ITTV20130059A1 - Procedimento per la lavorazione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact. - Google Patents
Procedimento per la lavorazione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact.Info
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Description
PROCEDIMENTO PER LA LAVORAZIONE DI PANNELLI FOTOVOLTAICI CON ARCHITETTURA BACK-CONTACT .
DESCRIZIONE
D'ora in avanti si intenderà per lato superiore o frontale o fronte di backsheet o di cella la superficie, anche intermedia, nella direzione del sole .
Viceversa la superficie opposta a tale direzione sarà denominata posteriore o inferiore.
Per estremità superiore di contatto si intende la superficie a contatto con lo strato conduttivo del BCBS.
Per estremità inferiore di contatto si intende quella che verrà connessa alla JB.
La presente domanda ha per oggetto un procedimento per la lavorazione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact che si basa sull'impiego di backsheets conduttivi costituiti essenzialmente da un elemento protettivo dagli agenti atmosferici ed elettricamente isolante collocato sul lato posteriore del pannello.
Attualmente la grandissima maggioranza dei pannelli fotovoltaici presenti sul mercato sono di architettura assolutamente simile tra loro per quanto riguarda concezione dell'assieme (componenti base) e processo di assemblaggio.
Tale architettura, detta H-type, appartiene alla prima generazione di detti pannelli.
I componenti base dei pannelli H-type possono essere così riassunti in estrema sintesi:
-backsheet (nel prosieguo anche indicati con BS= elemento protettivo dagli agenti atmosferici ed elettricamente isolante collocato sul lato posteriore del pannello) ;
-celle fotovoltaiche (in Silicio mono o multicristallino) con contatti posti sul fronte (normalmente di polarità elettrica negativa) e sul retro (normalmente di polarità elettrica positiva) delle celle stesse;
-stringhe (che saldano in serie a due a due il fronte col retro delle celle adiacenti di cui al punto 2 );
-ribbons (nastri che collegano in serie le stringhe di cui al punto precedente interponendo diodi nella junction box - scatola di giunzione-) ;
-due strati di materiale incapsulante (normalmente ÈVA) che racchiudono frontalmente e posteriormente le celle, le stringhe e i ribbons di cui ai punti precedenti;
-un vetro piano che racchiude e protegge il lato frontale esposto al sole del pannello;
-un telaio che racchiude il perimetro del pannello
-una junction box (scatola di giunzione o JB) collocata sul lato posteriore del BS per raccogliere i contatti dal retro collegandosi ai ribbons .
In aggiunta o a superamento dei pannelli attuali (prima generazione) di architettura H-type precedentemente descritti, sono tecnicamente realizzabili i pannelli fotovoltaici di seconda generazione, cosiddetti back-contact (BC).
I componenti base dei pannelli ad architettura BC possono essere così riassunti:
-Backsheet back-contact (nel prosieguo indicato anche come BCBS = elemento protettivo dagli agenti atmosferici ed elettricamente isolante collocato sul lato posteriore del pannello che realizza anche la connessione elettrica delle celle back-contact) tramite un opportuno circuito elettrico riportato ad esempio per laminazione o deposizione o altro sul backsheet ed elettricamente conduttivo con la funzione di interconnettere le diverse polarità del lato posteriore (appunto backcontact) delle celle BC;
-celle fotovoltaiche back-contact (in Silicio mono o multi-cristallino) con contatti posti sul retro della cella a polarità elettrica sia positiva che negativa; strutture esemplificative di tali celle back-contact sono le celle MWT (Metal Wrap Through) , le EWT (Emitter Wrap Through) o le IBC (Interdigitated Back Contact);
-un materiale conduttivo, quale ad es. ECA (Electrically Conductive Adhesive), o paste saldanti o simili, riportato (per screen-printing, o dispensing o ink-jetting o altro tipo di deposizione) che creano contatto elettrico tra il BCBS e le facce posteriori delle celle BC in corrispondenza dei contatti di diversa polarità elettrica delle celle stesse.
-due strati di materiale incapsulante (normalmente ÈVA), di cui quello posteriore forato in corrispondenza dei contatti creati dal materiale conduttivo di cui al punto precedente, che racchiudono frontalmente e posteriormente quanto di cui ai punti precedenti;
-un vetro piano che racchiude e protegge il lato frontale esposto al sole del pannello;
-un telaio che racchiude il perimetro del pannello ·
-una scatola di giunzione o Junction Box per raccogliere i contatti dal retro collegandosi al BCBS di cui al primo punto.
In tale tecnica nota la connessione elettrica tra un foglio posteriore conduttivo e una scatola di giunzione viene attualmente realizzata successivamente alla fase di laminazione bruciando, sublimando (ad esempio con un laser) o asportando meccanicamente, gli strati plastici (PET, eventuale barriera vapore ed ÈVA) del foglio stesso e lasciando scoperto lo strato conduttivo (tipicamente di rame) del foglio.
Un contatto elettrico (ribbon), costituito tipicamente da un nastro di rame ricoperto da una lega, viene poi saldato per mezzo di tecniche tradizionali, manualmente nella quasi totalità dei casi, allo strato conduttivo del foglio posteriore esposto e successivamente collegato alla scatola di giunzione.
Il procedimento descritto ha lo svantaggio di non essere in grado di garantire la completa e corretta rimozione degli strati plastici del foglio posteriore conduttivo con il conseguente rischio di una scarsa conduzione elettrica e bassa adesione meccanica in fase di saldatura dei contatti sullo strato conduttivo esposto del foglio posteriore conduttivo stesso.
A ciò si aggiunge il limite in termini di ripetibilità e controllo essendo l'operazione svolta guasi sempre manualmente.
Fogli posteriori conduttivi di nuova generazione, inoltre, prevedono l'impiego, per la parte conduttiva, di metalli non saldabili come l'alluminio .
Lo strato conduttivo in alluminio viene trattato solo sulla superficie superiore con leghe o metalli che ne consentano la saldabilità , mentre la parte posteriore, laminata con il PET del foglio posteriore conduttivo, non viene tipicamente trattata.
La tecnica nota descritta rende in guesto caso estremamente complessa e costosa la saldatura del contatto sulla parte posteriore del foglio poiché in fase di rimozione degli strati plastici, l'alluminio, non trattato ed esposto all'aria, ossiderebbe immediatamente rendendone pregiudicata la saldatura, e la connessione elettrica essendo l'ossido di Alluminio un isolante elettrico.
Compito principale di quanto forma oggetto del presente trovato à ̈ quindi quello di risolvere i problemi tecnici evidenziati, eliminando gli inconvenienti di cui alla tecnica nota citata e quindi escogitando un procedimento che permetta di conseguire la rapida, ottimale e sicura connessione di un contatto elettrico al Backsheet back-contact .
Nell'ambito del compito sopra esposto, un altro importante scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un procedimento che permetta di garantire una connessione elettrica e meccanica del contatto su una superficie dello strato conduttivo pulita e già pronta per la saldatura.
Ancora uno scopo à ̈ quello di conseguire una elevata capacità produttiva, tramite un'efficace automazione dell'operazione stessa.
Non ultimo scopo à ̈ quello di ottenere un procedimento che permetta di realizzare pannelli fotovoltaici che alle caratteristiche precedenti accomuni quella di presentare ottimali e persistenti contatti elettrici tra il foglio conduttivo ed una scatola di giunzione o junction box .
Il compito e gli scopi accennati, nonché altri che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un procedimento per la lavorazione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact denominati BCBS comprendenti un elemento protettivo dagli agenti atmosferici ed elettricamente isolante ed un foglio conduttivo, collocato sul lato posteriore di detto pannello, che si caratterizza per il fatto di prevedere le seguenti fasi:
-inserimento, dal basso o dall'alto, in detto foglio conduttivo (1) di un contatto elettrico (10) collegabile ad una scatola di giunzione o junction box collocata sul lato posteriore di detto foglio conduttivo (1);
prima piegatura della estremità superiore (11) di detto contatto elettrico (10);
-saldatura di detta prima estremità superiore (11) o deposizione di adesivo conduttivo;
-seconda piegatura della estremità inferiore (12) di detto contatto elettrico (10) in senso concorde o meno a quello di detta prima piegatura.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una particolare, ma non esclusiva, forma di realizzazione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle tavole di disegni allegate, in cui:
la fig. 1 illustra, in una vista schematica parzialmente sezionata, il foglio conduttivo o Backsheet BC e un contatto elettrico;
la fig. 2 illustra, in una vista analoga alla precedente, il contatto elettrico inserito nel foglio conduttivo;
la fig. 3 illustra, in una vista analoga alla precedente, il contatto elettrico inserito e inizialmente nel foglio conduttivo;
la fig. 4 illustra, in una vista analoga alla precedente, il contatto elettrico inserito e definitivamente piegato nel foglio conduttivo.
Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.
Inoltre à ̈ da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni.
Con riferimento alle figure precedentemente citate, si à ̈ considerato un elemento protettivo dagli agenti atmosferici ed elettricamente isolante dotato di un foglio conduttivo (1) collocato sul lato posteriore di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact .
Tale foglio conduttivo o Backsheet BC (1) ricomprende uno strato posteriore (2) in PET, una eventuale barriera vapore (3), opzionale, un ulteriore strato (4) in PET, uno strato di primer (5) in ÈVA, uno strato conduttivo (6), uno strato anticorrosione (7).
Il procedimento per la lavorazione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact BCBS prevede una prima fase in cui si inserisce, dal basso o dall'alto, in detto foglio conduttivo (1) un contatto elettrico (10) collegabile ad una scatola di giunzione o junction box collocata sul lato posteriore di detto foglio conduttivo (1).
In questa fase il contatto elettrico (10) esegue un foro passante (9) in detto foglio conduttivo (1).
Segue una seconda fase in cui si effettua una prima piegatura della estremità superiore (11) di detto contatto elettrico (10) .
Durante tale piegatura si consegue una contemporanea imbutitura (8) del foglio conduttivo
(1)·
Nell 'effettuare tale prima piegatura la estremità superiore (11) di detto contatto (10) può essere indifferentemente orientata in un voluto verso.
Detta estremità superiore (11) risulta, una volta piegata, alloggiare completamente entro la imbutitura (8) dato che non deve sporgere superiormente dalla imbutitura creata, altrimenti rischierebbe di rompere successivamente la cella fotovoltaica posta superiormente.
Segue la saldatura di detta estremità superiore (11) secondo tecniche tradizionali quali la saldobrasatura, la saldatura a ultrasuoni o altre; in alternativa alla saldatura à ̈ possibile effettuare una deposizione di adesivo conduttivo (ECA) oppure una deformazione plastica permanente dell'estremità superiore del contatto (tipo rivettatura) .
Viene quindi imposta una seconda piegatura della estremità inferiore (12) di detto contatto elettrico (10) in senso concorde o meno a quello di detta prima piegatura.
La estremità inferiore (12) viene ad essere addossata allo strato posteriore (2) in PET.
Si à ̈ in pratica constatato come il procedimento abbia raggiunto il compito e gli scopi sopra accennati permettendo il medesimo di conseguire la rapida, ottimale e sicura connessione di un contatto elettrico al foglio conduttivo anche qualora si impieghino, per la parte conduttiva, metalli non saldabili come l'alluminio.
Il procedimento permette inoltre di garantire una connessione elettrica e meccanica del contatto su una superficie dello strato conduttivo pulita e già pronta per la saldatura.
Si hanno quindi ottimali e persistenti contatti elettrici tra il foglio conduttivo ed una scatola di giunzione o junction box.
Naturalmente i materiali impiegati nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti del trovato potranno essere più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze.
I diversi mezzi per effettuare certe differenti funzioni non dovranno certamente coesistere solo nella forma di realizzazione illustrata, ma potranno essere di per sé presenti in molte forme di realizzazione, anche non illustrate.
Le caratteristiche indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare od essere sostituite da equivalenti.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la lavorazione di pannelli fotovoltaici con architettura backcontact denominati BCBS comprendenti un elemento protettivo dagli agenti atmosferici ed elettricamente isolante ed un foglio conduttivo, collocato sul lato posteriore di detto pannello, che si caratterizza per il fatto di prevedere le seguenti fasi: -inserimento, dal basso o dall'alto, in detto foglio conduttivo (1) di un contatto elettrico (10) collegabile ad una scatola di giunzione o junction box collocata sul lato posteriore di detto foglio conduttivo (1); -prima piegatura della estremità superiore (11) di detto contatto elettrico (10); -saldatura di detta prima estremità superiore (11) o deposizione di adesivo conduttivo; seconda piegatura della estremità inferiore (12) di detto contatto elettrico (10) in senso concorde o meno a quello di detta prima piegatura.
- 2. Procedimento come alla rivendicazione 1 che si caratterizza per il fatto di prevedere una prima fase in cui si inserisce, dal basso o dall'alto, in detto foglio conduttivo (1) un contatto elettrico (10) collegabile ad una scatola di giunzione o junction box JB collocata sul lato posteriore di detto foglio conduttivo (1) stesso.
- 3. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 2 che si caratterizza per il fatto che in detta prima fase detto contatto elettrico (10) esegue un foro passante (9) in detto foglio conduttivo (1)-
- 4. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 3 che si caratterizza per il fatto di prevedere una seconda fase in cui si effettua una prima piegatura della estremità superiore (11) di detto contatto elettrico (10).
- 5. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 4 che si caratterizza per il fatto durante detta piegatura si consegue una contemporanea imbutitura (8) di detto foglio conduttivo (1).
- 6. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 5 che si caratterizza per il fatto che nell 'effettuare detta prima piegatura detta estremità superiore (11) di detto contatto (10) à ̈ orientata in un voluto verso.
- 7. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 6 che si caratterizza per il fatto che detta estremità superiore (11) risulta, una volta piegata, alloggiare completamente entro detta imbutitura (8) così da non sporgere superiormente da detta imbutitura (8) stessa.
- 8. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 7 che si caratterizza per il fatto di prevedere la saldatura di detta estremità superiore (11) secondo tecniche tradizionali o, in alternativa, mediante una deposizione di adesivo conduttivo (ECA) oppure una deformazione plastica permanente dell’estremità superiore del contatto (tipo rivettatura) .
- 9. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 8 che si caratterizza per il fatto di prevedere una seconda piegatura della estremità inferiore (12) di detto contatto elettrico (10) in senso concorde o meno a quello di detta prima piegatura.
- 10. Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 9 che si caratterizza per il fatto che detta estremità inferiore (12) viene ad essere addossata ad uno strato posteriore (2) in PET presente in detto foglio conduttivo o Backsheet B (1).
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