Солнечный фотоэлектрический модуль и способ его изготовления


 

F24J2 - Использование солнечного тепла, например солнечные тепловые коллекторы (дистилляция или выпаривание воды с использованием солнечной энергии C02F 1/14; кровельные покрытия с устройствами для сбора энергии E04D 13/18; устройства для использования солнечной энергии с целью получения механической энергии F03G 6/00; полупроводниковые устройства, предназначенные для преобразования солнечной энергии в электрическую, H01L 25/00;H01L 31/00; полупроводниковые приборы, содержащие средства для использования тепловой энергии H01L 31/058; генераторы, в которых световое излучение непосредственно преобразуется в электрическую энергию, H02N 6/00)

Владельцы патента RU 2431786:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российская академия сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) (RU)
Фирма "Поулек Солар с.р.о." (CZ)

Изобретение относится к автономным источникам электропитания, использующим энергию Солнца. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий скомммутированные фотопреобразователи, лицевую и тыльную пластины и внутренний вакуумированный объем модуля, сформированный при помощи соединительной прокладки из термопластичного материала, размещенной между пластинами, отличается тем, что внутренний вакуумированный объем модуля зафиксирован при помощи спейсеров, расположенных между пластинами по площади модуля, и заполнен оптической средой в виде низкомодульного полисилоксанового геля. В способе изготовления модуля, включающем формирование внутреннего объема модуля при помощи соединительной прокладки из термопластичного материала, размещенной между пластинами, путем вакуумирования и сжатия под действием атмосферного давления, согласно изобретению внутренний вакуумированный объем модуля фиксируют при помощи спейсеров, которые располагают между пластинами по площади модуля, и затем заполняют внутренний объем оптической средой в виде низкомодульного полисилоксанового геля, при этом спейсеры изготавливают из прозрачного материала с коэффициентом преломления, близким к коэффициенту преломления пластин и полисилоксанового геля, а структурирование геля осуществляют в диапазоне температур от комнатной до 150°С. Изобретение позволит увеличить срок службы и стабильность выходных электрических параметров на всем сроке эксплуатации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к автономным источникам электропитания, использующим энергию Солнца.

Известны солнечные фотоэлектрические модули и способы их изготовления, аналогичные способу изготовления герметичных стеклопакетов, предполагающие размещение фотопреобразователей внутри замкнутого объема, образующегося между двумя стеклянными пластинами при помощи герметизирующей прокладки из неорганического материала, формируемой при температуре 380-480°С в течение 30 минут (WO 03038911, CN 1809933). Преимуществом таких конструкций является отсутствие органического полимерного заполнителя, ограничивающего срок эффективной эксплуатации модуля вследствие снижения светопропускания в рабочей области спектра. К недостаткам описанного способа можно отнести применение высоких температур формирования прокладки, отрицательно сказывающихся на параметрах фотопреобразователей, отсутствие оптического контакта между рабочей поверхностью фотопреобразователей и стеклянным покрытием, а также присутствие влаги воздуха в замкнутом объеме, приводящей к коррозии коммутационных элементов и изменению параметров просветляющих покрытий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является фотоэлектрический модуль и способ его сборки, согласно которому для создания замкнутого объема между стеклянными пластинами применяется герметизирующая прокладка из эластичного полимерного материала на основе полиизобутилена, а внутреннее пространство модуля сначала промывается инертным газом, а затем вакуумируется через отверстия, оставленные для этих целей в термопластичной прокладке (FR 2862427 H01L 31/048, опубл. 20.05.2005).

К недостаткам этой конструкции и способа можно отнести:

- снижение эффективности преобразования из-за отсутствия оптического контакта стеклянного защитного покрытия и поверхности фотопреобразователя, что приводит к увеличению оптических потерь;

- чувствительность к нарушению герметичности конструкции;

- невозможность обеспечения равномерности толщины по площади модуля в процессе вакуумирования и, соответственно, равномерности оптических свойств системы.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности фотоэлектрического модуля за счет снижения оптических потерь, гарантированное обеспечение заданных геометрических параметров (равномерной толщины) модуля, увеличение стойкости фотоэлектрического модуля к нарушению герметичности внутренней полости модуля.

В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается срок службы модуля и стабильность выходных электрических параметров на протяжении всего срока эксплуатации.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в предлагаемом солнечном фотоэлектрическом модуле, содержащем скомммутированные фотопреобразователи, лицевую и тыльную пластины и внутренний вакуумированный объем модуля, сформированный при помощи соединительной прокладки из термопластичного материала, размещенной между пластинами, внутренний вакуумированный объем модуля зафиксирован при помощи спейсеров, расположенных между пластинами по площади модуля, и заполнен оптической средой в виде низкомодульного полисилоксанового геля.

В фотоэлектрическом модуле в качестве фотопреобразователей использованы фотопреобразователи из монокристаллического кремния, из поликристаллического кремния, из микрокристаллического кремния.

В фотоэлектрическом модуле в качестве фотопреобразователей использованы любые тонкопленочные фотопреобразователи, а также использованы любые комбинации из вышеуказанных фотопреобразователей.

В фотоэлектрическом модуле в качестве одной или обеих пластин использованы листы атмосферостойкого оптически прозрачного полимерного материала.

В фотоэлектрическом модуле в качестве одной или обеих пластин использованы листы неорганического закаленного или упрочненного стекла.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом способе изготовления солнечного фотоэлектрического модуля, включающем формирование внутреннего объема модуля при помощи соединительной прокладки из термопластичного материала, размещенной между пластинами, путем вакуумирования и сжатия под действием атмосферного давления, внутренний вакуумированный объем модуля фиксируют при помощи спейсеров, которые располагают между пластинами по площади модуля, и затем заполняют внутренний объем оптической средой в виде низкомодульного полисилоксанового геля, при этом спейсеры изготавливают из прозрачного материала с коэффициентом преломления, близким к коэффициенту преломления пластин и полисилоксанового геля, а структурирование геля осуществляют в диапазоне температур от комнатной до 150°С.

В способе изготовления фотоэлектрического модуля спейсеры выполняют в форме сферы, полусферы, двояковыпуклой линзы или цилиндра.

В способе изготовления фотоэлектрического модуля спенсеры фиксируют между пластинами при помощи оптически прозрачного клея с коэффициентом преломления, близким к коэффициенту преломления стекла и полисилоксанового геля.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид фотоэлектрического модуля.

Солнечный фотоэлектрический модуль содержит скоммутированные фотопреобразователи 1, тыльную и лицевую пластины 2 и 3, герметизирующую прокладку из термопластичного материала 4, внутренний объем модуля 5, заполненный оптически прозрачным низкомодульным гелем, и спейсеры 6.

Способ изготовления фотоэлектрического модуля реализуется следующим образом.

По периметру одной из оптически прозрачных пластин, например тыльной 2, наносят прокладку из эластичного термопластичного материала 4, фиксируют положение фотопреобразователей 1, формируют спейсеры 6 в промежутках, свободных от фотопреобразователей. Соединяют лицевую пластину 3 с тыльной 2. Создают разрежение во внутреннем объеме модуля 5. Заполняют внутреннюю полость модуля жидким полисилоксановым компаундом. Выдерживают модуль при температуре в диапазоне от комнатной до 150°С до завершения процесса структурирования жидкости в низкомодульный гель.

Примеры конкретного выполнения солнечного фотоэлектрического модуля и способ его осуществления.

Пример 1.

На одну из пластин закаленного стекла толщиной 3 мм наносят прокладку из полиизобутилена толщиной 2,0 мм, фиксируют расположение скоммутированных необходимым образом фотопреобразователей. В промежутках между фотопреобразователями при помощи оптически прозрачного клея к пластине приклеивают спейсеры из оптически прозрачного стекла цилиндрической формы. Поверх первой стеклянной пластины укладывают вторую. Полость между стеклянными пластинами вакуумируют и заполняют оптически прозрачной полисилоксановой жидкостью, содержащей, например, диметил-, метилвинилсилоксановые и диэтилсилоксановые звенья, в смеси с различными циклическими и линейными гидридсилоксанами, платиновым катализатором и ингибитором вулканизации. Заполненный модуль нагревают и выдерживают при температуре 120°С в течение 10 минут. Заполнитель после структурирования представляет собой низкомодульный бесцветный гель с показателем преломления 1,406.

Пример 2.

На одну из пластин закаленного стекла толщиной 2,5 мм наносят прокладку из полиизобутилена толщиной 1,5 мм, фиксируют расположение скоммутированных фотопреобразователей. В промежутках между фотопреобразователями при помощи оптически прозрачного клея на пластине формируют спейсеры полусферической формы. Поверх первой стеклянной пластины укладывают вторую. Полость между стеклянными пластинами вакуумируют и заполняют оптически прозрачной полисилокеановой жидкостью, содержащей, например, диметил-, метилвинилсилоксановые и диэтилсилоксановые звенья, в смеси с различными циклическими и линейными гидридсилоксанами, платиновым катализатором и ингибитором вулканизации. Заполненный модуль выдерживают при комнатной температуре в течение 6 часов. Заполнитель после структурирования представляет собой низкомодульный гель с показателем пенетрации от 190 до 240 относительных единиц и массовой долей летучих веществ не более 2%.

1. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий скомммутированные фотопреобразователи, лицевую и тыльную пластины и внутренний вакуумированный объем модуля, сформированный при помощи соединительной прокладки из термопластичного материала, размещенной между пластинами, отличающийся тем, что внутренний вакуумированый объем модуля зафиксирован при помощи спейсеров, расположенных между пластинами по площади модуля, и заполнен оптической средой в виде низкомодульного полисилоксанового геля.

2. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотопреобразователей использованы фотопреобразователи из монокристаллического кремния.

3. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотопреобразователей использованы фотопреобразователи из поли- кристаллического кремния.

4. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотопреобразователей использованы фотопреобразователи из микрокристаллического кремния.

5. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотопреобразователей использованы любые тонкопленочные фотопреобразователи.

6. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотопреобразователей использованы любые комбинации из фотопреобразователей на основе моно-, поли-, микрокристаллического и аморфного кремния и тонкопленочных фотопреобразователей любого типа.

7. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве одной или обеих пластин использованы листы атмосферостойкого оптически прозрачного полимерного материала.

8. Солнечный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве одной или обеих пластин использованы листы неорганического закаленного или упрочненного стекла.

9. Способ изготовления солнечного фотоэлектрического модуля, включающий формирование внутреннего объема модуля при помощи соединительной прокладки из термопластичного материала, размещенной между пластинами, путем вакуумирования и сжатия под действием атмосферного давления, отличающийся тем, что внутренний вакуумированный объем модуля фиксируют при помощи спейсеров, которые располагают между пластинами по площади модуля, и затем заполняют внутренний объем оптической средой в виде низкомодульного полисилоксанового геля, при этом спейсеры изготавливают из прозрачного материала с коэффициентом преломления, близким к коэффициенту преломления пластин и полисилоксанового геля, а структурирование геля осуществляют в диапазоне температур от комнатной до 150°С.

10. Способ изготовления фотоэлектрического модуля по п.9, отличающийся тем, что спейсеры выполняют в форме сферы.

11. Способ изготовления фотоэлектрического модуля по п.9, отличающийся тем, что спейсеры выполняют в форме полусферы.

12. Способ изготовления фотоэлектрического модуля по п.9, отличающийся тем, что спейсеры выполняют в форме двояковыпуклой линзы.

13. Способ изготовления фотоэлектрического модуля по п.9, отличающийся тем, что спейсеры выполняют в форме цилиндра.

14. Способ изготовления фотоэлектрического модуля по п.9, отличающийся тем, что спенсеры фиксируют между пластинами при помощи оптически прозрачного клея с коэффициентом преломления, близким к коэффициенту преломления стекла и полисилоксанового геля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти свое применение в широком диапазоне использования при преобразовании солнечной энергии в тепловую энергию пара или горячей воды, необходимых для бытовых нужд, систем отопления жилых домов и производственных помещений.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к технике преобразования солнечной энергии в электрическую. .
Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение в солнечных электростанциях для преобразования солнечной энергии в электрическую, а также может быть использовано в качестве энергетической установки индивидуального использования.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева воздушного и жидкого теплоносителей, 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 области использования природных источников энергии и может быть применено при изготовлении приемников солнечной энергии. .

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к способам переработки и получения искусственного жидкого топлива из углеродсодержащих материалов растительных отходов (древесной массы, растительных сельскохозяйственных отходов, например, подсолнечной лузги и др.) фототермолизом в установках, концентрирующих солнечное излучение.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройству солнечных жидкостных нагревателей, и может быть использовано как в конструкции индивидуальных солнечных установок, так и в гелиотехнических системах коммунально-бытового и хозяйственного назначения.

Изобретение относится к области теплообмена. .

Изобретение относится к области солнечных теплоэлектростанций. .

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, в первую очередь к конструкции солнечных электростанций с концентраторами.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти свое применение в широком диапазоне использования при преобразовании солнечной энергии в тепловую энергию пара или горячей воды, необходимых для бытовых нужд, систем отопления жилых домов и производственных помещений.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти свое применение в широком диапазоне использования при преобразовании солнечной энергии в тепловую энергию пара или горячей воды, необходимых для бытовых нужд, систем отопления жилых домов и производственных помещений.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти свое применение в широком диапазоне использования при преобразовании солнечной энергии в тепловую энергию пара или горячей воды, необходимых для бытовых нужд, систем отопления жилых домов и производственных помещений.

Изобретение относится к способу изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов из металлической ленты, в частности из алюминия или алюминиевого сплава.

Изобретение относится к способу изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов из металлической ленты, в частности из алюминия или алюминиевого сплава.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам теплоснабжения помещений. .

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.
Наверх