el método de fabricación del mismo de acuerdo con la divulgación se describen en combinación con los dibujos de las figuras 5 y 6. La capa hueca se aplica al módulo fotovoltaico y al módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, por lo tanto, el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado tiene una función de aislamiento térmico parcial sin necesidad de agregar una placa de bloqueo de vidrio frontal y una capa hueca de aislamiento térmico directamente en frente de la superficie receptora de luz del conjunto, simplificando así la estructura y el proceso de fabricación del módulo fotovoltaico/fototérmico integrado.
Específicamente, mientras que el módulo fotovoltaico solo incluye la placa de vidrio frontal (en concreto, no incluye el segundo vidrio), en comparación con el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado en la técnica anterior, ya que se reduce una capa de la placa de bloqueo de vidrio frontal, los cambios del índice de refracción se reducen en una ruta en la que se emite luz al conjunto, por lo que se mejora la transmisividad de la luz, la eficiencia de conversión se mejora aún más y el coste de producción de los productos se reduce.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo fotovoltaico, que comprende: una placa de vidrio frontal (1), una primera placa posterior (4), una capa adhesiva (3) proporcionada entre la placa de vidrio frontal (1) y la primera placa posterior (4), y una lámina de celdas (5) proporcionada en la capa adhesiva (3), en donde se proporciona al menos una capa hueca (2) entre la placa de vidrio frontal (1) y la capa adhesiva (3);
el módulo fotovoltaico comprende además una estructura de soporte (6), en donde la placa de vidrio frontal (1 ) se soporta en la estructura de soporte (6), de manera que la placa de vidrio frontal (1 ) está separada de la capa adhesiva (3) a una distancia determinada para formar la capa hueca (2);
el módulo fotovoltaico comprende además una segunda placa posterior (7) proporcionada en un lado inferior de la primera placa posterior (4),
caracterizado por que,
la estructura de soporte (6) se soporta en la segunda placa posterior (7), y la estructura de soporte (6) entra en contacto directamente con la segunda placa posterior (7), la segunda placa posterior (7) se adhiere a la primera placa posterior (4) mediante el uso de un adhesivo, y la estructura de soporte (6) rodea un exterior de la primera placa posterior (4), el adhesivo, la lámina de celdas (5) proporcionada en la capa adhesiva (3) y la capa hueca (2 ); la segunda placa posterior (7) es una placa recolectora térmica.
2. El módulo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa hueca (2) está al vacío o llena de nitrógeno.
3. Un módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, que comprende:
el módulo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 ; y
un conjunto recolector térmico, en donde el módulo fotovoltaico está cubierto por el conjunto recolector térmico en una parte inferior y una parte lateral.
4. El módulo fotovoltaico/fototérmico integrado de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el conjunto recolector térmico comprende: un intercambiador de calor (8) en contacto con la segunda placa posterior (7) y un material de aislamiento térmico (9) para realizar una función de cobertura en una parte inferior y una parte lateral.
5. El módulo fotovoltaico/fototérmico integrado de acuerdo con la reivindicación 4, que además comprende:
un marco, en donde el marco se usa para cubrir un lado exterior del material de aislamiento térmico (9).
6. El módulo fotovoltaico/fototérmico integrado de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, en donde
el intercambiador de calor (8) está fijado debajo de la placa recolectora térmica, y/o
el intercambiador de calor (8) es una tubería de cobre termoconductora.
7. Un método de fabricación para el módulo fotovoltaico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende:
instalar una primera placa posterior (4);
instalar una capa adhesiva (3) y una lámina de celdas (5) en la primera placa posterior (4), y hacer que la lámina de celdas (5) se proporcione en la capa adhesiva (3); e
instalar una placa de vidrio frontal (1) sobre la capa adhesiva (3), de manera que se proporciona al menos una capa hueca (2) entre la placa de vidrio frontal (1) y la capa adhesiva (3);
instalar una estructura de soporte (6), y colocar la placa de vidrio frontal (1 ) sobre la estructura de soporte (6), de manera que la placa de vidrio frontal (1 ) se separe de la capa adhesiva (3) a una distancia determinada para formar la capa hueca (2 );
en donde en un esquema en el que se instala una estructura de soporte (6), la etapa de instalar una estructura de soporte (6) comprende:
hacer que la estructura de soporte (6) se soporte en una segunda placa posterior (7) y la estructura de soporte (6) entre en contacto directamente con la segunda placa posterior (7), en donde la segunda placa posterior (7) se instala antes de la etapa de instalar una primera placa posterior (4), y la primera placa posterior (4) se proporciona y se adhiere a la segunda placa posterior (7) mediante el uso de un adhesivo, y la estructura de soporte (6) rodea un exterior de la primera placa posterior (4), el adhesivo, la lámina de celdas (5) proporcionada en la capa adhesiva (3) y la capa hueca; o
antes de instalar una primera placa posterior (4), primero instalar una segunda placa posterior (7) con una estructura de soporte (6), y la estructura de soporte (6) entra en contacto directamente con la segunda placa posterior (7), e instalar la primera placa posterior (4) en la segunda placa posterior (7), y la estructura de soporte (6) rodea un exterior de la primera placa posterior (4), un adhesivo entre la primera y la segunda placa posterior, la lámina de celdas (5) proporcionada en la capa adhesiva (3) y la capa hueca (2);
la segunda placa posterior (7) es una placa recolectora térmica.
8. Un método de fabricación para el módulo fotovoltaico/fototérmico integrado, que comprende: proporcionar el módulo fotovoltaico por medio del método de fabricación de acuerdo con la reivindicación 7; y formar un conjunto recolector térmico en una parte inferior y una parte lateral del módulo fotovoltaico.
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