WO2001015239A1 - Revestimiento generador de energia fotovoltaica - Google Patents

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WO2001015239A1
WO2001015239A1 PCT/ES2000/000318 ES0000318W WO0115239A1 WO 2001015239 A1 WO2001015239 A1 WO 2001015239A1 ES 0000318 W ES0000318 W ES 0000318W WO 0115239 A1 WO0115239 A1 WO 0115239A1
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photovoltaic
ceramic
energy generator
photovoltaic cells
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PCT/ES2000/000318
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Fernando Lucas Martin
Jesús ALONSO REVIEJO
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Fritta, S.L.
Isofoton, S.A.
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention that concerns us refers to a photovoltaic energy generating coating, which aims to take advantage of the large amount of solar energy that falls on the exterior of the architectural constructions, for which the energy generating coating forms facades, roofs, floors and the like, and all this so that they are perfectly integrated into the aesthetics of the architectural construction.
  • the photovoltaic energy generating coating of the invention is constituted by a ceramic support for those used in exterior construction, which in its face or top includes photovoltaic cells, photovoltaic cell retention means and protection means of the photovoltaic cells and the seen face.
  • the lower face of the ceramic support includes connection means determined by an airtight box, for which the ceramic support has two holes that allow the passage of the connection cables of the photovoltaic cells.
  • the invention provides an advantageous configuration of the coating, which consists of the provision of an encapsulating layer on the ceramic support, and on which the photovoltaic cells are located, then including a second encapsulating layer, which is covered by the protective means, which are also object of the invention, by presenting a specific configuration.
  • the invention relates to the connection of the different photocells of a ceramic support and to a specific configuration of the ceramic supports to be used in overlapping form forming roofs.
  • the invention has developed a photovoltaic energy generating coating, which, like conventional solar panels, includes groups of photovoltaic cells connected to each other by means of flat wires, and is constituted from a ceramic support, of those employed in exterior construction, on whose face or top face there are provided retention means of photovoltaic cells, and means of protection of said photovoltaic cells and of said face view.
  • the novelty of the invention resides in the fact that the retention means of the photovoltaic cells are determined by the provision of an encapsulating layer on which the photovoltaic cells are located.
  • the invention is further characterized in that after the photovoltaic cells are arranged on the encapsulating layer, a second encapsulating layer is then included, on which the protection means are arranged.
  • the encapsulating layers are constituted by a transparent material with low water suction, such as ethyl vinyl acetate.
  • the protection means are determined by three transparent layers, the bottom of which is of a material with good adhesion to the encapsulant, the intermediate is made of an electrical insulating material with mechanical stability, and the exterior is made of a material with great weather resistance.
  • the inner and outer layer are made of polyvinyl fluorine, while the intermediate layer is made of polyethylene phthalate.
  • first encapsulating layer cuts are made that allow the connection terminals to pass through.
  • the different layers are fixed by a vacuum-pressure laminator so that by means of a vacuum hot cycle and subsequent pressure of the assembly, the layers are joined without bubbles leaving the photovoltaic cells embedded in the encapsulating layers. Once all the layers are joined, a thermal curing is performed, melting the encapsulating layers.
  • the described structure has the advantage that it is compact and offers high resistance to atmospheric agents, since it has a high impermeability to water as well as a high resistance to thermal fatigue and abrasion, which determines that the time of life of the modules that constitute the coating of the invention.
  • recesses are made on the face of the ceramic support in which the photovoltaic cells are housed and fixed, in the same way as described above, that is to say After making the recesses, the encapsulating and protective layers are deposited in the manner already described. In this arrangement it is possible that the photovoltaic cells make up, protrude, or remain tucked with respect to the surface of the upper face of the ceramic support.
  • each ceramic support On the underside of each ceramic support a hermetic box is included in which the input and output wires are housed to the groups of photovoltaic cells of a ceramic support, for which it has two holes, each of which flows into a channel provided in the lower face of the ceramic support; channel that runs to the hermetic box, all to enable the passage of the input and output wires from the face of the ceramic support to the hermetic box, in which the interconnection between different ceramic supports is made.
  • the channels leading the inlet and outlet threads to the airtight box are filled with resin to protect the wires.
  • the invention provides that the different rows of photovoltaic cells of a ceramic support are connected in series and the different rows of photovoltaic cells are connected forming a zig-zag assembly, so that the connection terminals of the extreme photovoltaic cells are located on the sealed junction box, which facilitates the connection between the different cells and between the different ceramic supports.
  • the ceramic support includes a reduced number of photovoltaic cells, these are spirally connected, so that their connection terminals provided in the extreme photocells are located in correspondence with the sealed junction box facilitating the connection between the cells and between the ceramic supports.
  • the ceramic supports are arranged forming building facades and the like, by means of beams that are provided with anchors for the ceramic supports, and that are fixed to the wall separated a certain distance to allow interconnection, replacement or repair of different ceramic supports that constitute the facade.
  • the ceramic supports preferably have an approximately rectangular configuration to form the facades.
  • the ceramic supports can also be mounted forming roofs by means of the arrangement of supports that are fixed to the roof, and on which the overlapping ceramic supports are fixed and separated a certain distance from the roof, in order to prevent the passage of water on the one hand. , and on the other hand, granting access to hermetic boxes and thus allowing the connection between ceramic supports, their replacement, or their repair.
  • the ceramic supports have an approximately quadrangular configuration, three of whose vertices are rounded and two of whose sides have a recess provided in proximity to the non-rounded vertex; all this to arrange the ceramic supports on slats of overlapping form forming roofs, so that the recesses are located in correspondence with a lath and after the overlapping of the adjacent pieces they hide the entrances, which allow the fixing of the upper ceramic pieces without going through the lower ceramic piece.
  • the ceramic supports of the invention can be arranged to form flooring, or any other architectural structure that is exposed to the sun's rays.
  • the ceramic supports can also be manufactured without the photovoltaic cells, so that in a building the ceramic supports are placed with photovoltaic cells on the facade or roofs with good solar irradiation, and on the other facades or roofs in which the solar irradiation is minimum or zero, ceramic supports are placed without photovoltaic cells, so that the electric power generating system is perfect- mind integrated into the aesthetics of the building, and with architectural possibilities that did not exist so far.
  • the energy generating coating of the invention has the particularity that photovoltaic cells are placed vertically on the facades which is not as desirable as it should be, since the sun's rays are not taken full advantage of, as these do not affect perpendicularly on the photovoltaic cells, but on the other hand it has the great advantage of being able to use a large surface for the reception of the solar rays and at the same time the "shadow" effect between panels does not take place.
  • FIGURES Figure 1.- Shows a schematic plan view of a ceramic support of photovoltaic cells according to the invention, from which the realization of a photovoltaic energy generating coating for facades is authorized.
  • Figure 2. Shows a bottom view of the ceramic support of the previous figure, which includes the hermetic connection box between different ceramic supports, in which the connection between photovoltaic cells has been schematically represented by dashed line.
  • Figure 3. Shows a partial sectional view of the different layers that constitute the coating of the invention.
  • Figure 4. Shows a view according to a section AA of the ceramic support of the previous figure, and a detail of the channels provided on the underside of the ceramic support, through which the connecting wires run.
  • Figure 5. Shows a partial, schematic and sectional view of a possible arrangement of the photovoltaic cells on the ceramic support.
  • Figure 6. Shows a schematic, partial and sectional view of another possible embodiment of the arrangement of the photovoltaic cells on the ceramic support.
  • Figure 1 It shows how to make the interconnection between two ceramic supports.
  • Figure 8.- Shows a partial and sectioned view of a possible arrangement of the ceramic supports to constitute the facade of a building.
  • Figure 9.- Shows a schematic view of a possible arrangement of the ceramic supports to constitute the roof of a building.
  • Figure 10. Shows a plan view of another possible embodiment of a ceramic support of photovoltaic cells according to the invention, which are mounted in an overlapping manner to construct a roof according to the previous figure.
  • Figure 11.- Shows another possible arrangement of the ceramic supports to form a roof.
  • the photovoltaic energy generating coating of the invention is constituted from a ceramic support in which groups 2 of photovoltaic cells 3 are arranged.
  • the groups 2 of photovoltaic cells 3, are interconnected with each other by flat cables, such and as is done conventionally. This interconnection determines the existence of an input wire 4 and an output wire 5, through which the electrical energy produced by all the photovoltaic cells 3 provided on a ceramic support is provided.
  • these have two holes 6 that cross the ceramic support the and that flow into two channels 7, which are provided on the underside of the ceramic support the, and that run up to an airtight box 8 , so that through the holes 6 the wires 4 and 5 are passed to the hermetic box 8, from which a cable 20 emerges that is connected in the hermetic box 8 of another ceramic support the, so that they are interconnected the different photovoltaic cells 3 of different ceramic supports the.
  • Channels 7 have a filling 19 ( Figure 4) of resin that protects wires 4 and 5.
  • An encapsulating layer 21 of ethyl vinyl acetate (EVA) is arranged on the ceramic piece in which small cuts are made over the holes 6 to pass the terminals.
  • EVA ethyl vinyl acetate
  • the electrical circuit formed by the photovoltaic cells 3 is arranged while the ribbons forming the terminals are removed.
  • a second encapsulating layer 22, of the same material, is then deposited and then a protective layer 23 is arranged, the configuration of which will be described later.
  • the whole assembly is arranged on a laminator formed by two hot plates that are separated into two chambers, a lower one where the set to be laminated is placed with the ceramic piece facing down, and another upper layer , so that both cameras are separated by a neoprene blanket. So, in a first phase the whole assembly is heated at the same time that the air is extracted by vacuum in the two chambers, thus preventing bubbles from forming.
  • the heating of the assembly determines the softening of the encapsulating layers 21 and 22, without being completely melted, so that the vacuum is kept in the lower chamber while compressed air is injected through the upper one, the neoprene blanket presses evenly the entire surface of the photovoltaic module. In this way the circuit is embedded in the encapsulating layers 21 and 22 without air bubbles.
  • the protection layer 23 is formed by a triple layer 24, 25 and 26 formed by lamination.
  • Both the inner layer 24 and the outer layer 26 are made of polyvinyl fluorine, so that the outer layer 26 offers great weather resistance, and the inner layer offers good adhesion to the encapsulating layer 22.
  • the intermediate layer 25 is made of polyethylenephthalate, so that it provides adequate electrical insulation and the necessary mechanical stability.
  • the structure of the protective layer 23, also offers a low permeability to ambient humidity, and also has a low water absorption, while having a total transparency that allows the sun's rays to pass through.
  • the connection of the different PHOTOVOL cells ⁇ táicas 3 of a ceramic support is effected in series, such as shown in Figure 2, in which the ceramic support presents a rectangular configuration that is used to form facades which fixed by stringers 11, as will be described later, and with the particularity that the different rows of photovoltaic cells 3 are connected so that the set of the different rows form a zig-zag, as shown by the arrows of said figure 2.
  • connection allows the terminals of connection of the end cells 3e are located on the sealed junction box 8, which considerably facilitates the connection between the cells and between the ceramic supports.
  • the construction of a façade is authorized, so that in a wall 14, previously covered by an insulating layer 15, some beams 11 are fixed, by means of screws or the like, so that the stringers are separated a certain distance 12.
  • the stringers 11 have anchors 13 of the ceramic pieces the.
  • the separation 12 with respect to the wall 14, facilitates the manipulation of the ceramic supports and interconnecting them by means of the hermetic boxes 8, as described previously.
  • the separation 12 allows the replacement and repair of the ceramic pieces.
  • Figures 9 and 10 show the use of ceramic supports Ib to build a roof, for which on the cover 16, previously waterproofed, there are arranged supports 17 for fixing the ceramic supports Ib by means of nails, screws or similar, all this in such a way that the ceramic supports Ib are separated a certain distance from the cover 16 to enable the connection between the different hermetic boxes 8, and to enable the repair or replacement of the ceramic supports Ib.
  • the fixation of the photovoltaic cells 3 on the ceramic support Ib is carried out in the manner already described for ceramic supports as shown in figure 3.
  • the ceramic support Ib has a quadrangular configuration and includes a reduced number of photovoltaic cells 3, so that these are spirally connected (dashed lines of Figure 10) so that their connection terminals of the extreme photocells 3e 'are located in correspondence with the sealed junction box 8, so that the connection between cells and between ceramic supports Ib is also considerably facilitated.
  • the ceramic supports Ib have three rounded vertices 27 and one non-rounded vertex 28, so that two of its sides and in proximity to vertex 28, are provided with an inlet 29.
  • This configuration allows the mounting of the ceramic supports Ib overlapping on slats 17, as described below.
  • the slats 17 are arranged equidistant from each other, so that the ceramic supports Ib are located so that the recesses 29 are aligned with respect to one of the slats 17, and is fixed on two slats 17 through holes 30 made in the ceramic support Ib, by means of nails, screws or the like.
  • the rest of the ceramic pieces Ib are arranged in an overlapping manner, so that the holes 30 are located in correspondence with the recesses 29 of the ceramic piece Ib on which they have been arranged, so that the perfect overlapping is achieved, and all this by means of a fast and simple assembly.
  • the interconnection between the photovoltaic cells 3 is carried out in a spiral, as described previously.
  • both the spiral and zigzag connection can be carried out indifferently both in facades as on roofs, all depending on the number of photovoltaic cells that include the ceramic piece la or Ib.
  • FIG 11 shows another possible geometry of ceramic supports Ib ', to form roofs.
  • the ceramic supports Ib ' have a rectangular configuration and are fixed on the slats 17 by nails 18.
  • the geometry of the ceramic pieces la, Ib can be variable, but the most common is like that made in conventional slate roofs, as shown in figures 10 and 11 in which the ceramic supports are mounted in an overlapping manner to prevent the entry of water.

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Abstract

Se constituye a partir de un soporte cerámico (1a, 1b, 1b') sobre el que se dispone una capa encapsulante (21) sobre la que se ubican células fotovoltáicas (3), y a continuación incluye una segunda capa encapsulante (22), la cual es cubierta por una capa de protección (23), que está consituida por tres capas (24, 25 y 26) que presentan una alta resistencia a los agentes atmosféricos y además permiten el paso de los rayos solares. Los soportes cerámicos (1) se montan formando fachadas, tejados, solados y similares de modo que se aprovecha la energía solar al máximo, y todo ello de forma que los soportes cerámicos quedan perfectamente integrados en la estética de la construcción arquitectónica.

Description

REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención que nos ocupa, se refiere a un revestimiento generador de energía fotovoltaica, que tiene por objeto aprovechar la gran cantidad de energía solar que incide sobre el exterior de las construcciones arquitectónicas, para lo que el revestimiento generador de energía forma fachadas, tejados, solados y similares, y todo ello de modo que quedan perfectamente integrados en la estética de la construcción arquitectónica.
El revestimiento generador de energía fotovol- táica de la invención está constituido por un soporte cerámico de los empleados en construcción de exteriores, que en su cara vista o superior incluye células fotovoltái- cas, medios de retención de las células fotovoltáicas y medios de protección de las células fotovoltáicas y de la cara vista. Además, la cara inferior del soporte cerámico incluye medios de conexionado determinados por una caja hermética, para lo que el soporte cerámico cuenta con dos orificios que permiten el paso de los cables de conexión de las células fotovoltáicas.
La invención proporciona una configuración ventajosa del revestimiento, que consiste en la disposición de una capa encapsulante sobre el soporte cerámico, y sobre la que se ubican las células fotovoltáicaε, incluyéndose a continuación una segunda capa encapsulante, que es cubierta por los medios de protección, que igualmente son objeto de la invención, al presentar una configuración específica. Además, la invención se refiere a la conexión de las diferentes fotocélulas de un soporte cerámico y a una configuración específica de los soportes cerámicos para ser empleados de forma solapado formando tejados. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el estado de la técnica es conocido el empleo de paneles solares o fotovoltáicos que consisten en una estructura de aluminio sobre la cual se fijan grupos de células fotovoltáicas, conectadas entre sí mediante hilos planos, y cuya cara superior se protege mediante un vidrio plano, y su cara posterior es recubierta mediante una película flexible opaca.
En el Modelo de Utilidad alemán DE-29900734- Ul se describe un panel cerámico sobre el que se disponen células solares fijadas con un adhesivo, y una vez realizada esta unión se aplica una capa de material plástico sometiendo el panel a un proceso de cocción junto con los terminales eléctricos y de interconexión entre las células solares, de manera que esta estructura presenta un diseño estético que permite realizar recubrimientos.
En este sentido también cabe citar la solici- tud de Patente francesa FR-2.354.430 en la que se describe un panel fotovoltáico formado por un soporte mecánico de gran estabilidad que puede ser de cerámica sobre el que se fijan células solares con un adhesivo, y el cual se recubre con una resina transparente termoendurecible. Esta resina se puede aplicar bien de forma individual a cada célula solar o de forma continua.
También se pueden citar las Patentes estadounidenses US-5.112.408 y US-5.768.831. En la primera se describe una teja fabricada en un material cerámico, hormigón o resina sintética sobre la que se disponen células solares fotovoltáicas. En este caso la unión célula solar-soporte cerámico se realiza por la presencia en el soporte de unas hendiduras donde se apoya la célula solar. De esta forma queda una cavidad entre la célula y el soporte bajo la que discurren las conexiones eléctricas. En el segundo de los documentos se describe un soporte cerámico al que se acopla una célula fotovoltáica en la que se incluye un canal por el que se conducen las conexiones eléctricas . En este sentido también puede citarse la solicitud de Patente PCT 0-9715953 en la que se describe un panel fotovoltáico sobre el que se embuten las células solares .
En ninguno de estos documentos se describe una estructura que dé una elevada protección a la pieza cerámica y célula solar, ni ningún documento describe los medios que permiten realizar su montaje sobre fachadas, tejados o similares.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un revestimiento generador de energía fotovoltaica, que al igual que los panales solares convencionales, incluye grupos de células fotovoltáicas conectadas entre si mediante hilos planos, y se constituye a partir de un soporte cerámico, de los empleados en construcción de exteriores, en cuya cara vista o superior se han previsto medios de retención de las células fotovoltáicas, y medios de protección de dichas células fotovoltáicas y de dicha cara vista. La novedad de la invención reside en el hecho de que los medios de retención de las células fotovoltáicas están determinados por la disposición de una capa encapsulante sobre la que se ubican las células fotovoltáicas. Además la invención se caracteriza porque después de disponer las células fotovoltáicas sobre la capa encapsulante, a continuación se incluye una segunda capa encapsulante, sobre la que se disponen los medios de protección. En una realización de la invención las capas encapsulantes están constituidas por un material transpa- rente de baja succión al agua, como por ejemplo es el etil- vinil-acetato .
Otra de las características novedosas aportadas por la invención, reside en el hecho de que los medios de protección están determinados por tres capas transparen- tes, la inferior de las cuales es de un material con buena adhesión al encapsulante, la intermedia es de un material aislante eléctrico con estabilidad mecánica, y la exterior es de un material de gran resistencia a la intemperie.
En un ejemplo de realización de la invención, la capa interior y exterior son de polivinil-fluoruoro, en tanto que la capa intermedia es de polietilenftalato.
En la primera capa encapsulante se practican unos cortes que permite el paso de los terminales de conexión. Las distintas capas se fijan mediante una laminadora de vacío-presión para que mediante un ciclo en caliente de vacío y posterior presión del conjunto, las capas se unen sin burbujas quedando las células fotovoltáicas embebidas en las capas encapsulantes . Una vez unidas todas las capas se realiza un curado térmico, de fundido de las capas encapsulantes.
La estructura descrita presenta la ventaja de que es compacta y ofrece una alta resistencia a los agentes atmosféricos, ya que presenta una alta impermeabilidad al agua así como una alta resistencia a la fatiga térmica y a la abrasión, lo que determina que se alargue el tiempo de vida de los módulos que constituyen el revestimiento de la invención.
En una realización de la invención, antes de depositar las capas encapsulantes y las de protección, se practican unos rebajes en la cara vista del soporte cerámico en los que se alojan y fijan las células fotovoltáicas, de igual forma a la descrita anteriormente, es decir tras efectuar los rebajes se depositan las capas encapsulantes y de protección de la forma ya descrita. En esta disposición cabe la posibilidad de que las células fotovoltáicas enrasen, sobresalgan, o queden remetidas respecto a la superficie de la cara superior del soporte cerámico. En la cara inferior de cada soporte cerámico se incluye una caja hermética en la que se alojan los hilos de entrada y salida a los grupos de células fotovoltáicas de un soporte cerámico, para lo que éste cuenta con dos orificios, cada uno de los cuales desemboca en un canal previsto en la cara inferior del soporte cerámico; canal que discurre hasta la caja hermética, todo ello para facultar el paso de los hilos de entrada y salida desde la cara vista del soporte cerámico hasta la caja hermética, en la cual se realiza la interconexión entre distintos soportes cerámicos.
Los canales que conducen los hilos de entrada y salida hasta la caja hermética, están rellenos de resina para proteger los hilos.
Además la invención prevé que las distintas filas de células fotovoltáicas de un soporte cerámico se conecten en serie y las distintas filas de células fotovoltáicas se conecten formando un conjunto en zig-zag, de forma que los terminales de conexión de las células fotovoltáicas extremas quedan ubicados sobre la caja estanca de conexiones, lo que facilita el conexionado entre las distintas células y entre los distintos soportes cerámicos .
En el caso de que el soporte cerámico incluya un número reducido de células fotovoltáicas, éstas se conectan en espiral, de forma que sus terminales de conexión previstos en las fotocélulas extremas quedan ubicados en correspondencia con la caja estanca de conexiones facilitando el conexionado entre las células y entre los soportes cerámicos. Mediante la estructura descrita se comprende fácilmente que los soportes cerámicos se disponen formando fachadas de edificios y similares, mediante largueros que están dotados de anclajes para los soportes cerámicos, y que se fijan a la pared separados una cierta distancia para permitir la interconexión, recambio o reparación de los distintos soportes cerámicos que constituyen la fachada. En este caso los soportes cerámicos, preferentemente, presentan una configuración aproximadamente rectangular para formar las fachadas. Evidentemente, los soportes cerámicos también pueden montarse formando tejados mediante la disposición de soportes que se fijan a la cubierta, y sobre los cuales se fijan los soportes cerámicos solapados y separados una cierta distancia de la cubierta, para por un lado impedir el paso del agua, y por otro facultar el acceso a las cajas herméticas y así permitir el conexionado entre soportes cerámicos, su recambio, o su reparación.
En una realización de la invención los soportes cerámicos presentan una configuración aproximada- mente cuadrangular, tres de cuyos vértices son redondeados y dos de cuyos lados presentan un entrante previsto en proximidad al vértice no redondeado; todo ello para disponer los soportes cerámicos sobre listones de forma solapada formando tejados, de manera que los entrantes se ubican en correspondencia con un listón y tras el solapado de las piezas contiguas éstas ocultan los entrantes, los cuales permiten la fijación de las piezas cerámicas superiores sin atravesar la pieza cerámica inferior.
Evidentemente los soportes cerámicos de la invención pueden ser dispuestos para formar solados, o cualquier otra estructura arquitectónica que quede expuesta a los rayos solares.
Los soportes cerámicos también pueden ser fabricados sin las células fotovoltáicas, de forma que en un edificio se colocan los soportes cerámicos con células fotovoltáicas en la fachada o tejados con buena irradiación solar, y en las otras fachadas o tejados en los que la irradiación solar es mínima o nula, se colocan soportes cerámicos sin las células fotovoltáicas, de tal forma que el sistema generador de energía eléctrica queda perfecta- mente integrado en la estéticas del edificio, y con unas posibilidades arquitectónicas que no existían hasta el momento .
El revestimiento generador de energía de la invención, tiene la particularidad de que las células fotovoltáicas se colocan en vertical en las fachadas lo que no es todo lo deseable que se debiera, ya que no se aprovechan al máximo los rayos solares, al no incidir estos perpendicularmente sobre las células fotovoltáicas, pero por otro lado tiene la gran ventaja de poder utilizar una gran superficie para la recepción de los rayos solares y al mismo tiempo no se produce el efecto "sombra" entre paneles .
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS Figura 1.- Muestra una vista en planta esquemática de un soporte cerámico de células fotovoltáicas según la invención, a partir del cual se faculta la realización de un revestimiento generador de energía fotovoltáica para fachadas. Figura 2.- Muestra una vista inferior del soporte cerámico de la figura anterior, en el que se incluye la caja hermética de conexionado entre distintos soportes cerámicos, en la que se ha representado esquemáticamente mediante línea de trazos el conexionado entre células fotovoltáicas.
Figura 3.- Muestra una vista parcial seccionada de las distintas capas que constituyen el revestimiento de la invención.
Figura 4.- Muestra una vista según una sección A-A del soporte cerámico de la figura anterior, y un detalle de los canales previstos en la cara inferior del soporte cerámico, por los que discurren los hilos de conexión.
Figura 5.- Muestra una vista parcial, esquemá- tica y seccionada de una posible disposición de las células fotovoltáicas sobre el soporte cerámico.
Figura 6.- Muestra una vista esquemática, parcial y seccionada de otro posible ejemplo de realización de la disposición de las células fotovoltáicas sobre el soporte cerámico.
Figura 1 . — Muestra la forma de realizar la interconexión entre dos soportes cerámicos .
Figura 8.- Muestra una vista parcial y seccionada de una posible disposición de los soportes cerámicos para constituir la fachada de un edificio.
Figura 9.- Muestra una vista esquemática de una posible disposición de los soportes cerámicos para constituir el tejado de un edificio.
Figura 10.- Muestra una vista en planta de otro posible ejemplo de realización de un soporte cerámico de células fotovoltáicas según la invención, que se montan de forma solapada para construir un tejado de acuerdo con la figura anterior.
Figura 11.- Muestra otra posible disposición de los soportes cerámicos para formar un tejado.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comenta¬ das . El revestimiento generador de energía fotovol- taica de la invención se constituye a partir de un soporte cerámico la en el que se disponen grupos 2 de células fotovoltáicas 3.
Los grupos 2 de células fotovoltáicas 3, quedan interconectados entre sí mediante cables planos, tal y como se efectúa convencionalmente . Esta interconexión determina la existencia de un hilo de entrada 4 y un hilo de salida 5, a través de los cuales se proporciona la energía eléctrica producida por todas las células fotovol- táicas 3 previstas sobre un soporte cerámico la.
Para efectuar la conexión entre distintos soportes cerámicos la, éstos cuentan con dos orificios 6 que atraviesan el soporte cerámico la y que desembocan en sendos canales 7, que están previstos en la cara inferior del soporte cerámico la, y que discurren hasta una caja hermética 8, de modo que a través de los orificios 6 se hacen pasar los hilos 4 y 5 hasta la caja hermética 8, de la que emerge un cable 20 que se conecta en la caja hermética 8 de otro soporte cerámico la, de modo que quedan interconectadas las distintas células fotovoltáicas 3 de diferentes soportes cerámicos la.
Los canales 7 tienen un relleno 19 (figura 4) de resina que protege los hilos 4 y 5.
Sobre la pieza cerámica la se dispone una capa encapsulante 21 de etil-vinil-acetato (EVA) en la que se practican unos pequeños cortes sobre los orificios 6 para pasar los terminales. Sobre la capa 21 se dispone el circuito eléctrico formado por las células fotovoltáicas 3 a la vez que se extraen las cintas que forman los termina- les. A continuación se deposita una segunda capa encapsulante 22, del mismo material y seguidamente se dispone una capa de protección 23 cuya configuración será descrita con posterioridad .
Una vez realizada la deposición de las diferentes capas, todo el conjunto se dispone sobre una laminadora formada por dos planchas calientes que están separadas en dos cámaras, una inferior donde se coloca el conjunto a laminar con la pieza cerámica hacia abajo, y otra capa superior, de modo que ambas cámaras están separadas por una manta de neopreno. Así, en una primera fase se calienta todo el conjunto al mismo tiempo que se extrae el aire mediante vacío en las dos cámaras, evitando así que se formen burbujas.
El calentamiento del conjunto determina el reblandecido de las capas encapsulantes 21 y 22, sin que lleguen a fundirse del todo, de modo que manteniéndose el vacío en la cámara inferior a la vez que se inyecta aire comprimido por la superior, la manta de neopreno presiona uniformemente toda la superficie del módulo fotovoltáico. De esta forma el circuito queda embebido en las capas encapsulantes 21 y 22 sin burbujas de aire. Una vez que se ha efectuado dicho laminado se pasa a un ciclo de curado término en el cual las capas encapsulantes 21 y 22 funden y polimerizan adquiriendo resistencia mecánica y resisten- cia a la degradación por radiación ultravioleta.
La capa de protección 23 está formada por una triple capa 24, 25 y 26 formada por laminación.
Tanto la capa interior 24 como la exterior 26 son de polivinil-fluoruoro, de modo que la capa exterior 26 ofrece una gran resistencia a la intemperie, y la interna ofrece una buena adhesión a la capa encapsulante 22.
La capa intermedia 25 es de polietilenftalato, de modo que proporciona el aislamiento eléctrico adecuado y la estabilidad mecánica necesaria. La estructura de la capa protectora 23, ofrece además una baja permeabilidad a la humedad ambiente, y además tiene una baja absorción al agua, al mismo tiempo que tiene una total transparencia que permite el paso de los rayos solares. La conexión de las diferentes células fotovol¬ táicas 3 de un soporte cerámico se efectúa en serie, como por ejemplo se muestra en la figura 2, en la que el soporte cerámico la presenta una configuración rectangular que se emplea para formar fachadas a las que se fija mediante largueros 11, tal y como será descrito con posterioridad, y con la particularidad de que las distintas filas de células fotovoltáicas 3 se conectan de modo que el conjunto de las distintas filas forman un zig-zag, tal y como muestran las flechas de dicha figura 2. Esta forma de conexionado permite que los terminales de conexión de las células extremas 3e queden ubicados sobre la caja estanca de conexiones 8, lo que facilita considerablemente la conexión entre las células y entre los soportes cerámicos la. Mediante la pieza cerámica descrita, se faculta la construcción de una fachada, para lo que en una pared 14, previamente recubierta por una capa aislante 15, se fijan unos largueros 11, mediante tornillos o similares, de forma que los largueros quedan separados una cierta distancia 12.
Los largueros 11 cuentan con anclajes 13 de las piezas cerámicas la.
La separación 12 respecto a la pared 14, facilita la manipulación de los soportes cerámicos la y el interconexionado de los mismos mediante las cajas herméticas 8, tal y como fue descrito con anterioridad.
Además la separación 12 faculta la sustitución y reparación de las piezas cerámicas la.
En las figuras 9 y 10 se muestra la utiliza- ción de los soportes cerámicos Ib para construir un tejado, para lo que sobre la cubierta 16, previamente impermeabilizada, se disponen unos soportes 17 de fijación de los soportes cerámicos Ib mediante clavos, tornillos o similares, todo ello de forma que los soportes cerámicos Ib quedan separados una cierta distancia de la cubierta 16 para facultar el conexionado entre las distintas cajas herméticas 8, y para facultar la reparación o sustitución de los soportes cerámicos Ib.
La fijación de las células fotovoltáicas 3 sobre el soporte cerámico Ib se realiza de la forma ya descrita para los soportes cerámicos la tal y como se muestra en la figura 3.
El soporte cerámico Ib presenta una configuración cuadrangular e incluye un número reducido de células fotovoltáicas 3, de modo que éstas se conectan en espiral (líneas de trazos de la figura 10) para que sus terminales de conexión de las fotocélulas extremas 3e ' queden ubicados en correspondencia con la caja estanca de conexiones 8, de manera que igualmente se facilita considerable- mente el conexionado entre células y entre soportes cerámicos Ib.
Además, los soportes cerámicos Ib tienen tres vértices 27 redondeados y un vértice 28 no redondeado, de forma que dos de sus lados y en proximidad al vértice 28, están dotados de un entrante 29.
Esta configuración permite efectuar el montaje de los soportes cerámicos Ib de forma solapada sobre listones 17, tal y como a continuación se describe.
Los listones 17 se disponen equidistantes entre sí, de manera que los soportes cerámicos Ib se ubican de forma que los entrantes 29 quedan alineados con respecto a uno de los listones 17, y se fija sobre dos listones 17 a través de unos orificios 30 practicados en el soporte cerámico Ib, mediante clavos, tornillos o similares. Seguidamente se disponen el resto de piezas cerámicas Ib de forma solapada, de modo que los orificios 30 queden ubicados en correspondencia con los entrantes 29 de la pieza cerámica Ib sobre la que se han dispuesto, de manera que se consigue el perfecto solapado, y todo ello mediante un montaje rápido y sencillo.
En este caso la interconexión entre las células fotovoltáicas 3 se realiza en espiral, tal y como fue descrito con anterioridad.
Evidentemente, tanto la conexión en espiral como en zig-zag, puede efectuarse indiferentemente tanto en fachadas como en tejados, todo ello dependiendo del número de células fotovoltáicas que incluya la pieza cerámica la ó Ib.
En la figura 11 se muestra otra posible geometría de los soportes cerámicos Ib', para formar tejados. En este ejemplo los soportes cerámicos Ib' presentan una configuración rectangular y se fijan en los listones 17 mediante clavos 18.
La geometría de las piezas cerámicas la, Ib puede ser variable, pero la más habitual es como la realizada en los tejados convencionales de pizarra, tal y como se muestra en las figuras 10 y 11 en las que los soportes cerámicos se montan de forma solapada para impedir la entrada de agua.

Claims

REIVINDICACIONES ; 1.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, que se constituye a partir de un soporte cerámico (la, Ib, Ib') de los empleados en construcción de exteriores, en cuya cara vista o superior se disponen células fotovoltáicas (3), medios de retención de las células fotovoltáicas, y medios de protección de las células fotovoltáicas y de la cara vista; se caracteriza porque los medios de retención de las células fotovoltái- cas están determinados por la disposición de una capa encapsulante (11) sobre la que se ubican las células fotovoltáicas (3) y a continuación se incluye una segunda capa encapsulante (22), sobre la que se disponen los medios de protección (23) .
2.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA
FOTOVOLTAICA, según reivindicación 1, caracterizado porque las capas encapsulantes (21 y 22) están constituidas por un material transparente de baja succión ai agua.
3.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 2, caracterizado porque las capas encapsulantes (21 y 22) son de etil-vinil- acetato .
4.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de protección (23) están determinados por tres capas transparentes (24, 25 y 26), la inferior (24) de las cuales es de un material con buena adhesión al encapsulante, la intermedia (25) es de un material aislante eléctrico con estabilidad mecánica, y la exterior (26) es de un material de gran resistencia a la intemperie.
5.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 4, caracterizado porque la capa interior (24) y exterior (26) son de polivinil- fluoruoro.
6.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 4, caracterizado porque la capa intermedia (25) es de polietilenftalato.
7.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 1, caracterizado porque en la primera capa encapsulante (21) se practican unos cortes para el paso de los terminales de conexión.
8.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las distintas capas se fijan mediante una laminadora de vacío-presión para que mediante un ciclo en caliente de vacío y posterior presión del conjunto, las capas se unen sin burbujas quedando las células fotovoltáicas embebidas en las capas encapsulantes.
9.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 8, caracterizado porque una vez unidas todas las capas se realiza un curado térmico, de fundido de las capas encapsulantes (21 y 22).
10.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA
FOTOVOLTAICA, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de conexionado entre soportes cerámicos (1), están determinados por una caja hermética (8) en la que se alojan los hilos de entrada (4) y salida (5) a los grupos (2) de células fotovoltáicas (3) de un soporte cerámico (1), para lo que éste cuenta con dos orificios (6), cada uno de los cuales desemboca en un canal (7) previsto en la cara inferior del soporte cerámico (1), canal que discurre hasta la caja hermética (8), para facultar el paso de los hilos de entrada (4) y salida (5) .
11.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 10 , caracterizado porque las distintas células fotovoltáicas (3) de un soporte cerámico (la) se conectan en serie y las distintas filas (2) de células fotovoltáicaε se conectan formando un conjunto en zig-zag, de forma que los terminales de conexión de las fotocélulas extremas (3e) quedan ubicados sobre la caja estanca de conexiones (8) .
12.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 10 , caracterizado porque en el caso que el soporte cerámico (Ib) incluya un número reducido de células fotovoltáicas, éstas se conectan en espiral de forma que sus terminales de conexión de las células fotovoltáicas extremas (3e') quedan ubicados en correspondencia con la caja estanca de conexiones.
13.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 1, caracterizado porque los soportes cerámicos (la) se disponen formando fachadas de edificios y similares mediante largueros (11), que están dotados de anclajes (13) para los soportes cerámicos (la), y que se fijan a la pared (14) separados una cierta distancia (12) para facultar la interconexión, recambio, o reparación de los soportes cerámicos (1) .
14.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los soportes cerámicos (Ib, Ib') se montan formando tejados mediante soportes (17) que se fijan a la cubierta (16), y en los que a su vez se han previsto unos anclajes (18) de fijación de forma solapada de los soportes cerámicos (Ib, Ib'), para impedir el paso del agua, quedando los soportes cerámicos (Ib, Ib') separados una cierta distancia de la cubierta (16) para permitir la interconexión, recambio, o reparación de los soportes cerámicos (1) .
15.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA, según reivindicación 14, caracterizado porque los soportes cerámicos presentan una configuración aproximadamente cuadrangular (Ib), tres de cuyos vértices (27) son redondeados y dos de cuyos lados presentan un entrante (29) previsto en proximidad al vértice (28) no redondeado, para disponer los soportes cerámicos (Ib) sobre listones (17) de forma solapada formando tejados, de modo que los entrantes (29) se ubican en correspondencia con un listón (17) y tras el solapado de las piezas contiguas éstas ocultan los entrantes (29) , y éstos permiten la fijación de las piezas cerámicas (Ib) superiores sin atravesar la pieza cerámica (Ib) inferior.
16.- REVESTIMIENTO GENERADOR DE ENERGÍA
FOTOVOLTAICA, según reivindicación 14 , caracterizado porque los soportes cerámicos (la) presentan una configuración aproximadamente rectangular para formar fachadas para lo que se fijan a éstas mediante largueros (11) .
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