WO2013110836A1 - Panel fotovoltaico de capa fina - Google Patents

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Joaquín JIMÉNEZ LORENZO
Estrella IBÁÑEZ LÓPEZ
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Hellín Energética, S.L.
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Abstract

Comprende una pluralidad de sub-módulos (1) cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos (2) que a su vez incluyen una pluralidad de celdas (3); comprendiendo cada sub-módulo (1) al menos las siguientes capas: un substrato (4),un electrodo inferior (5), un material semiconductor (6), un buffer (7), un electrodo superior (8); y un encapsulante de todo el conjunto. Las capas de electrodo superior (8), buffer (7), material semiconductor (6) y electrodo inferior (5) están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior y forman un nivel de generación fotovoltaica para producción de electricidad. Se caracteriza por que cada sub-módulo (2) comprende una capa de material conductor (12) y una capa aislante (15) dispuesta entre la capa de material conductor y las capas de generación fotovoltaica. Las capas aislante (15) y de material conductor (12) están configuradas para conectar los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) entre sí. Pudiendo también conectar sub-módulos entre sí. Maximiza la superficie de absorción de fotones.

Description

PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA
OBJE TO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un panel fotovoltaico de capa fina, integrado por varios sub- módulos que a su vez pueden estar divididos en varios sub- sub-módulos dotados de una pluralidad de celdas, que tiene por objeto conseguir el aprovechamiento de todo el área de generación fotovoltaica, cuando es necesario realizar conexiones entre dichos sub-módulos o sub-sub-módulos , para lo que realiza las conexiones entre los diferentes elementos que lo componen evitando inutilizar dicha área de generación fotovoltaica al efectuar dicha unión.
En general la invención es aplicable en cualquier técnica de fabricación de paneles, y más particularmente en la fabricación de paneles con tecnología conocida como integración monolítica, en la que mediante un determinado patrón de rayados (retirada de material) en las distintas capas se consigue la conexión en serie de las distintas células que componen cada sub-sub-módulo . Los sub-módulos, comprenden un substrato sobre el que se depositan una serie de capas formando una pluralidad de sub-sub-módulos, que están conectados entre sí, y de forma que cada uno de los sub-sub-módulos comprende una pluralidad de células conectadas entre sí mediante la realización de los rayados sobre las diferentes capas para obtener la configuración descrita .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En el estado de la técnica es conocida la fabricación de paneles fotovoltaicos como los descritos en el punto anterior, en el que las conexiones entre las células de los sub-sub-módulos se realizan mediante integración monolítica. La configuración más extendida prevé que la deposición de las diferentes capas se realiza de forma que las diferentes células quedan conectadas entre sí y la conexión entre los diferentes sub-sub-módulos que constituyen un sub-módulo se efectúa mediante conexiones especificas entre las células extremas de los sub-sub- módulos de un sub-módulo para realizar la conexión entre las mismas, de modo que dichas conexiones especificas se disponen sobre las células a unir, las cuales quedan cubiertas por la conexión especifica. Esta configuración determina que se pierda superficie útil de generación fotovoltaica, lo que constituye un inconveniente. En el apartado de la forma de realización preferida se describe una realización del estado de la técnica para facilitar la comprensión de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo panel fotovoltaico de capa fina que comprende una pluralidad de sub-módulos cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos que a su vez incluyen una pluralidad de células, de forma que cada sub-módulo comprende al menos las siguientes capas: un substrato, que es común a todos los sub-módulos del panel, un electrodo inferior, un material semiconductor, una capa buffer, un electrodo superior y un encapsulante de todo el panel, de forma que se obtienen sub-módulos que se conectan entre si para formar el panel fotovoltaico. La producción de electricidad se efectúa mediante las capas de electrodo superior, buffer, material semiconductor y electrodo inferior, que están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior para formar el nivel de generación fotovoltaica .
La principal novedad de la invención reside en el hecho de que cada sub-módulo y por tanto sus sub-sub- módulos, comprenden una capa de material conductor y una capa aislante que queda dispuesta entre la capa de material conductor y el nivel de generación fotovoltaica; estando dichas capas aislante y de material conductor configuradas para realizar la conexión de los sub-sub-módulos entre si y entre sub-módulos .
En una realización de la invención la capa aislante está dispuesta entre el electrodo superior y la capa de material conductor. En este caso la capa de material conductor constituye la capa superior de los sub-sub- módulos y por tanto del sub-módulo, y las capas aislante y de material conductor son transparentes, de forma que no se pierde superficie útil de generación fotovoltaica, obteniendo asi una mayor producción de electricidad.
En otra realización de la invención, la capa aislante está dispuesta entre el electrodo inferior y la capa de material conductor. En este caso la capa de material conductor está dispuesta sobre el substrato. Igualmente en esta realización se aprovecha toda la superficie útil de las células, ya que éstas no se encuentran tapadas para realizar la conexión entre sub-sub-módulos.
En otra realización de la invención la capa aislante se encuentra constituida por el substrato, el cual queda ubicado entre el electrodo inferior y la capa de material conductor. En este caso la capa de material conductor constituye la capa inferior de los sub-sub-módulos y sub- módulo .
En otra realización de la invención, al igual que en el caso anterior la capa aislante está constituida por el substrato, el cual se encuentra dispuesto sobre el electrodo inferior, pero en este caso la capa de material conductor se encuentra ubicada en el interior del substrato .
En cualquiera de las realizaciones descritas la conexión entre sub-sub-módulos de un sub-módulo no disminuye la superficie útil de absorción de fotones de las células, obteniéndose una mayor producción de electricidad.
En la capa de electrodo inferior de los sub-módulos, al igual que en el estado de la técnica, se realiza un rayado que define un primer rayado que define zonas carentes de material de dicha capa de electrodo inferior, de forma que dicho primer rayado es ocupado por el material semiconductor, constituyendo el electrodo inferior, para establecer mediante dicho electrodo inferior las diferentes células, de modo que quedan alineadas en un sub-sub-módulo .
Además en la capa de material semiconductor y en la capa buffer se realiza un rayado que define un segundo rayado que queda dispuesto próximo al primer rayado, y que está ocupado por el material de la capa de electrodo superior, para unir el electrodo superior con el electrodo inferior de células contiguas de un sub-sub-módulo.
También sobre las capas de electrodo superior, material semiconductor y buffer, de los paneles fotovoltaicos se realiza un rayado que define un tercer rayado que discurre hasta la capa de electrodo inferior, para efectuar la separación de células contiguas de un sub- sub-módulo .
La configuración de los rayados descritos conforman las diferentes células conectadas en serie de un sub-sub- módulo.
La invención presenta la novedad de que la capa aislante comprende zonas en las que se ha retirado material aislante, zonas que son ocupadas por material conductor, para contactar la capa de material conductor con la capa de electrodo superior en las zonas de conexionado de los sub- sub-módulos, para el caso en el que la capa aislante se encuentra dispuestas entre el electrodo superior y la capa de material conductor, la cual constituye la capa superior del sub-sub-módulo, según fue descrito.
En otra realización de la invención las zonas de la capa aislante en la que se ha retirado material aislante, que es ocupado por el material conductor, contactan con el electrodo inferior en la zonas de conexionado de los sub- sub-módulos, para el caso en el que la capa aislante está dispuesta entre el electrodo inferior y la capa de material conductor, estando a su vez dicha capa de material conductor situada sobre el substrato. En los casos en los que la capa aislante está constituida por el substrato, también se da esta circunstancia, es decir las zonas de la capa aislante en las que se ha retirado material aislante, que es ocupado por el material conductor, contactan con el electrodo inferior en las zonas de conexionado de los sub- sub-módulos .
En cualquiera de los casos, tal y como ya fue comentado, las zonas de unión entre células de diferentes sub-sub-módulos son también zonas de generación fotovoltaica .
Además en el estado de la técnica se prevé una configuración en la que los sub-sub-módulos de un sub- módulo se disponen simétricos a los sub-sub-módulos contiguos de un mismo sub-módulo, es decir mismas polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo. En este caso cuando la capa aislante se encuentra ubicada entre el electrodo inferior y la capa de material conductor, a su vez situada sobre el substrato; se prevé que la capa de electrodo inferior de dos células contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo sean comunes a ambas células; siendo el electrodo inferior de un sub-sub-módulo continuación del contiguo, de modo que dicha capa de electrodos inferiores están conectadas a la capa de material conductor en las zonas permitidas por la ausencia de capa aislante, realizándose la conexión entre los diferentes sub-sub-módulos de un sub-módulo. En este caso las capas de electrodo superior, material semiconductor y buffer de dichas células contiguas de sub- sub-módulos contiguos de un sub-módulo son comunes y se utilizará un tercer rayado que define la separación entre dichas células contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo. Este tercer rayado no es estrictamente necesario para el funcionamiento del panel y podrá omitirse.
Además para una disposición simétrica de los sub-sub- módulos de un sub-módulo, para el caso en el que la capa aislante esté dispuesta sobre el electrodo superior y la capa de material conductor sobre dicha capa aislante, la capa de electrodo superior de dos células contiguas de sub- sub-módulos contiguos de un sub-módulo son comunes a ambas células. En este caso el electrodo superior de un sub-sub- módulo es continuación del electrodo superior del sub-sub- módulo contiguo del sub-módulo, y dichos electrodos superiores están conectados a la capa de material conductor en las zonas permitidas por la ausencia de capa aislante, para realizar la conexión entre sub-sub-módulos de un sub- módulo .
Por otro lado en el estado de la técnica se prevé que los sub-sub-módulos de un sub-módulo puedan estar dispuestos asimétricos, es decir diferentes polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo. En este caso, cuando la capa aislante está dispuesta en el electrodo inferior y la capa de material conductor, a su vez dispuesta sobre el substrato, la invención prevé que el primer rayado comprenda una configuración en la que la capa de electrodo inferior de dos células contiguas de sub-sub- módulos contiguos de un sub-módulo sean independientes. En este caso el tercer rayado está dispuesto como prolongación del primer rayado para separar las dos células contiguas de sus sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo. Esta configuración realiza la unión entre sub-sub-módulos de un sub-módulo .
Además para el caso en el que los sub-sub-módulos de un sub-módulo se encuentren dispuestos asimétricos, y para la configuración en la que la capa aislante está dispuesta sobre el electrodo superior y la capa de material conductor sobre dicha capa aislante; el primer rayado comprende una configuración en la que la capa de electrodo inferior de dos células contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo son independientes a ambas células y sus electrodos superiores son independientes a ambas células. En estos casos los electrodos superiores de las células extremas de cada sub-sub-módulo de cada sub-módulo están conectados a la capa de material conductor. En la configuración anterior la invención prevé que el tercer rayado está dispuesto como prolongación del primero para separar las dos células contiguas de sub-sub-módulos contiguos de un sub-módulo. La configuración descrita permite realizar la conexión entre los diferentes sub-sub- módulos de un sub-módulo.
En una realización de la invención la capa de conexionado comprende una configuración continua interrumpida por una linea centrada a modo de zigzag, de modo que queda dividida en dos zonas enfrentadas, una de las cuales representa la polaridad positiva y la otra la polaridad negativa para efectuar la conexión entre los diferentes sub-sub-módulos de cada sub-módulo, de acuerdo con la descripción realizada anteriormente, mediante la retirada de material aislante que es ocupado por el material conductor para contactar la capa de material conductor con el electrodo superior o con el electrodo inferior, según fue descrito con anterioridad.
En otra realización de la invención la capa de conexionado comprende lineas paralelas que están seleccionadas entre lineas paralelas de dos longitudes diferentes dispuestas alternativamente y lineas paralelas de la misma longitud que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo alternando lados opuestos, representando cada uno de los extremos de dichas lineas la conexión entre sub-sub-módulos de un sub-módulo, para lo que, al igual que en el caso anterior, la capa aislante está dotada de las zonas que carecen de material aislante que es ocupado por el material conductor correspondiente a las zonas extremas de las lineas paralelas de material conductor .
En cualquiera de los casos descritos, la conexión entre los diferentes sub-sub-módulos queda totalmente integrada en la formación de las capas dando un aspecto homogéneo. Además permite la conexión entre los sub-módulos para formar el panel fotovoltaico .
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 sección transversal de un sub- módulo de un panel fotovoltaico de una realización del estado de la técnica.
Figuras 2a-2c- Muestran diferentes esquemas de conexiones para tres, cuatro y cinco sub-sub-módulos , que forman un sub-módulo, conectados en paralelo para una disposición simétrica de sub-módulos. La Figura 2d muestra un esquema de conexiones para tres sub-sub-módulos, que forman un sub-módulo, conectados en paralelo para una disposición asimétrica de los sub-módulos.
Figura 3.- Muestra un primer ejemplo de realización de la invención de la capa aislante superpuesta a la capa de material conductor para la conexión en paralelo de tres sub-sub-módulos dispuestos simétricos que constituyen un sub-módulo .
Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva explosionada de las diferentes capas que constituyen un sub-módulo de acuerdo con la realización de la capa de material conductor mostrado en la figura 3.
Figuras 5a-5b.- Muestran un ejemplo de realización de la invención de la capa aislante superpuesta a la capa de material conductor para la conexión en paralelo de cuatro y cinco sub-sub-módulos respectivamente dispuestos simétricos que conforman un sub-módulo.
Figuras 6a-6c- Muestran realizaciones similares de ejemplos de la capa aislante sobrepuesta sobre la capa de material conductor para sub-sub-módulos simétricos. En las figuras 6-6b se muestra la conexión en paralelo de tres sub-sub-módulos y en la figura 6c para la conexión en paralelo de cinco sub-módulos.
Figura 7.- Muestra la configuración de la capa de material conductor de las figuras 6a-6b junto con la capa de material aislante para el caso en el que los sub-sub- módulos 2 se encuentren dispuestos asimétricos.
Figura 8.- Muestra una vista en perspectiva explosionada de las diferentes capas que constituyen un sub-módulo de acuerdo con la configuración de la capa de material conductor de la figura 6b.
Figura 9.- Muestra una sección transversal A-A' o C-C de las figuras 6a-6b.
Figura 10.- Muestra la sección A-A' de la figura 7 en el que los sub-sub-módulos son asimétricos.
Figura 11.- Muestra las secciones A-A' o C-C de la figura 6a-6b para una segunda realización de la invención.
Figura 12.- Muestra la sección A-A' de la figura 7 para una segunda realización de la invención.
Figura 13.- Muestra una vista en planta de la capa de material conductor y de la capa aislante para una tercera realización de la invención.
Figura 14.- Muestra una sección A-A' de la figura anterior.
Figura 15.- Muestra una vista según una sección transversal del sub-módulo de la invención de acuerdo con una cuarta realización de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
El panel de la invención comprende una pluralidad de sub-módulos 1 que están dotados de una pluralidad de sub- sub-módulos 2 que en nuestro ejemplo de realización de la invención se han conectado en paralelo, pero que igualmente podrian conectarse en serie, lo cual resulta obvio para el experto medio en la materia.
En las figuras 2a-2d se muestra el esquema de conexiones para 3, 4 y 5 sub-sub-módulos 2 formando un sub- módulo 1. En la figura 2 los sub-sub-módulos 2 se han representado mediante fuentes de tensión, cada una de las cuales representan un conjunto de células 3 conectadas en serie. Las lineas 13 unen eléctricamente los potenciales iguales para realizar la conexión en paralelo entre sub- sub-módulos 2. Obviamente la conexión de los diferentes sub-sub-módulos 2 puede efectuarse en serie, lo cual resulta obvio para el experto medio en la materia. La linea de conexionado 14 representa el conexionado entre sub- módulos 1.
En la figura 1 se muestra un ejemplo del estado de la técnica en el que los sub-módulos 1 están constituidos por un substrato 4 sobre el que se deposita una capa que determina un electro inferior 5 a continuación del cual se prevé una capa semiconductora 6 seguida de una capa buffer 7 y que superiormente se remata mediante una capa de electrodo superior 8. Las capas de electrodo superior 8, buffer 7, semiconductor 6 y electrodo inferior 5 forman una unión que determina un nivel de generación fotovoltaica .
Sobre la capa de electrodo inferior se realiza un primer rayado 9 que define zonas carentes de material de dicha capa de electrodo inferior 5, de forma que dicho primer rayado 9 es ocupado por el material semiconductor 6 para definir las diferentes células 3 alineadas en un sub- sub-módulo 2 y alineadas las de los diferentes sub-sub- módulos 2, que en el ejemplo se prevén tres sub-sub-módulos 1, tal y como se aprecia en la figura 1.
Sobre la capa de material semiconductor 6 y sobre la capa buffer 7 se realiza un segundo rayado 10 que está dispuesto próximo al primer rayado 9, y que está ocupado por el material de la capa de electrodo superior 8, para unir el electrodo superior 8 con el inferior 5 de células 3 contiguas de un sub-sub-módulo 2.
Además sobre las capas de electrodo superior 8, de material semiconductor 6 y buffer 7, se realiza un tercer rayado 11 que discurre hasta la capa de electrodo inferior 5, para efectuar la separación de células 3 contiguas de un sub-sub-módulo 2 y de células 3 contiguas de sub-módulos 1 contiguos .
Por tanto el primer 9, segundo 10 y tercer rayado 11 conforman las diferentes células 3 conectadas en serie de los diferentes sub-sub-módulos 2 de un sub-módulo 1.
Para efectuar la conexión entre los diferentes sub- sub-módulos 2, en el estado de la técnica se prevén conexiones 21 que se ubican sobre las células 3 extremas de los sub-sub-módulos 2 que se han de conectar entre si dentro del sub-módulo 1. Esta configuración, tal y como fue señalado en el apartado de antecedentes de la invención, anula las células 3 en las que se realiza la conexión, reduciendo la superficie de captación fotovoltaica .
En el ejemplo de la figura 1 cada sub-módulo 1 está constituido por tres sub-módulos 2, y cada uno de ellos por tres células 3.
En los casos de las figuras 2a-2c, cada uno de los sub-módulos 2 es simétrico de los dos sub-módulos contiguos, es decir los sub-sub-módulos 2 están dispuestos sobre el substrato 4 de forma que los dos sub-sub-módulos 2 contiguos de un mismo sub-módulo 1, tienen las polaridades iguales enfrentadas, tal y como se aprecia en estas figuras. En cambio en la figura 2d los sub-sub-módulos 2 se disponen de la misma forma, es decir asimétricos, esto es, se ubican sobre la capa de substrato 4 de forma que cada uno de los sub-sub-módulos 2 contiguos de un sub-módulo 1 quedan enfrentadas polaridades diferentes.
La principal novedad de la invención reside en el hecho de que el sub-módulo 1, además de las capas anteriormente señaladas, comprende una capa aislante 15, y además utiliza una capa de material conductor 12 de forma que la capa aislante 15 queda dispuesta entre la capa de material conductor 12 y las capas de generación fotovoltaica, de manera que dichas capas aislantes y material conductor están configuradas para conectar los sub-sub-módulos 2 de un sub-modulo 1 entre si de forma que no se anulen las células 3, aprovechándose la totalidad de la superficie de captación fotovoltaica, de acuerdo con las diferentes realizaciones que a continuación se describen.
En la figura 3 se muestra una primera realización de la invención de la capa aislante 15 y la capa de material conductor 12 para el caso en el que el sub-módulo 1 está constituido por tres sub-sub-módulos 2 conectados en paralelo, ubicados de forma que cada uno es simétrico a los dos contiguos.
En esta realización la capa de material conductor 12 está constituida por lineas paralelas de la misma longitud dispuestas alternadamente y que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo 1 alternando lados opuestos. Los extremos laterales de las lineas paralelas son rematados por la zona de las lineas de conexionado 14. Esta zona no presenta capa aislante 15 para permitir realizar la conexión entre sub-módulos 1. Además, los extremos libres de dichas lineas paralelas son rematados por una ampliación del material conductor, en correspondencia con la cual la capa aislante 15 incorpora zonas 16 carentes de material aislante para permitir efectuar la conexión con la capa de electrodo inferior 5, de acuerdo con la configuración de la figura 4 en la que se muestra una vista en explosión de las diferentes capas que constituyen la primera realización de la invención, en la que dichas zonas 16 carentes de material aislante son ocupados por material conductor para permitir realizar el contacto indicado.
Una de las formas de proceder para obtener la capa de material conductor consiste en imprimir directamente la capa de material conductor 12 con su forma definitiva en el substrato, o depositarla en toda la superficie del substrato, y retirar el material sobrante o evitar directamente su deposición mediante una barrera.
En la figura 5a se muestra la configuración de la capa de material conductor 12 y de la capa aislante 15 para el caso en el que el sub-módulo 1 esté constituido por cuatro sub-sub-módulos 2, y en la figura 5b para el caso en el que el sub-módulo 1 esté constituido por cinco sub-sub-módulos 2.
El caso de n-pares o n-impares sub-sub-módulos 2 es directamente extrapolable a los casos de cuatro, tres y cinco sub-sub-módulos respectivamente. Es directamente observable que el caso más favorable en cuanto al aprovechamiento de la zona de producción fotovoltaica es para un número impar de sub-módulos.
Además la capa de material conductor 12 puede adquirir una configuración como la mostrada en las realizaciones de las figuras 6a y 6b en la que la capa de material conductor 12 comprende una configuración continua interrumpida por una linea central 17 a modo de zigzag. En el esquema de la figura 6b debe notarse que la superficie de contacto es mayor a la de la 6a. Las zonas 16 carentes de material aislante, pueden retirarse una vez efectuada deposición de la capa aislante, o evitarse su deposición, por ejemplo, utilizando algunas barreras durante dicha deposición.
En el caso de la figura 6b la zona 18 es más angosta, por lo que tiene una mayor resistencia, pudiendo generar un punto caliente, pero se da la circunstancia de que el resto de la capa de material conductor 12 actuará como un disipador de calor que atenúa el problema comentado. En cambio en el ejemplo de la figura 6a se elimina el problema de la zona de mayor resistencia a costa de perder su superficie de contacto en la conexión.
En la figura 6c se muestra la configuración de la capa de conexionado para el caso en el que se empleen cinco sub- sub-módulos 2 simétricos. En general los esquemas de la figura 6 presentan la ventaja, respecto de lo mostrado en la figura 3 de poseer una extensa superficie de conducción minimizándose las pérdidas por conducción.
En la figura 7 se muestra la configuración de la capa de material conductor 12 de la figura 6a junto con la capa de material aislante 15 para el caso en el que los sub-sub- módulos 2 se encuentren dispuestos asimétricos. En este caso al definir los sub-sub-módulos 2 asimétricos no hay que modificar el esquema, sea par o impar el número de sub- sub-módulos 2.
En la figura 8 se muestra una vista explosionada del primer ejemplo de realización en el que la capa de material conductor 12 es la representada en las figura 6b.
En la figura 9 se muestran las secciones A-A' o C-C señaladas en las figuras 6a y 6b respectivamente.
En dicha figura 9 se aprecian todas y cada una de las capas que constituyen un sub-módulo 1, el cual comprende una substrato 4 sobre el que se deposita la capa de material conductor 12 el cual debe tener una buena adherencia para permitir la deposición de la capa aislante 15. Una de las formas de proceder consiste en imprimir directamente la capa de material conductor 12 con su forma definitiva, o depositar en toda la superficie del substrato, y retirar el material sobrante o evitar directamente su deposición mediante una barrera.
A continuación se deposita la capa aislante 15 con las zonas 16 carentes de material aislante, de forma que sólo queden expuestas las partes de la capa conductora que deben estar en contacto con el electrodo inferior 5.
Seguidamente se deposita el electrodo inferior 5, que representa el potencial positivo y debe soportar las temperaturas del proceso de deposición de la capa semiconductora 6 que es la que a continuación se deposita, aparte de tener una buena conductividad.
Sobre la capa de electrodo inferior 5 se realiza el primer rayado 9, que consiste en retirar el material de la capa de electrodo inferior 5 de forma que se definen cada una de las células 3. En cada sub-sub-módulo 2 la distribución del primer rayado 9 es uniforme, excepto en los extremos, donde deberá modificarse el patrón de rayado para realizar las uniones entre sub-sub-módulos 2.
Seguidamente se deposita la capa de material semiconductor 6 y a continuación la capa buffer 7, practicándose a continuación el segundo rayado 10 en las que se retira el material de estas capas, de forma que a continuación se deposita la capa de electrodo superior 8, y de manera que el material del electrodo superior 8 ocupa el segundo rayado 10 de las capas de material semiconductor 6 y buffer 7, realizándose la conexión serie del electrodo superior con el inferior de diferentes células 3.
A continuación se efectúa el tercer rayado 11 sobre las capas de electrodo superior 8, buffer 7 y semiconductor 6 hasta el electrodo inferior 5, lo que posibilita la asociación en serie de las células 3.
Para efectuar la conexión paralelo positiva entre los sub-sub-módulos 2, se da la circunstancia de que el primer rayado 9 se realiza de forma que el electrodo inferior 5 de dos sub-sub-módulos 2 contiguos carecen del primer rayado 9, de manera que ambos electrodos inferiores 5 se encuentran dispuestos como una superficie continúa siendo comunes a ambas células 3 contiguas, efectuándose asi la conexión positiva entre los dos sub-sub-módulos 2. Esto ha sido representado mediante la referencia 19.
Igualmente para efectuar la conexión en paralelo negativa entre dos sub-sub-módulos contiguos 2, la situación es análoga al caso anterior, solo que en este caso se han de unir las polaridades negativas, para lo que la unión se realiza sobre un mismo electrodo inferior 5, lo cual se muestra mediante la referencia 20.
Según la figura 6, si el corte se hubiera hecho por B-
B' o D-D' entonces hubiera sido en la conexión positiva donde el electrodo inferior 5 estaría en contacto con la capa de material conductor 12.
En la figura 10 se muestra un ejemplo equivalente al de la figura 9, pero para la sección A-A' de la figura 7 en el que los sub-sub-módulos son asimétricos.
En este ejemplo el primer rayado 9 del electrodo inferior 5 es uniforme, incluido sus extremos, circunstancia que no se daba en el caso anterior de la figura 9.
La conexión paralelo positiva entre sus sub-sub- módulos 2 para la disposición de éstos en configuración asimétrica, prevé que la conexión se efectúe de acuerdo con lo representado mediante la referencia 19 en la que el electrodo inferior 5 contacta con la capa de material conductor 12 para conectar con el sub-sub-módulo 2 contiguo .
La conexión paralelo negativa para el caso representado en la figura 10 se muestra mediante la referencia 20.
En una segunda realización de la invención la capa aislante 15 se dispone sobre el electrodo superior 8, y a continuación de éste la capa de material conductor 12, lo cual se muestra en la figura 11.
En esta segunda realización el electrodo inferior 5 se encuentra dispuesto directamente sobre el substrato 4, de forma que esta configuración es análoga a la primera realización, con la diferencia de que las conexiones entre sus sub-sub-módulos 2 se realizan sobre la capa del electrodo superior 8. Por tanto el esquema de conexionado es el mismo que el representado en las figuras 3 a 6 para una disposición de los sub-sub-módulos 2 simétricos respecto a los contiguos; y para sub-sub-módulos 2 dispuestos asimétricos se corresponde con lo representado en la figura 7.
En la figura 11 se aprecia la sección A-A' o C-C de las figuras 6a y 6b para el caso de sub-sub-módulos simétricos ; y para el mismo caso con sub-sub-módulos 2 dispuestos asimétricos, en la figura 12 se muestra el corte transversal A-A' de la figura 7.
En esta segunda realización el primer rayado 9 es uniforme en todo el substrato. Sin embargo, para la conexión paralela positiva 19 de dos sub-sub-módulos 2 simétricos, no seria necesario realizar el primer rayado 9 en la zona de dicha unión, aunque en la figura 11 se haya practicado el primer rayado en la zona de conexión.
En la segunda realización la capa aislante 15 realiza el asilamiento eléctrico entre la capa de electrodo superior 8 y la capa de material conductor 12. En este caso la capa de material conductor 12 y la capa de material aislante 15 deben de ser transparentes para permitir el paso de los fotones y además proporcionar protección al electrodo inferior 5 frente a la posible corrosión que se pudiera producir en el tercer rayado 11 en la zona del tercer rayado 11.
En la figura 11 se muestra la sección A-A' o C-C de las figuras 6. Si se hubiera representado la sección B-B' o D-D' , en esta conexión se vería cómo se ha retirado parte de la capa aislante 15 para que la capa de material conductor 12 entrara en contacto con el potencial positivo de los dos sub-sub-módulos 2 contiguos. Para el caso en que los sub-sub-módulos 2 se disponen asimétricos, su configuración se representa en la figura 12 de acuerdo con la sección A-A' de la figura 7, en la que se muestra en la mitad izquierda cómo se retira el material de la capa aislante 15 para realizar la conexión paralela positiva 19. Para la conexión en paralelo negativa 20 en la sección de la figura 11 se aprecia cómo se ha retirado parte de la capa aislante 15 para conectar el potencial negativo con la capa de material conductor 12.
En el caso de la figura 12, al representar la sección A-A' de la figura 7, se observa en la mitad derecha la conexión negativa 20. En la figura 14 se muestra un tercer ejemplo de realización correspondiente a la sección A-A' señalada en la figura 13.
En este caso la capa aislante 15 está constituida por el propio substrato 4, y la capa de material conductor 12 se encuentra insertada en el interior de dicha capa aislante 15. La zona 16 de falta de material de capa aislante se realiza en la parte superior de la capa aislante 15 hasta llegar a la capa de material conductor 12. En los ejemplos de las figuras 13 y 14 se observa cómo se realiza el conexionado 19 de los polos positivos de los tres sub-sub-módulos 2. El contacto paralelo negativo 20 se efectúa mediante un electrodo inferior 5 común a ambos sub-sub-módulos contiguos.
En la figura 15 se muestra una cuarta realización de la invención en la que en este caso la capa aislante 15 también está constituida por el substrato 4, pero la capa de material conductor 12 se encuentra ubicada en la cara inferior de la capa aislante 15. En este caso la realización es análoga a la descrita para la primera y segunda realización, o incluso sigue la topología de la tercera realización mostrada en la figura 13.
En esta cuarta realización la zona 16 atraviesa la totalidad de la capa de material aislante 15 para realizar la conexión del electrodo inferior 5 con la capa de material conductor 12.
En todas las realizaciones descritas de la invención no se requiere anular la superficie útil de captación fotovoltaica en ninguna de las células, en las zonas de conexión entre los sub-sub-módulos 2 que constituyen el sub-módulo 1, con lo que se obtiene un mayor aprovechamiento de la captación de energía solar, y por tanto una mayor producción de electricidad.
Seguidamente se enumeran las diferentes referencias utilizadas en los ejemplos de realización para facilitar el seguimiento de su explicación: 1.- Sub-módulo
2.- Sub-sub-módulo
3.- Células
4.- Capa substrato
5.- Capa electrodo inferior
6.- Capa material semiconductor
7.- Capa Buffer
8.- Capa electrodo superior
9.- Primer rayado (electrodo inferior)
10. - Segundo rayado (material semiconductor y buffer)
11. - Tercer rayado (electrodo superior, buffer y semiconductor)
12. - Capa de material conductor
12a.- Zona de conexionado
13. - Lineas de conexionado en paralelo
14. - Zona de conexionado de sub-módulos
15. - Capa aislante
16. - Zonas carentes de material de la capa aislante
17. - Linea central a modo de zigzag
18. - Zona angosta
19. - Conexión positiva entre sub-sub-módulos de un sub-módulo
20. - Conexión negativa entre sub-sub-módulos de un sub-módulo .
21. - conexiones entre células de sub-sub-módulos de un sub-módulo .

Claims

REIVINDICACIONES
1. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, que comprende una pluralidad de sub-módulos (1) cada uno de ellos dotado de diferentes sub-sub-módulos (2) que a su vez incluyen una pluralidad de células (3); y comprendiendo cada sub-módulo (1) y sub-sub-módulo (2) al menos las siguientes capas:
- un substrato (4) común a los sub-módulos (1) del panel ,
- un electrodo inferior (5),
- un material semiconductor (6),
- una capa buffer (7),
- un electrodo superior (8);
- un encapsulante de los sub-módulos (1) del panel; donde las capas del electrodo superior (8), buffer
(7), material semiconductor (6) y electrodo inferior (5) están dispuestas en este orden desde la parte superior hacia la inferior formando un nivel de generación fotovoltaica;
caracterizado por que cada sub-módulo (1) y sub-sub- módulos (2) comprenden una capa de material conductor (12) y una capa aislante (15) que está dispuesta entre la capa de material conductor (12) y las capas de absorción de fotones; estando dichas capas aislante (15) y de material conductor (12) configuradas para conectar los sub-sub- módulos (2) de un sub-módulo (1) entre si y los sub-módulos (1) del panel entre si.
2. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor, la cual constituye la capa superior de los sub-sub-módulos (2) y del sub-módulo (1) .
3. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según la reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12); estando dicha capa de material conductor (12) dispuesta sobre el substrato (4) .
4 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante (15) está constituida por el propio substrato (4) y está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12), la cual constituye la capa inferior de los sub-sub-módulos (2) y sub-módulo (1) .
5 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 1, caracterizado por que la capa aislante
(15) está constituida por el substrato (4) sobre el que está dispuesto el electrodo inferior (5); estando la capa de material conductor (12) dispuesta en el interior del substrato ( 4 ) .
6 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 2, 3, 4 o 5; donde:
- en la capa de electrodo inferior (5) se ha definido un primer rayado (9) que define zonas carentes de material de dicha capa de electrodo inferior (5) que es ocupado por el material conductor (6) para definir en el electrodo inferior las diferentes células (3) alineadas en un sub- sub-módulo ( 2 ) ;
- en la capa de material semiconductor (6) y la capa buffer (7) se ha definido un segundo rayado (10) que está dispuesto próximo al primer rayado (9), y que está ocupado por el material de la capa de electrodo superior (8), para unir el electrodo superior (8) con el inferior (5) de células (3) contiguas de un sub-sub-módulo (2);
en las capas de electrodo superior, material semiconductor (6) y buffer (7), se ha definido un tercer rayado (11) que discurre hasta la capa de electrodo inferior (5), de separación de células (3) contiguas de un sub-sub-módulo (2),
- donde el primer, segundo y tercer rayado conforman las diferentes células (3) conectadas en serie de un sub- sub-módulo ( 2 ) ;
caracterizado por que:
- la capa aislante comprende zonas (16) en las que se ha retirado material aislante que es ocupado por material conductor, para contactar la capa de material conductor (12) con una capa seleccionada entre:
- el electro superior (8) en las zonas de conexionado de los sub-sub-módulos (2), para el caso de la reivindicación (2),
- el electrodo inferior (5) en las zonas de conexionado de los sub-módulos (2), en el caso de las reivindicaciones 3, 4 y 5;
donde las zonas de unión entre células (3) de diferentes sub-sub-módulos (2) son también zonas de generación fotovoltaica .
7 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos simétricos a los sub-sub- módulos (2) contiguos de un mismo sub-módulo (1), esto es mismas polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1); caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12), a su vez dispuesta sobre el substrato (4); la capa de electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub- sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes a ambas células (3); siendo el electrodo inferior de un sub-sub-módulo (2) continuación del contiguo; y dichas capas de electrodos inferiores (5) están conectadas a la capa de material conductor (12) en las zonas permitidas por ausencia de capa aislante (15) .
8 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 7, caracterizado por que las capas de electrodo superior (8), material semiconductor (6) y buffer (7) de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes.
9. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 8, caracterizado por que el tercer rayado
(11) define la separación entre dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo
(1) ·
10. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos asimétricos, esto es diferentes polaridades enfrentadas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1); caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta entre el electrodo inferior (5) y la capa de material conductor (12) a su vez dispuesta sobre el substrato (4); el primer rayado (9) comprende una configuración en la que la capa de electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub- sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son independientes; estando el tercer rayado (11) dispuesto como prolongación del primero para separar las dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub- modulo ( 1 ) .
11. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos simétricos; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor
(12) sobre dicha capa aislante (15); la capa de electrodo superior (8) de dos células (3) contiguas de sub-sub- módulos (2) contiguos del sub-módulo (1) son comunes a ambas células (3); siendo un electrodo superior de un sub- sub-módulo (2) continuación el sub-sub-módulo (2) contiguo de un sub-módulo (1) y están conectados a la capa de material conductor (12) en zonas permitidas por la ausencia de capa aislante (15) .
12.- PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 10, caracterizado por que los electrodos inferiores (5) de dichas células (3) contiguas de sub-sub- módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son comunes a dichas células (3) contiguas.
13.- PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 10, caracterizado por que el primer rayado (1) define la separación entre los electrodos inferiores (5) de dichas células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) .
14.- PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, en el que los sub-sub-módulos (2) de un sub-módulo (1) están dispuestos asimétricos; caracterizado por que cuando la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15); el primer rayado (9) comprende una configuración en la que la capa electrodo inferior (5) de dos células (3) contiguas de sub-sub- módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) son independientes a ambas células (3) y sus electrodos superiores (8) son independientes a ambas células (3); estando dichos electrodos superiores (8) de las células (3) extremas de cada sub-sub-módulo (2) de un sub-módulo (1) conectados a la capa de material conductor (12); y estando el tercer rayado (11) dispuesto como prolongación del primer rayado (9) para separar las dos células (3) contiguas de sub-sub-módulos (2) contiguos de un sub-módulo (1) ·
15. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 11 o 14, caracterizado por que el tercer rayado (11), está ocupado por un material aislante para el caso en que la capa aislante (15) está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15) .
16. - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicaciones 11 o 14, caracterizado por que la capa de material conductor (12) y la capa aislante (15) son transparentes cuando la capa aislante está dispuesta sobre el electrodo superior (8) y la capa de material conductor (12) sobre dicha capa aislante (15) .
17 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, caracterizado por que la capa de material conductor (12) comprende una configuración continua interrumpida por una linea central (17) a modo de zigzag.
18 . - PANEL FOTOVOLTAICO DE CAPA FINA, según reivindicación 6, caracterizado por que la capa de material conductor comprende lineas paralelas que están seleccionadas entre lineas paralelas de dos longitudes diferentes dispuestas alternadamente y lineas paralelas de la misma longitud que discurren desde un lado hasta más de la mitad del sub-módulo (1) alternando lados opuestos.
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