GR1009418B

GR1009418B - Συστηματα ψυξης και καταψυξης τροφοδοτουμενα απο οργανικο φωτοβολταϊκο και μεθοδος παρασκευης για το σκοπο αυτο

Info

Publication number: GR1009418B
Application number: GR20170100441A
Authority: GR
Inventors: Στεργιος Λογοθετιδης; Ευαγγελος Δημητριου Μεκεριδης
Original assignee: Organic Electronic Technologies Private Company
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-12-14
Also published as: EP3462109A8; EP3462109A1

Abstract

Η εφεύρεση αφορά ένα ηλιακό σύστημα ψύξης και κατάψυξης που τροφοδοτείται μέσω ενός εύκαμπτου ελαφριού συστήματος ηλιακής ενέργειας. Το ανωτέρω σύστημα είναι αξιοσημείωτο ως προς το ότι χρησιμοποιεί ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας με βάση τα Οργανικά Φωτοβολταϊκά. Η μέθοδος κατασκευής ενός εύκαμπτου ελαφριού συστήματος ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει μία συστοιχία Οργανικών Φωτοβολταϊκών πάνελ ή τουλάχιστον μίας φορητής μονάδας Οργανικού Φωτοβολταϊκού πάνελ με ένα διαμορφωμένο βύσμα και ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας που λειτουργεί σε χαμηλά ρεύματα. Η εφεύρεση αφορά επίσης μία μέθοδο για την κατασκευή κατάλληλων Οργανικά Φωτοβολταϊκών ευρείας κλίμακας με τεχνικές εκτύπωσης και επίστρωσης Roll- to- Roll για τη λειτουργία ενός συστήματος ψύξης και κατάψυξης που τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια.

Description

Συστήματα ψύξης και καταψύξης τροφοδοτούμενα από οργανικά φωτοβολταϊκά και μέθοδος παρασκευής για το σκοπό αυτό

Πεδίο της εφεύρεσης

Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται στον τομέα παραγωγής ενέργειας από αυτόνομα φορητά συστήματα. Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα εφεύρεση αφορά ένα ελαφρύ εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας βασισμένο σε οργανικά φωτοβολταϊκά που κατασκευάζονται σε πλαστικά υποστρώματα, το οποίο μπορεί εύκολα να μεταφερθεί και να προσαρμοσθεί σε συσκευές ψύξης και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε διάφορα περιβάλλοντα.

Προγενέστερη τεχνική της εφεύρεσης

Το εν λόγω ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης και κατάψυξης αναφέρεται εδώ ως ένα σύστημα ψύξης και κατάψυξης που λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια. Προηγούμενες προσπάθειες παραγωγής εμπορεύσιμων ηλιακών συστημάτων ψύξης και κατάψυξης έχουν γίνει χρησιμοποιώντας συστήματα ηλιακής ενέργειας από φωτοβολταϊκά πάνελ με βάση το πυρίτιο, όπως περιγράφονται στα έγγραφα ευρεσιτεχνιών US4, 126,014, US5,685,152 και US6,453,693. Στην πραγματικότητα, τέτοια συστήματα ηλιακής ενέργειας είναι εύθραστα, βαριά -κυρίως τα πάνελ c-Si ~ 22kg/m<2>, δεν μεταφέρονται εύκολα και δεν μπορούν να ενσωματωθούν σε σύνθετα κεκλιμένες ή / και κυρτές επιφάνειες. Επιπροσθέτως, τα γνωστά αυτά συστήματα ηλιακής ενέργειας είναι άκαμπτα και έχουν χαμηλή απόδοση λειτουργίας κάτω από υψηλές θερμοκρασίες.

Σκοπός της εφεύρεσης

Αναφορικά με την υπάρχουσα τεχνολογία της προηγούμενης τεχνικής σε αυτό το πεδίο, ένα ελαφρύ, εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας που μπορεί να λειτουργήσει υπό συνθήκες χαμηλού φωτισμού και κυρίως υπό υψηλές θερμοκρασίες είναι επιθυμητό. Για ένα τέτοιο σύστημα ψύξης και κατάψυξης που λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια, η εφαρμογή προϊόντων με υψηλή ευκολία προσαρμογής όπως τα οργανικά φωτοβολταϊκά (OPVs), που αποτελούν επανάσταση στη παραγωγή ηλιακής ενέργειας απο πλαστικά υποστρώματα και μπορούν να είναι επίσης ημιδιαφανή, είναι προτιμητέα.

Η τεχνολογία των OPVs είναι ήδη γνωστή. Ωστόσο, εφαρμογές που χρησιμοποιούν μια ελαφριά και εύκαμπτη OPV πάνελ μονάδα ή συστοιχία, ως σύστημα παραγωγής ηλιακής ενέργειας για την τροφοδοσία συστημάτων ψύξης και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος, δεν έχει προβλεφθεί ακόμη.

Περίληψη της εφεύρεσης

Σύμφωνα με την εφεύρεση προτείνεται ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για συσκευές ψύξης και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος, που μπορεί να προσαρμοστεί με απλές διαδικασίες σε οποιαδήποτε επιφάνεια ανεξάρτητα από το μέγεθος και το σχήμα, συνδυάζοντας υψηλή αισθητική και ευκολία στη συντήρηση. Αυτό το εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας αποτελείται από ένα OPV πάνελ ή ένα σύνολο OPV πάνελ που σχηματίζουν μια συστοιχία, συναρμολογημένο με ένα ειδικά σχεδιασμένο βύσμα και ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας.

Το εν λόγω εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας της εφεύρεσης βασίζεται σε οργανικά φωτοβολταικά που κατασκευάζονται με χαμηλό κόστος σε εύκαμπτα υποστρώματα σε κενό, σε κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος ή / και σε αδρανείς ατμόσφαιρες με Roll to Roll (R2R) τεχνικές εκτύπωσης και επίστρωσης, όπως μεταξοτυπία (screen printing), inkjet, offset, βαθυτυπία (gravure), φλεξογραφία, επίστρωση εγκοπής (slot die), ψεκασμό (spray), επίστρωση λεπίδας (doctor blading), ταμπογραφία (pad printing) ή με λεπίδα πάνω σε κύλινδρο εκτυπωτικής πλάκας, και επίσης με εναπόθεση ατμών οργανικών ενώσεων επί πλαστικών υποστρωμάτων υπό αδρανείς και συνθήκες υψηλού κενού.

Η εφεύρεση αυτή υποδεικνύει έτσι τη χρήση πλήρως εκτυπωμένων OPV πάνελ ως εναλλακτική λύση της χρήσης φωτοβολταικών PVs με βάση το πυρίτιο σε εφαρμογές συστημάτων ψύξης και κατάψυξης που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια. Τα εκτυπωμένα OPVs σε πλαστικά υποστρώματα εμφανίζουν πλεονεκτικές ιδιότητες σε σχέση με τα υπάρχοντα βασισμένα στο πυρίτιο, δεδομένου ότι έχουν πολύ χαμηλό βάρος 50,5 kg/m<z>, υψηλή ευκαμψία και εύκολη προσαρμογή, προσφέροντας ελευθερία σχεδιασμού, χρωματισμό και αισθητική, και αποδοτική λειτουργία κάτω από διάχυτο φως, συνθήκες δωματίου και υψηλές θερμοκρασίες.

Τα OPVs προσαρμόζονται με απλό τρόπο πάνω σε οποιαδήποτε επιφάνεια, χωρίς φθορά και ραγίσματα. Η εν λόγω επιφάνεια μπορεί να είναι επίπεδη ή κεκλιμένη, πλαστική ή γυάλινη, ύφασμα ή σκυρόδεμα. Επιπλέον, τα OPVs είναι εύκολα στην εγκατάσταση και τη συντήρηση αφού η απόδοση τους είναι ανεξάρτητη από τη γωνία ακτινοβολίας, συνεπώς, δεν απαιτείται όπως στην περίπτωση των φωτοβολταικών πυριτίου να γίνεται ρύθμιση της κλίσης τους δύο φορές ετησίως ανάλογα με την εποχή. Επιπλέον, τα OPVs είναι φιλικά προς τον χρήστη και το περιβάλλον.

Από την άποψη αυτή, η κατανάλωση ενέργειας για την κατασκευή OPV πάνελ είναι μικρότερη από την ενέργεια που απαιτείται για ένα PV πάνελ πυριτίου.

Τα οργανικά φωτοβολταικά κατασκευάζονται ευκολότερα σε σύγκριση με τα φωτοβολταικά πυριτίου, λόγω της μοριακής φύσης των υλικών που χρησιμοποιούνται σε αυτά. Πράγματι, τα μόρια τους δημιουργώντας λεπτά στρώματα, τα οποία είναι πάρα πολλές φορές λεπτότερα από αυτά του πυριτίου, έχουν ως αποτέλεσμα τη κατασκευή τους με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας που οδηγεί σε σημαντική μείωση του κόστους παραγωγής, πράγμα που αποτελεί αξιοσημείωτο πλεονέκτημα σύμφωνα με την εφεύρεση. Ως εκ τούτου, η εξοικονόμηση ενέργειας είναι μεγαλύτερη στην κατασκευή οργανικών φωτοβολταϊκών OPV σε σύγκριση με φωτοβολταϊκά με βάση πυρίτιο, και ειδικότερα για ψυγεία / καταψύκτες που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια πράγμα που θα μπορούσε να οδηγήσει στην αυξημένη χρήση της ηλιακής ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο και να κάνει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας πιο ελκυστικές για τον μέσο καταναλωτή.

Χάρη στην παρούσα εφεύρεση, προτείνεται έτσι ένα OPV τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης που λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια η οποία συλλέγεται από οργανικά και εκτυπωμένα φωτοβολταϊκά επί πλαστικών υποστρωμάτων.

Από την άποψη αυτή, έχει γίνει αποδεκτό ότι ένα επιθυμητό ελαφρύ, εύκαμπτο, χαμηλού κόστους σύστημα ηλιακής ενέργειας που κατασκευάζεται από εύκαμπτα οργανικά και εκτυπωμένα φωτοβολταϊκά με δυνατότητα σύνδεσης μέσου ενός βύσματος για ευκολία στη χρήση και έναν επαρκή ρυθμιστιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας πολύτιμο για την τροφοδοσία συστημάτων ψύξης και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος σε διάφορα περιβάλλοντα.

Σύμφωνα με μια πιό ιδιαίτερη πτυχή της εφεύρεσης, το εύκαμπτο, ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας έχει τη δυνατότητα να μεταφέρεται και να προσαρτάται με ευκολία απευθείας στις μεταλλικές επιφάνειες ενός ψυγείου / καταψύκτη / ψυγειοκαταψύκτη ή στην οροφή από ύφασμα / πλαστικό ενός καροτσιού/αμαξιδίου ψυγείου ή σε ελαφριές κατασκευές υποστέγων που προστατεύουν μια συσκευή ψύξης και κατάψυξης. Αυτή η εφεύρεση επιτυγχάνει με κατάλληλο τρόπο ενεργειακή αυτονομία για μια πλήρη ημέρα, ιδίως για καρότσια/αμαξίδια ψυγεία για παγωτό, τρόφιμα και ποτά.

Σύμφωνα με μία πρόσθετη πτυχή της εφεύρεσης, αυτή έχει εφαρμογή σε ψυγεία μεταφοράς φαρμάκων στα πλαίσια έργου βοήθειας στην Αφρική και την Ινδία, για παράδειγμα.

Σύμφωνα με άλλη πτυχή της εφεύρεσης, αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ηλιακά ψυγεία / καταψύκτες σε οχήματα αναψυχής (RV), σκάφη και εκδρομές με βάρκα, beach bars, κάμπινγκ, καμπίνες και άλλες εφαρμογές εκτός δικτύου. Αναμφισβήτητα, OPV πάνελ συστοιχίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε προσόψεις κτιρίων και παράθυρα και στις στέγες θερμοκηπίων με σκοπό την επίτευξη ενεργειακής αυτονομίας σε οποιαδήποτε συσκευή/διάταξη ψύξης και κατάψυξης που στεγάζεται.

Σύμφωνα με έναν κύριο τρόπο πραγμάτωσης της εφεύρεσης, το ηλιακό σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης που τροφοδοτείται από OPVs είναι στη μορφή τουλάχιστον μιας OPV πάνελ μονάδας ή συστοιχίας που αποτελείται από έναν αριθμό OPV πάνελ μονάδων ηλεκτρικά συνδεδεμένων μεταξύ τους, και σε ηλεκτρική επικοινωνία με ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας που συνδέεται με έναν συσσωρευτή που είναι συνδεδεμένος με τη συσκευή ψύξης ή / και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος.

Σε μια επιπλέον πραγμάτωση σύμφωνα με την εφεύρεση, ένα βύσμα συνδέεται με τα ηλεκτρόδια ενός OPV πάνελ τα οποία αποτελούνται από αγώγιμη ταινία, σχηματίζοντας μια ολοκληρωμένη μεμονωμένη φορητή OPV πάνελ μονάδα με δίκλωνο καλώδιο. Η ελαφριά εύκαμπτη OPV πάνελ μονάδα μπορεί εύκολα να μεταφερθεί, να είναι σε πολλά διαφορετικά μεγέθη και σχήματα, να ξεδιπλώνεται και να αναδιπλώνεται με ευκολία χωρίς φθορά. Επιπλέον, η OPV πάνελ μονάδα μπορεί να αποκτήσει χρωματισμό από μία παλέτα χρωμάτων του γκρι, καφέ, μπλε και πράσινου, συνδυάζοντας διάφορα φωτοενεργά υλικά και αποδέκτες ηλεκτρονίων. Για εφαρμογές όπου προτιμάται για αισθητικούς λόγους ημιδιαφανή OPVs, όπως για παράδειγμα σε καρότσια/αμαξίδια ψυγεία με παγωτό και καρότσια με ψυκτικό μηχάνημα τροφίμων και ποτών, μια μέθοδος επίσης αποκαλύπτεται.

Σε μία περαιτέρω πραγμάτωση της εφεύρεσης, ένας ρυθμιστής φόρτισης ηλιακής ενέργειας για OPV πάνελ μονάδες αποκαλύπτεται. Ο ρυθμιστής φόρτισης ηλιακής ενέργειας αποτελείται από πηγές σταθερού ρεύματος επειδή οι OPV πάνελ μονάδες λειτουργούν σε χαμηλά έντασης-τάσης χαρακτηριστικά. Αυτός ο ρυθμιστής φόρτισης ηλιακής ενέργειας μπορεί να παρέχει σταθερό ρεύμα σε έναν συσσωρευτή για την αποτελεσματική φόρτιση του, ακόμα και αν υπάρχουν αλλαγές στην αντίσταση από τις ηλεκτρικές διακυμάνσεις των OPV πάνελ.

Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται επίσης σε μια μέθοδο για την κατασκευή οργανικών φωτοβολταϊκών πάνελ που μπορούν επαρκώς να τροφοδοτήσουν συσκευές ψύξης και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος όπου η συσκευή αυτή ψύξης και κατάψυξης τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια από OPVs. Η προτεινόμενη μέθοδος σύμφωνα με μιά κύρια διαδικασία πραγμάτωσης της εφεύρεσης είναι αξιοσημείωτη στο ότι στο ανωτέρω ελαφρύ εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας, όπου το κάθε ανωτέρω OPV πάνελ κατασκευάζεται σε πλαστικά υποστρώματα με R2R τεχνικές εκτύπωσης και επίστρωσης .

Επιπλέον ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της διάταξης και της μεθόδου σύνδεσης αναδεικνύονται στη συνέχεια λεπτομερώς από την περιγραφή ορισμένων τρόπων πραγμάτωσης σύμφωνα με την εφεύρεση, οι οποίοι απεικονίζονται με τη βοήθεια των συνημμένων σχεδίων.

Σύντομη περιγραφή των σχεδίων

Το Σχήμα 1 είναι μια γραφική απεικόνιση που δείχνει έναν τρόπο πραγμάτωσης ενός OPV ηλιακά τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης 1 που βασίζεται σε ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας 2, σύμφωνα με την εφεύρεση.

Το Σχήμα 2A είναι μια γραφική απεικόνιση που δείχνει έναν τρόπο πραγμάτωσης ενός OPV ηλιακά τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης 1 , το οποίο αποτελείται από μία συσκευή ψύξης ή / και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος 3, ένα συσσωρευτή 4, και το ελαφρύ εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας 2 το οποίο περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα OPV πάνελ 5 με ένα βύσμα 6 και ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7.

Το Σχήμα 2Β είναι μία γραφική παρουσίαση μιας συστοιχίας OPV πάνελ 8 που αποτελείται από μια πλειάδα OPV πάνελ 5 με τα βύσματα 6 τους, το καθένα από οποία συνδέονται μεταξύ τους μέσω του δίκλωνου καλωδίου τους 9.

Το Σχήμα 2Γ είναι μία γραφική απεικόνιση ενός τρόπου πραγμάτωσης ενός συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται από οργανικό φωτοβολταικό OPV 1 και βασίζεται σε ένα ελαφρύ εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας 2 σύμφωνα με την εφεύρεση, το οποίο περιλαμβάνει μια OPV πάνελ συστοιχία 8 διατεταγμένη με ένα ρυθμιστή ηλιακής ενέργειας 7 που είναι συνδεδεμένος με έναν συσσωρευτή και τη συσκευή ψύξης ή / και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος 3.

Το Σχήμα 3 είναι μια γραφική απεικόνιση ενός συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται από OPV 1 που έχει διαμορφωθεί για οικιακές εφαρμογές δικτύου 10 σύμφωνα με την εφεύρεση.

Το Σχήμα 4 είναι μία ρεαλιστική όψη ενός πλήρους εκτυπωμένου OPV πάνελ 13 που κατασκευάζεται με τεχνικές εκτύπωσης και επίστρωσης R2R επί πλαστικού υποστρώματος.

Το Σχήμα 5Α απεικονίζει ένα OPV δομοστοιχείο 14 ευρείας κλίμακας που αποτελείται από πολλαπλές OPV κυψέλες 15.

Το Σχήμα 5Β είναι μία σχηματική αναπαράσταση που απεικονίζει ένα R2R εκτυπωμένο OPV πάνελ 18 που αποτελείται από πολλαπλά δομοστοιχεία με ηλεκτρόδια 16 από αγώγιμη ταινία μέσα σε υμένια φραγμού 17 για προστασία από το περιβάλλον.

Το Σχήμα 6 απεικονίζει μία ανεστραμμένη δομή OPV δομοστοιχείου 19 εγχαραγμένη με λέιζερ Ρ1, Ρ2, Ρ3 διεργασίες.

Τα Σχήματα 7Α και 7Β απεικονίζουν μια μονάδα OPV πάνελ 20 καθορισμένη από ένα R2R εκτυπωμένο OPV πάνελ 18 συναρμολογημένο με ειδικό βύσμα 21.

Τα Σχήματα 8Α-8Γ παρουσιάζουν το καθένα τα μέρη που συνθέτουν το βύσμα σύνδεσης για ένα πλήρες R2R εκτυπωμένο OPV πάνελ.

Το Σχήμα 9 είναι ένα ηλεκτρικό σχέδιο που δείχνει τον ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7 που λειτουργεί σε ένα κύκλωμα σταθερής πηγής ρεύματος 27.

Το Σχήμα 10 είναι ένα περαιτέρω ηλεκτρικό σχέδιο που δείχνει ένα OPV σύμπλεγμα ηλιακής ενέργειας που αποτελείται από πολλαπλές συστοιχίες OPV πάνελ 8, όπου η καθεμία από αυτές συνδέεται με ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7 ο οποίος καταλήγει τα ηλεκτρόδια του σε ένα συσσωρευτή 4.

Το Σχήμα 11Α απεικονίζει ένα OPV σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης 1 που τροφοδοτείται από πολλαπλές συστοιχίες OPV πάνελ προσαρμοσμένες στην οροφή μιας τέντας 30.

Το Σχήμα 11 Β είναι μια μικτή παρουσίαση ενός OPV ηλιακά τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης 1 , με ένα εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας 2 που σχηματίζεται από μονάδες OPV πάνελ σε μορφή δίκτυ 31.

Το Σχήμα 11 Γ είναι μία απεικόνιση ενός OPV ηλιακά τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται από μονάδες OPV πάνελ 20 ή συστοιχίες 8 που είναι προσαρμοσμένες απευθείας στις μεταλλικές επιφάνειες της συσκευής ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος 3.

Το Σχήμα 11Δ απεικονίζει ένα καρότσι/αμαξίδιο ψυγείο 33 με ένα OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης 1.

Περιγραφή

Η εφεύρεση αφορά ένα OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης 1 , όπως αυτό έχει περιγράφει λεπτομερώς παραπάνω σε σχέση με τα σχήματα 1-12.

Το σχήμα 1 απεικονίζει μια πρώτη πραγμάτωση ενός συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια από OPV και βασίζεται σε ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας 2 σύμφωνα με την εφεύρεση. Το σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται από OPV αποτελείται από μιά συσκευή ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος η οποία τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια από ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας 2 και ένα συσσωρευτή 4.

Τα εύκαμπτα ελαφριά συστήματα ηλιακής ενέργειας μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία μεταφέρεται ως συνεχές ρεύμα και την αποθηκεύουν σε ένα συσσωρευτή. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια ελέγχεται μέσω ενός ρυθμιστή φόρτισης ο οποίος λειτουργεί σε χαμηλά συνεχή ρεύματα ώστε να εξασφαλίζει ότι ο συσσωρευτής φορτίζει σωστά χωρίς να υποστεί ζημία και χωρίς απώλεια ή αποφόρτιση.

Τα ηλιακά συστήματα ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτούνται από OPV χρησιμοποιώντας τουλάχιστον έναν OPV πάνελ 5 βασίζονται στην ίδια αρχή λειτουργίας με τις συνεχούς ρεύματος συσκευές ψύξης και κατάψυξης με συμπιεστή. Τα ψυγεία και οι καταψύκτες τροφοδοτούμενα από OPV από τη στιγμή που λειτουργούν με συνεχές ρεύμα μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα από το ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζονται έναν μετατροπέα για να λειτουργήσουν, γεγονός που τα καθιστούν ιδανικά σε περιοχές εκτός δικτύου ή περιοχές όπου οι διακοπές ρεύματος είναι συνήθεις και καθημερινές. Τα ηλιακά συστήματα ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος που τροφοδοτούνται από OPV ενσωματώνουν κινητήρες και συμπιεστές χαμηλής τάσης 12 ή 24V σε σύγκριση με συσκευές ψύξης και κατάψυξης τύπου εναλλασσόμενου ρεύματος. Κατά προτίμηση, ένας συμπιεστής συνεχούς ρεύματος με καλή απόδοση απαιτεί μια μπαταρία τύπου DC για συσσωρευτή, από την οποία τα συστήματα ψύξης και κατάψυξης μπορούν να τροφοδοτηθούν στη συνέχεια απευθείας από αυτήν. Υπό συνθήκες χωρίς ηλιακό φως, η μπαταρία διαθέτει ικανή ηλεκτρική ενέργεια για να παρέχει στο ψυγείο για μερικές ημέρες. Μια χωρητικότητα μπαταρίας ικανή για τη λειτουργία του ψυγείου για πέντε ημέρες χωρίς ήλιο συνιστάται.

Επίσης, συνεχούς ρεύματος συμπιεστές μεταβλητής ταχύτητας είναι προτιμότεροι για συστήματα ψύξης ή / και κατάψυξης που τροφοδοτούνται από OPV, δεδομένου ότι αυξάνουν την αποτελεσματικότητα του συστήματος, καθώς μειώνουν ημερισίως τον συνολικό αριθμό των αλληλουχιών εκκίνησης και παύσης του. Γ ια την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης, ένα ηλιακό σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται από OPV απαιτεί υψηλού βαθμού μόνωση γύρω από τους αποθηκευτικούς χώρους.

Ο σχεδιασμός της συσκευής ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος λόγω της θερμικής απώλειας σε συνδυασμό με τα ανοίγματα είναι κατά προτίμηση τύπου μπαούλου με άνοιγμα από το επάνω μέρος από ότι ενός τύπου με πόρτα, ώστε ο κρύος και βαρύς αέρας να παραμένει κυρίως στο εσωτερικό του θαλάμου. Τέλος, είναι απαραίτητο να μην ανοίγεται το ψυγείο περισσότερο φορές από ότι χρειάζεται.

Το Σχήμα 2Α είναι μια γραφική απεικόνιση ενός OPV ηλιακά τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης 1 το οποίο περιλαμβάνει ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας 2, το οποίο σύμφωνα με μιά δεύτερη πραγμάτωση της εφεύρεσης αποτελείται τουλάχιστον από ένα OPV πάνελ 5 με ένα ειδικό βύσμα 6 το οποίο είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένο με ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7 ο οποίος εξασφαλίζει τη σωστή φόρτιση ενός συσσωρευτή. Αυτός ο τρόπος διάταξης προτιμάται για την ηλιακή τροφοδότηση μικρών συσκευών ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος.

Εν τούτοις, όταν οι απαιτήσεις ισχύος μιάς συσκευής ψύξης ή/και κατάψυξης είναι υψηλότερες, συνιστάται η χρησιμοποίηση μιάς OPV πάνελ συστοιχίας.

Το σχήμα 2Β είναι μια περαιτέρω γραφική αναπαράσταση του σχήματος 2Α που απεικονίζει μία συστοιχία OPV πάνελ 8 η οποία αποτελείται από πολλαπλά OPV πάνελ 5 συνδεδεμένα σε σειρά. Η σειριακή σύνδεση επιλέγεται με σκοπό όταν ένα OPV πάνελ παύει να δουλεύει, να λειτουργεί ως σύρμα μεταφοράς του ρεύματος στο επόμενο πάνελ χωρίς να επιβαρύνει το συνολικό κύκλωμα. Ένα δίκλωνο καλώδιο 9 διατίθεται από τη συστοιχία OPV πάνελ για να συνδεθεί στο ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7. Στη συνέχεια, ο συσσωρευτής 4 παρέχει απευθείας την αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια για να ενεργοποιήσει μιά συσκευή ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος με αποδοτικό συμπιεστή. Με αυτό τον τρόπο, ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας 2 που βασίζεται σε συστοιχία OPV πάνελ ορίζεται όπως δείχνεται στο σχήμα 2Γ.

Η συστοιχία OPV πάνελ 8 έχει κανονικές διαστάσεις για να διασφαλίζει την τροφοδότηση των ηλιακών συστημάτων ψύξης ή/και κατάψυξης με επαρκή ισχύ σύμφωνα με τις απαιτήσεις της κατανάλωσης ενέργειας του. Η κατανάλωση ενέργειας ποικίλλει ανάλογα με τη χωρητικότητα και το μοντέλο. Ένα κλασσικό ψυγείο συνεχούς ρεύματος με χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση, όπως αυτό για μεταφορά φαρμάκων χωρητικότητας 49 λίτρων καταναλώνει 8,5 Wh ανά ώρα και ένα ηλιακά τροφοδοτούμενο ψυγείο / καταψύκτης με μπαταρία χωριτικότητας 433 λίτρων με υψηλή ενεργειακή απόδοση καταναλώνει 75 Wh ανά ώρα. Επιπλέον, οι παράμετροι για την επιλογή του κατάλληλου μέγεθους της OPV πάνελ συστοιχίας εξαρτώνται από την αποδοτικότητα του συσσωρευτή (Wh), τις απώλειες καλωδίων, το ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας, την κατασκευαστική ανοχή των OPV πάνελ, τις ακαθαρσίες, τις καιρικές συνθήκες και τα επίπεδα ηλιακής ακτινοβολίας σε διαφορετικές περιόδους του έτους σύμφωνα με την τοποθεσία στην οποία βρίσκονται. Η ενέργεια που απαιτείται από μια OPV πάνελ συστοιχία με σκοπό τη τροφοδοσία μιας συσκευής ψύξης ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος με συμπιεστή χαμηλής πίεσης είναι της τάξης μεταξύ 100-200 Wh. Για να επιτευχθεί υψηλή διαθεσιμότητα ισχύος, ένας αριθμός συστοιχιών OPV πάνελ συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους σε σειρά, παράλληλα, ή και με τους δυο τρόπους, με σκοπό το σχηματισμό ενός OPV συμπλέγματος ηλιακής ενέργειας 29 ικανό να υποστηρίζει τη λειτουργία ενός συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται από OPVs.

To OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να προσαρμόζεται στη κατανάλωση ενέργειας του συνδεδεμένου εξοπλισμού ψύξης, καθώς και στις ιδιαίτερες τοπικές κλιματικές συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος, τη διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία στο σημείο της εγκατάστασης και τις ανάγκες για αυτονομία.

Η επιλογή του τόπου / θέσης / προσανατολισμού / κλίσης της OPV πάνελ συστοιχίας που εγκαθίσταται σε ένα σύστημα ψύξης και κατάψυξης δεν είναι κρίσιμη για την απόδοση και τη λειτουργία του δεδομένου ότι μπορεί να λειτουργεί αποδοτικά υπό διάφορες κλίσεις και χαμηλό φωτισμό. Η συχνότερη συντήρηση των OPV πάνελ αποτελεί ο καθαρισμός της επιφάνειας τους. Ακαθαρσίες ή άλλα υπολείμματα στην επιφάνεια του OPV πάνελ πρέπει να αφαιρούνται, καθώς εμποδίζουν το ηλιακό φως και μειώνουν την ενεργειακή απόδοση του συστήματος.

Τέλος, το συνιστώμενο μέγεθος της μπαταρίας για το OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης 1 εξαρτάται από την ανάγκη για συνεχή λειτουργία. Ένας κίνδυνος θα μπορούσε να εμφανιστεί μόνο εάν η OPV πάνελ συστοιχία δεν ήταν συμβατή με την μπαταρία με αποτέλεσμα η μπαταρία να λειτουργεί πλήρως σε ηλιόλουστες ημέρες. Οι μπαταρίες μολύβδου οξέος είναι πολύ βαριές και τοξικές. Σε αντίθεση με αυτές, για τα OPV ηλιακά τροφοδοτούμενα συστήματα ψύξης ή / και κατάψυξης εξοπλισμένα με μπαταρίες συνιστώνται, είτε μπαταρίες ξηράς φόρτισης, είτε σφραγισμένες μπαταρίες με γέλη που συμμορφώνονται με το πρότυπο IEC 61427 / IEC 60 896 - 21 , 22. Αυστηρή προδιαγραφή και για τους δύο τύπους μπαταριών αποτελεί η ικανότητα τους να αντέχουν τουλάχιστον 1000 κύκλους σε 50% βάθος αποφόρτισης DOD, αλλιώς να είναι δυνατή η συνεχής λειτουργία τους για τουλάχιστον πέντε ημέρες όταν η φωτοβολταική συστοιχία εκτίθεται σε περιορισμένη ακτινοβολία, συννεφιά ή βροχή και δε μπορεί να τροφοδοτήσει τη μπαταρία. Κατά προτίμηση, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν εκείνες με τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, συμπεριλαμβανομένων των τύπων μπαταριών Λιθίου ιόντων και Νικελίου-μεταλλικού υδριδίου. Οι μπαταρίες χρειάζονται συχνά συντήρηση κάθε τρία χρόνια.

Το Σχήμα 3 είναι γραφική απεικόνιση ενός OPV ηλιακά τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης και κατάψυξης που έχει διαμορφωθεί για οικιακές εφαρμογές 10. To OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης και κατάψυξης βασίζεται σε μία πρώτη πραγμάτωση της εφεύρεσης στην οποία προβλέπεται κι ένας αυτόματος διακόπτης 11 που μπορεί να το μεταφέρει στο δίκτυο 12 σε εναλλασόμενη τάση 110V / 220V, και όταν η OPV πάνελ συστοιχία μπορεί να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για τη φόρτιση της μπαταρίας, αυτός τότε να το επαναφέρει σε συνεχή τάση 12V / 24V.

Το Σχήμα 4 είναι μία ρεαλιστική όψη που δείχνει ένα κατασκευασμένο OPV πάνελ 13 με τεχνικές εκτύπωσης και επίστρωσης R2R επί πλαστικών υποστρωμάτων, όπως τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου (PET). Η εταιρία ΟΕΤ βασίζεται στις μοναδικές τεχνολογίες R2R εκτύπωσης και επίστρωσης για τη παραγωγή πλήρως εκτυπωμένων εύκαμπτων OPV πάνελ ανάστροφης δομής (Πλαστικό υπόστρωμα / Κάτω Ηλεκτρόδιο / Στρώμα μεταφοράς Ηλεκτρονίων (ETL) / bulk Φωτοενεργό στρώμα ετεροένωσης/ Στρώμα μεταφοράς Οπών (HTL) / Άνω ηλεκτρόδιο). Τα OPV πάνελ κατασκευάζονται επι παραγγελία με τεχνικές R2R εκτύπωσης με το μέτρο και μπορούν να κοπούν σε οποιοδήποτε μήκος προσαρμοσμένα σε κάθε ανάγκη. Πολλαπλά εύκαμπτα OPV πάνελ διαφόρων σχημάτων και μεγεθών διατεταγμένα με το βύσμα και τα καλώδια τους σύμφωνα με την ειδική παρουσίαση στο σχήμα 2Β, δίνουν τη δυνατότητα σχηματισμού μιας OPV πάνελ συστοιχίας. Τα πλήρως εκτυπωμένα R2R OPV πάνελ της ΟΕΤ βασίζονται σε ευρείας κλίμακας OPV δομοστοιχεία.

Από αυτή την άποψη, το σχήμα 5Α απεικονίζει ένα OPV δομοστοιχείο 14 το οποίο είναι το βασικό δομικό τμήμα ενός εκτυπωμένου OPV πάνελ. Όπως φαίνεται στο σχήμα 5Β, ένα πλήρως R2R εκτυπωμένο OPV δομοστοιχείο αποτελεί μια ομάδα διασυνδεδεμένων σε σειρά OPV κυψελών 15. Μέθοδος σύμφωνα με μία τρίτη πραγμάτωση η οποία ορίζει την R2R κατασκευή OPV δομοστοιχείων από την ΟΕΤ, σε πλαστικά υποστρώματα επικαλυμμένα με διαφανές ηλεκτρόδιο, αποτελείται από τα ακόλουθα στάδια: (ί) επίστρωση εγκοπής slot die του ETL στο κάτω διαφανές ηλεκτρόδιο (ii) Ρ1 λέιζερ διεργασία, (iii) επίστρωση εγκοπής slot die του φωτοενεργού στρώματος στρώσης, (iν) επίστρωση εγκοπής slot die ή μεταξοτυπία με περιστρεφόμενο τύμπανο του HTL, (ν) Ρ2 λέιζερ διεργασία, (νi) εκτύπωση inkjet, μεταξοτυπία ή φλεξογραφία του άνω ηλεκτροδίου και (vii) Ρ3 λέιζερ διεργασία. Από άποψη αισθητικής, η ΟΕΤ κατασκευάζει ημι-διαφανή OPV δομοστοιχεία χρησιμοποιώντας ένα καλής ποιότητας ημιδιαφανές άνω ηλεκτρόδιο με εκτύπωση μελάνης νανοσωματιδίων αργυρίου (Ag), ή πάστας στη μορφή κηρήθρας ή χτένας ή χρησιμοποιώντας νανοσύρματα αργύρου. Τα ημι-διαφανή OPV δομοστοιχεία ενσωματώνουν ένα λεπτότερο HTL σε σύγκριση με τα αδιαφανή. Προκειμένου να απελευθερωθεί η μεγάλη δυναμική των OPVs σε μαζική παραγωγή ενισχύοντας την απόδοση παραγωγής τους, εφαρμόζονται στη γραμμή παραγωγής ισχυρά και μη καταστρεπτικά in-line εργαλεία μετρολογίας. Η in-line παρακολούθηση των οπτικών, δομικών (πρότυπα/μοντέλα επιφάνειας) ιδιοτήτων και ποιότητας των νανοστρωμάτων OPV όπως του ETL, φωτοενεργού στρώματος και HTL σε πολύπλοκες και υψηλού βαθμού ολοκλήρωσης νανοαρχιτεκτονικές, με υψηλή ακρίβεια προβλέπεται με τη χρήση Φασματοσκοπικής Ελλειψομετρίας, Φασματοσκοπίας κατά RAMAN και Φασματοσκοπίας Φωταύγειας. Η χρήση αυτών των in-line τεχνικών μετρολογίας επιτρέπει τον προσδιορισμό του πάχους και των οπτικών και δομικών ιδιοτήτων των εκτυπωμένων νανοϋλικών σε πραγματικό χρόνο, πράγμα που αποτελεί καθοριστική μεθοδολογία για την παραγωγή ημιδιαφανών OPV δομοστοιχείων.

Το σχήμα 5Β απεικονίζει έναν πλήρως R2R εκτυπωμένο OPV πάνελ 18 το οποίο περιλαμβάνει μια σειρά OPV δομοστοιχείων 14 που συνδέονται ηλεκτρικά σε παράλληλη σύνδεση. Ta OPV δομοστοιχεία συνδέονται παράλληλα μέσω των λωριδών από αγώγιμη ταινία 16 που βρίσκονται στις άκρες τους, τα οποία και αποτελούν τα ηλεκτρόδια του OPV πάνελ. Ολόκληρο το OPV πάνελ ενσωματώνεται μέσα σε υμένια φραγμού 17 εμποδίζοντας τη φθορά λόγω υγρασίας και οξυγόνου, διατηρώντας το έτσι αναλλοίωτο κάτω από ακραίες εξωτερικές συνθήκες.

Τα εκτυπωμένα OPV δομοστοιχεία έχουν εγχαραχτεί με υπερ-βραχέως παλμού λέιζερ που βρίσκεται εγκατεστημένο in-line σε R2R πιλοτική/παραγωγική γραμμή και χρησιμοποιείται για μικρο-τεμαχισμό, μικρο-χάραξη και μορφοποίηση ενός ή πολλαπλών στρώσεων αγώγιμων ή/και ημι-αγώγιμων στρωμάτων, όπως οργανικά και/ή ανόργανα ή/και υβριδικά οργανικά/ανόργανα υλικά επί πολυμερικών, εύκαμπτων και πλαστικών υποστρωμάτων και άλλων όπως σε κεραμικά, γυάλινα, μεταλλικά υποστρώματα. Με την πραγματοποίηση inline λέιζερ P1 , P2, P3 διεργασιών 19 σε πλήρη εκτύπωση μαζικής παραγωγής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, τα εγχαραγμένα OPV δομοστοιχεία 14 παρουσιάζουν υψηλότερη ηλεκτρική ισχύ. Το υπερ-γρήγορο λέιζερ που χρησιμοποιείται είναι από ένα Nd: YAG laser πηγή με μήκος παλμού <10ps με λειτουργία κεφαλής που κινείται σε επίπεδο ΧΥ με αυτόματη μερική ευθυγράμμιση ώστε να εγχαράσσει το κινούμενο υπόστρωμα χωρίς παραποίηση των σχεδίων μορφοποίησης.

Σε μία μέθοδο σύμφωνα με τις in-line λέιζερ Ρ1, Ρ2, Ρ3 διεργασίες, η picosecond δέσμη λέιζερ κατασκευάζεται με ένα αρμονικό στοιχείο μετατροπής για τη μετατροπή των παλμών λέιζερ σε προφίλ μίας ουσιαστικά ορθογώνιας εγκάρσιας τομής δύο αρμονικών συχνοτήτων που περιλαμβάνουν τη πρώτη αρμονική -με μήκος υπέρυθρου φωτός στα 1064 nm-, και τη δεύτερη αρμονική - με μήκος ορατού φωτός στα 532 nm. Ιδιαίτερα για την κατασκευή εκτυπωμένων OPVs με in-line εγχάραξη γίνεται κατά τη διάρκεια της R2R εκτύπωσης και επίστρωσης τους λέιζερ αποκόλληση των νανουλικών στρωμάτων με ακρίβεια εγχάραξης της τάξεως ± 50μm πλευρικά και ± 100μm διαμήκη. Ένα πλεονέκτημα του παλμικού picosecond λέιζερ είναι ότι προκαλεί μειωμένες θερμικές επιδράσεις επιτρέπωντας την επιλεκτική απομάκρυνση των ευαίσθητων ομοεπίπεδων λεπτών στρωμάτων, με αξιοσημείωτο τρόπο <0,2 pm.

Σύμφωνα με τη in-line R2R λέιζερ μικροδόμιση των OPV δομοστοιχείων, χρησιμοποιούνται : η Ρ1 διεργασία λέιζερ που εφαρμόζεται για την τμηματοποίηση του πρώτου αγώγιμου στρώματος Πλαστικού υπόστρωμα / κάτω ηλεκτρόδιό / ETL με παρακείμενη ηλεκτρική απομόνωση, η Ρ2 διεργασία λέιζερ για την εγχάραξη διαμέσου του HTL και του φωτοενεργού στρώματος μέχρι κάτωθεν της εμπρόσθιας επαφής (ελαχιστοποίηση απωλειών ισχύος) και η Ρ3 διεργασία λέιζερ για την εγχάραξη διαμέσου του άνω ηλεκτροδίου και του HTL στρώματος για το διαχωρισμό των διασυνδεδεμένων κυψελών. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, το πλήρως R2R εκτυπωμένο OPV δομοστοιχείο έχει σχεδιαστεί ώστε να έχει τη μεγαλύτερη ενεργή επιφάνεια κάλυψης εξασφαλίζοντας την αξιοπιστία των κατασκευαζομένων OPVs που χρειάζεται για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις της αγοράς όσον αφορά τη λειτουργία, τη διάρκεια ζωής και την αναπαραγωγιμότητα.

Τα σχήματα 7Α-7Β είναι σχηματική απεικόνιση μίας μονάδας OPV πάνελ 20. Η OPV πάνελ μονάδα είναι μια φορητή εύκαμπτη ελαφριά διάταξη συλλογής ενέργειας και αποτελείται από ένα πλήρες R2R εκτυπωμένο OPV πάνελ 18 εξοπλισμένο με ένα ειδικό βύσμα 21 που επιτρέπει εύκολη και γρήγορη σύνδεση της διάταξης σε διαφορετικές εφαρμογές τροφοδότησης συνεχούς ρεύματος.

Τα σχήματα 8Α-8Γ απεικονίζουν σχηματικά τα μέρη που συνθέτουν το βύσμα 21 που έχει σχεδιαστεί για ένα πλήρως R2R εκτυπωμένο OPV πάνελ. Το βύσμα 21, όπως φαίνεται στο σχήμα 8Α, αποτελείται από μια πλαστική κασετίνα 22 με πλαστικές ακίδες 23 που περιλαμβάνει δύο αγώγιμες πλάκες 24, μεταλλικές ακίδες 25, και ένα στεγανωτικό δακτύλιο 26. Με το κλείσιμο της πλαστικής κασετίνας, οι μεταλλικές ακίδες διαπερνούν την αγώγιμη ταινία του OPV πάνελ παρέχοντας μηχανική σταθερότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ο στεγανωτικός δακτύλιος εισέρχεται για να αποφευχθεί η διείσδυση υγρασίας και νερού.

Το Σχήμα 9 είναι ένα ηλεκτρικό σχέδιο που δείχνει τον ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7, ο οποίος βασίζεται σε ένα κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος 27. Δεδομένου ότι τα OPVs παράγουν χαμηλής έντασης ρεύμα, προτιμάται ένα κύκλωμα πηγής σταθερού ρεύματος. Μία σταθερή πηγή ρεύματος είναι μια γεννήτρια ισχύος με εσωτερική αντίσταση υψηλότερη συγκριτικά με την αντίσταση του συστήματος ψύξης / κατάψυξης που τροφοδοτεί. Ο ρυθμιστής φόρτισης ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει επίσης μια δίοδο 28 που αποτρέπει την αναστροφή ρεύματος. Η τάση εισόδου του ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας είναι από 10 V έως 40 V και το ρεύμα Isc από 0.2-1. 5 A. Η τάση εξόδου μπορεί να είναι 12V/24V.

Το Σχήμα 10 δείχνει ένα ηλεκτρικό σχέδιο ενός OPV συμπλέγματος ηλιακής ενέργειας 29 που αποτελείται από πολλαπλές OPV πάνελ συστοιχίες 8 όπου η καθεμία από αυτές συνδέεται με ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας 7, ο οποίος καταλήγει τα ηλεκτρόδια του σε ένα συσσωρευτή 4 που είναι συνδεδεμένος με τη συσκευή ψύξη ή/και κατάψυξης συνεχούς ρεύματος 3.

Τα Σχήματα 11Α-11Δ δείχνουν μια ποικιλία εφαρμογών των OPV ηλιακά τορφοδοτούμενων συστημάτων ψύξης και κατάψυξης. Τα ηλιακά ψυγεία που τροφοδοτούνται με ηλιακή ενέργεια από OPV τηρούν τις απαιτήσεις της νομοθεσίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης και του Ηνωμένου Βασιλείου που θέτει όρους ελέγχου της θερμοκρασίας κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά των ευπαθών τροφίμων, σύμφωνα με τον κανονισμό ΕΚ αριθ. 852/2004 που ισχύει για την υγιεινή των τροφίμων. Οι απαιτήσεις αυτές της θερμοκρασίας ισχύουν για ορισμένες κατηγορίες τροφίμων που είναι πιθανόν να αναπτύξουν παθογόνους μικροοργανισμούς ή τοξίνες και πρέπει να είναι κάτω από τους 8<ο>C. Το σχήμα 11 Α δείχνει ένα OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης και κατάψυξης από πολλαπλές OPV πάνελ συστοιχίες που είναι προσαρτημένες πάνω σε μια τέντα 30 με ταινία συγκόλλησης διπλής όψεως ή ταινία Velcro. Το σχήμα 11 Β είναι μια σύνθετη παρουσίαση ενός OPV συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης που τροφοδοτείται ηλιακά από ένα εύκαμπτο ηλιακό σύστημα ενέργειας 2 που σχηματίζεται από OPV πάνελ μονάδες σε μορφή δίκτυ 31. To OPV δίχτυ 31 είναι έτοιμο να αναρτηθεί έπειτα με μηχανικούς αποστάτες σε τέσσερις γωνίες στήριξης μιας κατασκευής 32. Σύμφωνα με την πτυχή 31 , το OPV σύστημα ηλιακής ενέργειας, εκτός από τον κύριο ρόλο του για τη συλλογή ενέργειας, λειτουργεί και ως σκίαστρο στο σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης. Το σχήμα 1 1 Γ παρουσιάζει ένα OPV σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης 1 που τροφοδοτείται ηλιακά μέσω OPV πάνελ μονάδων 20 ή συστοιχιών 8 που μπορούν να ξεδιπλώνουν και να αναδιπλώνουν στο καπάκι του ψυγείου και στις πλευρές του, όταν απαιτούν οι κλιματικές συνθήκες. Οι OPV πάνελ μονάδες ή συστοιχίες μπορούν να προσαρτηθούν με ταινία Velcro σε όλες τις μεταλλικές επιφάνειες του ψυγείου για τη συλλογή ηλιακής ενέργειας από όλες τις κατευθύνσεις. Επίσης, τα προσαρτημένα εύκαμπτα ελαφριά συστήματα ηλιακής ενέργειας μπορούν με αυτόν τον τρόπο να σκιάζουν ολόκληρο το περίβλημα της συσκευής ψυγείου / καταψύκτη.

Το Σχήμα 11Δ απεικονίζει ένα καρότσι/αμαξίδιο ψυγείο 33 από OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή/και κατάψυξης 1 , όπου τα ελαφριά και εύκαμπτα συστήματα ηλιακής ενέργειας 2 του είναι προσαρτημένα στη τέντα και τα πτυσσόμενα παραπέτασμα της 34. Αυτή η επέκταση τους και στα πτυσσόμενα παραπετάσματα μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερη συλλογή ενέργειας και έτσι μεγαλύτερη παροχή ισχύος.

Οι τρόποι πραγμάτωσης που περιγράφονται ανωτέρω σύμφωνα με την παρούσα εφεύρεση, δεν είναι περιοριστικοί και θα πρέπει να γίνει κατανοητό στον ειδικό ότι μπορεί να υπάρξουν και περαιτέρω τρόποι πραγμάτωσης που εμπίπτουν στο πλαίσιο του αντικειμένου της παρούσας εφεύρεσης.

Claims

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

1. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης (1), το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι αποτελείται από μία συσκευή ψύξης ή / και κατάψυξης (3) η οποία τροφοδοτείται από ένα εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας (2).

2. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης (1) σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 1, το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι το ανωτέρω εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας (2) βασίζεται σε μια συστοιχία οργανικών φωτοβολταικών πάνελ ή τουλάχιστον από ένα οργανικό φωτοβολταικό πάνελ (5).

3. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης (1) σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 2, το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι το ανωτέρω εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας (2) περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα οργανικό φωτοβολταικό πάνελ (5) με ένα βύσμα (6), συνδεδεμένο σε αυτό και σε ένα ρυθμιστή φόρτισης ηλιακής ενέργειας (7) που λειτουργεί σε χαμηλά ρεύματα.

4. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης που τροφοδοτείται από οργανικό φωτοβολταικό (1) σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 1 , το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι το ανωτέρω σύστημα ηλιακής ενέργειας περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα οργανικό φωτοβολταικό πάνελ που είναι μια φορητή μονάδα (20).

5. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης (1) σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 4, το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια από τις ανωτέρω φορητές μονάδες οργανικών φωτοβολταικών πάνελ που είναι προσαρτισμένες απευθείας ως μία πτυσσόμενη ενότητα στις μεταλλικές επιφάνειες στην ανωτέρω συσκευή ψύξης και / ή κατάψυξης συνεχούς ρεύματος (3).

6. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης (1) σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 4, το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια από φορητές μονάδες οργανικών φωτοβολταικών πάνελ (20) σε σχηματισμό διχτύου (31).

7. OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο σύστημα ψύξης ή / και κατάψυξης (1) σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 1, το οποίο χαρακτηρίζεται από το ότι αυτό είναι εγκατεστημένο σε ένα καρότσι/αμαξίδιο ψυγείο (33).

8. Ένα βύσμα σύνδεσης καταλλήλως σχεδιασμένο για ένα πλήρως Roll-to-Roll εκτυπωμένο οργανικό φωτοβολταικό πάνελ (21) που πρόκειται να ενσωματωθεί στο ανωτέρω εύκαμπτο ελαφρύ σύστημα ηλιακής ενέργειας του ανωτέρω OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο συστήματος ψύξης ή / και κατάψυξης (1) σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 7.

9. Ένας ρυθμιστής φόρτισης ηλιακής ενέργειας (7) που βασίζεται σε ένα κύκλωμα σταθερού ρεύματος (27) για τη διαχείριση της ισχύος μιας οργανικής φωτοβολταικής πάνελ μονάδας (20) ή / και συστοιχίας (8) προς έναν συσσωρευτή (4) που πρόκειται να συνδεθεί στο ανωτέρω εύκαμπτο σύστημα ηλιακής ενέργειας (2) του ανωτέρω OPV ηλιακά τροφοδοτούμενο συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης (1), σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 7.

10. Μέθοδος για την πραγμάτωση ενός OPV τροφοδοτούμενου συστήματος ψύξης ή/και κατάψυξης σύμφωνα με μία από τις αξιώσεις 1 έως 7, η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα οργανικό φωτοβολταικό πάνελ (5) που κατασκευάζεται επί πλαστικών υποστρωμάτων με τεχνικές εκτύπωσης και επίστρωσης Roll- to- Roll , όπου το κάθε ανωτέρω πάνελ φτιάχνεται ιδανικά για την ανωτέρω συσκευή ψύξης ή/και κατάψυξης (3) συνεχούς ρεύματος που τροφοδοτείται με ηλιακή ενέργεια.

11 . Μέθοδος σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 10, η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι το ανωτέρω οργανικό φωτοβολταικό πάνελ (5) είναι ένα πλήρως Roll-to-Roll εκτυπωμένο (18), το οποίο αποτελείται από πολλαπλά δομοστοιχεία (14) εγχαραγμένα με Ρ1, Ρ2, Ρ3 λέιζερ διεργασίες (19) σε ένα σχέδιο με αυξημένη ενεργή επιφάνεια κάλυψης που φτάνει έως και 80%.

12. Μέθοδος σύμφωνα με την προηγούμενη αξίωση 10 ή 11, η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι βασίζεται σε μαζική παραγωγή πλήρως εκτυπωμένων οργανικών φωτοβολταικών δομοστοιχείων (14) σε ευρεία κλίμακα και περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:

α) παροχή ενός διαφανούς υψηλά αγώγιμου κάτω ηλεκτρόδιου, συνήθως από οξείδιο του ινδίου του κασσιτέρου πάνω σε ένα εύκαμπτο υπόστρωμα, κυρίως υφάσματος, χαρτιού, γυαλιού ή πλαστικού,

β) εκτύπωση ενός στρώματος μεταλλικού οξειδίου που σχηματίζεται από ένα διάλυμα νανοσωματιδίων οξειδίου μετάλλου που λειτουργεί ως στρώμα μεταφοράς ηλεκτρονίων,

γ) ξήρανση με αέρα για την εξάτμιση του διαλύτη του διαλύματος νανοσωματιδίων οξειδίου μετάλλου με διέλευση της εναποτιθέμενης μεμβράνης διαμέσου διαδοχικών σταδίων ξήρανσης με μικρό χρόνο διάρκειας σε κάθε στάδιο και σε χαμηλή θερμοκρασία,

δ) πραγματοποίηση ελέγχου ποιότητας και προσδιορισμού του πάχους και των οπτικών ιδιοτήτων του στρώματος μεταφοράς ηλεκτρονίων με τη βοήθεια in-line εργαλειών μετρολογίας, όπως Φασματοσκοπική Ελλειψομετρία,

ε) διεξαγωγή in-line λέιζερ εγχάραξης Ρ1 για την τμηματοποίηση του πρώτου αγώγιμου στρώματος Υπόστρωμα/Κάτω Ηλεκτρόδιο/ Στρώμα Μεταφοράς Ηλεκτρονίων εντός παρακείμενων ηλεκτρικά απομονωμένων λωρίδων,

στ) εκτύπωση ενός bulk φωτοενεργού στρώματος ετεροένωσης,

ζ) ξήρανση του φωτοενεργού στρώματος με αέρα με διέλευση της εναποτιθέμενης μεμβράνης μέσω διαδοχικών σταδίων ξήρανσης με μικρό χρόνο διάρκειας σε κάθε στάδιο για την εξάτμιση του διαλύτη του και τη θερμοδιάσπαση των διασπώμενων ομάδων με κατάλληλο τρόπο,

η) πραγματοποίηση ελέγχου ποιότητας και προσδιορισμού του πάχους και των οπτικών και δομικών ιδιοτήτων του φωτοενεργού στρώματος με τη βοήθεια in-line εργαλειών μετρολογίας, όπως φασματοσκοπική ελλειψομετρία, φασματοσκοπία Raman και φασματοσκοπία φωταύγειας,

θ) την εκτύπωση ενός υψηλά αγώγιμου οργανικού πολυμερούς ως ένα στρώμα μεταφοράς οπών ,

ι) ξήρανση με αέρα της κινούμενης εναποτιθέμενης μεμβράνης με διέλευση του στρώματος μεταφοράς οπών μέσω διαδοχικών σταδίων ξήρανσης με μικρό χρόνο διάρκειας και σε χαμηλή θερμοκρασία,

κ) διεξαγωγή in-line λέιζερ εγχάραξης Ρ2 στο προστιθέμενο αγώγιμο στρώμα Φωτοενεργό στρώμα / Στρώμα μεταφοράς οπών,

λ) εκτύπωση του άνω ηλεκτροδίου κατασκευασμένου από πάστες ή / και μελάνια νανοσωματιδίων αργύρου,

μ) ξήρανση με αέρα του εκτυπωμένου δεύτερου ηλεκτροδίου με διέλευση της κινούμενης εναποτιθέμενης μεμβράνης μέσω διαδοχικών ξηραντήρων που λειτουργούν σε μικρό χρόνο διάρκειας ο καθένας και σε χαμηλή θερμοκρασία, ν) διεξαγωγή in-line λέιζερ εγχάραξης Ρ3 στο τελικό αγώγιμο στρώμα

Στρώμα Μεταφοράς Οπών/Άνω ηλεκτρόδιο.

13. Μέθοδος σύμφωνα με μία από τις προηγούμενες αξιώσεις 10 έως 12 για πλήρως εκτυπωμένα Roll- to-Roll οργανικά φωτοβολταικά που κατασκευάζονται για την ανάπτυξη λειτουργικών οργανικών φωτοβολταικών διατάξεων, η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι αυτή χρησιμοποιεί τρεις διεργασίες εγχάραξης με λέιζερ Ρ1 , Ρ2, Ρ3 που απαιτούνται για την μείωση την νεκρής περιοχής μεταξύ των φωτοβολταικών κυψελών (15), όπου η πυκνότητα ισχύος του οργανικού φωτοβολταικού αυξάνεται, μειώνοντας έτσι σημαντικά τις απώλειες λόγω αντίστασης.

14. Μέθοδος σύμφωνα με μία από τις αξιώσεις 10 έως 13 , η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι χρησιμοποιείται πηγή λέιζερ Nd: YAG για εγχάραξη με λέιζερ, κατά προτίμηση με μήκος παλμού ενός picosecond.

15. Μέθοδος σύμφωνα με μία από τις αξιώσεις 10 έως 14, η οποία χαρακτηρίζεται από το ότι picosecond λέιζερ χρησιμοποιείται όπου το σχήμα της ακτινοβολίας του κατασκευάζεται με ένα αρμονικό στοιχείο μετατροπής για τη μετατροπή των παλμών λέιζερ σε προφίλ μίας ουσιαστικά ορθογώνιας εγκάρσιας τομής δύο αρμονικών συχνοτήτων που περιλαμβάνουν τη πρώτη αρμονική -με μήκος υπέρυθρου φωτός στα 1064 ηπι-, και τη δεύτερη αρμονική - με μήκος ορατού φωτός στα 532 nm.