ITTV20130194A1 - Stazione composita e metodo di foratura e fissaggio per la produzione continua di un backsheet conduttivo con strato incapsulante e dielettrico integrato, per pannelli fotovoltaici di tipo back-contact - Google Patents

Stazione composita e metodo di foratura e fissaggio per la produzione continua di un backsheet conduttivo con strato incapsulante e dielettrico integrato, per pannelli fotovoltaici di tipo back-contact

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ITTV20130194A1
ITTV20130194A1 IT000194A ITTV20130194A ITTV20130194A1 IT TV20130194 A1 ITTV20130194 A1 IT TV20130194A1 IT 000194 A IT000194 A IT 000194A IT TV20130194 A ITTV20130194 A IT TV20130194A IT TV20130194 A1 ITTV20130194 A1 IT TV20130194A1
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drilling
roller
backsheet
station
conductive
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Davide Spotti
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Description

STAZIONE COMPOSITA DI FORATURA E FISSAGGIO PER LA
PRODUZIONE CONTINUA DI UN BACKSHEET CONDUTTIVO
CON STRATO INCAPSULANTE E DIELETTRICO INTEGRATO,
PER PANNELLI FOTOVOLTAICI DI TIPO BACK-CONTACT
[0001 ] Il presente trovato ha per oggetto una stazione operativa composita di foratura e fissaggio per la produzione continua di backsheet conduttivi con strato incapsulante e dielettrico integrato, per pannelli fotovoltaici realizzati con celle in silicio cristallino a contatti posteriori anche denominate back-contact in lingua inglese.
Campo d’applicazione del trovato
[0002] L’invenzione trova particolare applicazione nel settore industriale della produzione di pannelli fotovoltaici, con specifico riferimento ai moderni pannelli fotovoltaici a celle in silicio cristallino con contatti posteriori e convenzionalmente denominati back-contact in lingua inglese od anche di seconda generazione per distinguersi dai pannelli convenzionali con celle a contattazione frontale e posteriore. I detti pannelli con celle back-contact montano posteriormente un componente stratificato di supporto che anche integra i contatti elettrici e viene convenzionalmente denominato backsheet di tipo conduttivo. Il presente trovato consente di produrre in modo vantaggioso un particolare tipo di backsheet conduttivo con strato incapsulante e dielettrico integrato.
[0003] Oggigiorno, in linea di principio, si possono ritenere ampiamente noti i vantaggi offerti dalle soluzioni note di pannelli fotovoltaici aventi celle di tipo back-contact; tuttavia, tali pannelli sono ancora poco diffusi a causa di numerose difficoltà realizzative legate principalmente alla scarsa disponibilità di impianti e di procedimenti adeguati agli attuali standard produttivi, particolarmente in riferimento alla precisione necessaria delle lavorazioni, alla qualità del prodotto, all’automazione degli impianti ed ai costi industriali.
Stato dell’arte
[0004] Al fine di determinare lo stato dell'arte relativo alla soluzione proposta è stata effettuata una verifica convenzionale, interrogando archivi pubblici, che ha portato all'individuazione di alcune anteriorità, tra cui:
DI : W0201201 5307(De Jong et al.)
D2: EP21 39050 (Bakker et al.)
D3: ITTV201 2A00021 1 (Baccini et al.)
D4: W0201 2058053 (Meakin et al.)
[0005] DI propone un modulo a celle solari back-contact dove la conduzione elettrica è affidata ad un elemento planare composto da tre strati, con i due strati esterni conduttivi che sono separati da uno strato isolante interposto essendo configurati in modo tale da contattare in sequenza coppie adiacenti di celle; il procedimento di fabbricazione di un tale modulo prevede inizialmente la disposizione delle celle su di una superficie planare, la deposizione del detto elemento multistrato di contattazione in modo tale da collegare in serie una prima coppia di celle adiacenti sul primo strato conduttivo e quindi il collegamento in serie ad una seconda coppia di celle sul secondo strato conduttivo, e così via sequenzialmente a completare le connessioni, successivamente vengono previsti due ulteriori strati esterni a guisa di incapsulante dell’intero pacchetto così realizzato che viene poi supportato da uno strato rigido posteriore ed un vetro trasparente frontale.
[0006] D2 propone un procedimento di assemblaggio per pannelli di tipo back-contact partendo da un backsheet conduttivo di tipo convenzionale posizionato con lo strato conduttivo verso l’alto su cui viene deposto il materiale adesivo conduttivo e successivamente viene sovrapposto l’incapsulante inferiore che è forato, facendo corrispondere i fori con il detto materiale conduttivo; vengono poi deposte le celle, lo strato di incapsulante superiore ed il vetro per essere quindi sottoposto alla laminazione finale.
[0007] D3 descrive un procedimento completamente automatico di assemblaggio di pannelli fotovoltaici di tipo back-contact dalla struttura innovativa, con maggiore qualità produttiva ed inferiori costi industriali, partendo da un particolare backsheet conduttivo con incapsulante e dielettrico integrato, convenzionalmente denominato BCBSe realizzato separatamente per essere considerato a guisa di un componente d’acquisto. Il detto BCBS è formato da un doppio strato di incapsulante con dielettrico interposto, essendo forato e posizionato con precisione sul foglio conduttivo per essere unito al backsheet di supporto; sul detto BCBS posizionato orizzontalmente su vassoio con lo strato conduttivo verso l’alto e con le aree di contattazione delle celle già mascherate è quindi possibile depositare direttamente ed automaticamente un materiale conduttivo quale ECA, con erogazione del tipo denominato goccia a goccia o dispensing, essendo previsto un sistema di controllo elettronico per il riconoscimento della posizione; successivamente vengono deposte le celle, lo strato di incapsulante superiore ed il vetro, per essere quindi sottoposto alla laminazione finale.
[0008] D4 propone il seguente procedimento per pannelli di tipo back-contact: deposito di ribbons conduttivi su un backsheet su cui è stato riportato precedentemente del materiale adesivo, quale ÈVA; deposito di materiale dielettrico sui ribbons conduttivi; deposito di materiale conduttivo, quale ECA, sui ribbons conduttivi senza tuttavia specificare con quale logica di posizionamento; deposito di celle, strato ÈVA superiore, vetro e laminazione finale. In alternativa si prevede il deposito di ribbons conduttivi su un backsheet su cui è stato riportato precedentemente del materiale adesivo, ad esempio ÈVA; deposito di materiale dielettrico sui ribbons conduttivi; deposito del materiale conduttivo, quale ECA, sui ribbons conduttivi senza specificare con che criterio di posizionamento;deposito strato di ÈVA forato con i fori in corrispondenza di dove è stato depositato l’ECA; deposito di celle, strato ÈVA superiore, vetro e laminazione finale.
[0009] In definitiva è ragionevole ritenere noto:
un pannello fotovoltaico di seconda generazione con celle di tipo back-contact ed un backsheet di supporto comprensivo dei circuiti elettrici, su cui vengono successivamente deposti in sequenza: lo strato di materiale dielettrico a guisa di maschera isolante, il materiale conduttivo, lo strato incapsulante inferiore con centraggio dei fori sulle contattazioni, le celle, lo strato incapsulante superiore, il vetro;
- una particolare e vantaggiosa soluzione di pannello di seconda generazione che comprende un backsheet conduttivo di tipo evoluto denominato BCBS, il quale integra le funzioni di maschera dielettrica e di incapsulante inferiore;
un impianto ed un procedimento per l’assemblaggio automatico di un pannello di seconda generazione partendo da un backsheet conduttivo di tipo BCBS già realizzato.
Inconvenienti
[001 0] In definitiva, si è notato che le descritte soluzioni note presentano degli inconvenienti o comunque delle limitazioni.
[001 1 ] In primo luogo, si è rilevato che i procedimenti di assemblaggio sono oggigiorno poco automatizzati e prevedono numerose operazioni manuali, con elevata probabilità di errori, rilavorazioni e scarti e conseguentemente con decremento della qualità e dell’affidabilità e con elevati costi industriali e di manodopera; tale problematica è principalmente legata alla complessa e costosa automazione degli impianti e dei procedimenti che sono predisposti in funzione di una specifica configurazione di pannello. Ulteriormente, si è rilevata una limitazione nel controllo di qualità e nei metodi convenzionali di ispezione del prodotto durante il processo di assemblaggio, in particolare nel caso di elevati volumi produttivi.
[001 2] In secondo luogo, si è rilevata nei procedimenti noti di assemblaggio dei pannelli del tipo back-contact, di cui ad esempio in D2, una particolare difficoltà nel posizionare correttamente lo strato di incapsulante inferiore forato, che è interposto tra BC e celle, essendo del tipo flessibile e deformabile e di difficile collocazione sul detto BC, essendo necessario un elevato grado di precisione quando sul BC è stato precedentemente riportato il materiale conduttivo in modo tale da corrispondere a ciascun foro del detto strato di incapsulante. E’ infatti noto che tale operazione comporta elevate probabilità di deformazione del detto strato forato di incapsulante ed anche di sfasature dei fori rispetto al detto BC, essendo particolarmente indebolito dai fori a causa della natura e dello spessore ridotto del materiale; di conseguenza, si rileva un elevato rischio di contaminazione ad opera del materiale conduttivo che realizza le contattazioni, verificandosi inoltre la possibilità di un pericoloso corto circuito verso le celle successivamente sovrapposte. Ulteriormente, si ricorda che il detto materiale conduttivo viene precedentemente depositato ed è quindi soggetto a sbavature o sfasature dovute alla successiva applicazione dello strato di incapsulante inferiore.
[001 3] In terzo luogo, si è rilevato che nei procedimenti noti di assemblaggio dei pannelli del tipo back-contact, di cui ad esempio in D3 e con particolare riferimento alla vantaggiosa soluzione di backsheet conduttivo con strato incapsulante e dielettrico integrato altrimenti denominato BCBS con acronimo, non sono noti impianti automatici e procedimenti ottimizzati per la sua fabbricazione. Più in generale, si rileva nel mercato la mancata disponibilità di un BC a prezzi competitivi ed anche la mancanza di un impianto che consenta, in modo conveniente e vantaggioso in termini di tempi e costi di lavorazione, di assemblare industrialmente backsheet conduttivi per celle back-contact con elevati standard qualitativi ed elevati volumi produttivi.
[001 4] In quarto luogo, si è anche rilevato che la prassi consolidata nell’arte nota di riportare per serigrafia la maschera dielettrica isolante direttamente sullo strato conduttivo metallico del BC costituisce una limitazione all’adozione dei backsheet conduttivi per la costruzione dei pannelli. Tale prassi, infatti, comporta tempi lunghi di esecuzione ed un elevato grado di complessità essendo richieste almeno tre fasi operative, cioè serigrafia, indurimento o curing e lavaggio, con tolleranze ristrette dei parametri di processo; a tal fine, inoltre, vengono generalmente utilizzati materiali dielettrici tipicamente utilizzati nel settore dell’elettronica che, oltre ad essere molto costosi, si rivelano poco durevoli all’esterno cioè alle normali condizioni di esercizio di un pannello fotovoltaico.
[001 5] Ancora con riferimento ai procedimenti noti di assemblaggio dei pannelli del tipo back-contact, di cui ad esempio in DI , D2 e D4, si è particolarmente rilevato che risulta necessaria un’elevata quantità di operazioni e di passaggi al fine di ottenere un BC comprensivo di maschera dielettrica, di incapsulante e di materiale conduttivo, essendo necessario un elevato grado di accuratezza, di ripetibilità, di controllo e di affidabilità.
[001 6] Di qui la necessità per le imprese del settore di individuare delle soluzioni che siano maggiormente efficaci rispetto alle soluzioni fino ad ora in essere; scopo del presente trovato è anche quello di ovviare ai descritti inconvenienti.
Breve descrizione del trovato
[001 7] Questo ed altri scopi vengono raggiunti con il presente trovato secondo le caratteristiche di cui alle annesse rivendicazioni, risolvendo i problemi esposti mediante una stazione operativa composita di foratura e fissaggio per la produzione continua di backsheet conduttivi con strato incapsulante e dielettrico integrato, per pannelli fotovoltaici di tipo back-contact. La detta stazione operativa composita è di tipo automatizzato ed integra una pluralità di lavorazioni svolte contestualmente in sequenza ciclica; in particolare, si basa su di un rullo multifunzione cilindrico che ruotando stende il film di incapsulante con dielettrico integrato, lo riscalda e lo preme sullo strato conduttivo del backsheet di supporto ai fini del fissaggio in posizione corretta, essendo il detto rullo dotato di aperture per consentire la foratura dall’esterno con dispositivo a laser ed anche consentire l’aspirazione forzata dall’interno dei fumi e dei residui per il tramite di un aspiratore.
Scopi
[0018] In tal modo attraverso il notevole apporto creativo il cui effetto ha consentito di raggiungere un considerevole progresso tecnico, sono conseguiti alcuni scopi e vantaggi risolvendo i principali problemi sopra evidenziati.
[0019] Un primo scopo del trovato, è stato quello di consentire la produzione in modo industrialmente vantaggioso di un backsheet conduttivo con strato incapsulante e dielettrico integrato del tipo BCBS, per pannelli fotovoltaici di tipo back-contact, come sopra descritto. In particolare, il trovato propone una stazione operativa composita e automatica che realizza contestualmente ed in sequenza ciclica le funzioni principali del processo di produzione continua, cioè la foratura dello strato incapsulante e dielettrico integrato ed il relativo fissaggio sul backsheet conduttivo in posizione corretta. La detta stazione operativa composita consente di ottenere i detti backsheet con costi contenuti, elevate prestazioni e lunga durata; in particolare, il trovato migliora la ripetibilità ed incrementa gli standard qualitativi del prodotto finito, rispetto alle soluzioni convenzionali.
[0020] Un secondo scopo del trovato, è stato quello di consentire una elevata capacità produttiva anche risparmiando lo spazio occupato dall’impianto e l’investimento relativo, risultando industrialmente vantaggiosa.
[0021 ] Un terzo scopo, è stato quello di eliminare le difettosità legate alle operazioni manuali.
[0022] Un quarto scopo, è stato quello di offrire flessibilità nella foratura grazie al sistema laser, consentendo eventuali aggiustamenti nella configurazione dei fori da eseguire sul multistrato incapsulante e dielettrico ai fini del successivo fissaggio sul backsheet conduttivo in corrispondenza dei contatti.
[0023] Un quinto scopo, è stato quello di consentire l’eliminazione della convenzionale serigrafia che forma uno strato isolante sul backsheet conduttivo, con un sensibile risparmio di tempo e di costi. Inoltre, si è consentita la sostituzione delle convenzionali soluzioni isolanti oggi in uso nei backsheet di tipo back-contact con una soluzione più moderna ed economica, come sopra descritto, dalla struttura costante e stabile e con le funzioni combinate di isolante ed incapsulante che risulta maggiormente resistente nel tempo. In alternativa alla soluzione multistrato sopra descritta, con strato incapsulante e dielettrico integrato, è anche adottabile una equivalente soluzione monostrato che unisca al comportamento adesivo e incapsulante anche la funzione di isolante dielettrico, grazie ad un polimero in film opportunamente caricato che è lavorabile allo stesso modo ed è equivalente negli scopi.
[0024] Questi ed altri vantaggi appariranno dalla successiva particolareggiata descrizione di alcune soluzioni preferenziali di realizzazione, con l’aiuto dei disegni schematici allegati i cui particolari d’esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo esemplificativi.
Contenuto dei disegni
La figura 1 a illustra, in una vista schematica di sezione, un backsheet conduttivo con strato di incapsulante e dielettrico integrato, del tipo denominato BCBS, secondo la tecnica nota di cui ad esempio in D3. La figura 1 b illustra, in una vista schematica di sezione, la composizione finale del pannello fotovoltaico comprensivo del detto backsheet di tipo BCBS, di cui in Fig. l a, secondo la tecnica nota di cui ad esempio in D3.
La figura 2 illustra, in una vista schematica di sezione, la stazione operativa composita di foratura e fissaggio per la produzione continua di backsheet conduttivi con strato incapsulante e dielettrico integrato, come previsto del presente trovato.
Descrizione d’almeno una realizzazione del trovato [0025] Il presente trovato descrive una innovativa stazione di foratura e fissaggio (1 0) composita che concentra e ottimizza il ciclo produttivo di backsheet conduttivi con strato incapsulante e dielettrico integrato, per l’assemblaggio di pannelli fotovoltaici del tipo back-contact. Più nel dettaglio, detta stazione (10) è di tipo complesso essendo automatizzata ed integrante una pluralità di operazioni svolte in sequenza ciclica al fine di realizzare contestualmente, con elevata ripetibilità e costi ridotti, un particolare tipo di backsheet conduttivo (300) con strato incapsulante e dielettrico integrato che viene convenzionalmente denominato BCBS, vedi tavola dello stato dell’arte nota (Fig. l a); detto backsheet conduttivo, essendo atto alla costruzione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact (330), vedi tavola dello stato dell’arte nota (Fig. 1 b). Si rileva che detto backsheet conduttivo è del tipo descritto in ITTV201 2A00021 1 (Baccini et al.) e comprende a sua volta un elemento semilavorato denominato Stack (308) che è preferibilmente multistrato, del tipo descritto in ITVI201 2A0001 33 (Baccini et al.).
[0026] Da qui, detto backsheet conduttivo BCBS essendo un prodotto semilavorato dalla struttura complessa, a guisa di elemento compatto che integra una pluralità di strati sovrapposti con funzioni specifiche diversificate. Detto backsheet conduttivo BCBS, comprendendo almeno: uno strato posteriore dielettrico isolante (301 ) che funge da supporto, a sua volta normalmente composto da almeno due strati di cui il più esterno rimane esposto all’aria e viene quindi trattato per poter resistere maggiormente all’idrolisi e ai raggi ultravioletti, uno strato metallico conduttivo (302) opportunamente sagomato e configurato con aperture (303) in funzione dei contatti posteriori delle celle (320) di tipo back-contact da connettere in serie, un elemento multistrato di tipo composito che viene convenzionalmente denominato Stack (308) ed è forato (309) in corrispondenza dei contatti posteriori delle dette celle (320). Il detto Stack è formato da un primo strato di incapsulante o termoadesivo (305) a contatto con il detto BC e da un secondo strato di incapsulante o termoadesivo (307) a contatto con le celle (320) collocate superiormente, tra i quali è interposto uno strato interno di materiale dielettrico (306) che funge da maschera isolante selettiva, vedi tavole dello stato d arte nota (Figg. l a-b). Per consentire la contattazione elettrica con la scatola di giunzione posteriore, sul detto BC (304) sono eseguibili fori passanti (310); ulteriormente, al fine di agevolare la detta contattazione, in corrispondenza di detti fori sono eventualmente integrabili elementi conduttivi di interfaccia come anche è descritto, a titolo di esempio non limitativo, in ITTV201 30059 (Baccini et al.) o ITTV20130060 (Baccini et al.).
[0027] Si rileva inoltre che, vedi tavole dello stato dell’arte nota (Figg. l a-b), gli strati integrati di incapsulante e dielettrico costituenti il detto Stack (308) hanno le funzioni combinate di incapsulante inferiore (305 e 307) che riempie tutti gli spazi interstiziali e si salda allo strato di incapsulante superiore (322), fornendo quindi una completa sigillatura e protezione al circuito elettrico realizzato con le dette celle (320) nei confronti di qualsivoglia agente atmosferico dannoso quali, ad esempio, l’umidità, la condensa o la polvere; lo strato dielettrico (306) interposto all’incapsulante ha invece la funzione di maschera selettiva di saldatura, cioè previene i potenziali cortocircuiti che potrebbero avvenire in fase di riscaldamento e polimerizzazione degli adesivi conduttivi e degli incapsulanti contenuti nel modulo fotovoltaico durante la fase costruttiva di laminazione in forno. Detto BCBS (300), quindi, risulta particolarmente vantaggioso in termini di semplificazione produttiva, ripetibilità e risparmio di tempo nell’assemblaggio di un pannello fotovoltaico del tipo back-contact (330).
[0028] La struttura assemblata di un pannello fotovoltaico con architettura back-contact (330) comprensivo del detto BCBS (300), vedi tavole dello stato dell’arte nota (Figg. l a-b), risulta pertanto semplificata rispetto alle soluzioni convenzionali di pannello essendo formato, in successione dal lato posteriore (31 1 ), da: un backsheet conduttivo con incapsulante e dielettrico integrati, denominato BCBS (300); le celle fotovoltaiche di tipo back-contact (320); un adesivo conduttivo, ad esempio del tipo denominato ECA (321 ); uno strato incapsulante frontale (322); un vetro frontale (323). Lo strato posteriore (301 ) di supporto del detto BCBS (300) può a sua volta essere di tipo composito, secondo la tecnica nota, essendo formato da diversi strati normalmente polimerici e adesivi con funzioni diversificate e dedicate alla protezione dagli agenti atmosferici, quali umidità e raggi UV. A titolo di esempio non limitativo si ricorda la variante realizzativa di tipo multistrato costituita da uno strato in PET contro i raggi UV, una barriera al vapore, lo strato BS di supporto ed uno strato di primer in ÈVA; inoltre, si ricorda anche la variante realizzativa dello strato conduttivo metallico protetto da uno strato di tipo anticorrosivo.
[0029] I seguenti termini e acronimi, quindi, nel proseguo della descrizione assumono i significati così come specificato:
BC\ è l’acronimo di backsheet conduttivo per celle di tipo backcontact, essendo un backsheet che integra i circuiti elettrici che realizzano la connessione elettrica in serie delle celle solari sopra disposte;
BCBS\ è un particolare backsheet conduttivo con strato incapsulante e dielettrico integrato, a guisa di elemento semilavorato composto e multifunzione che industrialmente agevola l’assemblaggio dei pannelli ad architettura back-contact, come sopra descritto;
Back-contact. si definiscono con il termine inglese back-contact le celle fotovoltaiche aventi i contatti a polarità elettrica sia positiva che negativa posti sul retro, conseguentemente si definiscono di tipo back-contact anche i panelli che montano tali celle;
Stack. elemento semilavorato multistrato, in rotolo, formato da due strati di incapsulante del tipo ÈVA o poliolef ine con interposto uno strato dielettrico, essendo forato come previsto dal trovato. Ai fini del presente trovato, in alternativa può essere utilizzata anche un’equivalente soluzione di tipo monostrato e multifunzione che unisce al comportamento adesivo e incapsulante anche la funzione di isolante dielettrico, ad esempio per il tramite di un polimero in film particolarmente caricato per svolgere tali funzioni.
[0030] La stazione composita (10) di lavorazione prevista dal presente trovato (Fig. 2) concentra in un’unica stazione operativa di tipo rotativo le principali lavorazioni necessarie alla formazione del detto BCBS (300), particolarmente essendo tali operazioni almeno di foratura del film di detto Stack ed il suo fissaggio sul BC (304) di modo tale che i fori (309) realizzati corrispondano esattamente ai punti di contattazione delle celle sul circuito, ottenendo che l’incapsulante con interposto lo strato dielettrico funga anche da maschera isolante. Più nel dettaglio, la detta stazione composita (10) è costituita da almeno:
• un mezzo di accoppiamento di tipo rotativo a rullo cilindrico multifunzione (100) che ruotando svolge una pluralità di lavorazioni in sequenza ciclica: stende il film, lo preme e lo riscalda ai fini del fissaggio sul BC, anche consentendo la foratura laser in corrispondenza di contro-fori e consentendo l’aspirazione forzata dei fumi residui e degli scarti;
• mezzi di foratura con almeno un dispositivo a laser (1 20) che perfora il film di Stack in corrispondenza dei contro-fori passanti (101 ) presenti sul rullo (100) ed eventualmente esegue il taglio di separazione del film tra i backsheet;
• mezzi combinati (1 10-2) per lo sbobinamento del rotolo di film (324), comprensivi del supporto rotante (1 10) del rotolo, rulli intermedi (1 1 1 ) e contro-rullo (1 12) in aderenza al rullo multifunzione (1 00);
• un mezzo di aspirazione forzata del tipo aspiratore esterno (130), anche a vuoto, con una porzione connessa all'interno del rullo multifunzione (100);
• mezzi di movimentazione orizzontale con piano di appoggio mobile (140).
[0031 ] Lo Stack (308) viene svolto di continuo dal rotolo (1 10, 324) e veicolato da un rullo intermedio (1 1 1 ) verso il rullo multifunzione (100) per il tramite un contro-rullo (1 12) che lo obbliga ad avvolgersi in aderenza attorno al detto rullo multifunzione (100); detto rullo (100), presentando almeno le seguenti caratteristiche particolari:
• è forato sulla sua superficie cilindrica in modo da riproporre lo stesso schema di foratura da effettuare nello stack stesso; • è riscaldato tutto o in parte in modo da attivare la caratteristica adesiva del termoplastico contenuto nel film di Stack (308) nel percorso compreso tra il punto di impegno in aderenza, in corrispondenza nel contro-rullo (1 1 2), al punto di fissaggio (P) sul BC, essendo tale percorso compiuto in aderenza al detto rullo multifunzione (100);
· è premente in modo da esercitare pressione sullo stack (308), nel punto di fissaggio (P), contro lo strato conduttivo (302) del backsheet (304) che viene contemporaneamente fatto transitare al di sotto sul piano di appoggio mobile (140); • è ricoperto sulla superficie cilindrica da un trattamento superficiale (tipo teflonatura o altro con pari funzione) che non consenta allo stack di aderire su di esso;
• è aspirato in modo forzato al suo interno dal detto aspiratore (1 30-1 ) che estrae ed evacua i fumi ed i residui di foratura.
[0032] Mentre lo Stack (308) ruota avvolto attorno al detto rullo multifunzione (100) nel percorso in aderenza (1 12, P) come sopra descritto, lateralmente dall’esterno un dispositivo di foratura a laser (120) perfora lo Stack (308) su tutta la sua larghezza secondo lo schema di foratura programmato (Fig. 2). Ogni foro (309) nello Stack effettuato dal raggio laser incidente (1 21 ) cade in corrispondenza di un foro (101 ) presente sulla superficie cilindrica del rullo multifunzione (100) in modo tale che i fumi generati dalla sublimazione dello Stack e i residui eventuali di tale operazione di foratura siano aspirati all’interno del detto rullo (100) rotante per il tramite del detto aspiratore (1 30, 1 31 ).
[0033] Il detto dispositivo di foratura a laser (120) (Fig. 2) è del tipo commerciale a C02a impulsi con frequenza dell’ordine dei 20 KFIz e potenza dell’ordine dei 300-500W; il raggio (1 21 ) è orientato tramite ottiche mobili e le velocità di foratura così ottenibili sono dell’ordine di circa 30 -50 fori/secondo. Una pluralità di sorgenti laser possono essere affiancate in parallelo, al fine di suddividere in più parti la larghezza dello Stack (308) da forare sulla superficie cilindrica del rullo multifunzione, e/o in serie in sequenza successiva, purché il raggio laser vada a colpire lo Stack in una zona corrispondente alla foratura sottostante (101 ) praticata nel rullo multifunzione (100), in tal modo si ottiene una riduzione del tempo ciclo dell’operazione di foratura. Il detto dispositivo laser (1 20), quando è ultimata la fase di foratura, può vantaggiosamente effettuare anche il taglio (325) dello Stack (308) alla misura prefissata in maniera che il rullo multifunzione (100) riporti l’esatta misura di Stack forato a combaciare sulla superficie conduttiva del BC (304) sottostante. Tale fase di taglio avverrà sincronizzata con la fase di avanzamento del backsheet sottostante e un sistema di controllo, ad esempio del tipo a visione automatica, identificherà il bordo di inizio e quello di fine del backsheet in maniera da effettuare il taglio dello Stack alla misura necessaria al corretto completo ricoprimento del BC. Parimenti la rotazione del rullo multifunzione (100) avviene sincrona alla movimentazione (140, 202) dei BC (304) in modo tale da avere nel punto di fissaggio (P) la stessa velocità di avanzamento dello Stack (308) e del BC (304).
[0034] In merito al detto taglio dello Stack, si rileva ulteriormente che è previsto un esubero di materiale rispetto al BC (304) sottostante pari alla distanza (D) che separa due BC consecutivi sul detto sistema di movimentazione (140, 202) (Fig. 2). Tale esubero, essendo di dimensioni contenute, non genera problemi al ciclo produttivo ed anche non costituisce un costo industriale aggiuntivo dal momento che, comunque, dopo la fase di laminazione il modulo deve comunque essere scontornato dagli esuberi e fuoriuscite di materiale dal perimetro del vetro, essendo dal operazione convenzionalmente nota con il termine inglese trimmming.
[0035] Più nel dettaglio in merito alle dimensioni dei detti componenti, il trovato prevede che sia rispettata la seguente relazione, dove N è un numero naturale intero maggiore od uguale ad 1 :
Diametro del rullo multifunzione (100) = [Lunghezza del BC (L, 304) distanza tra BC (D)] / N * π [0036] Il presente trovato, realizzato come sopra descritto, consente di realizzare contestualmente in un’unica stazione operativa composita (10) di tipo rotativo le principali lavorazioni previste per l’assemblaggio si un backsheet conduttivo del tipo BCBS (300). Al fine di completare il ciclo produttivo del detto BCBS, infatti, è sufficiente predisporre a monte della detta stazione composita (10) una stazione di carico dei detti BC (304), precedentemente ottenuti a guisa di componente d’acquisto, essendo tale stazione di tipo convenzionale e finalizzata a caricare i BC con lo strato conduttivo (302) rivolto verso l’alto. In detta stazione di carico i BC sono ad esempio prelevati da una pila e posizionati su di un piano di appoggio mobile (140), quale un nastro trasportatore, a distanze fisse (D) l’uno dall’altro; tale carico è realizzabile automaticamente, ad esempio con una mano di presa pneumatica, oppure manualmente. Eventualmente, dopo il detto carico è anche possibile prevedere la predisposizione di inserti conduttivi atti ad agevolare la connessione posteriore alla scatola di giunzione posteriore. Quindi, dopo la foratura ed il fissaggio dello Stack (308) sul BC (304) come previsto dal trovato, a valle della detta stazione composita (10) è sufficiente prevedere una stazione di verifica e scarico dei BCBS così ottenuti, essendo ad esempio impilati per agevolare le movimentazioni o l’immagazzinamento.
[0037] Con la stazione operativa composita(1 0) sopra descritta si consente di ottenere industrialmente, secondo gli scopi prefissati, un backsheet conduttivo del tipo BCBS (300) con strato incapsulante e dielettrico integrato che è pronto per essere vantaggiosamente utilizzato come elemento di partenza per l’assemblaggio automatico di pannelli fotovoltaici del tipo back-contact, ad esempio per il tramite di un impianto automatico ed un procedimento produttivo del tipo descritto in ITTV201 2A00021 1
Legenda
(10) stazione composita di foratura e fissaggio per la produzione di backsheet conduttivi con incapsulante e dielettrico integrato, (100) rullo multifunzione rotante, premente, riscaldante e aspirato, (101 ) contro-fori per consentire la perforazione e l’aspirazione, (1 10) supporto rotante per il rotolo di film
(1 1 1 ) rullo intermedio
(1 1 2) contro-rullo
(1 20) dispositivo laser,
(1 21 ) raggio laser,
(1 30) aspiratore anche con vuoto,
(131 ) porzione di aspiratore interna al rullo,
(140) piano di appoggio dei backsheet e parte del sistema di movimentazione orizzontale,
(200) direzione di rotazione del rullo multifunzione,
(201 ) direzione di rotazione per sbobinamento film,
(202) direzione di avanzamento backsheet,
(300) backsheet conduttivo con incapsulante e dielettrico integrato del tipo BCBS,
(301 ) backsheet di supporto e protezione,
(302) strato conduttivo metallico,
(303) aperture che configurano lo strato conduttivo in funzione dello specifico circuito che andrà a connettere elettricamente le celle successivamente sovrapposte,
(304) backsheet conduttivo altrimenti denominato BC con acronimo, (305) primo strato di incapsulante o termoadesivo,
(306) strato di materiale dielettrico interposto nell’incapsulante, (307) secondo strato di incapsulante o termoadesivo,
(308) incapsulante con dielettrico integrato altrimenti denominato Stack,
(309) fori in corrispondenza dei contatti posteriori delle celle, (310) fori passanti per contattare la scatola di giunzione posteriore, (31 1 ) lato posteriore in ombra,
(320) celle fotovoltaiche di tipo back-contact,
(321 ) elemento di contattazione celle,
(322) incapsulante frontale,
(323) vetro,
(324) rotolo del film di incapsulante con dielettrico integrato, (325) taglio di separazione,
(330) pannello fotovoltaico con architettura back-contact comprensivo di backsheet conduttivo con incapsulante e dielettrico integrato del tipo denominato BCBS,
(D) distanza tra backsheet,
(L) lunghezza backsheet,
(N) numero naturale intero maggiore od uguale ad 1 ,
(P) punto di fissaggio con pressione e riscaldamento.

Claims (6)

  1. RIVENDICAZIONI 1 . Stazione composita di foratura e fissaggio (10) per la produzione continua di backsheet conduttivi (300) con strato incapsulante e dielettrico integrato, detti backsheet conduttivi (300) essendo atti alla costruzione di pannelli fotovoltaici con architettura back-contact (330), detta stazione composita di foratura e fissaggio (10) caratterizzata dal fatto che è di tipo rotativo a realizzare in sequenza ciclica le lavorazioni necessarie alla formazione del detto backsheet conduttivo (300) con strato incapsulante e dielettrico integrato, essendo tali lavorazioni concentrate in un’unica stazione operativa; e dove le dette lavorazioni eseguite dalla detta stazione composita (10) sono almeno: sbobinamento e stesura del film di incapsulante e dielettrico integrato (308, 324), foratura del film e fissaggio sullo strato conduttivo (302, 304) del backsheet di modo tale che i fori (309) corrispondano ai punti di contattazione a guisa di maschera isolante.
  2. 2. Stazione composita di foratura e fissaggio (10), come dalla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che comprende almeno: • un mezzo di accoppiamento di tipo rotativo a rullo cilindrico multifunzione (100), ricoperto superficialmente da un trattamento anti-aderente, che ruotando svolge una pluralità di lavorazioni in sequenza ciclica: avvolge e stende il film in aderenza al sottostante backsheet conduttivo (304), lo preme e lo riscalda ai fini del fissaggio, anche consentendo la foratura laser in corrispondenza di contro-fori e consentendo l’aspirazione forzata dei fumi e degli scarti residui; • mezzi di foratura con almeno un dispositivo a laser (120) che perfora il film di incapsulante con dielettrico integrato in corrispondenza dei contro-fori passanti (101 ) presenti sul rullo (100) ed eventualmente esegue il taglio di separazione del film tra i backsheet; • mezzi combinati (1 10-2) per lo sbobinamento del rotolo di film (324), comprensivi del supporto rotante (1 10) del rotolo, rulli intermedi (1 1 1 ) e contro-rullo (1 1 2) in aderenza al rullo multifunzione (100); • un mezzo di aspirazione forzata del tipo aspiratore esterno (1 30) a vuoto e con una porzione connessa all’interno del rullo multifunzione (100); • mezzi di movimentazione orizzontale con piano di appoggio mobile (140).
  3. 3. Stazione composita di foratura e fissaggio (10), come dalle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto incapsulante con dielettrico integrato (308) in film viene svolto di continuo dal rotolo (1 10, 324) e veicolato da un rullo intermedio (1 1 1 ) verso il rullo multifunzione (100) per il tramite un contro-rullo (1 1 2) che lo obbliga ad avvolgersi attorno al detto rullo multifunzione (100); e dove, mentre il detto film (308) ruota avvolto attorno al detto rullo multifunzione (100) nel percorso in aderenza (1 12, P), lateralmente dall’esterno un dispositivo di foratura a laser (120) perfora il film su tutta la sua larghezza secondo lo schema di foratura programmato; e dove ogni foro (309) effettuato dal raggio laser incidente (121 ) cade in corrispondenza di un foro (101 ) presente sulla superficie cilindrica del rullo multifunzione (100) in modo tale che i fumi generati dalla sublimazione del materiale incapsulante con dielettrico integrato (308) ed i residui eventuali di tale operazione di foratura siano aspirati all’interno del detto rullo multifunzione (100) rotante, per il tramite del detto aspiratore (1 30, 1 31 ); detto rullo multifunzione (100), essendo forato sulla sua superficie cilindrica in modo da riproporre lo stesso schema di foratura da effettuare nel film; detto rullo multifunzione (100), essendo riscaldato in modo tale da attivare la caratteristica adesiva del termoplastico contenuto nell’incapsulante con dielettrico integrato (308) nel percorso compreso tra il punto di impegno in aderenza, in corrispondenza nel contro-rullo (1 1 2), al punto di fissaggio (P) sul backsheet (304), essendo tale percorso compiuto in aderenza; detto rullo multifunzione essendo ricoperto sulla superficie cilindrica da un trattamento superficiale (tipo teflonatura o altro con pari funzione) che non consenta allo stack di aderire su di esso; detto rullo multifunzione (100), essendo comprensivo di un sistema di riscaldamento di tipo diretto, per contatto, realizzato per il tramite di fonti di calore integrate; detto rullo multifunzione (100), essendo premente in modo da esercitare pressione sul detto strato di incapsulante con dielettrico integrato (308), nel punto di fissaggio (P), contro lo strato conduttivo (302) del backsheet (304) che viene contemporaneamente fatto transitare al di sotto sul piano di appoggio mobile (140); detto rullo multifunzione (100), essendo aspirato in modo forzato al suo interno dal detto aspiratore (130-1 ) che estrae ed evacua i fumi ed i residui di foratura.
  4. 4. Stazione composita di foratura e fissaggio (10), come dalle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di foratura a laser (1 20) è del tipo commerciale a C02a impulsi con frequenza dell’ordine dei 20 KHz e potenza dell’ordine dei 300-500W; e dove il raggio laser (121 ) è orientato tramite ottiche mobili e le velocità di foratura così ottenibili sono dell’ordine di circa 30 - 50 fori/secondo; e dove una pluralità di sorgenti laser (1 20-1 ) possono essere affiancate in parallelo al fine di suddividere in più parti la larghezza del film da forare sulla superficie cilindrica del rullo multifunzione (100), e/o in serie in sequenza successiva, purché il raggio laser vada a colpire lo Stack in una zona corrispondente alla foratura sottostante (101 ) praticata nel rullo multifunzione (100), in modo tale da ottenere una riduzione del tempo ciclo dell’operazione di foratura; e dove il detto dispositivo laser (120), quando è ultimata la fase di foratura, può vantaggiosamente effettuare anche il taglio (325) del film alla misura prefissata in maniera che il rullo multifunzione (100) riporti l’esatta misura di incapsulante con dielettrico (308) forato a combaciare sulla superficie conduttiva del BC (304) sottostante; e dove tale fase di taglio avverrà sincronizzata con la fase di avanzamento (140) del backsheet sottostante e un sistema di controllo, ad esempio del tipo a visione automatica, identificherà il bordo di inizio e quello di fine del backsheet in maniera da effettuare il taglio dello Stack alla misura necessaria al corretto completo ricoprimento del backsheet (304); e dove la rotazione del rullo multifunzione (100) avviene sincrona alla movimentazione (140, 202) dei backsheet (304) in modo tale da avere nel punto di fissaggio (P) la stessa velocità di avanzamento dello strato di incapsulante con dielettrico integrato (308) e del Backsheet (304); e dove tra due backsheet (304) vi è un esubero di materiale incapsulante con dielettrico integrato (308), rispetto al backsheet (304) sottostante, pari alla distanza (D) che separa due backsheet consecutivi sul detto sistema di movimentazione (140, 202); e dove tale esubero, essendo di dimensioni contenute, è eliminabile successivamente durante la convenzionale operazione di trimming del pannello fotovoltaico.
  5. 5. Stazione composita di foratura e fissaggio (10), come dalle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che rispetta la seguente relazione: Diametro del rullo multifunzione (W0) = [Lunghezza backsheet (L, 304) distanza (D)] / N * π
  6. 6. Stazione composita di foratura e fissaggio (10), come dalle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che è compresa in una linea produttiva dove, a monte della detta stazione composita (10) vi è una stazione di carico dei backsheet (304), alla distanza (D) uno dall’altro, sul piano di appoggio mobile (140) che movimenta i detti backsheet lungo l’intera linea; e dove dopo il carico, eventualmente, vengono anche predisposti inserti conduttivi atti ad agevolare la connessione posteriore alla scatola di giunzione posteriore; e dove successivamente, in detta stazione composita (10) viene contestualmente eseguita almeno la detta foratura ed il detto fissaggio dell’incapsulante con dielettrico integrato (308) su ciascun backsheet (304); e dove, a valle della detta stazione composita (10), è prevista una stazione di verifica e scarico del prodotto finito.
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