Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель

Авторы патента:


Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель
Способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и соответствующая солнечная панель

 


Владельцы патента RU 2427766:

С.И.Е.М С.Р.Л. (IT)

Изобретение относится к способу производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, способных преобразовывать солнечную энергию как в электрическую, так и тепловую энергию с высокой эффективностью (кпд). Изобретение, кроме того, относится к солнечной панели, произведенной посредством такого способа. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) фотоэлектрического и теплового типа, содержащий этапы изготовления тепловой панели (12), имеющей по меньшей мере одну плоскую сторону (26b); изготовления фотоэлектрической панели (11), предназначенной комбинироваться с упомянутой тепловой панелью (12) через упомянутую плоскую сторону (26b) и содержащей по меньшей мере одну секцию фотоэлектрических элементов и прозрачный лист (15); этап изготовления фотоэлектрической панели (11) содержит этапы нанесения некоторого числа клеевых пятен соответственно между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом (15) так, чтобы сформировать комбинированный модуль с множеством периферийных боковых сторон; введения прозрачной смолы между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом (15). Комбинированная солнечная панель (10) содержит тепловую панель (12), имеющую по меньшей мере одну плоскую сторону (26b); фотоэлектрическую панель, предназначенную комбинироваться с упомянутой тепловой панелью (12) через упомянутую плоскую сторону (26b) и содержащую по меньшей мере одну секцию, включающую в себя множество соединенных друг с другом фотоэлектрических элементов и прозрачный лист (15); причем она содержит некоторое число клеевых пятен соответственно между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом (15); прозрачную смолу между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом (15). Способ устраняет проблемы, вытекающие из наличия подлежащего отверждению (полимеризации) материала между тепловой панелью и элементами и между элементами и листом, как предусмотрено известным уровнем техники. Изобретение также относится к солнечной панели (10), произведенной способом по изобретению. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение в общем относится к способу производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, способных преобразовывать солнечную энергию как в электрическую, так и тепловую энергию с высокой эффективностью (кпд). Настоящее изобретение, кроме того, в общем относится к солнечной панели, произведенной посредством такого способа.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу производства солнечных панелей, содержащих, в комбинации, по меньшей мере одну фотоэлектрическую панель и одну теплообменную тепловую панель (теплообменник).

Уровень техники

Известны солнечные панели фотоэлектрического и теплового типа (комбинированные солнечные панели), предназначенные для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию.

Например, из публикации US 2004/0025931 на имя заявителя известна комбинированная солнечная панель, предназначенная для одновременной выработки как электрической, так и тепловой энергии. Известная солнечная панель включает в себя панель или теплообменник, содержащий внутри себя текучую среду, и фотоэлектрическую панель, содержащую множество фотоэлектрических элементов и лист стекла.

Более конкретно, известный теплообменник включает в себя пластину, изготовленную из теплопроводного материала (пластину), приклеенную к первой стороне фотоэлектрических элементов (элементов), а вторая сторона элементов, подвергаемая воздействию солнечной энергии, защищена листом стекла (листом), который также приклеен к этим элементам.

Способ производства известных комбинированных солнечных панелей предусматривает, что для того чтобы приклеить лист и пластину к противоположным сторонам элементов, прокладывают тонкий прозрачный слой этилвинилацетата (ЭВА) между листом и элементами и между элементами и пластиной. ЭВА, используемый в известном способе, содержит добавки для задержки его пожелтения (которое вызывается облучением ультрафиолетовыми лучами в течение срока эксплуатации солнечной панели) и имеет назначение предотвращать прямой контакт между элементами и стеклом или пластиной, устранять зазоры, которые в противном случае образовывались бы вследствие не совершенно гладкой поверхности элементов, и электрически изолировать активную часть фотоэлектрической панели.

Элементы фотоэлектрической панели обычно приклеивают к листу и к пластине посредством процесса вакуумного отверждения (полимеризации), выполняемого в устройстве, известном как «ламинатор», содержащем верхнюю камеру и нижнюю камеру, горизонтально разделенные эластичной мембраной. Нижняя камера ламинатора содержит внутри себя электрическую плиту, способную поддерживать внутреннюю температуру довольно равномерной и постоянной, с колебаниями в пределах ±20°С.

Типичный цикл ламинирования начинается размещением многослойного пакета или модуля, образованного стеклом, ЭВА, фотоэлектрическими элементами, ЭВА и пластиной, внутри нижней камеры, созданием вакуума в обеих камерах и доведением ламинатора до температуры в примерно 100°С с тем, чтобы удалить застой воздуха (пузырьки) из многослойного пакета.

Вакуум затем убирают из верхней камеры так, что мембрана, разделяющая две камеры, равномерно сжимает модуль, таким образом благоприятствуя адгезии ЭВА к элементам, к переднему стеклу и пластине, и ламинатор доводят до температуры в примерно 150°С, которая делает возможной полимеризацию ЭВА. Этот этап может длиться от 10 до 20 минут.

Наконец, температуру понижают до 100°С и медленно напускают воздух.

Следует подчеркнуть, что параметры цикла ламинирования всегда выбираются в результате компромисса между техническими условиями, предусмотренными производителями ЭВА, специальным экспериментированием изготовителей модулей и оптимизацией длительностей процессов с целью повысить часовую производительность. Фактически, с другой стороны, для того чтобы оценить качество ламинирования, часто используется степень полимеризации ЭВА, определяемая химически по его нерастворимости (взвешиванием начального количества полимера и конечного сухого остатка после тепловой обработки), но, с другой стороны, готовое изделие должно получаться за как можно кратчайшее время и с затратами на электроэнергию, которые оптимизированы в отношении его качества.

Хотя процесс ламинирования для производства модулей не сложен, а коэффициент брака при ламинировании достаточно низок (< 2%), комбинированные солнечные панели и, в частности, фотоэлектрические панели не бездефектны, особенно вследствие дополнительных операций, которые часто выполняют вручную (таких, как выравнивание элементов, сварка контактов между элементами, сварка концевых секций и т.д.).

Инструкция CEI EN 61215 (CEI 82-8) перечисляет дефекты, которые могут опознаваться в фотоэлектрической панели с помощью визуального контроля (испытание 10.1) и с помощью других проверок, но не устанавливает классификацию эксплуатационных характеристик, которая, с другой стороны, была бы полезна для приемосдаточных испытаний поставки. Типичный дефект, перечисленный в вышеприведенной инструкции в качестве дефекта, который может опознаваться с помощью визуального контроля (визуально), - это поломка частей одного или более элементов, обычно вызываемая избыточным давлением во время ламинирования или неправильным обращением с элементами на этапе сборки.

Кроме дефектов, которые могут опознаваться визуально, есть дефекты, которые не могут быть обнаружены визуально и являются, конечно, более скрытыми.

Конечно, есть способы, предназначенные для проверки наличия дефектов перед установкой солнечной панели, но, поскольку они, как правило, являются отнимающими много времени испытаниями, а иногда инвазивными и требующими дорогостоящего оборудования, обнаружение этих дефектов обычно вверено гарантии, обеспечиваемой заводским контролем качества на образцах (при использовании, так или иначе, рекомендательных инструкций по числу образцов для того, чтобы такие испытания были статистически значимыми).

Среди наиболее общих дефектов, которые не могут быть визуально обнаружены, есть так называемый «участок местного перегрева».

Участки местного перегрева являются теми местами солнечной панели (панели), в которых в работающих панелях обнаруживается температура, которая выше на несколько градусов, чем у остальной части панели, причем такое превышение температуры вызвано высоким электрическим сопротивлением, обычно вызванным дефектной сваркой. Участки местного перегрева могут обнаруживаться, например, посредством получения ИК-изображений (инфракрасного анализа) панели в рабочих условиях.

Дефектная сварка также вызывает электрическое разъединение частей панели, возможно, спустя годы нормального облучения и эксплуатации.

Среди дефектов, которые не могут быть обнаружены визуально, одним из наиболее общих является пожелтение ЭВА спустя несколько лет срока эксплуатации. Ранняя оптическая деградация ЭВА из-за изменения цвета на характерный желто-коричневый цвета уменьшает значение коэффициента пропускания. Основной причиной пожелтения является низкая степень полимеризации (< 70%) и ненадлежащее хранение ЭВА на складе до ламинирования.

Обычно этот дефект не определяет заметных уменьшений эксплуатационных характеристик солнечной панели сам по себе.

Скорее, более серьезный недостаток возникает из-за связанной с этим выработки уксусной кислоты, выделяемой при разложении ЭВА в соприкосновении с элементами, которая может вызывать коррозию электропроводящих частей, таких как электрические контакты и т.п.

Еще более серьезными являются расслаивания панели при применении вследствие расклеивания между разными слоями панели. Расслаивание обычно обусловлено плохой очисткой на этапе сборки панели или низкой степенью полимеризации ЭВА (< 70%). Во время типовых испытаний (т.е. испытаний на образце панели, взятой с производственной линии) расслаивание проверяют с помощью нормированных циклов, например, согласно CEI EN 61215, в тепловой камере.

Подводя итог, заявитель установил, что известный способ производства композитных солнечных панелей привносит ряд проблем, решение которых позволило бы уменьшить дефектность панелей, как по тем дефектам, которые видимы, так и по тем, которые невидимы.

Более конкретно, заявитель установил, что в известном способе производства процесс сварки элементов и цикл ламинирования являются особенно критичными и подверженными привнесению дефектов в композитные солнечные панели.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ производства комбинированной солнечной панели, которая лишена вышеупомянутых проблем дефектности как по видимым, так и невидимым дефектам.

Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить солнечную панель" фотоэлектрического и теплового типа, имеющую высокий общий коэффициент полезного действия (кпд).

В соответствии с настоящим изобретением эти задачи решаются благодаря способу производства солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа и благодаря солнечной панели с высоким кпд, которые заявлены в прилагаемой формуле изобретения.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способ согласно настоящему изобретению для производства комбинированных солнечных панелей, в которых предусмотрено наличие тепловой панели и фотоэлектрической панели, оборудованной фотоэлектрическими элементами и листом, который прозрачен для солнечной энергии, предусматривает, что элементы фотоэлектрической панели крепят к тепловой панели и к прозрачному листу благодаря дискретному числу клеевых пятен и смоле.

В соответствии с дополнительным признаком настоящего изобретения способ производства предусматривает, что смолу вводят в панель во время ее сооружения за счет подачи постепенного вакуума в вертикально расположенную изготавливаемую панель.

В соответствии с еще одним признаком настоящего изобретения элементы фотоэлектрической панели имеют контакты, которые связаны с реофорами, имеющими увеличенное поперечное сечение по сравнению с таковым у контактов с тем, чтобы оптимизировать электрический кпд фотоэлектрической панели за счет уменьшения падений напряжения.

Таким образом, в соответствии с изобретением заявлен способ производства комбинированных солнечных панелей фотоэлектрического и теплового типа, содержащий этапы:

- изготовления тепловой панели, имеющей по меньшей мере одну плоскую сторону;

- изготовления фотоэлектрической панели, предназначенной комбинироваться с упомянутой тепловой панелью через упомянутую плоскую сторону и содержащей по меньшей мере одну секцию фотоэлектрических элементов и прозрачный лист;

отличающийся тем, что этап изготовления фотоэлектрической панели содержит этапы:

- нанесения некоторого числа клеевых пятен соответственно между упомянутой плоской стороной и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом так, чтобы сформировать комбинированный модуль с множеством периферийных боковых сторон;

- введения прозрачной смолы между упомянутой плоской стороной и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом.

Предпочтительно, способ характеризуется тем, что этап нанесения упомянутого некоторого числа клеевых пятен содержит:

- нанесение первой группы клеевых пятен на упомянутую плоскую сторону или на первую сторону упомянутой по меньшей мере одной секции;

- нанесение второй группы клеевых пятен на упомянутый лист или на вторую сторону упомянутой по меньшей мере одной секции.

Предпочтительно, способ характеризуется тем, что упомянутый этап введения смолы содержит:

- частичную герметизацию упомянутого модуля, оставляющую по меньшей мере одну боковую сторону из упомянутого множества боковых сторон с одной негерметизированной зоной;

- расположение модуля в по существу вертикальном положении так, что упомянутая по меньшей мере одна зона находится в верхнем положении;

- подачу в упомянутый модуль через упомянутую зону заданного уровня вакуума; и

- введение упомянутой смолы в упомянутый модуль с постепенным увеличением уровня подаваемого вакуума.

Предпочтительно, способ характеризуется тем, что этап введения смолы содержит дополнительные этапы:

- расположения модуля в по существу горизонтальном положении;

- полной герметизации упомянутого модуля.

Предпочтительно, способ характеризуется тем, что этап производства тепловой панели содержит этап нанесения в соприкосновении с упомянутой по меньшей мере одной плоской стороной по меньшей мере одного слоя электроизоляционного материала.

Предпочтительно, способ характеризуется тем, что этап производства фотоэлектрической панели также содержит сооружение по меньшей мере одной секции элементов, содержащих первые контакты и вторые контакты противоположной полярности и с заданным размером поперечного сечения,

причем сооружение упомянутой секции содержит этапы:

- наложения на упомянутые первые контакты первых реофоров с размером поперечного сечения, который является большим, чем размер поперечного сечения упомянутых первых контактов;

- наложения на упомянутые вторые контакты вторых реофоров с размером поперечного сечения, который является большим, чем размер поперечного сечения упомянутых вторых контактов;

- присоединения первых реофоров первого элемента ко вторым реофорам второго элемента и повторения этой операции присоединения для присутствующих в секции элементов так, чтобы реализовать последовательное соединение элементов.

В соответствии с изобретением также заявлена комбинированная солнечная панель, содержащая:

- тепловую панель, имеющую по меньшей мере одну плоскую сторону;

- фотоэлектрическую панель, предназначенную комбинироваться с упомянутой тепловой панелью через упомянутую плоскую сторону и содержащую по меньшей мере одну секцию, включающую в себя множество соединенных друг с другом фотоэлектрических элементов и прозрачный лист;

отличающаяся тем, что она содержит:

- некоторое число клеевых пятен соответственно между упомянутой плоской стороной и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом;

- прозрачную смолу между упомянутой плоской стороной и упомянутой по меньшей мере одной секцией и между упомянутой по меньшей мере одной секцией и упомянутым листом.

Предпочтительно, солнечная панель характеризуется тем, что упомянутые клеевые пятна выполнены из материала или комбинации материалов, выбранных из группы:

- силикона с УФ-катализатором;

- полиуретана.

Предпочтительно, солнечная панель характеризуется тем, что упомянутая смола выполнена из материала или комбинации материалов, выбранных из группы:

- отвержденной смолы типа СЕ9500;

- отвержденной смолы типа СЕ100-7 А.Е.;

- отвержденной смолы типа NT620.

Предпочтительно, солнечная панель характеризуется тем, что она содержит по меньшей мере один слой электроизоляционного материала в соприкосновении с упомянутой по меньшей мере одной плоской стороной упомянутой тепловой панели.

Предпочтительно, солнечная панель характеризуется тем, что упомянутые элементы упомянутого множества фотоэлектрических элементов включают в себя первые контакты и вторые контакты противоположной полярности, имеющие поперечное сечение заданного размера, и тем, что к упомянутым первым контактам прикреплены первые реофоры, имеющие большее поперечное сечение, чем размер поперечного сечения упомянутых первых контактов, и что к упомянутым вторым контактам прикреплены вторые реофоры, имеющие большее поперечное сечение, чем размер поперечного сечения упомянутых вторых контактов.

Предпочтительно, солнечная панель характеризуется тем, что упомянутые вторые реофоры реализованы посредством тонкого листового металла, приваренного к упомянутым вторым контактам.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенные и другие признаки настоящего изобретения станут ясными из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления, приведенных только в примерных, а не ограничительных целях, с помощью прилагаемых чертежей, на которых компоненты, указанные одинаковым или подобным ссылочным номером, относятся к компонентам, имеющим одинаковую или подобную функциональность и конструкцию, и на которых:

фиг.1 представляет собой вид в перспективе и в разрезе комбинированной солнечной панели согласно изобретению;

фиг.2 и фиг.3 схематически иллюстрируют первый этап способа согласно изобретению;

фиг.4а и фиг.4b схематически иллюстрируют второй этап способа согласно изобретению;

фиг.5а, фиг.5b и фиг.6 схематически иллюстрируют третий этап способа согласно изобретению.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Со ссылкой на фиг.1, способ производства комбинированной солнечной панели (солнечной панели) 10, содержащей объединенные вместе фотоэлектрическую панель 11 и тепловую панель (теплообменник) 12, предусматривает на первом этапе сооружение теплообменника 12.

Более конкретно, теплообменник 12 реализуют следующим образом:

- первый лист (нижний лист) 21 (фиг.1, фиг.2), предпочтительно из металла, например нержавеющей стали, меди, алюминия, цинка, теплопроводящих сплавов и т.д., сгибают под прессом так, чтобы создать на первой стороне 21 рельефы 31, предназначенные для создания известным образом преимущественного пути для теплоносителя (текучей среды) 19, например воды;

- предпочтительно, в совмещении с концами этого пути, формируют соответственные отверстия 23, в которых устанавливают и приваривают соответственно отрезки 23а и 23b труб (фиг.1 и фиг.2) для обеспечения впуска и выпуска текучей среды;

- второй лист (верхний лист) 26, предпочтительно один плоский лист, по существу одинаковый с первым листом 21 в отношении поверхности и материала, имеет первую сторону или внутреннюю сторону 2 6а, которую приваривают к рельефам 31 первой стороны 21а первого листа 21 так, чтобы сформировать теплообменник 12, т.е. замкнутую оболочку, предназначенную содержать внутри себя текучую среду. Сформированный таким образом теплообменник (оболочка) 12 имеет первую внешнюю или плоскую сторону 26b, соответствующую второй стороне второго листа 26, и вторую внешнюю сторону 21b, соответствующую второй стороне первого листа 21. Предпочтительно, второй лист 26 приваривают к первому листу 21 известным образом, перекрывая и прижимая рельефы 31 к внутренней стороне 26а второго листа 26. Этот тип сварки, предпочтительно выполняемой без присадочного материала и с использованием известного теплового эффекта Джоуля, вызванного электрическим током, проходящим через свариваемые материалы, является выгодным, поскольку он обеспечивает высокий уровень герметизации в отношении давления текучей среды внутри теплообменника 12, когда температура текучей среды изменяется;

- предпочтительно, в качестве дополнительного этапа, наносят слой теплоизоляционного материала известного типа 24а поверх второй внешней стороны (нижней стороны) 21b оболочки 12, и тонкий слой или пленку 24b (фиг.2, фиг.3) электроизоляционного материала, например майлара или эквивалентного материала известного типа, размещают в соприкосновении с первой внешней стороной (верхней стороной) 26b оболочки 12. Такой дополнительный этап подготавливает теплообменник к сопряжению с фотоэлектрической панелью 11 для реализации солнечной панели 10.

На втором этапе предусматривается изготавливать секции 40 (фиг.4а, фиг.4b) фотоэлектрических элементов (элементов) 41 с длиной, определяемой в зависимости от размера панели (10 - фиг.1); этот второй этап является предварительной подготовкой к сооружению фотоэлектрической панели 11, объединяемой с теплообменником 12.

Более конкретно, секции 40 (фиг.4а, фиг.4b) реализуют следующим образом:

- множество элементов 41, в количестве заданном в зависимости от размера панели 10, выравнивают и сваривают вместе, например, последовательно. Элементами 41 известного типа, например, являются элементы из кристаллического кремния круглой или восьмиугольной формы, каждый из которых имеет на противоположных сторонах контакты противоположной полярности соответственно первые контакты 42а и вторые контакты 42b. В предпочтительном варианте осуществления контакты каждой стороны, 42а и 42b соответственно, связывают с соответственными реофорами; первыми 43а и вторыми 43b реофорами, так что первые реофоры 43а первого элемента 41 присоединены, например, сваркой, ко вторым реофорам 43b второго элемента 41, а первые реофоры 43а второго элемента 41 присоединены ко вторым реофорам третьего элемента 41 и так далее. Как может быть легко понято специалистом, такая компоновка эквивалентна последовательному соединению элементов 41.

Предпочтительно, сварку осуществляют, например, посредством переднего/заднего сварочного аппарата известного типа.

Еще более предпочтительно, соединяющие элементы реофоры 43а и 43b соответственно изготовляют с большей толщиной, чем обычно. Например, первые реофоры 43а изготовляют привариванием к контактам 42а, обычно имеющим прямоугольное поперечное сечение примерно 2×0,1-0,2 мм, выводов прямоугольного поперечного сечения 2,5-3,0×0,3 мм, тогда как вторые реофоры 43b изготовляют привариванием к контактам 42b имеющего подходящие размеры тонкого металлического листа, предпочтительно содержащего одну или более выемок или складок 43с, простирающихся поперек относительно направления сварки, предназначенных для предохранения элемента от воздействия механического напряжения во время сварки.

Сформированные таким образом реофоры позволяют уменьшить падение напряжения, вызванное соединениями между одним элементом и другим, таким образом оптимизируя кпд фотоэлектрической панели.

Фактически, электрическое сопротивление электрического соединения задано известным соотношением

R=ρ·L/S,

где ρ = удельное сопротивление материала,

L = длина проводника,

S = площадь поперечного сечения проводника.

Очевидно, что повышение тока (мощности), вырабатываемого элементами, вызывает увеличение падения напряжения на соединениях (полосах) между элементами. Один из путей уменьшить эти падения напряжения состоит в том, чтобы увеличить величину S, т.е. увеличивать толщину соединений между элементами. Описанная выше компоновка увеличивает толщину реофоров, таким образом уменьшая падение напряжения, вызванное электрическими соединениями, и, в итоге, оптимизирует кпд фотоэлектрической панели.

На третьем этапе способа предусмотрено, что непосредственно изготавливают и объединяют с теплообменником 12 (фиг.1, фиг.5а, фиг.5b, фиг.6) фотоэлектрическую панель 11, которая, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, включает в себя по меньшей мере фоточувствительный слой 14, содержащий одну или более секций 40 элементов 41, и прозрачный лист (лист) 15, например лист стекла.

Фотоэлектрическую панель 11 собирают следующим образом:

- поверх пленки (изолирующего слоя) 24b наносят некоторое число клеевых пятен 54, например, из силикона с УФ-катализатором или полиуретана согласно заданной схеме размещения. В предпочтительном варианте осуществления клеевые пятна 54 располагают посредством станка с числовым программным управлением или робота и компонуют их таким образом, что группы из по меньшей мере пяти клеевых пятен (пятен) 54, например четырех периферийных пятен и одного центрального, соответствуют местоположению, в котором должен располагаться каждый элемент 41 секции 40. Клеевые пятна 54, расположенные таким образом, составляют подушку из клеевых пятен или прокладок 54 из изоляционного материала в проиллюстрированном примере, поверх которых будут покоиться секции 40, сформированные на втором этапе;

- прокладки 54 отверждают или катализируют, например, подвергая их воздействию ультрафиолетового излучения (УФ);

- известным образом секции 40 располагают поверх прокладок 54 так, чтобы сформировать фоточувствительный слой 14, и соединяют последовательно, реализуя (предпочтительно) две последовательные цепи, концы противоположных полярностей которых присоединены известным образом к защитным диодам 45. Предпочтительно, диоды 45 крепят в надлежащим образом расположенные отверстия 27 верхнего листа 26 теплообменника 12;

- дополнительное число клеевых пятен 55, например, из силикона с УФ-катализатором или полиуретана наносят на первую сторону 15а листа 15 в заданных местах. В предпочтительном варианте осуществления клеевые пятна 55 располагают посредством станка с числовым программным управлением или робота и компонуют их таким образом, что группы из по меньшей мере пяти клеевых пятен (пятен) 55, например четырех периферийных пятен и одного центрального, соответствуют местоположению каждого элемента 41 секции 40. И в этом случае клеевые пятна 55 составляют подушку из клеевых пятен или прокладок 55, предназначенных для удерживания листа 15 отделенным от элементов 41;

- прокладки 55 катализируют, например, подвергая их воздействию ультрафиолетового излучения (УФ);

- первую сторону 15а листа 15 располагают поверх фоточувствительного слоя 14 так, что прокладки 55 покоятся поверх фоточувствительного слоя 14 и нет непосредственного контакта между листом 15 и фоточувствительным слоем 14;

- уложенные таким образом в стопку теплообменник 12, изолирующий слой 24b и фотоэлектрическую панель 11 герметизируют вдоль их боковых сторон, в этом примере вдоль четырех боковых сторон так, чтобы сформировать модуль или пакет 18, который компактен и легок в обращении. Герметизацию предпочтительно выполняют полиуретаном. В предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что во время герметизации по боковым сторонам ограниченная зона или область вдоль одной боковой стороны, предпочтительно барицентрическая область, не герметизируется и содержит два устройства, такие как, например, всасывающая трубка 57а и канюля 57b. Как будет более подробно описано в последующем, эти два устройства, 57а и 57b соответственно предназначены для того, чтобы обеспечивать возможность как подачи регулируемого вакуума в модуль 18, так и введения смолы 58 наполнения в зоны между изолирующим слоем 2 4b и фоточувствительным слоем 14 и между листом 15 и фоточувствительным слоем 14, на которых присутствуют подушки из прокладок;

- частично герметизированный модуль 18 крепят на рабочий стол (не показан), который может поворачиваться так, чтобы принимать наклон, составляющий по меньшей мере между 0° и 90°;

- стол поворачивают так, что модуль принимает по существу вертикальное начальное положение, в котором негерметизированная ограниченная область 57 находится в верхнем положении;

- через всасывающую трубку 57а в модуль 18 подают заданный начальный уровень вакуума, например 0,1 бар, и через канюлю 57b в модуль 18 начинает вводиться высокопрозрачная смола. Согласно предпочтительному варианту осуществления смолу 58, например продаваемую на рынке катализированную смолу, вводят одновременно с тем, что вакуум повышают пропорционально увеличивающемуся уровню смолы в модуле; канюлю 57 постепенно извлекают из модуля, оставляя, однако, конец залитым смолой до тех пор, пока канюля полностью не вынута в конце процесса заполнения. Начальный вакуум благоприятен для выгона возможных пузырьков воздуха из модуля, тогда как повышение вакуума во время введения смолы 58 преимущественно уравновешивает давление, оказываемое смолой на компоненты модуля, и предотвращает возможные повреждения таких компонентов;

- как только введение смолы было завершено, рабочий стол поворачивают так, что модуль 18 по существу принимает горизонтальное положение (конечное положение). Согласно предпочтительному варианту осуществления вакуум постепенно снижают во время такого поворота, например, пропорциональным изменению угла образом, от максимального значения до минимального значения, таких как, например, от 0,5 бар до 0,05 бар. В конце поворота модуль будет демонстрировать минимальный наклон, такой чтобы избежать утечки смолы, и даже в это же время давление, прикладываемое смолой к компонентам модуля, будет минимальным;

- вакуум полностью убирают, отсасывающую трубку 57а вынимают и завершают герметизацию. В конце герметизации, предпочтительно, модуль выдерживают в регулируемой окружающей среде (в отношении температуры, влажности и т.д.) в течение заданного времени, такого как, например, одни сутки, чтобы обеспечить хорошее сшивание смолы. Этим этапом завершается производство фотоэлектрической панели 11, а также и солнечной панели 10, которая готова к установке и применению.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, начиная с поверхности, подвергаемой воздействию солнечной энергии, солнечная панель 10, произведенная раскрытым здесь способом, содержит:

- прозрачный лист 15, например лист из стекла или пластмассы известного типа;

- первую подушку из прокладок 55, предназначенную для электрической изоляции листа 15 и для удерживания его на заданном расстоянии от фоточувствительного слоя 14;

- вторую подушку из прокладок 54, предназначенную для электрической изоляции фоточувствительного слоя 14 и для удерживания его на заданном расстоянии от изолирующего слоя 2 4b, покрывающего верхнюю сторону 2бЬ теплообменника 12;

- смолу 58, предназначенную для заделки фоточувствительного слоя 14 и для электрической изоляции его от листа 15 и от теплообменника 12.

- изолирующий слой 24b;

- теплообменник 12, содержащий верхний лист 2 6, теплоноситель 19, предназначенный для переноса накопленной солнечной энергии, нижний лист 21;

- слой теплоизоляционного материала 24а.

Предпочтительно, лист 15 имеет высокую механическую прочность, высокую прозрачность, высокий коэффициент теплового пропускания U (Вт/м2·К), высокую плоскостность, высокую твердость, способен защищать нижележащие элементы от просачиваний воды и от химически реагирующих загрязнений, он выбирается так, чтобы не загрязнять подложку за счет процессов миграции, устойчив к атмосферному абразивному износу и эрозии и является химически и геометрически стабильным при высоких температурах. Лист, например, может быть листом закаленного стекла известного типа.

Предпочтительно, прокладки 54 и 55 имеют высокую стойкость к старению и свету, высокую стойкость к большим изменениям температуры, хорошую адгезию к подложке, эластичность, широкий диапазон рабочих температур, хорошую непроницаемость для газов, хорошее электрическое сопротивление, повышенную химическую инертность по отношению к фотоэлектрическим элементам и к материалу заделки элементов, высокую оптическую прозрачность. Например, прокладки изготовлены из силикона.

Фоточувствительный слой 14 предпочтительно образован элементарными фотоэлектрическими элементами из кристаллического кремния, например, элементами с мощностью в 2,1 Вт и размером в 125×125 мм от компаний SHARP или ENI-EUROSOLARE. Конечно, эти способ производства и панель могут использоваться для разных видов элементов, таких как, например, тонкопленочные элементы, элементы на арсениде галлия и т.д.

Смола или материал 58 заделки/блокировки элементов 41 предпочтительно имеет высокую прозрачность, высокую вяжущую способность, короткие времена отверждения, она не является термореактивной, имеет высокое тепловое рассеяние, низкую вязкость, высокую устойчивость к старению и к свету, в том числе ультрафиолетовому излучению, высокую стойкость к большим изменениям температуры, расширенный диапазон рабочих температур (-30°С≤Т≤150°С), однородность и непрерывность распределения механических напряжений/растяжений, высокую эластичность, она химически инертна и является хорошим диэлектриком.

Смола, например, может быть промышленной смолой типа СЕ9500, отвержденной катализатором СЕ9500, или типа СЕ100-7 А.Е., отвержденной катализатором СЕ100-7 А.Е., продаваемым компанией CAFARELLI RESINS, или смолой типа NT620, отвержденной катализатором NT620 компании NEW TECH.

Конечно, как будет очевидно специалисту, смола также может быть других типов, без отклонения от объема изобретения, как оно раскрыто и заявлено.

Предпочтительно, теплообменник 12 является тепловой машиной, в которой мощность передается текучей среде через поверхность твердого тела. Законами, управляющими таким переносом мощности, являются облучение, конвекция, принудительная конвекция и проводимость. Теплообменник включает в себя листы, предпочтительно металлические листы, имеющие большую теплопроводность k, низкий «коэффициент загрязнения» F=(м2·K/Вт) как на той стороне, где протекает охлаждающая текучая среда, так и на внешней стороне теплообменника (границы панели/внешней среды), большую стойкость к процессам химического окисления/восстановления, и приспособлен не загрязнять элементы за счет процессов миграции ионов, хорошую свариваемость, высокую деформируемость и устойчивость к механическим напряжениям.

Предпочтительно, теплоноситель 19 имеет большую охлаждающую способность, низкую кинематическую вязкость (м2/с) и не является загрязняющим.

Предпочтительно, слой изоляционного материала 24а предназначен для обеспечения сильной теплоизоляции, очень хорошей защиты от просачивания воды и от загрязняющих агентов, которые химически активны, устойчив к атмосферному абразивному износу и эрозии, обладает стабильной изолирующей способностью и геометрически стабилен во времени. Изоляционным материалом, например, является полиуретановая пена или пластмасса.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления раскрытого выше способа производства клеевые пятна 54 и 55 наносят соответственно на изолирующий слой 24b и лист 15. Согласно другим вариантам осуществления клеевые пятна могут, конечно, наноситься, например, станком с числовым программным управлением, на противоположные стороны секций 40 элементов 41 без отклонения от объема изобретения, как оно раскрыто и заявлено.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способ производства и панель предусматривают наличие изолирующего слоя 24b, но, конечно, как может быть легко понято специалистом, наличие этого слоя не является обязательным, поскольку как подушка из прокладок 54, так и смола 58 предназначены для электрической изоляции верхней стороны 26b теплообменника 12 от фоточувствительного слоя 14.

Поскольку произведенная согласно раскрытому солнечная панель не требует этапов ламинирования, она не подвержена влиянию недостатков, вытекающих из таких этапов. Более конкретно, отсутствие этапов ламинирования и предусматривание этапов введения надлежащим образом выбранных смол в модуль гарантирует высокое качество и отсутствие дефектов в короткие и средние сроки.

Более того, применение соединений между элементами, использующих проводники с увеличенной толщиной, оптимизирует кпд элементов.

В вышеприведенном описании возможны некоторые очевидные изменения в отношении размера, форм, материалов, компонентов, схемных элементов и соединений, а также в отношении подробностей схемных решений, проиллюстрированной конструкции и способа производства, без отклонения от изобретения, как оно определено в прилагаемой формуле изобретения.

1. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) фотоэлектрического и теплового типа, содержащий этапы
изготовления тепловой панели (12), имеющей по меньшей мере одну плоскую сторону (26b);
изготовления фотоэлектрической панели (11), предназначенной комбинироваться с упомянутой тепловой панелью (12) через упомянутую плоскую сторону (26b) и содержащей по меньшей мере одну секцию (40) фотоэлектрических элементов (41) и прозрачный лист (15);
отличающийся тем, что этап изготовления фотоэлектрической панели (11) содержит этапы нанесения некоторого числа клеевых пятен (54, 55) соответственно между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и между упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и упомянутым листом (15) так, чтобы сформировать комбинированный модуль (18) с множеством периферийных боковых сторон; введения прозрачной смолы (58) между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и между упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и упомянутым листом (15).

2. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) по п.1, отличающийся тем, что этап нанесения упомянутого некоторого числа клеевых пятен (54, 55) содержит нанесение первой группы клеевых пятен (54) на упомянутую плоскую сторону (26b) или на первую сторону упомянутой по меньшей мере одной секции (40); нанесение второй группы клеевых пятен (55) на упомянутый лист (15) или на вторую сторону упомянутой по меньшей мере одной секции (40).

3. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутый этап введения смолы (58) содержит
частичную герметизацию упомянутого модуля (18), оставляющую по меньшей мере одну боковую сторону из упомянутого множества боковых сторон с одной негерметизированной зоной (57);
расположение модуля (18) в по существу вертикальном положении так, что упомянутая по меньшей мере одна зона (57) находится в верхнем положении;
подачу в упомянутый модуль (18) через упомянутую зону (57) заданного уровня вакуума; и
введение упомянутой смолы (58) в упомянутый модуль (18) с постепенным увеличением уровня подаваемого вакуума.

4. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) по п.3, отличающийся тем, что этап введения смолы (58) содержит дополнительные этапы расположения модуля (18) в по существу горизонтальном положении; полной герметизации упомянутого модуля (18).

5. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) по п.1, отличающийся тем, что этап производства тепловой панели (12) содержит этап нанесения в соприкосновении с упомянутой по меньшей мере одной плоской стороной (26b) по меньшей мере одного слоя (24) электроизоляционного материала.

6. Способ производства комбинированных солнечных панелей (10) по п.1, отличающийся тем, что этап производства фотоэлектрической панели (11) также содержит сооружение по меньшей мере одной секции (40) элементов (41), содержащих первые контакты (42а) и вторые контакты (42b) противоположной полярности и с заданным размером поперечного сечения;
причем сооружение упомянутой секции содержит этапы наложения на упомянутые первые контакты (42а) первых реофоров (43а) с размером поперечного сечения, который является большим, чем размер поперечного сечения упомянутых первых контактов (42а); наложения на упомянутые вторые контакты (42b) вторых реофоров (43b) с размером поперечного сечения, который является большим, чем размер поперечного сечения упомянутых вторых контактов (42b); присоединения первых реофоров (43а) первого элемента (41) ко вторым реофорам (43b) второго элемента (41) и повторения этой операции присоединения для присутствующих в секции элементов так, чтобы реализовать последовательное соединение элементов (41).

7. Комбинированная солнечная панель (10), содержащая
тепловую панель (12), имеющую по меньшей мере одну плоскую сторону (26b);
фотоэлектрическую панель, предназначенную комбинироваться с упомянутой тепловой панелью (12) через упомянутую плоскую сторону (26b) и содержащую по меньшей мере одну секцию (40), включающую в себя множество соединенных друг с другом фотоэлектрических элементов (41) и прозрачный лист (15);
отличающаяся тем, что она содержит
некоторое число клеевых пятен (54, 55) соответственно между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и между упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и упомянутым листом (15);
прозрачную смолу (58) между упомянутой плоской стороной (26b) и упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и между упомянутой по меньшей мере одной секцией (40) и упомянутым листом (15).

8. Солнечная панель (10) по п.7, отличающаяся тем, что упомянутые клеевые пятна выполнены из материала или комбинации материалов, выбранных из группы:
силикон с УФ-катализатором;
полиуретан.

9. Солнечная панель (10) по п.7 или 8, отличающаяся тем, что упомянутая смола выполнена из материала или комбинации материалов, выбранных из группы:
отвержденная смола типа СЕ9500;
отвержденная смола типа СЕ 100-7 А.Е.;
отвержденная смола типа NT620.

10. Солнечная панель (10) по п.7, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один слой (24) электроизоляционного материала в соприкосновении с упомянутой по меньшей мере одной плоской стороной (26b) упомянутой тепловой панели (12).

11. Солнечная панель (10) по п.7, отличающаяся тем, что упомянутые элементы (41) упомянутого множества фотоэлектрических элементов включают в себя первые контакты (42а) и вторые контакты (42b) противоположной полярности, имеющие поперечное сечение заданного размера, и к упомянутым первым контактам (42а) прикреплены первые реофоры (43а), имеющие большее поперечное сечение, чем размер поперечного сечения упомянутых первых контактов (42а), и что к упомянутым вторым контактам (42b) прикреплены вторые реофоры (43b), имеющие большее поперечное сечение, чем размер поперечного сечения упомянутых вторых контактов (42b).

12. Солнечная панель (10) по п.11, отличающаяся тем, что упомянутые вторые реофоры реализованы посредством тонкого листового металла, приваренного к упомянутым вторым контактам (42b).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечным батареям (СБ) с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), а именно к солнечным батареям с охлаждаемыми модулями.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к разработкам солнечных коллекторов. .

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию.

Изобретение относится к области гелиоэнергетики. .

Изобретение относится к солнечным коллекторам и предназначено для повышения эффективности его работы. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для преобразования солнечной энергии в тепловую энергию теплоносителя. .

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в любой отрасли, в частности, для использования энергии излучения Солнца. .

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в народном хозяйстве лучистой энергии, преимущественно излучения Солнца, и может быть применено в любой отрасли народного хозяйства.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую, и может быть использовано для обеспечения объектов бытового и промышленного назначения горячей водой в условиях северных территорий с низкой освещенностью, при высоких снежных нагрузках и с низкими температурами

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в народном хозяйстве лучистой энергии, преимущественно излучения Солнца, и может быть применено в любой отрасли народного хозяйства

Изобретение относится к гелиотехнике, конкретно - к гелиоагрегатам нагрева жидкостей посредством солнечного лучистого потока (солнечным водонагревателям, коллекторам, поглотителям)

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от падающего на нее солнечного излучения

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию
Наверх