RU2030025C1

RU2030025C1 - Photoelectric module

Info

Publication number: RU2030025C1
Authority: RU
Inventors: О.Б. Холявин; Л.М. Хлопянникова
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Сатурн"
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: solar-energy engineering. SUBSTANCE: photoactive floor composed of series-parallel set of photoconverters is enclosed in sealed space limited from front side with silicate glass and from rear side with metal foil. Metal strip made from material welded well with laser or ultrasonic welding to rear-metal foil is attached over perimeter of glass by method of electrostatic connection. Foil is welded to metal strip attached to glass. EFFECT: facilitated manufacture, enhanced reliability of manufacture. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к фотоэнергетике, и может быть использовано в энергосистемах с большим сроком активного существования. The invention relates to solar technology, in particular to photovoltaics, and can be used in power systems with a long active life.

Известен фотоэлектрический модуль, содержащий металлическую раму, лицевое и тыльное силикатные стекла и расположенный между стеклами пакет, состоящий из фотоактивного полотна, размещенного между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки. Торцовые поверхности ФМ герметизированы мастикой [1]. A known photovoltaic module comprising a metal frame, a front and back silicate glass and a packet located between the glasses, consisting of a photoactive sheet placed between two layers of a low-modulus adhesive film. The end surfaces of the FM are sealed with mastic [1].

Недостатками этого модуля являются следующие: герметизация лицевой и тыльной поверхности модуля осуществляется двумя силикатными стеклами, что существенно увеличивает его материалоемкость и массу; герметизация торцовой поверхности модуля при помощи мастики не обеспечивает качественную защиту фотоактивного полотна от атмосферной влаги в течение длительного срока эксплуатации и является основным элементом, определяющим долговечность модуля. The disadvantages of this module are the following: sealing of the front and back surfaces of the module is carried out by two silicate glasses, which significantly increases its material consumption and weight; sealing the end surface of the module with mastic does not provide high-quality protection of the photoactive sheet from atmospheric moisture for a long period of operation and is the main element that determines the durability of the module.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является фотомодуль, содержащий металлическую раму, фотоактивное полотно, заключенное между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки, защищенное лицевым стеклом и тыльной пленкой. Герметизация торцов ФМ осуществляется при помощи мастики и резинового уплотнителя [2]. The closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect is a photomodule containing a metal frame, a photoactive sheet enclosed between two layers of a low-modulus adhesive film, protected by a front glass and a back film. The sealing of the ends of the FM is carried out using mastic and a rubber seal [2].

Недостаток данного модуля заключается в том, что при его изготовлении методом термического формования пакета с фотоактивным полотном требуется дополнительная герметизация открытых торцов ФМ. Причем герметизация торцов мастикой и резиновым уплотнителем для надежной работы ФМ недостаточна, так как через уплотнитель и мастику проникает внутрь модуля влага. The disadvantage of this module is that when it is manufactured by thermoforming a bag with a photoactive sheet, additional sealing of the open ends of the FM is required. Moreover, sealing the ends with mastic and a rubber sealant is not sufficient for reliable FM operation, since moisture penetrates into the module through the sealant and mastic.

Многие низкомолекулярные клеящие полимерные пленки, несмотря на стойкость к влаге, солнечному свету, кислороду воздуха, озону, при длительной эксплуатации в условиях работы ФМ подвеpгаются со временем деструкции с образованием гидроперекисей и выделением альдегидов. Через поры в полимерной клеящей пленке влага попадает непосредственно на фотополотно, что является причиной его ускоренной деградации. Эти же факторы вызывают окисление тоководов, солевые мостики могут вызывать утечку тока и даже короткое замыкание. Many low molecular weight adhesive polymer films, despite their resistance to moisture, sunlight, oxygen, ozone, are exposed to degradation with the formation of hydroperoxides and the formation of aldehydes during prolonged use under the conditions of operation of FM. Through the pores in the polymer adhesive film, moisture enters directly onto the photocontainer, which is the reason for its accelerated degradation. The same factors cause oxidation of current leads, salt bridges can cause current leakage and even short circuit.

Целью изобретения является увеличение долговечности ФМ за счет усиления герметичности путем заварки фотоактивного полотна между неорганическими защитными материалами: силикатным стеклом с лицевой стороны и металлической фольгой с тыльной стороны модуля. The aim of the invention is to increase the durability of the FM by enhancing the tightness by welding the photoactive fabric between inorganic protective materials: silicate glass on the front side and metal foil on the back side of the module.

Цель достигается тем, что создан фотоэлектрический модуль, содержащий металлическую раму с закрепленным в ней посредством уплотнителя пакетом, состоящим из фотоактивного полотна, размещенного между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки, которые заключены в полости, образованной с лицевой стороны силикатным стеклом, а с тыльной стороны защитным слоем, отличающийся тем, что с целью увеличения долговечности модуля путем улучшения герметичности полости пакета защитный слой выполнен из металлической фольги, изолированной в зоне размещения фотоактивного полотна электроизоляционным материалом, при этом по периметру стекла к нему электростатически присоединена металлическая полоса, к которой приварена металлическая фольга. The goal is achieved by creating a photovoltaic module containing a metal frame with a bag fixed in it by means of a sealant, consisting of a photoactive sheet placed between two layers of low-modulus adhesive film, which are enclosed in a cavity formed on the front side with silicate glass, and on the back side with a protective a layer, characterized in that in order to increase the durability of the module by improving the tightness of the cavity of the package, the protective layer is made of metal foil isolated in the zone of size Extensions of the photoactive sheet with electrically insulating material, while along the glass perimeter a metal strip is electrostatically attached to it, to which a metal foil is welded.

На чертеже показан фотоэлектрический модуль. The drawing shows a photovoltaic module.

Фотоэлектрический модуль состоит из металлической рамки 1, фотоактивного полотна 2, клеящей низкомодульной пленки 3, защитного силикатного стекла 4, металлической полосы 5 электростатически присоединенной к стеклу, металлической фольги 6 с электроизоляционным покрытием 7, кроме мест сварки, сварного шва 8, герметично соединяющего стекло с тыльной фольгой, резинового профиля. The photovoltaic module consists of a metal frame 1, a photoactive sheet 2, an adhesive low-modulus film 3, a protective silicate glass 4, a metal strip 5 electrostatically attached to the glass, a metal foil 6 with an electrical insulating coating 7, except for the welding spots, a weld 8, hermetically connecting the glass to back foil, rubber profile.

Модуль выполняется следующим образом. The module is executed as follows.

На защитное силикатное стекло 4 электростатически присоединяется металлическая полоса 5 (обычно алюминиевая) из фольги толщиной 50 мкм и шириной 5-10 мм. Полоса фольги присоединяется к стеклу под рабочим напряжением до 1,6 кВ прижатием ее роликом к поверхности нагретого до температуры 220-250^оС стекла с усилием до 150 Н при токе до 1,5 А. При этом возникает диффузия алюминия в глубь стекла с образованием алюмосиликатов, за счет чего обеспечивается надежное присоединение фольги к стеклу. Стекло с присоединенной металлической полосой подвергается технологическому процессу вакуумно-термического формования с низкомодульными клеящими пленками 3, фотоактивным полотном 2 и тыльной металлической фольгой 6, дублированной электроизоляционным покрытием 7. После термоформования создается сварной шов 8 между металлической полосой на стекле и тыльной фольгой.A metal strip 5 (usually aluminum) of a foil 50 μm thick and 5-10 mm wide is electrostatically attached to the protective silicate glass 4. The strip of foil is attached to the glass under operating voltage to 1.6 kV to the roller pressing onto its surface heated to a temperature of 220-250 ^{° C} glass with a force of 150 N at a current of 1.5 A. When this occurs the diffusion of aluminum into the interior of the glass to form a aluminosilicates, which ensures reliable bonding of the foil to the glass. Glass with an attached metal strip is subjected to a vacuum-thermal molding process with low-modulus adhesive films 3, a photoactive sheet 2 and a back metal foil 6, duplicated by an electrical insulation coating 7. After thermoforming, a weld 8 is created between the metal strip on the glass and the back foil.

При этом используется сварка с малой зоной теплового воздействия: ультразвуковая или лазерная, что обеспечивает герметичность ФМ в течение длительного срока службы. Герметизированное фотополотно помещается в резиновый уплотнитель 9 и металлическую рамку 1. In this case, welding with a small heat-affected zone is used: ultrasonic or laser, which ensures FM tightness for a long service life. The sealed photo-cloth is placed in the rubber seal 9 and the metal frame 1.

Технико-экономические преимущества предлагаемой конструкции ФМ заключаются в увеличении его долговечности и надежности. Способность герметизирующих полимерных материалов поглощать (сорбировать) воду вызывает падение электроизоляционных свойств и, как следствие, деградацию электрических характеристик ФМ. Это происходит из-за того, что межмолекулярное и внутримолекулярное пространство в полимерах составляет 10^-7-10^-9 м, тогда как размер молекул воды в наибольшем направлении равен 3˙ 10^-10 м, т.е. вода может проникать через любые герметики на основе полимерных композиций. Таким образом, защита торцов мастикой не создает условия долговечности ФМ. Низкомодульные клеящие пленки, применяемые в изготовлении ФМ, при длительной эксплуатации подвергаются действию влаги, кислорода воздуха, озона, различных кислот и солей, содержащихся в водяных парах, что вызывает деструкцию полимеров с образованием активных химических соединений типа гидроперекисей и альдегидов. Как продукты деструкции так и проникающие через мастику и пленку реагенты, содержащиеся в окружающей среде, попадая на фотополотно, вызывают его деградацию, коррозию тоководов, разрушают паяные соединения, создают микрошунты.Technical appraisal and economic advantages of the proposed FM design are to increase its durability and reliability. The ability of sealing polymer materials to absorb (absorb) water causes a drop in electrical insulation properties and, as a result, degradation of the electrical characteristics of the FM. This is due to the fact that the intermolecular and intramolecular space in polymers is 10 ^-7 -10 ^-9 m, while the size of water molecules in the largest direction is 3˙ 10 ^-10 m, i.e. water can penetrate through any sealants based on polymer compositions. Thus, the protection of the ends with mastic does not create conditions for the durability of the FM. The low-modulus adhesive films used in the manufacture of FM are exposed to moisture, air oxygen, ozone, various acids and salts contained in water vapor during prolonged use, which causes the destruction of polymers with the formation of active chemical compounds such as hydroperoxides and aldehydes. Both the degradation products and the reagents that penetrate the mastic and the film contained in the environment, falling on the photo cloth, cause its degradation, corrosion of current leads, destroy solder joints, create microshunts.

Применив в конструкции ФМ полную герметизацию стеклом и металлом, получим новое качество изделия - надежную защиту от воздействий окружающей среды. Это позволяет увеличить срок активного существования ФМ в два раза и довести его до 40 лет, снизить в 2 раза стоимость вырабатываемой им электрической энергии при одинаковых исходных капитальных затратах. Applying the complete sealing with glass and metal in the FM construction, we obtain a new product quality - reliable protection from environmental influences. This allows you to double the active life of the FM and bring it up to 40 years, reduce by 2 times the cost of the electric energy produced by it with the same initial capital costs.

Применение плотной герметизации открывает возможность использования более эффективного фотополотна с малой устойчивостью к воздействию внешней среды с применением новых светотехнических материалов. The use of tight sealing opens up the possibility of using a more efficient photocontainer with low resistance to environmental influences using new lighting materials.

Claims

A PHOTOELECTRIC MODULE containing a metal frame with a bag fixed in it by means of a sealant, consisting of a photoactive sheet placed between two layers of a low-module adhesive film, which are enclosed in a cavity formed on the front side by silicate glass, and on the back side by a protective layer, characterized in that , in order to increase the durability of the module by improving the tightness of the cavity of the package, the protective layer is made of metal foil isolated in the area of the photoactive fabric an insulating material, while along the glass perimeter a metal strip is electrostatically attached to it, to which a metal foil is welded.