SE0901339A1 - Förfarande att inkapsla solceller - Google Patents

Description

lagade eller nya solpaneler. Solpanelerna har för stora glasavstånd, då de innesluter solcellerna med för stor luftvolym, som utvidgar sig och drar ihop sig för mycket och på det viset också bidrager till att förstöra förseglingen.

Syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera de nackdelar som finns med ovan nämnda konstruktioner, genom att inkapsla solcellerna mellan minst två glasskivor med ett glasavstånd på 0,5-2 mm och försegla dess kantområde längs dess omkrets med smält glas, genom att pålägga ett glasband eller en glasfiber, och sedan under påläggandet värma detta till de smälter tillsammans med glaskanterna och hermetiskt tillsluter ett utrymme mellan glasen i vilket solcellerna då ligger skyddade från fukt och mekanisk åverkan under mycket lång tid utan att åldras nämnvärt.

Tack vare uppfinningen har man nu åstadkommit ett förfarande med vilket man åstadkommer hermetiskt innesluta solceller i ett utrymme omgivet av ett oorganiskt glasmaterial, som gör att man enkelt, billigt och miljövänligt kan åstadkomma en försegling som inte åldras nämnvärt. Solcellerna uppvisar en kristallin form eller i form av en tunnfilm. Solcellrna placeras mellan två glasskivor som sedan kan användas ingående i en solfångare eller som moduler anordnade på ett underlag, såsom t.ex. ett tak där solcellerna är elektriskt sammankopplade att leda ut ström utanför kantområdet på modulen eller solfångaren, för att ledas vidare till ett elektriskt nätverk. Enligt uppfinningen innesluts solcellerna mellan två gasskivor enligt ett förfarande. I ett steg 1 anordnas solcellerna med anslutande elektriska kretsar på en första glasskiva, t.ex. genom att tampongtryckas eller screentrycks eller utgöras av en film. I ett steg 2 läggs en andra glasskiva ovanpå att den första glasskivan, för att täcka denna och vara distanserad åtminstone längs dess omkrets längs runt dess kantområde på ett avstånd från den första glasskivan på ca 0,5-2 mm med hjälp av en distans, t.ex. utgör då glasbandet/glasfibern ensam utgör distansen. De första och andra glasskivors yttersta kanter utgör tillsammans benen i en U- formation och distansen som skapar avståndet emellan utgör bottnen i U-formationen. Mellanrummet mellan glasskivorna samt de yttersta kanterna runt omkretsen täcks över med ett glasbands eller en glasfibers längsgående sidoyta steg 3, varefter i ett steg 4 glasskivornas yttersta kanter och glasbandet/glasfibern hettas upp av en värmekälla tills de smälter samman, varefter ett hermetiskt tillslutet utrymme bildas mellan första och andra glasskivorna, som effektivt utestänger fukten från att bryta ner de fuktkänsliga solcellerna och skyddar dem för mekanisk åverkan.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är de hermetiskt tillslutna första och andra glasskivorna parallella med varandra och i huvudsak plana, hermetiskt inneslutande solcellerna, elektriska kretsar för att av dessa delar bilda en modul. Ett antal moduler kan då fungera som de är, utan att vara inbyggda, för att direkt uppta solenergi vilande på ett underlag för att där fungera som solfångare.

Enligt uppfinningen kan flera moduler anbringas inne i ett antal sammankopplade solpaneler t.ex. bestående av isolerglas, där modulerna anordnads sida vid sida eller på varandra inne i isolerglaset. Modulerna ansluts elektriskt till varandra via kretsar till varandra och till nätet.

Vid steget 4 går de yttersta kanterna och glasbandet eller glasfibern att smälta med olika sorters värmekällor. T.ex. utgöres värmekällan av en brinnande gaslåga, som riktas från en gasbehållare, där gas sättes under genom ett munstycke att spruta gaslågan mot de yttersta kanterna och glasbandet/glasfibern.

Värmekällan kan även åstadkomma sammansmältning med laserstrålar, mikrovågor eller av en elektrisk ljusbåge mellan elektroder. Värmekällan hettar upp lokalt vid de yttersta kanterna och glasbandet/glasfibern, som har en dimeter/bredd på ca 0,5 - 2 mm, som då är något större än distansen mellan första och andra glasskivorna, för att också täcka över de yttersta kanterna, som vid upphettningen då smälter vid ca 1800 C grader inom ett lokalt mycket begränsade område innehållande en liten massa, varvid energiförbrukningen och därmed också tiden att smälta nämnda glasmaterial i detta lokala område blir ringa.

Kretsarna inne i utrymmet i modulen tampongtrycks, screentrycks eller appliceras som en elektriskt ledande metallfolie på den första eller andra glasskivan.

Kretsarna sträcker sig då över det yttre kanterna, för att där utgöra en kontaktpunkt för inkoppling av elektriska ledningar i dessa. Ledningarna fortsätter då utanför det område där smältningen äger rum. De yttre kanterna och glasbandet/glasfibern smälter vid upphettningen, varvid glasmassa flyter förseglar runt kretsarna, som. då omslutes och. hermetiskt tätar runt dessa i steget 5. Utrymmet förblir då hermetiskt tillslutet även. med. de anslutande ledningarna. Gasen som sprutas genom munstycket är helium, som blandas med syre i steget 5, som brinner och hettar upp kantområdet med en jämn hastighet på ca 0,5-1 dm per sekund längs omkretsen, varvid lågan ej värmer djupare än ca 2 mm i en riktning in mot utrymmet, då ju glas är en dålig värmeledare, varför utrymmet ej hättas upp och expanderar till ett övertryck, som annars kan spräcka glasskivorna.

Då modulerna anordnas på insidan i en solpanel, t.ex. i form av en isolerruta, på en där befintlig skivenhet, företrädesvis en glasskiva, anordnas denna på en bädd av silikon i form av många silikondroppar, för att där skapa en mjuk viloyta att anbringa modulen på. Detta innebär att modulen lätt kan flyttas ut från en gammal solpanel, som gått sönder och in i en ny. Modulen som är gjord att hålla mycket länge och som är den dyraste delen i solfångaren är värd att flytta, för att spara pengar, varvid detta förfarande innebär att man byter ut de billiga delarna i solfångaren och återanvänder den dyra modulen.

I ytterligare en variant av uppfinningen är glasbandet utformat som ett långsträckt band, som i dess snitt tvärsnitt uppvisar en bredd som i huvudsak täcker tjockleken på första och andra glasskivorna och distansens. Glasbands yttre yta vänds i förfarandet då bort ifrån de yttersta kanterna på glasskivorna, medan glasbandet inre yta, vänds in mot utrymmet mellan glasskivorna, där ett utskott passar in som styr glasbandet läge mellan första och andra glasskivorna och lägesorientera glasbandet att centreras i ett förutbestämt läge mellan första och andra glasskivorna i dess längdriktning.

Enligt ytterligare en variant av uppfinningen tillverkas modulens första och andra glasskivor av kemiskt eller termiskt härdat glas, som tillsammans med behandlingen med kalisaltpetret på det smälta glasmaterialet, förstärker hela. modulen, som. då även utstår påfrestningar i form rörelser och skakningar såsom som. orsakar tryckspänningar- och. dragspänningar, t.ex. om modulerna är anordnade på ett fordon att eller på ett annat rörligt material, och därmed undvika att modulerna i ett sådant läge skall spricka och läcka in fukt in i utrymmet mellan glasskivorna.

De största fördelarna med uppfinningen blir således att man åstadkommit en modul som är gjord av ett oorganiskt material som inte bryts ned med tiden. De dyra solcellerna ligger väl skyddade och kan användas om igen om solpanelen de ligger i går sönder. Vidare är glasavståndet litet, ca 0,5-2 mm, att en uppvärmning av utrymmet mellan glasskivorna bara ger en liten volymökning och därmed en liten tryckökning som ej kan förstöra förseglingen gjord av glas.

Uppfinningen beskrivs närmare med hjälp av några föredragna utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar ett vertikalt tvärsnitt genom två glasskivor med mellanliggande solceller efter att stegen 1 och 2 utförts, fig. 2 visar samma som fig. 1 efter att steget 3 utförts, fig. 3 visar samma som fig. 1 efter att steget 4 utförts, fig. 4 visar en del av en modul i ett vertikalt tvärsnitt efter att stegen 2 och 3 utförts där ett glasband är anordnat vid den yttersta kanten, fig. 5 visar ett vertikalt tvärsnitt genom en del av en solpanel innehållande moduler vilande på en mjuk bädd, Såsom framgår av fig. 1, visas solceller 1, som är anordnade mellan två glasskivor 2 i ett steget 1 då vid en första glasskiva 5 och en andra glasskiva 11 har lagts att täcka den förta glasskivan 5 i steget 2, distanserad längs dess omkrets 6 längs dess kantområde 4 med en distans 9 på ett avstånd 7 på ca 0,5-2 mm från varandra.

Såsom visas i fig. 2, är första och andra glasskivornas 5, 11 yttersta kanter 8 och avståndet 7 mellan glasskivorna 2 i steget 3 övertäckt med en glasfibers 10 längsgående sidoyta anlagd längs de yttersta kanterna 8 runt omkretsen 6.

Såsom visas i fig. 3, har de yttersta kanterna 8 och glasfibern 10 hettas upp av en värmekälla tills de smälts samman till en försegling 22 som stelnat runt ett hermetiskt tillslutet utrymme 19, där den första och den andra glasskivan är parallella med varandra och är anordnade på avståndet 7 från varandra och är plana, innehållande solcellerna 1 och elektriska kretsar 21, vilka nämnda delar tillsammans bildar en modul 12.

Kretsarna 21 är applicerade som en elektriskt ledande metallfolie på den första eller glasskivan 5. Kretsarna 21 sträcker sig till de yttersta kanterna 8, där smältningen äger rum, av glasfibern 10 ägt rum runt kretsarna 21, där en vidare kontaktering kan ske till anslutande kretsar 21 eller ledningar 23 i ett där befintligt kontaktdon.

Såsom visas i fig.4, är glasbandet 17 är format som ett långsträckt band, som uppvisar en bredd, som i huvudsak täcker tjockleken på första och andra glasskivorna 5, 11 och distansens 9 bredd. Glasbandets 17 yttre yta 18 uppvisar ett utskott 20, som är vänt in mot utrymmet 19 och en yttre yta 24, som är vän ifrån utrymmet 19, där det passar och styr glasbandet 17 lägesposition mellan första och andra glasskivorna 2, innan smältningen av glasbandet 17.

Såsom visas i fig. 5, är två moduler 12 anbringade inne i solfångare 3 utförd som en solpanel 13, bestående av ett isolerglas 14, där modulerna 12 är anordnade sida vid sida. Modulerna 12 är anslutna elektriskt till varandra via kretsarna 21. Modulerna 12 är anordnade på en mjuk bädd 15 av silikon 16, för att där skapa en skonsam viloyta att anbringa modulerna 12.

Claims (1)

1. Patentkrav. . Förfarande att inkapsla solceller (1), t.ex. gjorda i kristallinform eller som tunnfilm, mellan minst två skivenheter, företrädesvis två glasskivor (2), ingående t.ex. i en solfångare (3), vilka solceller (1) är elektriskt sammankopplade att leda ut ström från dessa, för att ledas vidare till andra solceller (1) och/eller vidare till ett elektriskt nätverk, kännetecknat av att i ett steg 1 anordnas solcellerna (1) vid en första glasskiva (5), varefter en andra glasskiva (11) läggs ovanpå att täcka den förta glasskivan (5) i ett steg 2, distanserad längs dess omkrets (6) längs dess kantområde (4) med minst en distans (9), som skapar ett avstånd (7) mellan första och glasskivan (5, ll) på ca 0,5-2 mm, vars (5, 6) yttersta kanter (8) och avståndet (7) i ett steg 3 täcks över med minst en del av ett glasbands (17) och/eller en glasfibers (10) längsgående sidoyta anlagd längs de yttersta kanterna (8) runt omkretsen (6), varefter i ett steg 4 åtminstone de yttersta kanterna (8) och glasbandet/glasfibern (17, 10) hettas upp av minst en värmekälla tills de smälts samman till en försegling (22) runt ett hermetiskt tillslutet utrymme (19), som utestänger fukten under mycket lång tid. . Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att de hermetiskt tillslutna första och andra glasskivorna (5, 11) är parallella och är anordnade på avståndet (7) från varandra och är i huvudsak plana, innehållande solcellerna (1) och elektriska kretsar (21), vilka nämnda delar tillsammans bildar 10 en modul (12), som en eller fler sedan anbringas inne i minst en solpanel (13), företrädesvis bestående av ett isolerglas (14), där modulen (12) anordnads sida vid sida och/eller på varandra inne i isolerglaset (14), vilken modul (12) ansluts elektriskt till varandra via kretsarna (21), vilken modul (12) också kan anordnas direkt på eller i eller under andra olika underlag. . Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att de yttersta kanterna (8) och glasbandet (17)/glasfibern (10) går att smälta i steget 4 med olika sorters värmekällor, t.ex. utgöres den av en brinnande gaslåga som riktas av ett munstycke att spruta mot de yttersta kanterna (8) och glasbandet (17)/glasfibern (10), vilken sammansmältning går att utföra också med laserstrålar, mikrovågor eller av en elektrisk ljusbåge, vilken värmekälla hettar upp lokalt vid de yttersta kanterna (8) och glasbandet (17)/glasfibern (10), som har en dimeter/bredd på ca 0,5 - 2 mm och är därmed något större än distansen (9) mellan första och andra glasskivorna (5, 11), för att också täcka över de yttersta kanterna (8), som då smälter vid ca 1800 C grader inom ett lokalt mycket begränsade område med liten massa, varvid energiförbrukningen och därmed också tiden att smälta nämnda glasmaterial i detta lokala område blir ringa. . Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att kretsarna (21) tampotrycks, screentrycks eller appliceras som en elektriskt ledande metallfolie på minst en av den första eller andra glasskivan (5,11), vilka kretsar (21) sträcker sig till de yttersta kanterna (8), där smältningen äger rum, ll varvid de yttre kanterna (8) och glasbandet (17)/glasfibern (10) smälter och flyter runt kretsarna (21), som då omslutes och hermetiskt och hermetiskt tätar runt dessa i steget 5, vilket utrymme (19) då förblir hermetiskt tillslutet, vilka kretsar är påkopplingsbara med ledningar (23). . Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att minst en modul (12) anordnas på insidan en solpanel, företrädesvis i form av en isolerruta, på en där befintlig skivenhet, företrädesvis en glasskiva inne i isolerrutan (14) anordnad på en bädd (15) av företrädesvis silikon (1§), för att där skapa en mjuk viloyta att anbringa modulen (12) emot och för att lätt kunna flytta modulen (12) in i en ny solpanel (13) ut från en gammal som gått sönder, för att, modulen (12), som är den dyraste delen i solfångaren (3) skall hålla längre, för att spara pengar. . Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att gasen som sprutas genom munstycket är helium som blandas med syre i steget 5, som brinner och upphettar kontinuerligt med en jämn hastighet på ca 0,5-1 dm per sekund längs omkretsen (6), varvid lågan ej värmer djupare än ca 2 mm i en riktning in mot utrymmet (19), då ju glas är en dålig värmeledare, varför utrymmet (19) ej hättas upp eller expanderar speciellt mycket, då gasen brinner. . Förfarande för tillämpning av förfarandet enligt patentkrav 3, kännetecknat av att glasbandet (17)/glasfibern (10) ensam utgör distansen (9). 10. . Förfarande enligt patentkrav 3, . Förfarande enligt patentkrav 3, 12 kännetecknat (4) som utövar kemisk (4) (17)/glasfibern av att efter steget 4, innan kantområdet svalnat, anlägges detta med Karlisaltpeter, inklusive (10), då stärks att motstå dragspänningar och vridrörelser i modulen (12). en härdning av det smälta kantområdet det/den smälta glasbandet som kännetecknat av att glasbandet (17) är format som ett långsträckt band, som i ett snitt tvärs dess längdriktning uppvisar en bredd, som i huvudsak täcker tjockleken på första och andra glasskivorna (5, 11) och distansens (9) bredd, vilket glasbands (17) yttre yta (18) vid i steget 3 vändes bort ifrån de yttersta kanterna (8), medan glasbandets (17) inre yta (24) uppvisar minst ett utskott (20), som vänds in mot utrymmet (19), där det passar och styr glasbandet (17) lägesposition mellan första och (2), för att där centreras i ett förutbestämt läge i dess längdriktning. andra glasskivorna Förfarande enligt patentkrav 8 , k ä n n e t e c k n a t att modulens (12) 11) av första och andra glasskivor (5, tillverkas av kemiskt eller termiskt härdade tillsammans med det hela glasskivor, som med behandlingen smälta glasmaterialet (12), på förstärker kalisaltpetret materialet, modulen som då även utstår påfrestningar i form rörelser och skakningar såsom för tryckspänningar och dragspänningar, t.ex. om modulerna (12) är anordnade vid ett fordon eller annat rörligt material.