ITTO20080332A1 - Metodo e impianto per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un metodo per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche.

Come è noto, un pannello fotovoltaico comprende un involucro esterno stagno permeabile alla luce, nel quale è alloggiata una pluralità di celle fotovoltaiche. Le celle fotovoltaiche sono normalmente costituite in forma di elementi a piastra, le cui superfici laterali estese opposte presentano polarità diverse e sono collegate elettricamente l’una all’altra per formare file di celle fotovoltaiche. In ciascuna fila di celle fotovoltaiche, la polarità di una cella fotovoltaica è collegata alla polarità opposta della cella fotovoltaica adiacente della fila stessa.

Il collegamento elettrico sopra descritto viene ad oggi effettuato disponendo un primo tratto di un cablaggio elettrico su una prima superficie estesa di una delle celle fotovoltaiche, collegando elettricamente il primo tratto terminale alla prima superficie estesa, e collegando elettricamente un secondo tratto del cablaggio elettrico ad una superficie estesa di una cella fotovoltaica adiacente avente una polarità diversa da quella della prima superficie, dopo aver ribaltato la prima cella fotovoltaica ed il cablaggio elettrico collegato alla prima cella fotovoltaica stessa.

La modalità di collegamento sopra descritta, anche se utilizzata, risulta essere scarsamente soddisfacente, soprattutto nell’ottica di elevare la cadenza di collegamento delle celle fotovoltaiche in quanto il collegamento del cablaggio alla superficie estesa della seconda cella fotovoltaica comporta inevitabili, ma soprattutto lunghe e complesse operazioni di manipolazione delle celle fotovoltaiche. Tali manipolazioni devono, peraltro, essere effettuate da personale esperto e con la massima attenzione, dal momento che le celle fotovoltaiche note presentano spessori normalmente dell’ordine di 2-5 decimi di millimetro e sono realizzate di silicio puro o di purezza elevata e, quindi, per loro natura, particolarmente fragili.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche, il quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica i problemi sopra esposti.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche, il metodo comprendendo le fasi utilizzare un elemento allungato di connessione elettrica, di collegare un primo tratto del detto elemento allungato ad una prima superficie estesa di una prima cella fotovoltaica e di collegare un secondo tratto del detto elemento allungato ad una seconda superficie estesa di una seconda cella fotovoltaica avente una polarità diversa da quella della detta prima superficie estesa, caratterizzato dal fatto che i collegamenti del detto elemento allungato alle dette prima e seconda superficie estesa viene effettuato avanzando in successione le dette celle fotovoltaiche con polarità equiorientate lungo un percorso di collegamento elettrico, collegando il detto primo tratto alla prima di dette celle fotovoltaiche lasciando sporgere il detto secondo tratto oltre la detta prima cella fotovoltaica in senso opposto al senso di avanzamento delle celle fotovoltaiche, sovrapponendo la seconda cella fotovoltaica detto secondo tratto e collegando elettricamente il secondo tratto alla detta seconda superficie estesa.

La presente invenzione e, inoltre, relativa ad un impianto per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un impianto per la realizzazione di celle fotovoltaiche come rivendicato nella rivendicazione 13.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 illustra, in vista prospettica una fila di celle fotovoltaiche unite elettricamente fra loro;

la figura 2 illustra schematicamente e sostanzialmente a blocchi un impianto per la realizzazione della fila di celle fotovoltaiche della figura 1 secondo una preferita forma di attuazione del metodo secondo i dettami della presente invenzione; e le figura da 3a a 3d illustrano parti dell’impianto di figura 2 disposto in diverse condizioni funzionali di attuazione di fasi diverse del metodo secondo l’invenzione.

Nella figura 1, con 1 è indicata una fila ordinata di celle fotovoltaiche 2 fotovoltaiche per un pannello solare fotovoltaico 3, solo parzialmente illustrato. Ciascuna cella fotovoltaica 2, di per sé nota, è realizzata in forma di piastra ed è delimitata lateralmente da due superfici laterali estese 4 e 5 opposte caricate la superficie 4 positivamente e la superficie 5 negativamente. Le celle fotovoltaiche 2 sono allineate fra loro in maniera polarmente equiorientate, ossia con i poli positivi ed i poli negativi rivolti tutti da una stessa parte, come illustrato nella figura 1, e sono collegate, ciascuna, alla cella fotovoltaica 2 adiacente tramite un elemento conduttore a nastro o cablaggio elettrico 8, convenientemente realizzato con una lega di rame e stagno e/o argento. Ciascun cablaggio elettrico 8 presenta una lunghezza maggiore della dimensione longitudinale delle celle fotovoltaiche 2, nel caso particolare descritto circa doppia, e comprende un tratto terminale 9 sovrapposto ed elettricamente collegato mediante saldatura alla superficie estesa 4 della relativa cella fotovoltaica 2 ed un tratto terminale 10 opposto sovrapposto ed elettricamente collegato mediante saldatura alla superficie estesa 5 della cella fotovoltaica 2 adiacente a quella a cui è collegato il tratto 8.

La fila 1 di celle fotovoltaiche viene realizzata nell’impianto 12 schematicamente illustrato nella figura 2 e parzialmente nelle figure 3.

Con riferimento alla figura 2, l’impianto 12 che, convenientemente, è alloggiato in una camera ad atmosfera controllata, preferibilmente in assenza di ossigeno, comprende due convogliatori lineari 13 e 14, di per sé noti e non descritti in dettaglio, i quali sono fra loro allineati lungo un percorso di avanzamento e di saldatura delle celle fotovoltaiche 2, indicato con 15. Il convogliatore 13 definisce una superficie 18 piana di riscontro o di appoggio, la quale è disposta al di sotto del percorso 15, e sulla quale è adagiata ed avanzata una successione di celle fotovoltaiche 2 disposte in maniera polarmente equiorientate, nel caso specifico con i loro poli negativi disposti a contatto della superficie 18 ed ad un passo P determinato l’una dall’altra (figura 2). Il convogliatore 13 si estende attraverso una stazione 19 di alimentazione del cablaggio elettrico 8 e di collegamento del cablaggio elettrico 8 stesso alla superficie 4 delle cella fotovoltaica 2 attraversante la stazione 19 stessa.

In prossimità della stazione 19 di alimentazione è disposto un gruppo 20 di avanzamento e taglio per formare i cablaggi elettrici 8 ed alimentare i cablaggi 8 stessi alla stazione 19 alla medesima cadenza di avanzamento delle celle fotovoltaiche 2. Il gruppo 20 comprende un dispositivo svolgitore 21 per la svolgitura di una bobina 22 di nastro 23 conduttore e l’avanzamento del nastro 23 stesso verso un gruppo 24 di taglio ed avanzamento atto a tagliare trasversalmente il nastro 23 per realizzare, per ciascuna cella fotovoltaica 2, un rispettivo cablaggio elettrico 8 ed avanzare i cablai elettrici 8 ottenuti nella stazione 19.

Nella stazione 19 in posizione affacciata alla superficie 18 è disposta una testa 25 motorizzata di saldatura atta a spostarsi tra una posizione arretrata di riposo, illustrata in figura 2 e 3a, in cui consente l’avanzamento delle celle fotovoltaiche 2 e dei relativi cablaggi 8 lungo il percorso 15, ed una posizione abbassata di saldatura, illustrata in figura 3b, in cui collega stabilmente ed elettricamente il tratto 9 di ciascun cablaggio 8 alla relativa superficie 4.

Il convogliatore 13 termina a monte, nel senso di avanzamento delle celle fotovoltaiche 2, di una stazione 27 di sovrapposizione (figure 2 e 3c), dalla quale si estende il convogliatore 14. Il convogliatore 14 presenta una propria superficie 28 di riscontro o appoggio che si estende parallelamente alla superficie 18 ma da parte opposta del percorso 15 rispetto alla superficie 18 in posizione sollevata rispetto alla superficie 18 stessa di una quantità approssimante per eccesso la somma dello spessore delle celle fotovoltaiche e di quello del cablaggio elettrico 8, come illustrato in figura 3C.

Al valle della stazione 27 di sovrapposizione, il convogliatore 14 si estende attraverso una ulteriore stazione 29 di saldatura sostanzialmente uguale alla stazione 19, in cui è disposta una testa motorizzata 30 di saldatura sostanzialmente uguale alla testa di saldatura 25 e mobile tra una posizione abbassata di riposo, illustrata in figura 2 e 3c, in cui consente l’avanzamento delle celle fotovoltaiche 2 e di relativi cablaggi elettrici 8 ed una posizione sollevata, illustrata in figura 3d, in cui salda elettricamente i tratti 10 dei cablaggi elettrici 8 alle superfici estese 5 delle relative celle fotovoltaiche 2.

Il collegamento elettrico delle celle fotovoltaiche 2 verrà ora descritto considerando per semplicità di esposizione due sole celle fotovoltaiche disposte sulla superficie ad una distanza P una dall’altra, come illustrato nella figura 2 e partendo dalla condizione in cui il nastro si estende attraverso il gruppo di taglio 24 ed in cui l’estremità del nastro 23 stesso si estende in un ingresso della stazione 19.

A partire da questa condizione, non appena la prima cella fotovoltaica 2a (figure 2 e 3a) attraversa la stazione 19, il nastro 23 viene avanzato in modo tale per cui l’estremità del nastro 23 stesso si dispone a contatto della superficie 4 e durante l’avanzamento della cella fotovoltaica 2a stessa si adagia progressivamente sulla sua superficie 4 stessa. Nel momento in cui la cella fotovoltaica 2a entra nella stazione 19 viene abbassata la testa 25 di saldatura che durante l’avanzamento della cella fotovoltaica 2a attraverso la stazione 19 salda il tratto 9 del nastro 23 alla superficie 4.

Prima, durante o al termine della saldatura viene attivato il gruppo 24 di taglio, il quale taglia trasversalmente il nastro 23 realizzando il cablaggio elettrico 8, il cui tratto 10 di coda durante l’avanzamento delle cella fotovoltaica 2a si adagia progressivamente sulla superficie 18, come visibile nella figura 3b. A questo punto, la cella fotovoltaica 2a avanzando lungo il percorso 15 attraversa la stazione 27 di sovrapposizione, in cui il tratto 4 scorre a contatto della superficie 28, mentre il tratto 5 cade verso il basso per effetto del peso proprio discostandosi dalla superficie 28 stessa, come visibile nella figura 3c. A questo punto, la cella fotovoltaica 2a viene arrestata o rallentata così da consentire alla cella fotovoltaica 2b di raggiungerla e di sovrapporsi almeno parzialmente al sottostante tratto 10. A sovrapposizione avvenuta, entrambe le celle fotovoltaiche 2a e 2b vengono avanzate all’unisono verso la stazione di saldatura 29, provocando il progressivo sollevamento del tratto 10 e la disposizione dello stesso contro la superficie 5. Nel momento in cui la cella fotovoltaica 2b entra nella stazione 28 di saldatura, la testa 30 viene sollevata ed il tratto 10 saldato sulla superficie 5, come illustrato nella figura 3d, dopo che, le celle fotovoltaiche 2a e 2b collegate elettricamente l’una all’altra vengono avanzate sempre all’unisono verso una uscita dell’impianto 12.

Il processo di collegamento elettrico descritto per le celle fotovoltaiche 2a e 2b viene ripetuto seguendo le stesse fasi prima descritte per tutte le celle fotovoltaiche 2 avanzate lungo il percorso 15 ed a contatto della superficie 18 realizzando la fila 1 di celle fotovoltaiche.

Da quanto precede appare evidente come il metodo di giunzione descritto consenta di collegare elettricamente in maniera totalmente automatica una successione ordinata qualsiasi di celle fotovoltaiche senza mai ruotare o ribaltare le celle fotovoltaiche stesse, le quali scorrono sempre a contatto di una superficie di riferimento o di appoggio che protegge le celle fotovoltaiche stessa evitandone incurvamenti, deformazioni localizzate o distribuite e/o rotture. L’impianto 12 e la modalità realizzativa descritti consentono, quindi, di collegare elettricamente fra loro in maniera automatica e senza alcun intervento da parte dell’operatore celle fotovoltaiche di qualsiasi forma, dimensioni o materiale.

Rispetto alle soluzioni note l’impianto 12 e la modalità realizzativa descritta consentono, infine, di ridurre drasticamente i tempi di collegamento e, per quanto detto in precedenza, di migliorare la qualità, l’affidabilità e l’efficienza del prodotto della fila di celle fotovoltaiche.

Da quanto precede appare evidente che al metodo e all’impianto 12 descritto possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito protettivo definito dalle rivendicazioni. In particolare il dispositivo 12 formatura dei cablaggi 8 potrebbe essere disposto in posizione remota rispetto alla stazione di saldature 19 ed i cablaggi elettrici 8 formati essere dapprima raggruppati e solo successivamente avanzati nella stazione 19 singolarmente.

Inoltre, diversa da quella descritta potrebbe essere la modalità di sovrapposizione della cella fotovoltaica che segue al tratto 10 sporgente posteriormente a sbalzo dalla cella fotovoltaica che precede. In particolare, il tratto 10 potrebbe non essere lasciato cadere per effetto del peso proprio per poi essere risollevato ma essere mantenuto in appoggio sulla superficie 18, che a questo punto proseguirebbe verso la stazione 29 di saldatura o su equivalenti dispositivi di sostentamento e la cella fotovoltaica che segue essere almeno parzialmente sollevata al di sopra del tratto 10.

Alternativamente, i citati dispositivi di sostentamento potrebbero essere di tipo motorizzato in modo da abbassare in maniera controllata il tratto 10 portato dalla cella fotovoltaica che precede al di sotto della cella fotovoltaica che segue e successivamente spostare il tratto 10 a contatto della cella fotovoltaica che segue stessa.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Metodo per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche, il metodo comprendendo le fasi utilizzare un elemento allungato di connessione elettrica, di collegare un primo tratto del detto elemento allungato ad una prima superficie estesa di una prima cella fotovoltaica e di collegare un secondo tratto del detto elemento allungato ad una seconda superficie estesa di una seconda cella fotovoltaica avente una polarità diversa da quella della detta prima superficie estesa, caratterizzato dal fatto che i collegamenti del detto elemento allungato alle dette prima e seconda superficie estesa viene effettuato avanzando in successione le dette celle fotovoltaiche con polarità equiorientate lungo un percorso di collegamento elettrico, collegando il detto primo tratto alla prima di dette celle fotovoltaiche lasciando sporgere il detto secondo tratto oltre la detta prima cella fotovoltaica in senso opposto al senso di avanzamento delle celle fotovoltaiche, sovrapponendo la seconda cella fotovoltaica detto secondo tratto e collegando elettricamente il secondo tratto alla detta seconda superficie estesa. 2.- Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la sovrapposizione della detta seconda cella fotovoltaica al detto secondo tratto viene effettuato facendo scorrere la detta seconda cella fotovoltaica al di sopra del detto secondo tratto. 3.- Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la sovrapposizione della detta seconda cella fotovoltaica al detto secondo tratto viene effettuato variando le velocità di avanzamento delle dette celle fotovoltaiche lungo il detto percorso di collegamento elettrico. 4.- Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la sovrapposizione della detta seconda cella fotovoltaica al detto secondo tratto viene effettuato arrestando la detta prima cella fotovoltaica lungo il detto percorso ed avanzando la detta seconda cella fotovoltaica durante l’arresto della detta prima cella fotovoltaica. 5.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la sovrapposizione della detta seconda cella fotovoltaica al detto secondo tratto viene effettuato lasciando cadere per gravità il detto secondo tratto rispetto al detto primo tratto prima che il detto secondo tratto venga raggiunto dalla detta seconda cella fotovoltaica. 6.- Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il collegamento del detto secondo tratto alla detta seconda superficie estesa viene effettuato sollevando il detto secondo tratto a contatto della detta seconda superficie estesa. 7.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’avanzamento delle dette celle fotovoltaiche lungo il detto percorso comprende le operazioni di avanzare le celle fotovoltaiche a contatto di una prima superficie di appoggio e successivamente a contatto di una seconda superficie di riscontro disposte da parti opposte del detto percorso e fra loro trasversalmente distanziate; almeno il collegamento elettrico del detto primo tratto del detto elemento allungato alla detta prima superficie estesa venendo effettuato portando la detta prima cella fotovoltaica a contatto di detta prima superficie di riscontro, e la sovrapposizione della detta seconda cella fotovoltaica al detto secondo tratto del detto elemento allungato venendo effettuato dopo che la detta prima cella fotovoltaica ha disimpegnato la detta prima superficie di riscontro. 8.- Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il collegamento elettrico del detto secondo tratto alla detta seconda superficie estesa della detta seconda cella fotovoltaica viene effettuato spingendo la detta seconda cella fotovoltaica contro la detta seconda superficie di riscontro. 9.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il collegamento elettrico dei detti primo e secondo tratto comprende una operazione di saldatura. 10.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di avanzare un nastro di materiale elettricamente conduttivo verso il detto percorso, di sovrapporre e trattenere un tratto libero del detto nastro sulla detta prima superficie estesa, e di tagliare trasversalmente il detto nastro in modo da realizzare il detto elemento allungato di connessione elettrica. 11.- Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il detto taglio trasversale viene effettuato dopo il collegamento elettrico del detto tratto libero alla detta prima superficie estesa. 12.- Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di avanzare lungo il detto percorso di collegamento elettrico una successione ordinata di celle fotovoltaiche disposte tutte con polarità equiorientate e di collegare ciascuna delle celle fotovoltaiche alle celle fotovoltaiche adiacenti secondo le fasi descritte in una delle rivendicazioni precedenti in modo da ottenere un fila continua di celle fotovoltaiche elettricamente collegate l’una all’altra. 13.- Impianto per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche, l’impianto comprendendo mezzi di avanzamento per avanzare lungo un percorso di collegamento elettrico almeno una prima ed almeno una seconda cella fotovoltaica mantenendo le celle fotovoltaiche stesse con polarità equiorientate lungo tutto il detto percorso di collegamento elettrico; mezzi di avanzamento per avanzare un elemento allungato di connessione elettrica verso il detto percorso di collegamento elettrico; primi mezzi di collegamento per collegare un primo tratto del detto elemento allungato ad una prima superficie estesa della detta prima cella fotovoltaica e secondi mezzi di collegamento per collegare un secondo tratto del detto elemento allungato ad una seconda superficie estesa della detta seconda cella fotovoltaica avente una polarità diversa da quella della detta prima superficie estesa. 14.- Impianto secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di avanzamento comprendono una prima ed una seconda superficie di riscontro delle dette celle fotovoltaiche; le dette superfici di riscontro essendo disposte da parti laterali opposte del detto percorso ed estendendosi parallelamente l’una all’altra. 15.- Impianto secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima stazione di collegamento, in cui il detto primo tratto del detto elemento allungato viene collegato alla prima superficie estesa della detta prima cella fotovoltaica; una seconda stazione di collegamento distinta dalla detta prima stazione di collegamento per collegare il secondo tratto del detto elemento allungato alla seconda superficie estesa della detta seconda cella fotovoltaica; ed una stazione di sovrapposizione intermedia tra le dette stazioni di collegamento per sovrapporre la detta seconda cella fotovoltaica ad un tratto del detto elemento allungato di collegamento. 16.- Impianto secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che la detta prima superficie di riscontro si estende attraverso la detta prima stazione di collegamento, e dal fatto che la detta seconda superficie di riscontro si estende attraverso la detta seconda stazione di collegamento. 17.- Metodo ed impianto per collegare elettricamente fra loro celle fotovoltaiche, sostanzialmente come descritti con riferimento alle figure allegate.