ITUD20110164A1

ITUD20110164A1 - Impianto e procedimento per la produzione di moduli fotovoltaici

Info

Publication number: ITUD20110164A1
Application number: IT000164A
Authority: IT
Inventors: Andrea Baccini; Marco Gajotto; Marco Maiolini; Thomas Micheletti; Andrea Sartoretto; John Telle; Diego Tonini
Original assignee: Applied Materials Italia Srl
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2013-04-15
Also published as: TW201322475A; CN203398146U; EP2581934B1; CN103050570B; EP2581934A1; CN103050570A; US20130095578A1

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"IMPIANTO E PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI MODULI FOTOVOLTAICI"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un impianto e a un procedimento per la produzione automatizzata di moduli fotovoltaici, ognuno dei quali comprende una pluralità di celle fotovoltaiche, adatte a produrre energia elettrica quando una loro superficie è colpita dalla luce.

STATO DELLA TECNICA

E' noto un impianto per la produzione di moduli fotovoltaici che, partendo da una prima stazione di lavoro, nella quale sono impilati uno sull'altro gli strati di base, o primi strati, del modulo fotovoltaico, si sviluppa in modo lineare e rettilineo lungo una linea di lavorazione, avente un unico asse longitudinale e che termina con una stazione di lavoro finale. Lungo l'unica linea di lavorazione sono disposte le diverse unità, o stazioni, di lavoro, che comprendono un dispositivo di manipolazione dei circuiti stampati di base, un dispositivo di stampa per realizzare i necessari contatti elettrici, un dispositivo di preparazione degli strati di materiale isolante da associare ai circuiti stampati, un dispositivo di posizionamento delle singole celle fotovoltaiche e una serie di dispositivi di ispezione ottica. Nell'impianto noto la movimentazione delle parti che formano ciascun modulo fotovoltaico avviene mediante carrelli, che scorrono fra una stazione di lavoro e l'altra.

L'impianto noto ha però l'inconveniente di essere molto lungo, da circa 19 m. per una capacità produttiva di circa 15 MW, a circa 43 m. per una capacità produttiva di circa 150 MW, e di richiedere quindi spazi molto ampi per la sua installazione, nonché cospicui investimenti per realizzare le infrastrutture ad esso associate, con la conseguenza di aumentare il costo unitario di ogni modulo fotovoltaico prodotto .

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto per la produzione di moduli fotovoltaici, che sia molto contenuto nelle dimensioni, così da richiedere meno spazio e meno infrastrutture per essere installato, in modo che venga anche ridotto il costo unitario di produzione.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto per la produzione di moduli fotovoltaici che sia completamente automatizzato e che riduca il tempo di produzione, per aumentare la capacità produttiva a parità di investimento.

Un altro scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un procedimento per la produzione di moduli fotovoltaici, in cui le fasi di lavorazione siano semplici e facili da realizzare, anche in modo completamente automatizzato, per contenere al minimo i costi di produzione.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti all'idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un impianto per la produzione di moduli fotovoltaici, secondo il presente trovato, comprende almeno una prima linea di lavorazione avente almeno una pluralità di stazioni di lavoro, nelle quali sono adatte ad essere eseguite, in serie, determinate lavorazioni per la realizzazione di un modulo fotovoltaico a più strati, come ad esempio la stampa dei contatti elettrici su uno strato di base, il posizionamento delle celle fotovoltaiche e degli strati di materiale isolante.

In accordo con un aspetto caratteristico del presente trovato, l'impianto comprende, inoltre, almeno una seconda linea di lavorazione composta da almeno un'altra stazione di lavoro, nella quale è adatta ad essere eseguita, in parallelo alle suddette determinate lavorazioni, almeno un'altra lavorazione per la realizzazione del modulo fotovoltaico .

In accordo con un altro aspetto caratteristico del presente trovato, la suddetta prima linea di lavorazione è disposta sostanzialmente parallela alla suddetta seconda linea di lavorazione.

In accordo con un altro aspetto caratteristico del presente trovato, la suddetta seconda linea di lavorazione comprende almeno una stazione di lavoro per la lavorazione di uno o più strati di materiale isolante del modulo fotovoltaico da realizzare, nella quale mezzi di taglio sono previsti per tagliare selettivamente a misura ciascuno strato di materiale isolante a partire da un rotolo di materiale isolante.

In accordo con un altro aspetto caratteristico del presente trovato, primi mezzi di trasporto, per esempio composti da uno o più nastri trasportatori, sono previsti per trasportare lungo la suddetta seconda linea di lavorazione gli strati di materiale isolante tagliati a misura dai suddetti mezzi di taglio.

In accordo con un altro aspetto caratteristico del presente trovato, secondi mezzi di trasporto, per esempio composti da un piatto provvisto di fori passanti, sono previsti per trasportare selettivamente uno strato di materiale isolante tagliato a misura, dalla suddetta seconda linea di lavorazione alla suddetta prima linea di lavorazione, lungo un asse trasversale alle due linee di lavorazione.

In accordo con un altro aspetto caratteristico del presente trovato, mezzi di foratura sono disposti lungo il suddetto asse trasversale per forare selettivamente il suddetto strato di materiale isolante tagliato a misura, durante il suo trasferimento dalla seconda linea di lavorazione alla prima linea di lavorazione.

Secondo il presente trovato, il procedimento per la produzione di moduli fotovoltaici, formati ognuno da una pluralità di strati, comprende almeno una prima fase durante la quale, su una prima linea di lavorazione, avviene il caricamento di almeno un primo strato su una prima stazione di lavoro ed una seconda fase, durante la quale, in una stazione di stampa, su una superficie del suddetto primo strato, viene depositata una pluralità di contatti elettrici adatti a contattare successivamente almeno una pluralità di celle fotovoltaiche.

In accordo con un ulteriore aspetto caratteristico del presente trovato, il suddetto procedimento comprende, inoltre, almeno un'altra fase, che avviene in parallelo alle suddette prime due fasi, lungo una seconda linea di lavorazione, e durante la quale viene preparata una pluralità di strati di materiale isolante da accoppiare selettivamente al suddetto primo strato e alle suddette celle fotovoltaiche.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una vista in pianta di un impianto per la produzione di moduli fotovoltaici secondo il presente trovato;

- la fig. 2 è una vista laterale, esplosa, di un modulo fotovoltaico adatto ad essere prodotto dall'impianto di fig. 1;

- la fig. 3 è una vista in pianta, ingrandita, di una prima zona dell'impianto di fig. 1;

la fig. 4 è una vista prospettica di un dispositivo robotizzato utilizzato nella prima zona di fig. 3;

la fig. 5 è una vista laterale, schematizzata, di un particolare della prima zona di fig. 3;

la fig. 6 è una vista in pianta, ingrandita, di una seconda zona dell'impianto di fig. 1; la fig. 7 è una sezione trasversale, parziale e schematizzata, secondo la linea VII-VII di fig. 6, di un dispositivo di punzonatura; la fig. 8 è una vista frontale, schematizzata ed ingrandita, di una serie di punzoni utilizzati dal dispositivo di punzonatura di fig. 7; la fig. 9 è una vista in pianta, schematizzata, di una prima fase di lavorazione eseguita nella seconda zona di fig. 6;

la fig. 10 è una vista in pianta, schematizzata, di una seconda fase di lavorazione eseguita nella seconda zona di fig. 6;

la fig. 11 è una vista in pianta, ingrandita, di una terza zona dell'impianto di fig. 1;

la fig. 12 è uno schema di flusso delle diverse fasi che compongono un procedimento di produzione di moduli fotovoltaici utilizzando l'impianto di fig. 1.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI

REALIZZAZIONE

Con riferimento alla fig. 1 con il numero di riferimento 10 è indicato un impianto secondo il presente trovato, per la produzione di moduli fotovoltaici 11 di tipo noto, per esempio del tipo descritto nella domanda di brevetto per invenzione industriale N°UD2010A000223 che la Richiedente ha depositato il 12.12.2010.

Nella fattispecie, e a titolo puramente indicativo, ciascun modulo fotovoltaico 11 (fig. 2) è costituito da un wafer multistrato, che comprende un primo strato 12 inferiore, costituito da un circuito elettrico prestampato flessibile, comunemente chiamato "backsheet", o "backfoil", sul quale è presente una pluralità di piste conduttive prestampate, per esempio mediante serigrafia, utilizzando pasta, o inchiostro, conduttivi.

Sopra il primo strato 12 è posizionato un secondo strato 13 di materiale isolante, ad esempio acetato di vinile etilenico (ÈVA), comunemente chiamato "encapsulant".

Sul secondo strato 13 è posizionato un terzo strato 14 costituito da una pluralità di celle fotovoltaiche 15 di tipo noto, per esempio del tipo MWT (Metal Wrap Through), descritte in dettaglio nella sopra citata domanda di brevetto per invenzione industriale N°UD2010A000223. Ad esempio, ciascun modulo fotovoltaico 11 è costituito da 72 celle fotovoltaiche 15 aventi una superficie frontale F, adatta ad essere esposta alla luce, ed una opposta superficie posteriore B.

Sopra il terzo strato 14 è posizionato un quarto strato 16, di materiale isolante, ad esempioÈVA, che funge anch'esso da encapsulant, come il secondo strato 13. In questo modo il terzo strato 14, con le celle fotovoltaiche, è disposto a sandwich fra i due strati di encapsulant 13 e 16.

Un quinto strato 18 di materiale protettivo trasparente, ad esempio vetro, è disposto sopra il quarto strato 16.

L'impianto 10 (fig. 1) è sostanzialmente suddiviso in tre zone, o regioni, 21, 22 e 23, rispettivamente prima, seconda e terza, disposte in sequenza (da sinistra a destra in fig. 1) e che saranno qui di seguito descritte in dettaglio. Inoltre, secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, l'impianto 10 comprende due linee di lavorazione LI ed L2, disposte lungo due assi longitudinali XI e X2, rispettivamente primo e secondo, sostanzialmente paralleli fra loro, nelle quali vengono eseguite determinate lavorazioni, come verrà più avanti descritto in dettaglio.

La prima zona 21 (figure 1 e 3), comprende una prima stazione di lavoro 30, disposta lungo la prima linea di lavorazione LI, nella quale avviene l'impilaggio di una pluralità di primi strati, o backsheet, 12. La prima stazione di lavoro 30 comprende un primo dispositivo di supporto 31, selettivamente orientabile, ed un primo dispositivo di controllo ottico 32, di tipo noto e quindi non descritto in dettaglio, il quale è provvisto di una telecamera digitale in grado di verificare l'esatta posizione del backsheet 12 che si trova in alto e di rilevarne le coordinate spaziali per trasmetterle, in forma digitale, ad un'unità di controllo 33, schematizzata in fig. 1. Sulla base delle informazioni rilevate dal dispositivo di controllo ottico 32, il dispositivo di supporto 31 è selettivamente orientato dall'unità di controllo 33, secondo tre coordinate spaziali x, y e Θ (theta per la rotazione).

La prima zona 21 (figure 1 e 3), comprende anche una seconda stazione di lavoro 35, anch'essa disposta lungo la prima linea di lavorazione LI e comprendente un secondo dispositivo di supporto 36, il quale, a differenza del primo dispositivo di supporto 31, è sia orientabile selettivamente secondo tre coordinate spaziali x, y e Θ, sia traslabile lungo un primo asse trasversale Yl, perpendicolare all'asse longitudinale XI, sia provvisto di un nastro trasportatore azionabile selettivamente. Sulla parte superiore del nastro trasportatore del secondo dispositivo di supporto 36 è adatto ad essere posizionato un backsheet 12 prelevato dalla prima stazione di lavoro 30.

Un primo dispositivo robotizzato, o robot, 39 orientabile su sei assi, di tipo noto e rappresentato schematicamente nelle figure 1, 3 e 4 (in fig. 4 i numeri romani da I a VI si riferiscono alle sei rotazioni attorno ai sei corrispondenti assi), è adatto ad eseguire lo spostamento di un backsheet 12 alla volta dalla prima stazione di lavoro 30 alla seconda stazione di lavoro 35 ed in particolare al secondo dispositivo di supporto 36, sotto il controllo dell'unità di controllo 33. In particolare, il robot 39 comprende un braccio terminale 40 provvisto di elementi a ventosa su cui viene selettivamente creato il vuoto, per prelevare e rilasciare un backsheet 12.

Inoltre, la prima zona 21 (figure 1 e 3) comprende una stazione di stampa 41, disposta longitudinalmente lungo un terzo asse longitudinale X3 parallelo agli assi longitudinali XI e X2, e trasversalmente lungo il primo asse trasversale Yl. La stazione di stampa 41 comprendente un dispositivo di stampa 42 di tipo noto, ad esempio di tipo serigrafico, o a getto d'inchiostro, il quale è adatto a depositare gocce di materiale conduttivo e adesivo, ad esempio ECA (Electrically Conductive Paste) per realizzare sul backsheet 12 i necessari contatti elettrici che andranno poi a contattare le superfici posteriori B (fig. 2) delle celle fotovoltaiche 15 del terzo strato 14, come verrà più avanti descritto in dettaglio.

Un secondo dispositivo di controllo ottico 43 (figure 1 e 3), provvisto di telecamere e anch'esso collegato all'unità di controllo 33, è disposto in una posiziona fissa ed è adatto a rilevare le coordinate spaziali del backsheet 12 che appoggia sul secondo dispositivo di supporto 36, quando quest'ultimo viene fatto traslare al di sotto di esso, lungo l'asse trasversale Yl, verso il dispositivo di stampa 42.

II secondo dispositivo di controllo ottico 43 è in grado di acquisire la posizione del backsheet 12 e di causare il corretto allineamento di quest'ultimo rispetto al dispositivo di stampa 42, tramite l'unità centrale 33 e il secondo dispositivo di supporto 36 orientabile.

Dopo la stampa, il secondo dispositivo di supporto 36 viene fatto traslare lungo l'asse Yl fino a riportarlo nella sua posizione originaria, allineato con il primo asse longitudinale XI.

Un terzo dispositivo di controllo ottico, o sistema di visione 44, anch'esso collegato all'unità di controllo 33, è disposto in una posiziona fissa, vicino al secondo dispositivo di controllo ottico 43, ed è adatto a verificare la qualità e la posizione della stampa appena effettuata sul backsheet 12 dal dispositivo di stampa 42. Un rullo di avanzamento 45 è adatto a trasferire il backsheet 12 con il materiale ECA dal secondo dispositivo di supporto 36 alla seconda zona 22.

La prima zona 21 comprende, inoltre, una terza stazione di lavoro 46, disposta lungo la seconda linea di lavorazione L2, nella quale vengono eseguite una pluralità di lavorazioni per realizzare gli encapsulant, ossia i secondi strati 13 e i quarti strati 16 dei moduli fotovoltaici 11 (fig. 2). In particolare, in modo programmato e controllato dall'unità centrale 33, un nastro di ÈVA avvolto in un rotolo 48 (figure 1, 3 e 5) viene srotolato da rulli di trascinamento 49 verso un nastro trasportatore 50 ed un gruppo di taglio 51, provvisto di una lama 52, per tagliare a misura gli encapsulant 13 e 16, in modo che ciascuno di essi abbia la stessa superficie di ciascun backsheet 12.

La seconda zona 22 (figure 1 e 6) comprende un terzo dispositivo di supporto 55, sostanzialmente uguale al secondo dispositivo di supporto 36, disposto anch'esso lungo la prima linea di lavorazione LI e sul quale ciascun backsheet 12 con il materiale ECA è adatto ad essere posizionato per una successiva lavorazione. Il terzo dispositivo di supporto 55 è disposto longitudinalmente lungo il primo asse longitudinale Xl e trasversalmente lungo un secondo asse trasversale Y2 parallelo al primo asse trasversale Yl, è collegato all'unità centrale 33 ed è sia orientabile selettivamente secondo tre coordinate spaziali x, y e Θ, sia traslabile lungo il secondo asse trasversale Y2 . Un quarto dispositivo di controllo ottico 56 è disposto al di sopra del terzo dispositivo di supporto 55 per rilevare la posizione del backsheet 12 appoggiato su di esso e dell 'encapsulant 13 che verrà posizionato su di esso, come verrà descritto più avanti.

La seconda zona 22 (figure 1 e 6) comprende, inoltre, due nastri trasportatori 59 e 60, che fanno parte della seconda linea di lavorazione L2 e sono entrambi allineati longitudinalmente lungo il secondo asse longitudinale X2, ossia in linea con il nastro trasportatore 50, e controllati dall'unità di controllo 33. Il nastro trasportatore 59, trasversalmente, è disposto lungo il secondo asse trasversale Y2 ed è adatto a ricevere gli encapsulant 13 e 16 che provengono dal nastro trasportatore 50 della prima zona 21. Un quinto dispositivo di controllo ottico 61, collegato all'unità di controllo 33, è disposto in posizione fissa sopra il nastro trasportatori 59 per rilevare la posizione di ciascun encapsulant 13 e 16 che appoggia su di esso.

Un dispositivo di punzonatura, o di foratura, 62 (figure 1, 6 e 7) è disposto fra il nastro trasportatori 59 e il terzo dispositivo di supporto 55. Il dispositivo di punzonatura 62 comprende una testa punzonatrice 63 avente una pluralità di punzoni 65 (figure 7 e 8) disposti verticalmente ed aventi ognuno un determinato diametro, per realizzare su ciascun encapsulant 13 una pluralità di fori disposti secondo una matrice di righe e colonne. La punta dei punzoni 65 può avere una qualsiasi forma fra quelle illustrate in fig. 8, oppure anche una diversa da queste, a seconda delle esigenze di punzonatura.

II dispositivo di punzonatura 62 comprende anche un piatto 66 (figure 1 e 6), il quale è provvisto di una pluralità di fori trasversali passanti 69 (fig· 7), disposti secondo una matrice di righe e colonne, uguale a quella dei fori da praticare su ciascun encapsulant 13, ed è disposto orizzontalmente fra la testa punzonatrice 63 ed una piastra di riscontro 70, che si trova in una posizione fissa al di sotto della stessa testa punzonatrice 63. Il piatto 66 è anche provvisto di altri piccoli fori, paralleli ai fori 69 e non rappresentati nei disegni, attraverso i quali, in modo noto, viene selettivamente creato il vuoto sulla superficie inferiore del piatto 66 stesso, per tenere un encapsulant 13 aderente a tale superficie.

Il piatto 66 è mobile trasversalmente fra le due linee di lavorazione Li ed L2, in entrambi i sensi, lungo l'asse trasversale Y2 (figure 6 e 7) fra una prima posizione, in cui si trova sopra il nastro trasportatore 59, ed una seconda posizione, in cui si trova sopra il terzo dispositivo di supporto 55, passando fra una pluralità di posizioni intermedie, sotto la testa punzonatrice 63, comandato da organi motori, di tipo noto e non rappresentati nei disegni, sotto il controllo dell'unità di controllo 33 (fig. 1).

Nella fattispecie, la testa punzonatrice 63 (fig. 7) è in grado di eseguire contemporaneamente una pluralità di strisce di fori su ciascun encapsulant 13, ad esempio sei, per cui il piatto 66 avanza a scatti, di incrementi definiti, così che in un determinato numero di passate, ad esempio sei, la testa punzonatrice 63 può eseguire tutti i fori programmati nell'encapsulant 13.

Al termine dell'operazione di punzonatura, ossia quando tutti i fori sono stati realizzati nell'encapsulant 13, quest'ultimo viene portato dal piatto 66 (figure 1 e 6) al di sopra del backsheet 12 già posizionato sul terzo dispositivo di supporto 55. Il quarto dispositivo di controllo ottico 56 verifica la posizione dell'encapsulant 13 rispetto al sottostante backsheet 12 ed eventualmente, tramite l'unità di controllo 33, causa l'allineamento di quest'ultimo rispetto all'encapsulant 13. La posizione di quest'ultimo è verificata dal quinto dispositivo di controllo ottico 61.

Una volta che 1 'encapsulant 13 è perfettamente allineato con il sottostante backsheet 12, sul piatto 66 viene interrotto, o chiuso, il vuoto precedentemente creato e 1'encapsulant 13 scende per gravità sopra il sottostante backsheet 12, su cui sono già presenti i contatti elettrici adesivi, realizzati in precedenza, che vanno a disporsi nei fori realizzati nell'encapsulant 13. Un rullo di avanzamento 71, anch'esso controllato dall'unità di controllo 33, è disposto lungo la prima linea di lavorazione Li, a valle del terzo dispositivo di supporto 55 ed è adatto a trasferire l'insieme costituito da un backsheet 12 provvisto di contatti elettrici adesivi e da un encapsulant 13 verso una quarta stazione di lavoro 72, anch'essa disposta lungo la prima linea di lavorazione Li ed adatta a posizionare sopra quest'ultimo una pluralità di celle fotovoltaiche 15.

La quarta stazione di lavoro 72 comprende un nastro trasportatore 73 e due dispositivi robotizzati, rispettivamente secondo e terzo, 75 e 76 (figure 6, 9 e 10) a 6 assi, simili al primo dispositivo robotizzato 39 e controllati anch'essi dall'unità di controllo 33.

Il nastro trasportatore 73 è disposto longitudinalmente lungo il primo asse longitudinale Xl e definisce un piano superiore su cui è adatto ad essere appoggiato l'insieme backsheet 12-encapsulant 13, in una prima posizione trasversale definita da un terzo asse trasversale Y3, parallelo agli assi Yl ed Y2.

Il secondo dispositivo robotizzato 75 (fig. 9), con un'operazione definita di "pick and place", è adatto a prelevare, tramite una selettiva aspirazione sottovuoto, ciascuna cella fotovoltaica 15 da un supporto, o buffer 77, dove le celle stesse sono impilate, per posizionarla selettivamente e in un determinata posizione sopra 1'encapsulant 13. Al dispositivo robotizzato 75 è anche associato un sistema di visione, di tipo noto e non rappresentato nei disegni, il quale è in grado di verificare, dal retro, ossia osservando la superficie posteriore B, sia la posizione di ciascuna cella fotovoltaica 15, mediante la lettura di appositi segni (markers, o fiducials) presenti su di essa, o dei suoi bordi. In questa fase di lavoro avviene anche un'ispezione ottica di ciascuna cella fotovoltaica 15, allo scopo di verificarne la qualità (ad es. assenza di rotture).

L'unità di controllo 33, sulla base delle coordinate del backsheet 12 e delle singole celle fotovoltaiche 15 è in grado di posizionare queste ultime con estrema precisione. Il dispositivo robotizzato 75 è anche adatto a scartare verso appositi contenitori di scarti, di tipo noto e non rappresentati nei disegni, ogni eventuale cella fotovoltaica 15 difettosa.

Il terzo dispositivo robotizzato 76 (fig. 10), che vantaggiosamente può comprendere due robot indipendenti, è adatto a prelevare, una alla volta, tramite una selettiva aspirazione sottovuoto, una pluralità di strisce 79, dette anche "ribbon", di materiale conduttivo di tipo noto, che si trovano in appositi nastri 80 che vengono svolti gradualmente, per posizionarle sui bordi e nelle zone assegnate di ciascun modulo fotovoltaico 11, per realizzare determinati contatti elettrici.

Il nuovo insieme, costituito dal backsheet 12 provvisto superiormente dei contatti elettrici adesivi dall'encapsulant 13 forato, dalle celle fotovoltaiche 15 e dai ribbon 79, è adatto ad essere trasferito dallo stesso nastro trasportatore 73, sotto il controllo dell'unità di controllo 33, verso la terza zona 23 (figure 1 e 11), in una seconda posizione trasversale definita da un quarto asse trasversale Y4, parallelo agli assi Yl, Y2 e Y3.

Un sesto dispositivo di controllo ottico 81 è disposto in posizione fissa, al di sopra del nastro trasportatore 73, per verificare la qualità del posizionamento delle celle fotovoltaiche 15 e dei ribbon 79, prima che inizi la successiva fase di lavoro.

La terza zona 23 (fig. 11) comprende un settimo dispositivo di controllo ottico 82, che è disposto sopra il nastro trasportatore 73, a valle del sesto dispositivo di controllo ottico 81 ed è adatto a rilevare la posizione dell'insieme in arrivo dalla seconda zona 22, rispetto agli assi XI ed Y4, sotto il controllo dell'unità di controllo 33.

La terza zona 23 (fig. 11) comprende inoltre un quarto dispositivo robotizzato 83 a 6 assi, anch'esso simile al primo dispositivo robotizzato 39 e controllato anch'esso dall'unità di controllo 33. Il quarto dispositivo robotizzato 83 è adatto a prelevare per aspirazione, mediante selettiva creazione del vuoto, un encapsulant 16, disposto in una posizione finale del nastro di trasposto 60 lungo la seconda linea di lavorazione L2, e portarlo al di sopra dell'insieme comprensivo delle celle fotovoltaiche 15 e dei ribbon 79 che si trova posizionato nella suddetta seconda posizione trasversale (assi XI,Y4), della prima linea di lavorazione LI.

Un ottavo dispositivo di controllo ottico 85, collegato anch'esso all'unità di controllo 33, è adatto a rilevare la posizione dell'encapsulant 16 nella suddetta posizione finale del nastro di trasposto 60.

Il quarto dispositivo robotizzato 83 è anche adatto a prelevare per aspirazione, mediante selettiva creazione del vuoto, uno strato 18 di vetro alla volta, da una corrispondente pila di strati 18, e successivamente posizionarlo al di sopra dell'encapsulant 16 già posizionato nella suddetta seconda posizione trasversale (assi XI,Y4), per completare così, in questa posizione, il modulo 11 a cinque strati. Un nono dispositivo di controllo ottico 86, anch'esso collegato all'unità di controllo 33, è adatto a rilevare la posizione dello strato 18 di vetro prima di essere prelevato dalla corrispondente pila.

In corrispondenza della suddetta seconda posizione trasversale (assi XI,Y4) è disposto un dispositivo di riscaldamento 88, di tipo noto, il quale, mediante raggi infrarossi, resistenze elettriche, aria calda, od altro mezzo di riscaldamento di tipo noto, è adatto ad eseguire un'operazione di pre-cottura, o di "pretaking" del modulo fotovoltaico 11, per sciogliere il materiale isolante (ÈVA) che forma gli encapsulant 13 e 16 e fissarli meglio agli altri strati 12, 14 e 18 che compongono il modulo fotovoltaico 11.

A valle del nastro trasportatore 73 è disposto un dispositivo di ribaltamento, o flipper, 89, disposto trasversalmente lungo un quinto asse trasversale Y5, parallelo agli assi Y1-Y4, e che è adatto a ribaltare di 180° ciascun modulo fotovoltaico 11 appena formato, per procedere ad una successiva fase di laminazione, di tipo noto, con lo strato 18 di vetro disposta verso il basso. Il procedimento per la produzione di moduli fotovoltaici 11 mediante l'impianto 10 fin qui descritto comprende sostanzialmente una prima fase 91 (fig. 12), nella quale, sulla prima linea di lavorazione Li, avviene il caricamento dei backsheet 12 sul primo dispositivo di supporto 31.

Segue quindi una seconda fase 92, durante la quale, nella stazione di stampa 41, vengono depositati, sulla superficie di un backsheet 12, i necessari contatti elettrici adatti a contattare le celle fotovoltaiche 15 ed i ribbon 79

In una successiva terza fase 93 si esegue una prima ispezione ottica, mediante il sistema di visione 44.

In una quarta fase 94, che vantaggiosamente avviene in parallelo, lungo la seconda linea di lavorazione L2, e quindi contemporaneamente, alle prime tre fasi 91, 92 e 93, si formano gli encapsulant 13 e 16 mediante il gruppo di taglio 50, si procede a perforare un encapsulant 13 mediante il dispositivo di punzonatura 62 e si dispone un encapsulant 13 forato al di sopra del backsheet 12 provvisto dei contatti elettrici.

In una successiva quinta fase 95 si esegue una seconda ispezione ottica, mediante il quarto dispositivo di controllo ottico 56.

In una successiva sesta fase 96, per mezzo dei due dispositivi robotizzati 75 e 76, si esegue il posizionamento delle celle fotovoltaiche 15 e dei ribbon 79 sull'encapsulant 13 forato, già disposto sopra il backsheet 12 sulla prima linea di lavorazione LI.

In una successiva settima fase 97 si esegue una terza ispezione ottica, mediante il sesto dispositivo di controllo ottico 81.

In una successiva ottava fase 98, per mezzo del quarto dispositivo robotizzato 83, si esegue il posizionamento di un encapsulant 16, non forato, sopra le celle fotovoltaiche 15 e i ribbon 79. Il medesimo quarto dispositivo robotizzato 83, in una successiva nona fase 99 esegue il posizionamento di uno strato 18 di vetro sull'encapsulant 16 appena posato sopra le celle fotovoltaiche 15 e i ribbon 79. Alla fine della nona fase 99 si esegue una pre-cottura del modulo fotovoltaico 11 appena formato.

Segue quindi una decima fase 100, durante la quale, il modulo fotovoltaico 11 appena formato viene ribaltato di 180°, mediante il dispositivo di ribaltamento 89, in modo che lo strato 18 di vetro diventi lo strato di appoggio.

Infine il procedimento comprende un'undicesima fase 101, durante la quale avviene la laminazione finale del modulo fotovoltaico 11.

Se un modulo fotovoltaico 11, a seguito di un'ispezione, presenta una o più imperfezioni, lo stesso modulo può essere facilmente scartato, facendolo scorrere fino alla fine della linea di lavorazione Li e cadere in un contenitore di scarti, di tipo noto e non rappresentato nei disegni.

Tutte le fasi 91-101 del procedimento sopra descritto avvengono sotto il controllo dell'unità di controllo 33. Dalla descrizione che precede è chiaro che l'impianto 10 per la produzione di moduli fotovoltaici secondo il presente trovato comprende almeno due linee di lavorazione, lungo le quali, in parallelo, vengono eseguite tutte le fasi di lavorazione per la produzione dei moduli fotovoltaici 11.

In questo modo, le dimensioni complessive dell'impianto 10 risultano molto ridotte. A titolo esemplificativo, per un impianto avente una capacità produttiva di circa 100 MW, la lunghezza complessiva dell'impianto 10 è compresa fra circa 12 m. e circa 15 m.

È inteso che all'impianto 10 per la produzione di moduli fotovoltaici fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad un esempio specifico, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di impianti e di procedimenti per la produzione di moduli fotovoltaici aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni che seguono e quindi tutti rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la produzione di moduli fotovoltaici (11) comprendente almeno una prima linea di lavorazione (Li) avente almeno una pluralità di stazioni di lavoro (30, 35, 72), nelle quali sono adatte ad essere eseguite, in serie, determinate lavorazioni per la realizzazione di un modulo fotovoltaico (11), caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, almeno una seconda linea di lavorazione (L2) composta da almeno un'altra stazione di lavoro (46), nella quale è adatta ad essere eseguita, in parallelo a dette determinate lavorazioni, almeno un'altra lavorazione per la realizzazione di un modulo fotovoltaico (11).
2. Impianto come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima linea di lavorazione (LI) è disposta sostanzialmente lungo un primo asse longitudinale (XI) e che detta seconda linea di lavorazione (L2) è disposta sostanzialmente lungo un secondo asse longitudinale (X2), sostanzialmente parallelo a detto primo asse longitudinale (XI).
3. Impianto come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta prima linea di lavorazione (Li) comprende almeno una prima stazione di lavoro (30), nella quale almeno un primo strato (12) di un modulo fotovoltaico (11) è adatto ad essere posizionato in un primo dispositivo di supporto (31), ed una seconda stazione di lavoro (35), nella quale detto primo strato (12) è adatto ad essere posizionato in un secondo dispositivo di supporto (36), allineato trasversalmente lungo un primo asse trasversale (Yl) con il quale è allineata anche una stazione di stampa (41).
4. Impianto come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che almeno un primo dispositivo robotizzato (39) è adatto ad eseguire lo spostamento di detto primo strato (12) da detta prima stazione di lavoro (30) a detta seconda stazione di lavoro (35).
5. Impianto come nella rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che almeno detto primo o detto secondo dispositivo di supporto (31, 36), o entrambi, sono adatti ad essere selettivamente orientabili secondo almeno tre coordinate spaziali (x, y e Θ).
6. Impianto come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto secondo dispositivo di supporto (36) è anche selettivamente traslabile lungo detto primo asse trasversale (Yl) verso e da detta stazione di stampa (41).
7. Impianto come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda linea di lavorazione (L2) comprende almeno una terza stazione di lavoro (46) per la lavorazione di almeno uno strato di materiale isolante (13, 16) di detto modulo fotovoltaico (11).
8. Impianto come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta terza stazione di lavoro (46) comprende mezzi di taglio (51, 52) per tagliare selettivamente a misura ciascuno strato di materiale isolante (13, 16) a partire da un rotolo (48) di materiale isolante.
9. Impianto come nella rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che primi mezzi di trasporto (59, 60) sono previsti per trasportare lungo detta seconda linea di lavorazione (L2) detti strati di materiale isolante (13, 16) tagliati a misura da detti mezzi di taglio (51, 52).
10.Impianto come nelle rivendicazioni 3 e 9, caratterizzato dal fatto che secondi mezzi di trasporto (66) sono previsti per trasportare selettivamente uno strato di materiale isolante (13) tagliato a misura da detta seconda linea di lavorazione (L2) a detta prima linea di lavorazione (LI), lungo un secondo asse trasversale (Y2) sostanzialmente parallelo a detto primo asse trasversale (Yl).
11.Impianto come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che mezzi di foratura (62) sono disposti lungo detto secondo asse trasversale (Y2) per forare selettivamente detto strato di materiale isolante (13) tagliato a misura, durante il suo trasferimento da detta seconda linea di lavorazione (L2) a detta prima linea di lavorazione (Li).
12. Impianto come nella rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di foratura (62) comprendono una testa punzonatrice (63) provvista di una pluralità di punzoni verticali (65).
13. Impianto come nelle rivendicazioni 10 e 12, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi di trasporto comprendono un piatto (66) provvisto di una pluralità di fori passanti (69) attraverso i quali sono adatti a passare detti punzoni verticali (65).
14. Impianto come nella rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta prima linea di lavorazione (LI) comprende inoltre una quarta stazione di lavoro (72) adatta a posizionare una pluralità di celle fotovoltaiche (15) sopra detto strato di materiale isolante (13) tagliato a misura e forato.
15. Impianto come nella rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta quarta stazione di lavoro (72) comprende un nastro trasportatore (73), un secondo dispositivo robotizzato (75) e un terzo dispositivo robotizzato (76), e che detto nastro trasportatore (73) è disposto in una posizione trasversale definita da un terzo asse trasversale (Y3), parallelo a detti primo e secondo assi trasversali (Yl, Y2).
16. Impianto come nella rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che detto terzo dispositivo robotizzato (76) è adatto a posizionare una pluralità di strisce (79) di materiale conduttivo in zone predeterminate di ciascun modulo fotovoltaico (11), per realizzare determinati contatti elettrici.
17. Impianto come nella rivendicazione 15 o 16, caratterizzato dal fatto che un quarto dispositivo robotizzato (83) è disposto in prossimità della fine di dette prima e seconda linea di lavorazione (Li, L2) per prelevare selettivamente uno strato di materiale isolante (16) da detta seconda linea di lavorazione (L2) e posizionarlo su dette celle fotovoltaiche (15) posizionate in detta prima linea di lavorazione (LI) in una posizione trasversale definita da un quarto asse trasversale (Y4), parallelo a detti primo, secondo e terzo assi trasversali (Yl, Y2, Y3).
18. Impianto come nella rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detto quarto dispositivo robotizzato (83) è anche adatto a prelevare selettivamente uno strato (18) di materiale protettivo trasparente e posizionarlo su detto strato di materiale isolante (16) già posizionato sopra dette celle fotovoltaiche (15) in detta prima linea di lavorazione (LI).
19. Impianto come nella rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detta prima linea di lavorazione (LI) comprende anche un dispositivo di riscaldamento (88) disposto in detta posizione trasversale definita da detto quarto asse trasversale (Y4).
20. Impianto come nella rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detta prima linea di lavorazione (Li) comprende anche un dispositivo di ribaltamento (89) il quale è disposto trasversalmente lungo un quinto asse trasversale (Y5), parallelo a detti primo, secondo, terzo e quarto assi trasversali (Yl, Y2, Y3, Y4) ed è adatto a ribaltare di 180° ciascun modulo fotovoltaico (11) appena formato.
21. Procedimento per la produzione di moduli fotovoltaici (11) formati ognuno da una pluralità di strati (12, 13, 14, 16, 18), comprendente almeno una prima fase (91) durante la quale, su una prima linea di lavorazione (LI), avviene il caricamento di almeno un primo strato (12) su una prima stazione di lavoro (30) ed una seconda fase (92), durante la quale, in una stazione di stampa (41), su una superficie di detto primo strato (12), viene depositata una pluralità di contatti elettrici adatti a contattare successivamente almeno una pluralità di celle fotovoltaiche (15), caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, almeno un'altra fase (94), che avviene in parallelo a dette prima e seconda fase (91, 92), lungo una seconda linea di lavorazione (L2), e durante la quale viene preparata una pluralità di strati di materiale isolante (13, 16) da accoppiare selettivamente a detto primo strato (12) e a dette celle fotovoltaiche (15).
22 Procedimento come nella rivendicazione 21 caratterizzato dal fatto che al termine di dette prima e seconda fase (91, 92) è prevista una terza fase (93) durante la quale viene eseguita una prima ispezione ottica di detto modulo fotovoltaico (11) in formazione, mediante un primo sistema di visione (44).
23. Procedimento come nella rivendicazione 21 o 22, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, una fase di trasferimento di almeno una parte di detti strati di materiale isolante (13), da detta seconda linea di lavorazione (L2) a detta prima linea di lavorazione (Li), e che durante detta fase di trasferimento viene eseguita selettivamente una fase di foratura di detta almeno una parte di detti strati di materiale isolante (13).
24. Procedimento come nella rivendicazione 23, caratterizzato dal fatto che a valle di detta fase di trasferimento, su detta prima linea di lavorazione (LI) viene eseguita una seconda ispezione ottica di detto modulo fotovoltaico (11) in formazione, mediante un'altro dispositivo di controllo ottico (56).
25. Procedimento come nella rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto che a valle di detta seconda ispezione ottica, su detta prima linea di lavorazione (Li) viene eseguita una fase di posizionamento di dette celle fotovoltaiche (15) su detta almeno una parte di detti strati di materiale isolante (13) già forati.
26. Procedimento come nella rivendicazione 25, caratterizzato dal fatto che a valle di detta fase di posizionamento, su detta prima linea di lavorazione (LI) viene eseguita una terza ispezione ottica di detto modulo fotovoltaico (11) in formazione, mediante un'ulteriore dispositivo di controllo ottico (81).
27. Procedimento come nella rivendicazione 25 o 26, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, un'ulteriore fase di posizionamento, durante la quale detti strati di materiale isolante (16) provenienti da detta seconda linea di lavorazione (L2), vengono posizionati, uno alla volta, sopra dette celle fotovoltaiche (15) in detta prima linea di lavorazione ( LI ) .
28. Procedimento come nella rivendicazione 27, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, un'ultima fase di posizionamento, durante la quale uno strato (18) di materiale protettivo trasparente viene posizionato su detto strato di materiale isolante (16) già posizionato sopra dette celle fotovoltaiche (15) in detta prima linea di lavorazione (Li) 29 Procedimento come nella rivendicazione 28 caratterizzato dal fatto che a valle di detta ultima fase di posizionamento, in detta prima linea di lavorazione (LI) viene eseguita una fase di riscaldamento di detto modulo fotovoltaico (11) in formazione. 30 Procedimento come nella rivendicazione 29 caratterizzato dal fatto che a valle di detta fase di riscaldamento, viene eseguito un ribaltamento di 180° di ciascun modulo fotovoltaico (11) appena formato affinché detto strato (18) di materiale protettivo trasparente venga posizionato verso il basso, per procedere ad una fase di laminazione.