ITBS20120021A1 - FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD FOR ITS REALIZATION - Google Patents
FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD FOR ITS REALIZATION Download PDFInfo
- Publication number
- ITBS20120021A1 ITBS20120021A1 IT000021A ITBS20120021A ITBS20120021A1 IT BS20120021 A1 ITBS20120021 A1 IT BS20120021A1 IT 000021 A IT000021 A IT 000021A IT BS20120021 A ITBS20120021 A IT BS20120021A IT BS20120021 A1 ITBS20120021 A1 IT BS20120021A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- sheet
- module
- photovoltaic
- photovoltaic module
- vinyl acetate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 52
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 52
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 16
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 16
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 claims description 13
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 claims description 12
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 11
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QHSJIZLJUFMIFP-UHFFFAOYSA-N ethene;1,1,2,2-tetrafluoroethene Chemical group C=C.FC(F)=C(F)F QHSJIZLJUFMIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- XWJRCNQFQUBEAV-NSCUHMNNSA-N (e)-5-fluoropent-2-ene Chemical group C\C=C\CCF XWJRCNQFQUBEAV-NSCUHMNNSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 claims 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 49
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 101000969770 Homo sapiens Myelin protein zero-like protein 2 Proteins 0.000 description 5
- 102100021272 Myelin protein zero-like protein 2 Human genes 0.000 description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 210000003771 C cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920006149 polyester-amide block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
- H02S30/10—Frame structures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/42—Cooling means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
Titolo: “Modulo fotovoltaico flessibile e metodo per la sua realizzazione†Title: â € œFlexible photovoltaic module and method for its realizationâ €
Campo dell’Invenzione Field of Invention
La presente invenzione riguarda un modulo fotovoltaico flessibile, in particolare in silicio cristallino, e un metodo per la sua realizzazione. The present invention relates to a flexible photovoltaic module, in particular in crystalline silicon, and a method for its realization.
Stato della tecnica State of the art
In generale un modulo fotovoltaico può essere definito come un dispositivo di conversione diretta dell’energia luminosa in energia elettrica. In general, a photovoltaic module can be defined as a device for direct conversion of light energy into electrical energy.
Attualmente si sono affermati sul mercato due tipologie di moduli fotovoltaici: i moduli in silicio amorfo e i moduli in silicio cristallino. La presente invenzione concerne il secondo tipo di moduli. Currently, two types of photovoltaic modules have established themselves on the market: amorphous silicon modules and crystalline silicon modules. The present invention relates to the second type of modules.
Nei moduli in silicio amorfo gli atomi di silicio vengono deposti chimicamente in forma amorfa, cioà ̈ strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di un supporto flessibile, ad esempio una pellicola o un nastro, formando uno strato uniforme di alcuni micron. In linea di massima viene riconosciuto ai moduli fotovoltaici in silicio amorfo un rendimento (o efficienza) mediamente minore rispetto al rendimento dei moduli in silicio cristallino, dove con il termine rendimento si indica il rapporto tra l’energia elettrica prodotta dal modulo e l’energia luminosa che colpisce la sua superficie; inoltre il rendimento dei moduli in silicio amorfo à ̈ soggetto a decadimento nel tempo. Normalmente i moduli in silicio amorfo hanno un rendimento inferiore al 10%. In amorphous silicon modules the silicon atoms are chemically deposited in amorphous form, that is structurally disorganized, on the surface of a flexible support, for example a film or a tape, forming a uniform layer of a few microns. Generally speaking, amorphous silicon photovoltaic modules are recognized as having an average yield (or efficiency) lower than the yield of crystalline silicon modules, where the term yield indicates the ratio between the electrical energy produced by the module and the ™ light energy hitting its surface; moreover, the performance of amorphous silicon modules is subject to decay over time. Normally amorphous silicon modules have an efficiency of less than 10%.
Un enorme vantaggio dei moduli in silicio amorfo, oltre al minore costo di produzione rispetto ai moduli in silicio cristallino, Ã ̈ dato dal fatto di essere flessibili e quindi adattabili alle superfici curve. In pratica i moduli in silicio amorfo sono commercializzati in forma di nastri simili a tappeti che possono essere stesi su superfici piane o curve, ed eventualmente arrotolati. A huge advantage of amorphous silicon modules, in addition to the lower production cost compared to crystalline silicon modules, is that they are flexible and therefore adaptable to curved surfaces. In practice, the amorphous silicon modules are marketed in the form of tapes similar to carpets that can be spread on flat or curved surfaces, and possibly rolled up.
I moduli in silicio cristallino sono configurati come un assieme di celle interconnesse elettricamente; ciascuna cella à ̈ costituita da un wafer piano e rigido, cioà ̈ non flessibile, di silicio monocristallino o policristallino. La connessione tra le celle à ̈ ottenuta con nastri metallici. A sua volta un singolo modulo fotovoltaico può essere incluso in una cornice di supporto per formare un pannello fotovoltaico installabile all’aperto. Il rendimento di un modulo fotovoltaico (e quindi del relativo pannello) à ̈ il rapporto tra l'energia elettrica prodotta dal modulo e l'energia luminosa che impatta contro la superficie delle sue celle. Normalmente i moduli in silicio cristallino hanno un rendimento compreso tra il 15% e il 17%. The crystalline silicon modules are configured as an assembly of electrically interconnected cells; each cell is made up of a flat and rigid wafer, that is not flexible, of monocrystalline or polycrystalline silicon. The connection between the cells is obtained with metal strips. In turn, a single photovoltaic module can be included in a support frame to form a photovoltaic panel that can be installed outdoors. The yield of a photovoltaic module (and therefore of the relative panel) is the ratio between the electrical energy produced by the module and the light energy that impacts against the surface of its cells. Normally crystalline silicon modules have an efficiency between 15% and 17%.
Il maggior costo di produzione di questi moduli rispetto ai moduli in silicio amorfo à ̈ legato al processo di purificazione dell’ossido di silicio di partenza; i wafer che compongono le celle sono infatti realizzati con silicio la cui purezza deve essere la massima possibile. The higher production cost of these modules compared to amorphous silicon modules is linked to the purification process of the starting silicon oxide; the wafers that make up the cells are in fact made with silicon whose purity must be the highest possible.
I moduli in silicio cristallino hanno lo svantaggio non trascurabile di essere rigidi, ovvero non possono subire flessioni rispetto al piano di giacitura delle relative celle, che altrimenti si spezzerebbero compromettendo il funzionamento del modulo stesso. Crystalline silicon modules have the non-negligible disadvantage of being rigid, that is, they cannot undergo bending with respect to the plane of positioning of the relative cells, which otherwise would break, compromising the functioning of the module itself.
Proprio per impedire alle celle in silicio cristallino di rompersi quando soggette a forze di flessione, la struttura dei moduli à ̈ assolutamente rigida. In pratica i moduli sono laminati secondo una conformazione a sandwich. Il laminato, o sandwich, comprende nell’ordine: Precisely to prevent crystalline silicon cells from breaking when subjected to bending forces, the structure of the modules is absolutely rigid. In practice, the modules are laminated according to a sandwich conformation. The laminate, or sandwich, includes in the order:
- un elemento posteriore di supporto, chiamato comunemente backsheet, destinato ad essere rivolto verso terra, realizzato in un materiale isolante con scarsa dilatazione termica, tipicamente una lastra di vetro temperato o un foglio in un materiale polimerico come il tedlar; - a rear support element, commonly called backsheet, intended to face the ground, made of an insulating material with low thermal expansion, typically a sheet of tempered glass or a sheet of a polymeric material such as tedlar;
- un primo foglio di etilene vinil acetato, spesso indicato con la sigla EVA; - a first sheet of ethylene vinyl acetate, often indicated with the initials EVA;
- le celle di silicio monocristallino o policristallino connesse in serie e/o parallelo mediante nastrini metallici; - monocrystalline or polycrystalline silicon cells connected in series and / or parallel by metal strips;
- un secondo foglio di etilene vinil acetato; - a second sheet of ethylene vinyl acetate;
- una lastra di vetro trasparente e temperato, destinata ad essere rivolta verso il cielo, la cui funzione à ̈ quella di proteggere le celle fotovoltaiche dagli agenti atmosferici, come la pioggia o la grandine, o da detriti portati dal vento, dalle foglie, ecc.. - a sheet of transparent and tempered glass, intended to be turned towards the sky, whose function is to protect the photovoltaic cells from atmospheric agents, such as rain or hail, or from debris carried by the wind, leaves, etc. ..
L’assieme descritto sopra subisce un processo di laminazione a caldo e sottovuoto in forno laminatore. L’etilene vinil acetato fonde e polimerizza, agendo da collante inerte che stabilizza la struttura del modulo, isolando dall’aria le celle e i nastrini che le connettono elettricamente. The assembly described above undergoes a hot and vacuum lamination process in a laminating oven. Ethylene vinyl acetate melts and polymerizes, acting as an inert glue that stabilizes the structure of the module, isolating the cells and the strips that connect them electrically from the air.
Il modulo così formato viene completato con alcuni accessori prima di divenire un pannello solare commerciale. Le terminazioni elettriche dei nastrini metallici vengono chiuse in una morsettiera stagna, detta anche scatola di giunzione, generalmente fissata al backsheet, in linea con una delle celle, e una cornice in alluminio viene incollata al perimetro del modulo per consentirne il fissaggio su strutture quali edifici o telai di sostegno. The module thus formed is completed with some accessories before becoming a commercial solar panel. The electrical terminations of the metal strips are closed in a watertight terminal block, also called the junction box, generally fixed to the backsheet, in line with one of the cells, and an aluminum frame is glued to the perimeter of the module to allow it to be fixed on structures such as buildings or support frames.
L’installazione dei pannelli solari costruiti con i moduli fotovoltaici a silicio cristallino non à ̈ semplice. Dato che i moduli non sono flessibili, e quindi non possono essere curvati per conformarsi ad eventuali superfici non piane, come ad esempio alcuni tetti di edifici industriali, i pannelli devono essere fissati ad appositi telai di sostegno realizzati su misura, ad esempio piedi o staffe in metallo o plastica precedentemente posizionati sul tetto dell’edificio considerato. Evidentemente la predisposizione dei telai di sostegno e delle strutture di fissaggio richiede tempo e spesso comporta rischi per l’incolumità degli addetti, oltre che un aumento dei costi di installazione e dei materiali stessi. The installation of solar panels built with crystalline silicon photovoltaic modules is not easy. Since the modules are not flexible, and therefore cannot be curved to conform to any non-flat surfaces, such as some roofs of industrial buildings, the panels must be fixed to special support frames made to measure, for example feet or brackets. in metal or plastic previously positioned on the roof of the building in question. Obviously, the preparation of the support frames and fixing structures takes time and often involves risks for the safety of the workers, as well as an increase in installation costs and the materials themselves.
Un ulteriore inconveniente à ̈ legato alla modalità di connessione di più pannelli a formare un impianto fotovoltaico. Tipicamente, più pannelli vengono collegati insieme tramite cavi elettrici e per mezzo della morsettiera di ciascun pannello, a formare le cosiddette stringhe; le stringhe vengono poi collegate con uno o più quadri elettrici in corrente continua CC; generalmente occorrono più quadri CC, connessi a loro volta in parallelo. I quadri CC sono poi connessi ad uno o più inverter che trasformano la corrente continua prodotta dai pannelli solari in corrente alternata AC. Gli inverter sono poi connessi a corrispondenti quadri elettrici AC, a loro volta connessi alla rete elettrica domestica o civile. A volte à ̈ inoltre previsto un modulo per il controllo in remoto dell’impianto fotovoltaico. A further drawback is linked to the method of connecting several panels to form a photovoltaic system. Typically, several panels are connected together by electric cables and by means of the terminal block of each panel, to form the so-called strings; the strings are then connected to one or more direct current DC electrical panels; more than one CC switchboard is generally required, connected in turn in parallel. The DC panels are then connected to one or more inverters which transform the direct current produced by the solar panels into alternating current AC. The inverters are then connected to corresponding AC electrical panels, which are in turn connected to the domestic or civil electricity grid. Sometimes there is also a module for remote control of the photovoltaic system.
I quadri elettrici e gli inverter sono notevolmente ingombranti e questo spesso rende necessario prevedere un apposito locale o armadio negli edifici. Inoltre si riscontrano normalmente elevate perdite di energia elettrica nella connessione tra i pannelli e i quadri elettrici CC. Electrical panels and inverters are very bulky and this often makes it necessary to provide a special room or cabinet in buildings. Furthermore, there are normally high losses of electrical energy in the connection between the panels and the DC electrical panels.
Altri inconvenienti sono propri della tecnologia “standard†. Uno di questi à ̈ dato dal fatto che la morsettiera di ogni pannello si surriscalda durante il funzionamento, ed essendo predisposta in corrispondenza di alcune celle fa si che anch’esse si surriscaldino facilmente, determinando un calo di rendimento dell’intero modulo e una diminuzione della producibilità . Other drawbacks are inherent to the â € œstandardâ € technology. One of these is given by the fact that the terminal block of each panel overheats during operation, and being arranged in correspondence with some cells, they too overheat easily, causing a drop in efficiency of the entire module and a decrease in manufacturability.
Un altro inconveniente à ̈ costituito dal fatto che i moduli fotovoltaici ora disponibili sono pesanti; la lastra di vetro di copertura superiore del sandwich incide negativamente sul peso. Questo complica il trasporto e la posa in opera. Another drawback is the fact that the photovoltaic modules now available are heavy; the upper cover glass plate of the sandwich negatively affects the weight. This complicates transport and installation.
Scopi e sommario dell’invenzione Aims and summary of the invention
Pertanto un primo scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un modulo fotovoltaico in silicio cristallino che sia flessibile, ovvero possa flettere rispetto al piano di giacitura delle sue celle, e più leggero rispetto alle soluzioni note. Therefore, a first object of the present invention is to provide a crystalline silicon photovoltaic module that is flexible, that is, it can flex with respect to the plane of its cells, and lighter than known solutions.
Un secondo scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un modulo fotovoltaico in silicio cristallino che risulti facilmente installabile e che in una forma di realizzazione funga anche da copertura. A second object of the present invention is to provide a crystalline silicon photovoltaic module which can be easily installed and which in one embodiment also acts as a cover.
Un terzo scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un modulo fotovoltaico in silicio cristallino che risulti semplice da connettere alla rete elettrica in corrente alternata. A third object of the present invention is to provide a crystalline silicon photovoltaic module which is easy to connect to the alternating current electrical network.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un pannello fotovoltaico in silicio cristallino che non subisca il surriscaldamento di una cella rispetto alle altre celle. A further object of the present invention is to provide a crystalline silicon photovoltaic panel which does not undergo the overheating of a cell with respect to the other cells.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di un modulo fotovoltaico in silicio cristallino flessibile. A further object of the present invention is to provide a method for manufacturing a photovoltaic module in flexible crystalline silicon.
In un suo primo aspetto la presente invenzione concerne pertanto un modulo fotovoltaico secondo la rivendicazione 1. In a first aspect, the present invention therefore relates to a photovoltaic module according to claim 1.
In particolare, l’invenzione ha per oggetto un modulo fotovoltaico comprendente: In particular, the invention relates to a photovoltaic module comprising:
- una prima lamina di supporto, sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura; - a first support lamina, substantially flat and flexible with respect to the relative lying plane;
- una o più celle fotovoltaiche in silicio monocristallino o policristallino disposte sulla faccia superiore della prima lamina, direttamente a contatto con questa o con l’interposizione di almeno un primo foglio di etilene vinil acetato EVA; - one or more photovoltaic cells in monocrystalline or polycrystalline silicon arranged on the upper face of the first sheet, directly in contact with this or with the interposition of at least one first sheet of ethylene vinyl acetate EVA;
- almeno una pellicola plastica trasparente, definita frontsheet, disposta sulle celle fotovoltaiche per isolarle rispetto all’esterno, direttamente a contatto con queste oppure con l’interposizione di almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato; - at least one transparent plastic film, defined frontsheet, placed on the photovoltaic cells to isolate them from the outside, directly in contact with them or with the interposition of at least a second ethylene vinyl acetate sheet;
e in cui la prima lamina di supporto, le celle fotovoltaiche, la pellicola plastica trasparente e gli eventuali fogli di etilene vinil acetato sono laminati insieme a caldo a formare un sandwich flessibile rispetto al piano di giacitura di uno qualsiasi dei suoi strati, ovvero capace di assumere una configurazione convessa o concava. and in which the first support foil, the photovoltaic cells, the transparent plastic film and any ethylene vinyl acetate sheets are hot laminated together to form a flexible sandwich with respect to the plane of position of any of its layers, i.e. capable of assume a convex or concave configuration.
Vantaggiosamente il modulo secondo la presente invenzione à ̈ privo di lastre rigide o strati rigidi quali, ad esempio, lastre di vetro che non flettono. In sostanza il sandwich comprende lamine o elementi flessibili, cioà ̈ in grado di assecondare la curvatura impartita al modulo. In altre parole il modulo può assumere senza rompersi una configurazione concava o convessa. Advantageously, the module according to the present invention has no rigid plates or rigid layers such as, for example, glass plates which do not flex. Basically, the sandwich includes sheets or flexible elements, that is, able to accommodate the curvature imparted to the module. In other words, the module can assume a concave or convex configuration without breaking.
Prove sperimentali hanno dimostrato che inglobando le celle fotovoltaiche - che, come si à ̈ detto, sono rigide - in una struttura a sandwich come quella descritta, le stesse celle riescono ad assecondare le curvature impartite al modulo, senza rompersi. Experimental tests have shown that by incorporating the photovoltaic cells - which, as we have said, are rigid - in a sandwich structure like the one described, the same cells are able to accommodate the curvatures imparted to the module, without breaking.
Ad esempio un modulo rettangolare lungo 1 metro à ̈ in grado di flettersi al punto tale che le sue due estremità giacciono su piani ortogonali. Moduli più lunghi, ad esempio aventi lunghezza pari a 6 metri, possono addirittura essere arrotolati per facilitarne il trasporto non superando la curvatura massima consentita. For example, a 1 meter long rectangular module is able to flex to the point that its two ends lie on orthogonal planes. Longer modules, for example having a length of 6 meters, can even be rolled up to facilitate transport by not exceeding the maximum allowed curvature.
Ad esempio, i fogli di etilene vinil acetato sono configurati per essere laminati, e quindi polimerizzare, ad una temperatura maggiore o uguale a circa 150°C per un tempo inferiore a 30 minuti. Con il nome commerciale Vistasolar sono commercializzati film di etilene vinil acetato adatti per la realizzazione del modulo fotovoltaico oggetto dell’invenzione. For example, the ethylene vinyl acetate sheets are configured to be laminated, and then polymerized, at a temperature greater than or equal to about 150 ° C for less than 30 minutes. Under the trade name Vistasolar, ethylene vinyl acetate films suitable for making the photovoltaic module object of the invention are marketed.
Preferibilmente la prima lamina di supporto à ̈ realizzata in un materiale scelto tra il polivinilfluoruro, il polivinildenfluoruro, il polietileneterftalato, un elastomero termoplastico a base stirenica o poliolefinica o poliuretanica o di poliestere o poliammidica. Preferably, the first support lamina is made of a material selected from polyvinyl fluoride, polyvinylphenfluoride, polyethylenetherphthalate, a thermoplastic elastomer with a styrene or polyolefinic or polyurethane base or of polyester or polyamide.
Più preferibilmente la prima lamina di supporto à ̈ realizzata in polivinilfluoruro. Ad esempio un materiale adatto ad essere utilizzato come prima lamina à ̈ commercializzato in film dalla ditta DuPont con il nome Tedlar. More preferably, the first support sheet is made of polyvinyl fluoride. For example, a material suitable for use as a first sheet is marketed in film by the DuPont company under the name Tedlar.
In alternativa la prima lamina di supporto à ̈ una lamina metallica, ad esempio una sottile lamina di alluminio. Alternatively, the first support foil is a metal foil, for example a thin aluminum foil.
La pellicola plastica trasparente à ̈ realizzata in un materiale scelto tra l’etilene tetrafluoroetilene, il polietilene tereftalato, il fluoro etilene propilene, il politetrafluoroetilene, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una o più pellicole realizzate con detti materiali e/o una o più pellicole in etilene vinil acetato. The transparent plastic film is made of a material chosen from ethylene tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, fluorethylene propylene, polytetrafluoroethylene, or it is a film obtained by laminating together one or more films made with said materials and / or a or more ethylene vinyl acetate films.
Nella forma di realizzazione preferita del modulo, la pellicola plastica trasparente, cioà ̈ il frontsheet, à ̈ in etilene tetrafluoroetilene ETFE, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una pellicola in etilene tetrafluoroetilene ETFE e una o più pellicole in etilene vinil acetato EVA. In pratica la pellicola trasparente à ̈ un singolo film oppure à ̈ essa stessa un laminato di diversi film. In the preferred embodiment of the module, the clear plastic film, i.e. the frontsheet, is either ethylene tetrafluoroethylene ETFE, or it is a film obtained by laminating together an ethylene tetrafluoroethylene ETFE film and one or more ethylene vinyl acetate EVA films. In practice, the transparent film is a single film or it is itself a laminate of several films.
La pellicola trasparente realizzata come descritto ha dimostrato una maggiore trasparenza rispetto alle lastre di vetro normalmente utilizzate per realizzare moduli fotovoltaici in silicio cristallino. The transparent film made as described has shown greater transparency than the glass plates normally used to make crystalline silicon photovoltaic modules.
Preferibilmente la pellicola plastica trasparente ha uno spessore compreso nell’intervallo 10 µm – 200 µm. Con questo spessore à ̈ stato riscontrata una trasparenza maggiore del 2%-4% rispetto ad una lastra di vetro. Preferably, the transparent plastic film has a thickness ranging from 10 µm to 200 µm. With this thickness it was found a transparency greater than 2% -4% compared to a glass plate.
La pellicola plastica trasparente costituisce un eccellente schermo protettivo contro gli agenti atmosferici potenzialmente pericolosi, come ad esempio la grandine, la polvere, ecc.. The transparent plastic film is an excellent protective screen against potentially dangerous atmospheric agents, such as hail, dust, etc.
In una forma di realizzazione la pellicola plastica trasparente à ̈ calandrata sugli altri strati del sandwich, almeno in corrispondenza di alcune aree. Questo consente di creare un leggero bassorilievo, o pattern, sulla superficie della pellicola esposta all’atmosfera. L’effetto che si ottiene à ̈ quello di far sporgere parte della pellicola per realizzare una sorta di cuscinetto per l’assorbimento degli urti di piccoli oggetti, ad esempio sassolini o polvere scagliata dal vento contro il modulo. In one embodiment, the transparent plastic film is calendered on the other layers of the sandwich, at least in correspondence with some areas. This allows you to create a slight bas-relief, or pattern, on the surface of the film exposed to the atmosphere. The effect obtained is to make part of the film protrude to create a sort of cushion for the absorption of impacts from small objects, such as pebbles or dust thrown by the wind against the module.
Pertanto, come descritto, la pellicola trasparente preferibilmente non à ̈ sovrastata da altri strati, ma à ̈ direttamente esposta all’aria. Therefore, as described, the transparent film is preferably not overlaid by other layers, but is directly exposed to the air.
Preferibilmente le celle fotovoltaiche sono elettricamente connesse per mezzo di fili o nastri conduttori, comunemente definiti col termine ribbon. Preferably the photovoltaic cells are electrically connected by means of conductive wires or tapes, commonly defined with the term ribbon.
Le celle fotovoltaiche possono essere connesse in vario modo. Ad esempio in una forma di realizzazione il modulo comprende più stringhe di celle; ciascuna stringa contiene dalle sei alle ventiquattro celle fotovoltaiche elettricamente connesse in serie e le stringhe sono connesse tra loro secondo in serie, o in parallelo, o in serie e parallelo secondo lo schema desiderato. Photovoltaic cells can be connected in various ways. For example, in one embodiment the module comprises multiple cell strings; each string contains from six to twenty-four photovoltaic cells electrically connected in series and the strings are connected to each other according to in series, or in parallel, or in series and parallel according to the desired scheme.
Nella forma di realizzazione preferita, il modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione comprende una seconda lamina di supporto, definita backsheet, flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, posizionata contro la prima lamina di supporto, dalla parte opposta rispetto alle celle fotovoltaiche, e un terzo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la prima lamina e la seconda lamina. Anche la seconda lamina di supporto e il terzo foglio di etilene vinil acetato sono laminati a caldo, e preferibilmente sottovuoto, insieme agli altri elementi che compongono la struttura a sandwich del modulo, ovvero anche la seconda lamina di supporto e il terzo foglio di etilene vinil acetato concorrono a realizzare la struttura a sandwich del modulo. In the preferred embodiment, the photovoltaic module according to the present invention comprises a second support sheet, defined backsheet, flexible with respect to the relative lying plane, positioned against the first support sheet, on the opposite side with respect to the photovoltaic cells, and a third sheet of ethylene vinyl acetate interposed between the first sheet and the second sheet. The second support sheet and the third ethylene vinyl acetate sheet are also hot rolled, and preferably under vacuum, together with the other elements that make up the sandwich structure of the module, i.e. also the second support sheet and the third ethylene vinyl sheet. acetate combine to create the sandwich structure of the module.
Nella forma di realizzazione preferita non à ̈ previsto alcuno strato ulteriore tra il backsheet e l’aria esterna. In the preferred embodiment, no further layer is provided between the backsheet and the external air.
Più preferibilmente la seconda lamina à ̈ una lastra metallica, ad esempio in alluminio. Un valore di spessore adatto à ̈ ad esempio inferiore a 5 mm. Questo consente alla lastra metallica di restare flessibile rispetto al relativo piano di giacitura della lastra non deformata. More preferably, the second sheet is a metal plate, for example in aluminum. A suitable thickness value is for example less than 5 mm. This allows the metal plate to remain flexible with respect to the relative plane of the non-deformed plate.
Disporre della seconda lamina, cioà ̈ del backsheet, in metallo consente di ottenere validi risultati per quanto concerne la dissipazione del calore. In altre parole, consentendo al modulo di dissipare il calore in eccesso attraverso uno scambio termico convettivo tra la seconda lamina e l’atmosfera si evitano surriscaldamenti delle celle fotovoltaiche e quindi si evitano indesiderate riduzioni della relativa efficienza. Having the second sheet, that is the backsheet, in metal allows to obtain valid results in terms of heat dissipation. In other words, allowing the module to dissipate excess heat through a convective heat exchange between the second sheet and the atmosphere, overheating of the photovoltaic cells is avoided and therefore unwanted reductions in relative efficiency are avoided.
Preferibilmente il modulo comprende asole passanti che si estendono in corrispondenza del perimetro del modulo. Le asole servono per aumentare la velocità di installazione, e ridurre i costi dovuti all’acquisto di strutture di sostegno idonee. Infatti la presenza di asole direttamente sul modulo fotovoltaico permette l’utilizzo di elementi di fissaggio semplici come viti e bulloni di diverso tipo i quali a loro volta permettono l’installazione rapida e senza l’utilizzo di sottostrutture complicate. Preferably, the module comprises through slots which extend at the perimeter of the module. The slots are used to increase installation speed and reduce costs due to the purchase of suitable support structures. In fact, the presence of slots directly on the photovoltaic module allows the use of simple fastening elements such as screws and bolts of different types which in turn allow rapid installation and without the use of complicated substructures.
In un suo secondo aspetto, indipendente dal primo e per il quale la Richiedente si riserva di depositare una domanda di brevetto divisionale, la presente invenzione concerne un modulo fotovoltaico comprende un proprio inverter per la trasformazione della corrente elettrica continua CC in corrente elettrica alternata AC direttamente alimentabile a quadri elettrici AC senza l’interposizione di quadri elettrici DC e inverter condivisi fra più moduli. I vantaggi logistici ottenuti con questa soluzione sono importanti e si traducono in risparmi di tempo e costi di installazione di un impianto fotovoltaico. In a second aspect, independent of the first and for which the Applicant reserves the right to file a divisional patent application, the present invention relates to a photovoltaic module including its own inverter for the transformation of direct DC electrical current into AC alternating electrical current directly it can be powered by AC electrical panels without the interposition of DC electrical panels and inverters shared between several modules. The logistical advantages obtained with this solution are important and translate into time savings and installation costs of a photovoltaic system.
La caratteristica di dotare i moduli fotovoltaici di propri inverter à ̈ attuabile anche con moduli secondo la tecnica nota, ovvero non à ̈ una caratteristica necessariamente dipendente da quelle descritte in relazione al primo aspetto dell’invenzione. Chiaramente à ̈ preferibile che il modulo secondo il primo aspetto dell’invenzione sia dotato di un proprio inverter, come descritto in relazione al secondo aspetto. The characteristic of equipping the photovoltaic modules with their own inverters can also be implemented with modules according to the known technique, ie it is not a feature necessarily dependent on those described in relation to the first aspect of the invention. Clearly it is preferable that the module according to the first aspect of the invention is equipped with its own inverter, as described in relation to the second aspect.
Preferibilmente l’inverter à ̈ fissato sulla superficie inferiore del backsheet, disallineato rispetto a tutte le celle fotovoltaiche del modulo stesso, oppure à ̈ fissato ad una nervatura o a una cornice di rinforzo associata al modulo. Preferably the inverter is fixed on the lower surface of the backsheet, misaligned with respect to all the photovoltaic cells of the module itself, or it is fixed to a rib or a reinforcement frame associated with the module.
Preferibilmente ciascun modulo comprende nervature di rinforzo che si estendono in corrispondenza di due o più bordi del modulo, oppure comprende una cornice di rinforzo che si estende in corrispondenza di almeno parte del perimetro del modulo, per ostacolare le torsioni del modulo stesso e renderlo rigido e portante ma mantenendo il raggio di curvatura desiderato Preferibilmente le nervature di rinforzo e la cornice di rinforzo sono realizzati con profilati metallici, oppure con ondulazioni o piegature del perimetro del backsheet o ancora con lamine metalliche. Preferably, each module comprises reinforcing ribs that extend at two or more edges of the module, or it comprises a reinforcement frame that extends at least part of the perimeter of the module, to hinder the twisting of the module itself and make it rigid and load-bearing but maintaining the desired radius of curvature Preferably the reinforcing ribs and the reinforcing frame are made with metal profiles, or with undulations or folds of the perimeter of the backsheet or with metal sheets.
Preferibilmente almeno alcune di dette nervature di rinforzo e almeno parte di detta cornice di rinforzo sono provviste di dissipatori di calore, ad esempio del tipo ad alette. Preferably at least some of said reinforcing ribs and at least part of said reinforcing frame are provided with heat sinks, for example of the fin type.
La presente invenzione concerne inoltre un pannello fotovoltaico comprendente uno o più moduli fotovoltaici descritti sopra, semplicemente disposti in un assieme o anche elettricamente connessi. The present invention also relates to a photovoltaic panel comprising one or more photovoltaic modules described above, simply arranged in an assembly or even electrically connected.
Preferibilmente il pannello comprende uno o più moduli incollati su lamiera grecata planare o anche calandrata e curva, del tipo utilizzato per le coperture degli edifici, diventando a tutti gli effetti un prodotto edilizio Preferably, the panel includes one or more modules glued on planar or even calendered and curved corrugated sheet metal, of the type used for building roofing, becoming a building product to all intents and purposes.
In un suo terzo aspetto la presente invenzione concerne un metodo secondo la rivendicazione 18 per produrre un modulo fotovoltaico con celle in silicio cristallino. In a third aspect, the present invention relates to a method according to claim 18 for producing a photovoltaic module with crystalline silicon cells.
In particolare, il metodo comprende le fasi: In particular, the method includes the steps:
a) predisporre il seguente assieme di elementi nell’ordine indicato: - una prima lamina di supporto, sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura; a) prepare the following set of elements in the order indicated: - a first support sheet, substantially flat and flexible with respect to the relative lying plane;
- una o più celle fotovoltaiche in silicio cristallino disposte direttamente appoggiate sulla faccia superiore della prima lamina, oppure disposte su almeno un primo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la prima lamina e le celle fotovoltaiche; - one or more photovoltaic cells in crystalline silicon arranged directly resting on the upper face of the first sheet, or arranged on at least a first sheet of ethylene vinyl acetate interposed between the first sheet and the photovoltaic cells;
- almeno una pellicola plastica trasparente disposta direttamente a contatto con la superficie superiore delle celle fotovoltaiche, per isolarle rispetto all’esterno, oppure disposta su almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la pellicola plastica trasparente e le celle fotovoltaiche; - at least one transparent plastic film placed directly in contact with the upper surface of the photovoltaic cells, to isolate them from the outside, or arranged on at least a second ethylene vinyl acetate sheet interposed between the transparent plastic film and the photovoltaic cells;
b) laminare a caldo l’assieme di elementi fino ad ottenere un modulo fotovoltaico con struttura a sandwich, flessibile rispetto al piano di giacitura del modulo stesso. b) hot laminating the assembly of elements until obtaining a photovoltaic module with a sandwich structure, flexible with respect to the plane of the module itself.
All’occorrenza la fase a) comprende la polimerizzazione dell’etilene vinil acetato e della pellicola trasparente per formare e/o la predisposizione di elementi per la connessione elettrica in serie e/o in parallelo delle celle fotovoltaiche prima della laminazione a caldo dell’assieme. If necessary, phase a) includes the polymerization of ethylene vinyl acetate and the transparent film to form and / or the preparation of elements for the electrical connection in series and / or in parallel of the photovoltaic cells before the hot lamination of the € ™ together.
Preferibilmente la prima lamina à ̈ in polivinilfluoruro o in metallo. Preferably the first sheet is in polyvinyl fluoride or in metal.
Preferibilmente l’assieme di elementi di cui alla fase a) comprende inoltre una seconda lamina di supporto, il backsheet, flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, posizionata sulla e contro la prima lamina di supporto, dalla parte opposta rispetto alle celle, e un terzo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la prima lamina e la seconda lamina. Preferably, the assembly of elements referred to in step a) further comprises a second support sheet, the backsheet, flexible with respect to the relative lying plane, positioned on and against the first support sheet, on the opposite side with respect to the cells, and a third sheet of ethylene vinyl acetate interposed between the first sheet and the second sheet.
Preferibilmente la seconda lamina à ̈ in metallo. Preferably the second sheet is made of metal.
La fase b) à ̈ attuabile ad esempio in batch, predisponendo l’assieme di strati da laminare in un forno di laminazione e sottovuoto. Step b) can be carried out for example in batches, by preparing the set of layers to be laminated in a lamination and vacuum oven.
In alternativa la fase b) à ̈ attuabile in continuo, accoppiando meccanicamente nastri continui dei vari strati del sandwich e alimentando l’assieme al forno di laminazione, all’interno del quale à ̈ creato il vuoto oppure l’atmosfera à ̈ formata da gas inerti; in questa circostanza l’interno del forno à ̈ isolato dall’esterno per mezzo di rulli pressori contrapposti che schiacciano il sandwich in entrata, per estrarre l’aria dai suoi strati prima dell’ingresso nel forno, e in uscita per mantenere la tenuta. Eventualmente il forno può essere dotato di più coppie di rulli pressori in ingresso e in uscita e ciascuna coppia può essere dotata di una campana di contenimento e un pompa di estrazione dell’aria che aspira l’aria dalla campana. Alternatively, phase b) can be carried out continuously, by mechanically coupling continuous strips of the various layers of the sandwich and feeding the assembly to the lamination oven, inside which a vacuum is created or the atmosphere is formed by inert gases; in this circumstance the inside of the oven is isolated from the outside by means of opposing pressure rollers that crush the sandwich at the entrance, to extract the air from its layers before entering the oven, and at the exit for maintain tightness. Eventually the oven can be equipped with several pairs of pressure rollers at the inlet and outlet and each pair can be equipped with a containment bell and an air extraction pump that sucks the air from the bell.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Maggiori dettagli dell’invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni esemplificativi e non limitativi, nei quali: More details of the invention will become evident from the following description made with reference to the enclosed exemplary and non-limiting drawings, in which:
- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica e esplosa di un modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione, in una configurazione non deformata; - figure 1 is a schematic and exploded view of a photovoltaic module according to the present invention, in a non deformed configuration;
- la figura 2 Ã ̈ una vista frontale di una prima forma di realizzazione di un modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione, in una configurazione deformata; Figure 2 is a front view of a first embodiment of a photovoltaic module according to the present invention, in a deformed configuration;
- la figura 3 Ã ̈ una vista posteriore del modulo fotovoltaico mostrato in figura 2; - figure 3 is a rear view of the photovoltaic module shown in figure 2;
- la figura 4 Ã ̈ una vista in prospettiva del modulo fotovoltaico mostrato in figura 2, in una configurazione non deformata; - figure 4 is a perspective view of the photovoltaic module shown in figure 2, in a non deformed configuration;
- la figura 5 à ̈ una vista in prospettiva di un pannello solare provvisto di più moduli fotovoltaici secondo la prima forma di realizzazione; - figure 5 is a perspective view of a solar panel provided with several photovoltaic modules according to the first embodiment;
- la figura 6 Ã ̈ una vista in prospettiva di una seconda forma di realizzazione del modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione, in una configurazione non deformata; figure 6 is a perspective view of a second embodiment of the photovoltaic module according to the present invention, in a non-deformed configuration;
- la figura 7 Ã ̈ una vista in prospettiva, parziale e posteriore, del modulo mostrato fotovoltaico in figura 6; - figure 7 is a perspective view, partial and rear, of the photovoltaic module shown in figure 6;
- la figura 8 Ã ̈ una vista schematica, in prospettiva posteriore e parzialmente esplosa, del modulo fotovoltaico mostrato in figura 6. - figure 8 is a schematic view, in rear perspective and partially exploded, of the photovoltaic module shown in figure 6.
Descrizione dettagliata dell’invenzione Detailed description of the invention
In figura 1 à ̈ mostrato uno schema costruttivo di un modulo fotovoltaico 1 secondo la presente invenzione, comprendente una prima lamina di supporto B1, sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, una o più celle fotovoltaiche C in silicio cristallino, disposte sulla faccia superiore della prima lamina B1, direttamente o con l’interposizione di almeno un primo foglio di etilene vinil acetato EVA1, e una pellicola plastica trasparente 2, o frontsheet, disposta sulle celle fotovoltaiche C per isolarle rispetto all’esterno, direttamente o con l’interposizione di almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato EVA2. Figure 1 shows a construction diagram of a photovoltaic module 1 according to the present invention, comprising a first support plate B1, substantially flat and flexible with respect to the relative plane of arrangement, one or more photovoltaic cells C in crystalline silicon, arranged on the upper face of the first sheet B1, directly or with the interposition of at least a first sheet of ethylene vinyl acetate EVA1, and a transparent plastic film 2, or frontsheet, placed on the photovoltaic cells C to isolate them from the outside, directly or with the interposition of at least a second sheet of ethylene vinyl acetate EVA2.
Tra le celle fotovoltaiche C, preferibilmente in silicio policristallino, e la pellicola 2, oppure tra le celle fotovoltaiche e il secondo foglio di etilene vinil acetato EVA2, sono interposti i cosiddetti ribbon ovvero sottili nastri metallici saldati che realizzano la connessione elettrica delle celle le une alle altre e/o con la scatola di raccolta del modulo (mostrata in figura 9). Between the photovoltaic cells C, preferably in polycrystalline silicon, and the film 2, or between the photovoltaic cells and the second sheet of ethylene vinyl acetate EVA2, the so-called ribbons are interposed, i.e. thin welded metal strips that make the electrical connection of the cells to each other. to the others and / or with the module collection box (shown in figure 9).
Il secondo foglio di etilene vinil acetato EVA2 può essere non presente qualora la pellicola 2 già contenga un proprio foglio di etilene vinil acetato; questo à ̈ il caso, ad esempio, in cui la pellicola 2 à ̈ ottenuta laminando più strati, uno dei quali – quello inferiore – à ̈ un foglio di etilene vinil acetato. The second sheet of ethylene vinyl acetate EVA2 may not be present if the film 2 already contains its own sheet of ethylene vinyl acetate; this is the case, for example, in which film 2 is obtained by laminating several layers, one of which - the lower one - is a sheet of ethylene vinyl acetate.
Preferibilmente la pellicola trasparente 2 à ̈ in etilene tetrafluoroetilene ETFE, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una pellicola in etilene tetrafluoroetilene ETFE e una o più pellicole in etilene vinil acetato. Preferably the transparent film 2 is in ethylene tetrafluoroethylene ETFE, or it is a film obtained by laminating together a film in ethylene tetrafluoroethylene ETFE and one or more films in ethylene vinyl acetate.
Nell’esempio mostrato in figura 1 la prima lamina B1, definita backsheet, à ̈ una lamina in polivinilfluoruro, ad esempio in Tedlar, materiale commercializzato dalla ditta DuPont. In alternativa la prima lamina B1 à ̈ in metallo, e preferibilmente à ̈ un foglio di alluminio o acciaio inox di spessore inferiore a4-5 mm. In the example shown in figure 1 the first sheet B1, defined backsheet, is a polyvinyl fluoride sheet, for example in Tedlar, a material marketed by the DuPont company. Alternatively, the first sheet B1 is made of metal, and preferably it is an aluminum or stainless steel sheet with a thickness of less than 4-5 mm.
Il modulo 1 così realizzato à ̈ flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, come mostrato nelle figure 2 e 3, ovvero può assumere una conformazione concava o convessa e, se sufficientemente lungo, anche concava per una parte e convessa per un’altra. The module 1 thus created is flexible with respect to the relative plane, as shown in figures 2 and 3, that is, it can assume a concave or convex conformation and, if long enough, also concave for one side and convex for another .
Preferibilmente la lamina B1 à ̈ in polivinilfluoruro e il modulo 1 à ̈ provvisto di un’ulteriore lamina di supporto B2, mostrata nell’esploso di figura 1, in un materiale metallico, più preferibilmente alluminio o acciaio inox. Almeno un foglio EVA3 di etilene vinil acetato à ̈ interposto tra le lamine B1 e B2 per consentire la laminazione della lamina B2 insieme al resto degli strati del modulo in fase di produzione. Preferably the sheet B1 is made of polyvinyl fluoride and the module 1 is provided with a further supporting sheet B2, shown in the exploded view of figure 1, in a metallic material, more preferably aluminum or stainless steel. At least one EVA3 sheet of ethylene vinyl acetate is interposed between the sheets B1 and B2 to allow the lamination of the sheet B2 together with the rest of the module layers being produced.
Una volta che gli strati 2, EVA2, R, C, EVA1, B1, ed eventualmente anche gli strati EVA3 e B2 sono stati sovrapposti, l’assieme viene inserito in un forno laminatoio ad alta temperatura, ad esempio circa 200° per un tempo sufficiente ad ottenere la polimerizzazione dell’etilene vinil acetato, la compattazione degli strati e l’estrazione dell’aria dai relativi interstizi. Nel forno laminatoio la pellicola trasparente 2 può anche subire una calandratura con appositi rulli che imprimono sulla pellicola 2 il pattern desiderato. Once the layers 2, EVA2, R, C, EVA1, B1, and possibly also the layers EVA3 and B2 have been superimposed, the assembly is placed in a high temperature rolling oven, for example about 200 ° for a sufficient time to obtain the polymerization of the ethylene vinyl acetate, the compaction of the layers and the extraction of the air from the relative interstices. In the rolling mill oven, the transparent film 2 can also be calendared with special rollers which imprint the desired pattern on the film 2.
Quando l’assieme à ̈ stato compattato e risulta aggregato, viene estratto dal forno laminatoio, ottenendo il modulo 1. When the assembly has been compacted and aggregated, it is extracted from the rolling mill furnace, obtaining module 1.
Nell’esempio mostrato nelle figure 2 e 3 il modulo 1 comprende quindici celle C1, C2,…, CN, disposte in due file. Le celle C di ciascuna fila sono connesse in serie dai relativi ribbon R e la fila à ̈ connessa al connettore elettrico 3 o 4. In the example shown in figures 2 and 3, module 1 comprises fifteen cells C1, C2, â € ¦, CN, arranged in two rows. The cells C of each row are connected in series by the relative ribbons R and the row is connected to the electrical connector 3 or 4.
La configurazione non deformata del modulo 1 Ã ̈ mostrata in figura 4. In altre parole questa figura mostra il modulo 1 non flesso e giacente nel relativo piano di giacitura. The non-deformed configuration of module 1 is shown in figure 4. In other words, this figure shows module 1 not flexed and lying in the relative plane.
La figura 5 mostra un pannello fotovoltaico P comprendente sei moduli fotovoltaici 1 disposti in file parallele di due moduli. In particolare i moduli sono applicati ad una base di supporto 5, ad esempio sono incollati ad una lamina metallica grecata del tipo normalmente utilizzato come coperture dei tetti degli edifici, planare o calandrata e curva, diventando a tutti gli effetti un prodotto edilizio. La base di supporto 5 comprende nervatura di rinforzo 6. Figure 5 shows a photovoltaic panel P comprising six photovoltaic modules 1 arranged in parallel rows of two modules. In particular, the modules are applied to a support base 5, for example they are glued to a corrugated metal sheet of the type normally used as roofing of buildings, flat or calendered and curved, becoming to all effects a building product. The support base 5 comprises reinforcing rib 6.
La figura 6 mostra in prospettiva e dall’alto una forma di realizzazione alternativa del modulo 1’ fotovoltaico secondo la presente invenzione. Il modulo 1’ comprende sessanta celle C in silicio policristallino disposte secondo una matrice 6x10. Il modulo 1’ comprende il backsheet B1 in tedlar e la lamina di supporto B2 in alluminio. Il modulo 1’ comprende due nervature di rinforzo 7, in particolare profilati metallici a C, applicati longitudinalmente sulla lamina inferiore B2, in prossimità di due lati, e aventi la funzione di limitare la flessione del modulo 1’ entro i limiti desiderati e renderlo portante ai carichi neve ma curvo. Figure 6 shows in perspective and from above an alternative embodiment of the photovoltaic module 1 according to the present invention. Module 1â € ™ comprises sixty C cells in polycrystalline silicon arranged in a 6x10 matrix. Module 1â € ™ includes the backsheet B1 in tedlar and the supporting sheet B2 in aluminum. Module 1â € ™ includes two reinforcing ribs 7, in particular C-shaped metal profiles, applied longitudinally on the lower sheet B2, close to two sides, and having the function of limiting the bending of module 1â € ™ within the desired limits and make it load-bearing to snow loads but curved.
La figura 7 mostra una parte del modulo 1’ dal basso e in prospettiva. Il modulo 1’ comprende un proprio inverter 8 fissato alla lamina inferiore B2 del modulo 1’ per mezzo di un’apposita staffa 12 che mantiene l’inverter 8 separato dalla lamina B2 e disassato rispetto alle celle C. In particolare l’inverter 8 si trova in corrispondenza di una porzione del modulo 1’ non intercettata dalle celle C. In questo modo consente la corretta circolazione dell’aria e si evita il surriscaldamento localizzato della porzione di modulo 1’ in corrispondenza dell’inverter 8. Si noti che un modulo fotovoltaico tradizionale soffre di una perdita di efficienza corrispondente a circa 1 W per ogni grado centigrado di aumento della temperatura oltre i 25°C. Pertanto prevedere l’inverter 8 lontano dalle celle C e ben areato à ̈ un vantaggio. Figure 7 shows part of module 1â € ™ from below and in perspective. The module 1â € ™ includes its own inverter 8 fixed to the lower plate B2 of the module 1â € ™ by means of a special bracket 12 which keeps the inverter 8 separate from the plate B2 and offset from the cells C. In particular the Inverter 8 is located in correspondence with a portion of module 1â € ™ not intercepted by cells C. In this way it allows correct air circulation and prevents localized overheating of the portion of module 1â € ™ in correspondence with the ™ inverter 8. Note that a traditional photovoltaic module suffers from a loss of efficiency corresponding to approximately 1 W for each degree centigrade of temperature increase over 25 ° C. Therefore, providing inverter 8 far from cells C and well ventilated is an advantage.
Il modulo 1’ comprende inoltre una scatola di giunzione 11 alimentata dai ribbon del modulo 1’ e connessa all’inverter 8 per mezzo di connettori standard. The module 1â € ™ also includes a junction box 11 powered by the ribbons of the module 1â € ™ and connected to the inverter 8 by means of standard connectors.
Asole passanti e ortogonali 9 e 10 sono previste in corrispondenza degli angoli del modulo 1’. Le asole consentono l’inserimento di un perno di fissaggio del modulo 1’ a una struttura di supporto esterna o direttamente sul tetto di un capannone evitando l’utilizzo di molti altri materiali di fissaggio. Inoltre le asole 9 e 10 consentono all’installatore di sfruttare un certo margine di regolazione nel posizionare il modulo 1’. Through and orthogonal slots 9 and 10 are provided at the corners of module 1â € ™. The slots allow the insertion of a fixing pin of module 1â € ™ to an external support structure or directly on the roof of a shed, avoiding the use of many other fixing materials. In addition, the slots 9 and 10 allow the installer to take advantage of a certain adjustment margin when positioning module 1â € ™.
La figura 8 mostra schematicamente la configurazione dell’assieme comprendente la scatola di giunzione 11, nella quale confluiscono le connessioni dei ribbon delle celle C, connessa elettricamente all’inverter 8 per mezzo dei cavi 14+14’ e 15+15’. L’inverter 8 alimenta corrente alternata AC ad un’utenza esterna o un quadro elettrico AC attraverso il cavo 13. La staffa 12 mantiene l’inverter 8 separato dalla superficie della lamina B2 e dalla scatola di giunzione 11. Figure 8 schematically shows the configuration of the assembly comprising the junction box 11, in which the ribbon connections of the cells C converge, electrically connected to the inverter 8 by means of the cables 14 + 14â € ™ and 15 + 15â € ™. The inverter 8 supplies alternating current AC to an external user or an AC electrical panel through the cable 13. The bracket 12 keeps the inverter 8 separate from the surface of the sheet B2 and from the junction box 11.
Le nervature 7 possono essere configurate anche come una cornice che si estende lungo il perimetro del modulo 1’. Alle nervature 7 possono essere collegate superfici alettate (non mostrate) per massimizzare la dissipazione del calore. The ribs 7 can also be configured as a frame extending along the perimeter of the module 1â € ™. Finned surfaces (not shown) can be connected to the ribs 7 to maximize heat dissipation.
Il modulo 1 o 1’ à ̈ fabbricato prevedendo l’iniziale stringatura delle celle C tramite ribbon R, ovvero la saldatura delle celle una all’altra per formare stringhe di celle C. Le celle C così connesse sono disposte sulla lamina di supporto B1, come spiegato sopra, secondo lo schema desiderato. Il sandwich viene laminato a caldo, e preferibilmente sottovuoto, e poi successivamente refilato e finito. Il modulo così formato viene provvisto delle nervature di rinforzo 7, dell’inverter 8 e di altri accessori per formare il pannello P. Module 1 or 1â € ™ is manufactured by providing for the initial stringing of cells C by means of ribbon R, or the welding of the cells to each other to form strings of cells C. The cells C thus connected are arranged on the sheet support B1, as explained above, according to the desired scheme. The sandwich is hot rolled, and preferably vacuum packed, and then subsequently trimmed and finished. The module thus formed is provided with reinforcement ribs 7, the inverter 8 and other accessories to form the panel P.
Eventualmente in fase di laminazione la pellicola trasparente 2 viene calandrata per imprimere un pattern. Eventually during the lamination step the transparent film 2 is calendered to imprint a pattern.
Claims (24)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000021A ITBS20120021A1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD FOR ITS REALIZATION |
| EP13713989.5A EP2815435A1 (en) | 2012-02-16 | 2013-02-15 | Flexible photovoltaic module and method for the manufacture thereof |
| PCT/IB2013/051244 WO2013121392A1 (en) | 2012-02-16 | 2013-02-15 | Flexible photovoltaic module and method for the manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000021A ITBS20120021A1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD FOR ITS REALIZATION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITBS20120021A1 true ITBS20120021A1 (en) | 2013-08-17 |
Family
ID=45992713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000021A ITBS20120021A1 (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD FOR ITS REALIZATION |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2815435A1 (en) |
| IT (1) | ITBS20120021A1 (en) |
| WO (1) | WO2013121392A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130240019A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Coating-encapsulated photovoltaic modules and methods of making same |
| CN104167983A (en) * | 2014-08-08 | 2014-11-26 | 北京京东方能源科技有限公司 | Solar cell assembly |
| EP3753053A1 (en) | 2018-02-13 | 2020-12-23 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Photovoltaic building element |
| CN112201716B (en) * | 2020-08-31 | 2022-07-01 | 重庆神华薄膜太阳能科技有限公司 | Packaging device and method for flexible photovoltaic module |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006122376A1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Origin Energy Solar Pty Ltd | Flexible photovoltaic panel of elongated semiconductor strips |
| GB2428331A (en) * | 2005-07-13 | 2007-01-24 | Zeta Controls Ltd | Flexible solar panel |
| US20090044852A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Zeta Controls Limited | Solar panel |
| US8039739B1 (en) * | 2006-05-05 | 2011-10-18 | Nanosolar, Inc. | Individually encapsulated solar cells and solar cell strings |
-
2012
- 2012-02-16 IT IT000021A patent/ITBS20120021A1/en unknown
-
2013
- 2013-02-15 WO PCT/IB2013/051244 patent/WO2013121392A1/en active Application Filing
- 2013-02-15 EP EP13713989.5A patent/EP2815435A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006122376A1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Origin Energy Solar Pty Ltd | Flexible photovoltaic panel of elongated semiconductor strips |
| GB2428331A (en) * | 2005-07-13 | 2007-01-24 | Zeta Controls Ltd | Flexible solar panel |
| US8039739B1 (en) * | 2006-05-05 | 2011-10-18 | Nanosolar, Inc. | Individually encapsulated solar cells and solar cell strings |
| US20090044852A1 (en) * | 2007-08-15 | 2009-02-19 | Zeta Controls Limited | Solar panel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2815435A1 (en) | 2014-12-24 |
| WO2013121392A1 (en) | 2013-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1726046B1 (en) | Electric energy generating modules with a two-dimensional profile and method of fabricating the same | |
| US20140150843A1 (en) | Shingle-like photovoltaic modules | |
| KR101700379B1 (en) | Bliding integrated photovoltaic type color photovoltaic module and method for manufacturing the same | |
| US10749460B2 (en) | Solar shingle roofing kit | |
| AU2010316644B2 (en) | A composite insulating panel | |
| US20070012353A1 (en) | Electric energy generating modules with a two-dimensional profile and method of fabricating the same | |
| EP1935086A2 (en) | Photovoltaic module with improved backplane | |
| KR102255573B1 (en) | Solar module | |
| US20110290297A1 (en) | Photovoltaic System, Photovoltaic Module and Method for Assembling a Photovoltaic System | |
| US9239173B2 (en) | Photovoltaic module support with interface strips | |
| JP2009541622A (en) | Insulated window with photovoltaic cell and pressure equalization system | |
| ITBS20120021A1 (en) | FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC MODULE AND METHOD FOR ITS REALIZATION | |
| US20130269755A1 (en) | Solar glass thermoelectric integrated device | |
| US20140246078A1 (en) | Composite insulating panel | |
| ITCR20100013A1 (en) | VENTILATED PHOTOVOLTAIC MODULE | |
| WO2020157556A1 (en) | Dynamically adjustable, flexible, and modular photovoltaic system and method | |
| CN103216052A (en) | Solar cell module curtain wall and roof integrated with building | |
| KR200420311Y1 (en) | Insulated Glass PV | |
| KR102545458B1 (en) | Building-Integrated Photovoltaic Module with Improved Power Generation Efficiency, Constructability, Fire Resistance and Durability Using Honeycomb Composites | |
| KR20070074439A (en) | Integral multilayer glass PV for building exterior | |
| US20240021745A1 (en) | Large-area solar module via continuous additive lamination method | |
| CN217949569U (en) | Photovoltaic waterproof assembly, photovoltaic tile and building roof | |
| KR20240053750A (en) | Building-attached, lightweight and flexible shingled solar module structure and its manufacturing method | |
| CN116638833A (en) | Photovoltaic tile preparation method and photovoltaic tile and roof installation system | |
| JP2001342725A (en) | Roof boarding integration type solar cell module and its execution method, solar cell attached roof and solar cell generating system |