RU2395136C1 - Фотоэлектрический модуль - Google Patents
Фотоэлектрический модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395136C1 RU2395136C1 RU2009122813/28A RU2009122813A RU2395136C1 RU 2395136 C1 RU2395136 C1 RU 2395136C1 RU 2009122813/28 A RU2009122813/28 A RU 2009122813/28A RU 2009122813 A RU2009122813 A RU 2009122813A RU 2395136 C1 RU2395136 C1 RU 2395136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photovoltaic module
- module according
- heat sink
- attached
- panel
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 11
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 10
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 9
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 5
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 5
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Фотоэлектрический модуль (1) содержит боковые стенки (2), фронтальную панель (3) с линзами (4) Френеля на ее внутренней стороне, светопрозрачную тыльную панель (5) и солнечные элементы (6). Солнечные элементы (6) снабжены теплоотводящими основаниями (7) и установлены в центрах отверстий (8) планок (9), параллельных друг другу и выполненных из диэлектрического материала с двусторонним металлическим покрытием (10), к которому подсоединены соответствующие контакты солнечных элементов (6). Планки (9) установлены за фронтальной панелью (3). Центр фотоприемной площадки каждого солнечного элемента (6) лежит на одной оси с центром соответствующей линзы (4) Френеля и совпадает с фокусом этой линзы. Такая конструкция фотоэлектрического модуля (1) обеспечивает снижение трудоемкости его изготовления и повышение точности монтажа солнечных элементов (6). 23 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Заявляемое изобретение относится к области солнечной энергетики, и в частности к концентраторным солнечным фотоэлектрическим модулям, применяемым, например, в наземных гелиоэнергетических установках, предназначенных для систем автономного энергоснабжения в различных климатических зонах.
Одним из наиболее перспективных методов получения электроэнергии из возобновляемых источников является фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения с использованием дорогостоящих высокоэффективных многокаскадных солнечных элементов и недорогих оптических концентраторов. Использование оптических концентраторов, обеспечивающих степень концентрации солнечного излучения 500-1000 крат, имеющих высокую оптическую эффективность, позволяет достичь высокого КПД преобразования солнечного излучения в электричество и сократить суммарную площадь солнечных элементов пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения. Оптические концентраторы позволяют увеличить эффективность преобразования солнечного излучения, но от вклада их стоимости в общую стоимость модуля, степени сложности их изготовления и сборки модуля, величины срока эксплуатации зависит экономичность фотоэлектрического модуля.
Известен фотоэлектрический модуль (см. патент US № 6717045, МПК H01L 31/052, опубл. 06.04.2004), включающий множество оптических концентраторов, фокусирующих солнечное излучение на фотоприемные площадки солнечных фотоэлементов. Каждый из оптических концентраторов состоит из первичного концентратора, имеющего степень концентрации солнечного излучения 5-10 крат, вторичного концентратора, расположенного ниже первого и увеличивающего степень концентрации солнечного излучения в 20-50 раз, и третьего концентратора, установленного в нижней плоскости вторичного концентратора и фокусирующего излучение на поверхность солнечных фотоэлементов. В качестве первичного концентратора может быть использована линза Френеля. Вторичный концентратор представляет собой комбинированный параболический отражатель, изготовленный из стекла или керамики и имеющий отражающие и защитные покрытия. В качестве третьего концентратора служит стеклянная линза. Солнечный фотоэлемент устанавливается на площадке, имеющей оребрение для рассеяния тепла.
Недостатками рассматриваемой конструкции фотоэлектрического модуля являются большие потери света за счет отражения на поверхностях оптических элементов трехкаскадного концентратора, технические сложности изготовления, монтажа и юстировки большого количества оптических деталей и соответственно также высокая стоимость конструкции.
Известен фотоэлектрический модуль (см. заявку РСТ № WO 9213362, H01L 31/00, опубл. 06.08.1992), состоящий из нескольких фотоэлектрических сборок, содержащих корпус, смонтированный в корпусе концентратор и фоточувствительный элемент, расположенный на задней стенке корпуса. В качестве концентратора может быть использована линза Френеля, а корпус может иметь вид усеченного конуса, либо усеченной пирамиды.
Основным недостатком рассматриваемого фотоэлектрического модуля с концентратором является сложность изготовления и высокая стоимость конструкции.
Известен также фотоэлектрический модуль (см. US 4834805 H01L 31/00, дата публикации 30.05.1989), содержащий линзовую панель, сформированную из множества линз, расположенную на фиксированном расстоянии от многослойной подложки, в которую вмонтированы солнечные элементы небольших размеров. При этом солнечные элементы, выполненные на основе многослойных полупроводниковых кристаллов, имеющие нижний сплошной металлический контакт и верхний контакт в виде тонкой металлической сетки, устанавливаются в лунки многослойной подложки, фиксируются там механически и электрически соединяются с токопроводящими слоями подложки. Линзовая панель состоит из матриц сферических или асферических стеклянных плосковыпуклых линз, обращенных в сторону подложки с фотоэлементами.
Недостатком такой конструкции является высокая технологическая сложность изготовления и монтажа многослойной подложки с фотоэлементами, большой вес линзовой панели, а также сложности с отводом тепла от фотоэлементов.
Известен также фотоэлектрический модуль (см. заявку РСТ №WO 2008068006 H01L 31/00, опубл. 12.06.2008), в котором на основании из электрически изоляционного материала смонтированы сборки солнечных элементов. Сборки солнечных элементов представляют собой электро- и теплопроводящий носитель, на котором установлены кристалл солнечного элемента и байпасный диод. Поскольку байпасный диод и кристалл солнечного элемента имеют противоположную проводимость, то их верхние контакты соединены электрическим проводником, который также соединяет их с электро- и теплопроводящим носителем соседней сборки солнечных элементов.
Недостатком известного фотоэлектрического модуля является сложность монтажа панели солнечных элементов и, поскольку данная конструкция предполагает последовательное соединение всех элементов, то при изготовлении солнечных батарей большой мощности возникают сложности с коммутацией и требуется высокая электрозащищенность всех элементов конструкции.
Известен фотоэлектрический модуль с концентраторами солнечного излучения в виде линз Френеля (см. В.М.Андреев и др. "Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения". - Л., "Наука", Ленинградское отделение, 1989, с. 302-303). Модуль содержит 8 или 16 линз Френеля и соответствующее количество солнечных фотоэлементов, размещенных против линз на алюминиевом листе, который одновременно выполняет роль подложки фотоэлементов, радиатора и металлического корпуса. Для электроизоляции солнечных фотоэлементов от корпуса используются пластины высокоомного кремния, обладающие высокой теплопроводностью. Линзы Френеля изготовлены из органического стекла методом прессования. Для защиты от атмосферных воздействий линзы закрыты листом силикатного стекла.
Модуль превосходит по своим технико-экономическим показателям кремниевые солнечные фотоэлектрические модули без концентраторов. Однако он обладает малой энергопроизводительностью.
Известен фотоэлектрический модуль (см. патент RU № 2307294, МПК H01L 31/052, опубл. 27.09.2007). Фотоэлектрический модуль содержит боковые стенки и фронтальную панель из силикатного стекла с линзами Френеля на ее тыльной стороне, а также солнечные фотоэлементы с теплоотводящими основаниями. Теплоотводящие основания расположены на тыльной панели из силикатного стекла или выполнены в виде лотков с плоским дном, через центральные продольные линии поверхностей которых проходят оптические оси соответствующих линз Френеля. Введена дополнительная промежуточная панель из силикатного стекла, на фронтальной или тыльной стороне которой установлены плоско-выпуклые линзы, соосные с соответствующими линзами Френеля. Лотки своими верхними частями могут быть герметично соединены с тыльной поверхностью промежуточной панели. Светоприемные поверхности фотоэлементов находятся в фокусном пятне двух концентраторов - линз Френеля и плоско-выпуклых линз. В зависимости от варианта выполнения модуля расстояние между промежуточной панелью и теплоотводящими основаниями, фокусное расстояние плоско-выпуклых линз, толщины фотоэлементов, промежуточной панели и плоско-выпуклых линз связаны соотношениями, приведенными в формуле изобретения.
Известный фотоэлектрический модуль обеспечивает увеличение энергопроизводительности фотоэлектрического модуля. Однако недостатком известного фотоэлектрического модуля является высокая трудоемкость позиционирования отдельных ФЭ и статистическая вероятность линейного несовпадения центров ФЭ с оптическими центрами соответствующих линз в линзовой панели.
Известен фотоэлектрический модуль (см. Международная конференция "Conference record of the twenteighth IEEE photovoltaic specialists Conference-2000", Anhorage, Alaska, USA, 2000, p.1169-1172), совпадающий с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Модуль содержит боковые стенки из силикатного стекла, на верхних кромках которых закреплена фронтальная панель из силикатного стекла с линзами Френеля, а на нижних кромках закреплена тыльная панель из силикатного стекла с солнечными фотоэлементами и теплоотводящими основаниями. Линзы Френеля выполнены из силикона, имеют квадратную форму, расположены вплотную друг к другу и прочно соединены с внутренней поверхность стекла, выполняющего защитную и несущую функции. Каждой линзе Френеля соответствует свой солнечный фотоэлемент, закрепленный на металлическом теплоотводящем основании. Теплоотводящие основания располагаются на фронтальной стороне стекла тыльной панели таким образом, чтобы светоприемная поверхность фотоэлемента находилась в фокусном пятне соответствующей линзы Френеля. Металлическое теплоотводящее основание также является и одним из электрических контактов солнечного фотоэлемента. Вторым контактом является верхнее металлическое покрытие фольгированного стеклотекстолита, закрепленного на теплоотводящем основании, к которому подведен проволочный контакт, присоединенный другим концом к контактной сетке фотоэлемента. Коммутацию солнечных фотоэлементов осуществляют через контакты, прикрепленные к металлическому основанию и верхнему металлическому покрытию стеклотекстолита. С помощью стеклянных боковых стенок модуля обеспечивается параллельность фронтальной и тыльной панелей, а также расположение их относительно друг друга с учетом обеспечения точной фокусировки. Крепление стенок между собой и к панелям осуществляют клеем-герметиком, что обеспечивает герметизацию внутреннего пространства модуля от внешней атмосферы и обеспечивает защиту всех элементов фотоэлектрического модуля от внешних факторов. Модуль-прототип превосходит по своим показателям все другие известные фотоэлектрические модули с концентраторами, включая рассмотренные выше аналоги.
Однако недостатком модуля-прототипа является высокая трудоемкость позиционирования отдельных ФЭ и статистическая вероятность линейного несовпадения центров ФЭ с оптическими центрами соответствующих линз в линзовой панели, что приводит к сужению разориентационной характеристики фотоэлектрического модуля при слежении за Солнцем.
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, являлось создание фотоэлектрического модуля, который был бы менее трудоемким в изготовлении, и в котором бы обеспечивалась точность монтажа солнечных элементов, что позволяет улучшить характеристики фотоэлектрического модуля и тем самым увеличить его энергопроизводительность при снижении стоимости изготовления.
Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрический модуль содержит боковые стенки, фронтальную панель с линзами Френеля на ее внутренней стороне, светопрозрачную тыльную панель и солнечные элементы, снабженные теплоотводящими основаниями. Солнечные элементы установлены в центрах отверстий планок, выполненных из диэлектрического материала с двусторонним металлическим покрытием, к которому подсоединены соответствующие контакты солнечных элементов и байпасные диоды. Расстояние между центрами соседних отверстий планок равны расстоянию между центрами соседних линз Френеля фронтальной панели, лежащих в плоскости, параллельной планкам. Планки установлены за фронтальной панелью параллельно друг другу с шагом, равным расстоянию между центрами соседних линз Френеля, лежащих в плоскости, перпендикулярной планкам. Фронтальная панель и тыльная панель прикреплены к боковым стенкам так, что центр фотоприемной площадки каждого солнечного элемента лежит на одной оси с центром соответствующей линзы Френеля и совпадает с фокусом этой линзы.
Фронтальная и тыльная панели в фотоэлектрическом модуле могут быть выполнены из силикатного стекла.
Планки фотоэлектрического модуля могут быть выполнены из стеклотекстолита с двусторонним металлическим покрытием.
Вокруг отверстий планок может быть нанесено дополнительное металлическое покрытие из Аu.
Соседние планки в фотоэлектрическом модуле могут быть последовательно соединены электрическими проводниками, а первая и последняя планки подключены к выводам фотоэлектрического модуля.
На каждой планке теплоотводящие основания солнечных элементов могут быть прикреплены к нижнему металлическому покрытию посредством пайки или электропроводящего клея.
Планки фотоэлектрического модуля могут быть закреплены на фронтальной стороне тыльной панели теплоотводящими основаниями солнечных элементов, а сами теплоотводящие основания прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели, например, адгезивом, в том числе силиконом, адгезивом, отверждаемым влагой, содержащейся в воздухе, или ультрафиолетовым излучением, а также двухсторонней адгезивной лентой.
В другом варианте конструкции фотоэлектрического модуля теплоотводящие основания солнечных элементов могут иметь П-образную форму с глубиной выемки, равной толщине планки из диэлектрического материала. В этом варианте конструкции теплоотводящие основания солнечных элементов своими боковыми выступами могут быть прикреплены к тыльной стороне тыльной панели, например, адгезивом, в том числе силиконом, адгезивом, отверждаемым влагой, содержащейся в воздухе или ультрафиолетовым излучением, а также двухсторонней адгезивной лентой.
При прикреплении планок к тыльной стороне тыльной панели на наружной поверхности теплоотводящих оснований может быть нанесено теплоизлучающее покрытие, а тыльная сторона тыльной панели с размещенными на ней линейками загерметизирована ламинирующей этиленвинилацетатной пленкой, поверх которой может быть нанесена защитная пленка из лавсана.
Монтаж солнечных элементов в центрах отверстий планок с расстояниями между центрами соседних отверстий планок, равными расстоянию между центрами соседних линз Френеля на фронтальной панели, позволяет упростить изготовление и повысить точность монтажа солнечных элементов фотоэлектрического модуля. Для этого необходимо лишь установить планки на тыльной панели параллельно друг другу с шагом, равным расстоянию между центрами соседних линз Френеля, лежащих в плоскости, перпендикулярной планкам, и установить соответствующим образом фронтальную и тыльную панели, прикрепив их к торцам боковых стенок, например, двухсторонней адгезивной лентой. В результате сфокусированное каждой линзой Френеля солнечное излучение попадает в центр фотоприемной площадки соответствующего солнечного элемента.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 схематически изображен вид сбоку на первый вариант реализации заявляемого фотоэлектрического модуля с частичным разрезом,
на фиг.2 показан вид сверху на первый вариант реализации заявляемого фотоэлектрического модуля в разрезе по А-А;
на фиг.3 схематически показан вид сбоку на второй вариант реализации заявляемого фотоэлектрического модуля с частичным разрезом,
на фиг.4 схематически показан вид спереди на второй вариант реализации заявляемого фотоэлектрического модуля с частичным разрезом,
на фиг.5 схематически показан вид спереди на третий вариант реализации заявляемого фотоэлектрического модуля с частичным разрезом,
на фиг.6 показан вид сбоку в разрезе на солнечный элемент, установленный в центре отверстия планки.
Заявляемый фотоэлектрический модуль 1 (см. фиг.1, фиг.2) содержит боковые стенки 2, фронтальную панель 3 с линзами 4 Френеля на ее внутренней стороне фронтальной панели 3, светопрозрачную тыльную панель 5 и солнечные элементы 6, снабженными теплоотводящими основаниями 7. Металлическое теплоотводящее основание 7 также является и одним из электрических контактов солнечного фотоэлемента 6. Линзы 4 Френеля выполнены из силикона, имеют квадратную форму, расположены вплотную друг к другу и прочно соединены с внутренней поверхностью фронтальной панели 3, выполняющей защитную и несущую функции. Каждой линзе 4 Френеля соответствует свой солнечный фотоэлемент 6. Фронтальная панель 3 и тыльная панель 5 могут быть прикреплены к боковым стенкам 2 с помощью двухсторонней адгезивной ленты 17 (см. фиг.3, фиг.4). Для лучшей герметизации внутреннего пространства фотоэлектрического модуля от воздействия внешней атмосферы и обеспечения защиты всех элементов фотоэлектрического модуля от внешних факторов стыки торцов боковых стенок 2 и фронтальной 3, и тыльной 5 панелей могут быть соединены алюминиевой лентой 18 с адгезивным слоем. Солнечные элементы 6 установлены в центрах отверстий 8 планок 9, параллельных друг другу и выполненных из диэлектрического материала с двусторонним металлическим покрытием 10 (см. фиг.6), к которому подсоединены соответствующие контакты 11 солнечных элементов 6, при этом планки установлены за фронтальной панелью, а центр фотоприемной площадки 12 каждого солнечного элемента 6 лежит на одной оси с центром соответствующей линзы 4 Френеля и совпадает с фокусом этой линзы. Фронтальная панель 3 и тыльная панель 5 выполнены преимущественно из силикатного стекла. Планки 9 обычно выполнены из стеклотекстолита с двусторонним металлическим покрытием. Вокруг отверстий 8 планок 9 нанесено дополнительное металлическое покрытие 13 из Аu или Al. Соседние планки 9 в фотоэлектрическом модуле 1 последовательно соединены электрическими проводниками, а первая и последняя планки 9 подключены к выводам фотоэлектрического модуля 1. К каждой линейке 9 параллельно подключен байпасный диод (не показан). На каждой линейке 9 теплоотводящие основания 7 солнечных элементов 6 могут быть прикреплены к нижнему металлическому покрытию 10 посредством пайки или электропроводящего клея. Планки 9 могут быть закреплены на фронтальной стороне тыльной панели 5 теплоотводящими основаниями 7 солнечных элементов 6 (см. фиг.1). В этом варианте выполнения фотоэлектрического модуля 1 теплоотводящие основания 7 могут быть прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели 5 силиконом, адгезивом, отверждаемым, например, влагой ультрафиолетом, или посредством адгезивной ленты. В других вариантах выполнения фотоэлектрического модуля 1 (см. фиг.3-5) теплоотводящие основания 7 имеют П-образную форму с глубиной выемки, равной толщине планки 9 из диэлектрического материала. В этих вариантах конструкции теплоотводящие основания 7 прикреплены боковыми выступами к тыльной стороне тыльной панели 5 также силиконом, адгезивом, отверждаемым, например, влагой, содержащейся в воздухе или ультрафиолетовым излучением, или посредством двухсторонней адгезивной ленты. На наружной поверхности теплоотводящих оснований 7 может быть нанесено теплоизлучающее покрытие 14 (фиг.3, фиг.4). Тыльная сторона тыльной панели 5 с размещенными на ней планками 9 может быть загерметизирована ламинирующей этиленвинилацетатной пленкой 15. Применение теплоотводящих оснований 7 корытообразной формы с глубиной выемки, равной толщине планки 9 из диэлектрического материала, обеспечивает плотное прилегание планок 9 из диэлектрического материала к тыльной поверхности тыльной панели 5, что позволяет использовать известные процессы ламинирования для герметизации фотоэлектрических модулей. Поверх ламинирующей этиленвинилацетатной пленки 15 может быть нанесена защитная пленка 16 из лавсана (фиг.5).
Заявляемый фотоэлектрический модуль 1 собирают следующим образом. Металлические теплоотводящие основания 7 прикрепляют к нижнему металлическому покрытию 10 планок 9 посредством пайки или электропроводящего клея так, чтобы центры отверстий 8 планок 9 совпадали с центрами металлических теплоотводящих оснований 7. В центры отверстий 8 планок 9 на металлические теплоотводящие основание 7 прикрепляют солнечные элементы 6 посредством пайки или электропроводящего клея. Верхние контакты 11 солнечных элементов 6 соединяют проводом посредством сварки с верхним металлическим покрытием 10 планок 9. Планки 9 металлическими теплоотводящими основаниями 7 с установленными солнечными элементами 6 прикрепляют к фронтальной или тыльной стороне тыльной панели 5 силиконом, адгезивом, отверждаемым, например, влагой, содержащейся в воздухе, ультрафиолетовым излучением, или посредством двухсторонней адгезивной ленты параллельно краю тыльной панели 5 и параллельно друг другу с шагом, равным расстоянию между центрами соседних линз 4 Френеля фронтальной панели 3. Соседние планки 9 последовательно соединяют электрическими проводниками, а первую и последнюю планки 9 подключают к выводам фотоэлектрического модуля 1. Фронтальную панель 3 и тыльную панель 5 прикрепляют к боковым стенкам 2 с помощью двухсторонней адгезивной ленты 17. Стыки торцов боковых стенок 2 и фронтальной 3, и тыльной 5 панелей герметизируют алюминиевой лентой 18 с адгезивным слоем. Заявляемый фотоэлектрический модуль 1 работает следующим образом: фотоэлектрический модуль 1 устанавливают на систему слежения за солнцем и ориентируют в пространстве так, чтобы плоскость фронтальной панели 3 была перпендикулярна световому потоку солнечного излучения. При этом линзы 4 Френеля фронтальной панели 3 фокусируют солнечное излучение на фотоприемные площадки 12 фотоэлементов 6, установленных на теплоотводящих основаниях 7 в центрах отверстий 8 планок 9, которые закреплены на тыльной панели 5. При подключении к внешним контактам фотоэлектрического модуля 1 электрической нагрузки в цепи нагрузки будет протекать электрический ток, генерируемый фотоэлементами 6 под воздействием солнечного излучения. Коэффициент полезного действия фотоэлектрического модуля 1 достигает 25-30%. Часть солнечной энергии, не преобразованная в электрическую, превращается в тепло, которое передается от фотоэлементов 6 к теплоотводящим основаниям 7 и тыльной панели 5 и рассеивается в окружающем пространстве. Для улучшения рассеяния тепла на внешнюю поверхность теплоотводящих оснований 7 нанесено теплоизлучающее покрытие 14. При интенсивности падающего солнечного потока, равной 1000 Вт/м2, величина перегрева фотоэлементов 6 относительно температуры окружающего воздуха не превышает 27°С.
Заявляемая конструкция фотоэлектрического модуля обеспечивает снижение трудоемкости и повышение точности монтажа солнечных элементов и улучшение за счет этого характеристик фотоэлектрического модуля, чтобы обеспечить увеличение его энергопроизводительности.
Claims (24)
1. Фотоэлектрический модуль, содержащий боковые стенки, фронтальную панель с линзами Френеля на ее внутренней стороне, светопрозрачную тыльную панель и солнечные элементы, снабженные теплоотводящими основаниями и установленные в центрах отверстий планок, выполненных из диэлектрического материала с двусторонним металлическим покрытием, к которому подсоединены соответствующие контакты солнечных элементов и байпасные диоды, при этом расстояние между центрами соседних отверстий планок равны расстоянию между центрами соседних линз Френеля фронтальной панели, лежащих в плоскости, параллельной планкам, планки установлены за фронтальной панелью параллельно друг другу с шагом, равным расстоянию между центрами соседних линз Френеля, лежащих в плоскости, перпендикулярной планкам, а фронтальная панель и тыльная панель прикреплены к боковым стенкам так, что центр фотоприемной площадки каждого солнечного элемента лежит на одной оси с центром соответствующей линзы Френеля и совпадает с фокусом этой линзы.
2. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что, фронтальная и тыльная панели выполнены из силикатного стекла.
3. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что планки выполнены из стеклотекстолита с двусторонним металлическим покрытием.
4. Фотоэлектрический модуль по п.3, отличающийся тем, что вокруг отверстий планок нанесено дополнительное металлическое покрытие из Аu.
5. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что соседние планки последовательно соединены электрическими проводниками, а первая и последняя планки подключены к выводам фотоэлектрического модуля.
6. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что на каждой планке теплоотводящие основания солнечных элементов прикреплены к нижнему металлическому покрытию посредством пайки.
7. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что на каждой планке теплоотводящие основания солнечных элементов прикреплены к нижнему металлическому покрытию посредством электропроводящего клея.
8. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что планки закреплены на фронтальной стороне тыльной панели теплоотводящими основаниями солнечных элементов.
9. Фотоэлектрический модуль по п.8, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели адгезивом.
10. Фотоэлектрический модуль по п.9, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели силиконом.
11. Фотоэлектрический модуль по п.9, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели адгезивом, отверждаемым влагой, содержащейся в воздухе.
12. Фотоэлектрический модуль по п.9, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели адгезивом, отверждаемым ультрафиолетовым излучением.
13. Фотоэлектрический модуль по п.8, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к фронтальной стороне тыльной панели двухсторонней адгезивной лентой.
14. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к тыльной стороне тыльной панели.
15. Фотоэлектрический модуль по п.14, отличающийся тем, что теплоотводящие основания имеют П-образную форму с глубиной выемки, равной толщине планки, выполненной из диэлектрического материала.
16. Фотоэлектрический модуль по п.14, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к тыльной стороне тыльной панели адгезивом.
17. Фотоэлектрический модуль по п.16, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к тыльной стороне тыльной панели силиконом.
18. Фотоэлектрический модуль по п.16, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к тыльной стороне тыльной панели адгезивом, отверждаемым влагой, содержащейся в воздухе.
19. Фотоэлектрический модуль по п.16, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к тыльной стороне тыльной панели адгезивом, отверждаемым ультрафиолетовым излучением.
20. Фотоэлектрический модуль по п.14, отличающийся тем, что теплоотводящие основания прикреплены к тыльной стороне тыльной панели двухсторонней адгезивной лентой.
21. Фотоэлектрический модуль по п.14, отличающийся тем, что на наружной поверхности теплоотводящих оснований нанесено теплоизлучающее покрытие.
22. Фотоэлектрический модуль по п.14, отличающийся тем, что тыльная сторона тыльной панели с размещенными на ней линейками загерметизирована ламинирующей этиленвинилацетатной пленкой.
23. Фотоэлектрический модуль по п.22, отличающийся тем, что поверх ламинирующей этиленвинилацетатной пленки нанесена защитная пленка из лавсана.
24. Фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки прикреплены к фронтальной и тыльной панелям двусторонней адгезивной лентой.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122813/28A RU2395136C1 (ru) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Фотоэлектрический модуль |
| DE102009056779A DE102009056779A1 (de) | 2009-06-15 | 2009-12-03 | Photovoltaik-Modul |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122813/28A RU2395136C1 (ru) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Фотоэлектрический модуль |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2395136C1 true RU2395136C1 (ru) | 2010-07-20 |
Family
ID=42686096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009122813/28A RU2395136C1 (ru) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Фотоэлектрический модуль |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009056779A1 (ru) |
| RU (1) | RU2395136C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475888C1 (ru) * | 2011-08-02 | 2013-02-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Конструкция фотоэлектрического модуля |
| RU2578735C1 (ru) * | 2014-12-10 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Концентраторный солнечный фотоэлектрический модуль |
| RU2641627C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль |
| RU2690728C1 (ru) * | 2018-06-19 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Концентраторно-планарный солнечный фотоэлектрический модуль |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4834805A (en) | 1987-09-24 | 1989-05-30 | Wattsun, Inc. | Photovoltaic power modules and methods for making same |
| DK170125B1 (da) | 1991-01-22 | 1995-05-29 | Yakov Safir | Solcellemodul |
| US6717045B2 (en) | 2001-10-23 | 2004-04-06 | Leon L. C. Chen | Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems |
| WO2006049524A1 (fr) | 2004-11-01 | 2006-05-11 | Zhores Ivanovich Alferov | Module photovoltaique |
| DE502006004401D1 (de) | 2006-12-05 | 2009-09-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Photovoltaisches Modul und dessen Verwendung |
-
2009
- 2009-06-15 RU RU2009122813/28A patent/RU2395136C1/ru active
- 2009-12-03 DE DE102009056779A patent/DE102009056779A1/de not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Международная конференция "Conference record of the twenteighth IEEE photovoltaic specialists Conference-2000", Anhorage, Alaska, USA, 2000, p 1169-1172. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475888C1 (ru) * | 2011-08-02 | 2013-02-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Конструкция фотоэлектрического модуля |
| RU2578735C1 (ru) * | 2014-12-10 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Концентраторный солнечный фотоэлектрический модуль |
| RU2641627C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Солнечный фотоэлектрический концентраторный модуль |
| RU2690728C1 (ru) * | 2018-06-19 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Концентраторно-планарный солнечный фотоэлектрический модуль |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102009056779A1 (de) | 2010-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7728219B2 (en) | Photovoltaic cells, modules and methods of making same | |
| US8809671B2 (en) | Optoelectronic device with bypass diode | |
| US20080185034A1 (en) | Fly's Eye Lens Short Focal Length Solar Concentrator | |
| RU2307294C9 (ru) | Фотоэлектрический модуль (варианты) | |
| US20080134497A1 (en) | Modular solar panels with heat exchange & methods of making thereof | |
| US20090223555A1 (en) | High Efficiency Concentrating Photovoltaic Module Method and Apparatus | |
| US20060042681A1 (en) | Pv laminate backplane with optical concentrator | |
| US20100012171A1 (en) | High efficiency concentrating photovoltaic module with reflective optics | |
| US20110155217A1 (en) | Concentrated Photovoltaic System Modules Using III-V Semiconductor Solar Cells | |
| US20100326492A1 (en) | Photovoltaic Cell Support Structure Assembly | |
| WO2008127142A1 (fr) | Module photovoltaïque | |
| ES2400634B2 (es) | Módulos de sistema fotovoltaico de concentración usando células solares de semiconductores iii-v. | |
| KR20120018792A (ko) | 태양광 집광 패널 | |
| CN103430325A (zh) | 光伏聚光接收器及其应用 | |
| US20110203638A1 (en) | Concentrating linear photovoltaic receiver and method for manufacturing same | |
| RU2395136C1 (ru) | Фотоэлектрический модуль | |
| Rumyantsev | Terrestrial concentrator PV systems | |
| JP4898145B2 (ja) | 集光型太陽電池モジュール | |
| RU2690728C1 (ru) | Концентраторно-планарный солнечный фотоэлектрический модуль | |
| RU2578735C1 (ru) | Концентраторный солнечный фотоэлектрический модуль | |
| JP2013207079A (ja) | 集光型太陽光発電パネル及び集光型太陽光発電装置 | |
| RU2354005C1 (ru) | Фотоэлектрический модуль | |
| RU2475888C1 (ru) | Конструкция фотоэлектрического модуля | |
| JP6292266B2 (ja) | 集光型太陽光発電パネル及び集光型太陽光発電装置 | |
| RU44002U1 (ru) | Фотоэлектрический модуль (варианты) |