ITBS20120021A1 - Modulo fotovoltaico flessibile e metodo per la sua realizzazione - Google Patents

Description

Titolo: “Modulo fotovoltaico flessibile e metodo per la sua realizzazioneâ€

Campo dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda un modulo fotovoltaico flessibile, in particolare in silicio cristallino, e un metodo per la sua realizzazione.

Stato della tecnica

In generale un modulo fotovoltaico può essere definito come un dispositivo di conversione diretta dell’energia luminosa in energia elettrica.

Attualmente si sono affermati sul mercato due tipologie di moduli fotovoltaici: i moduli in silicio amorfo e i moduli in silicio cristallino. La presente invenzione concerne il secondo tipo di moduli.

Nei moduli in silicio amorfo gli atomi di silicio vengono deposti chimicamente in forma amorfa, cioà ̈ strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di un supporto flessibile, ad esempio una pellicola o un nastro, formando uno strato uniforme di alcuni micron. In linea di massima viene riconosciuto ai moduli fotovoltaici in silicio amorfo un rendimento (o efficienza) mediamente minore rispetto al rendimento dei moduli in silicio cristallino, dove con il termine rendimento si indica il rapporto tra l’energia elettrica prodotta dal modulo e l’energia luminosa che colpisce la sua superficie; inoltre il rendimento dei moduli in silicio amorfo à ̈ soggetto a decadimento nel tempo. Normalmente i moduli in silicio amorfo hanno un rendimento inferiore al 10%.

Un enorme vantaggio dei moduli in silicio amorfo, oltre al minore costo di produzione rispetto ai moduli in silicio cristallino, Ã ̈ dato dal fatto di essere flessibili e quindi adattabili alle superfici curve. In pratica i moduli in silicio amorfo sono commercializzati in forma di nastri simili a tappeti che possono essere stesi su superfici piane o curve, ed eventualmente arrotolati.

I moduli in silicio cristallino sono configurati come un assieme di celle interconnesse elettricamente; ciascuna cella à ̈ costituita da un wafer piano e rigido, cioà ̈ non flessibile, di silicio monocristallino o policristallino. La connessione tra le celle à ̈ ottenuta con nastri metallici. A sua volta un singolo modulo fotovoltaico può essere incluso in una cornice di supporto per formare un pannello fotovoltaico installabile all’aperto. Il rendimento di un modulo fotovoltaico (e quindi del relativo pannello) à ̈ il rapporto tra l'energia elettrica prodotta dal modulo e l'energia luminosa che impatta contro la superficie delle sue celle. Normalmente i moduli in silicio cristallino hanno un rendimento compreso tra il 15% e il 17%.

Il maggior costo di produzione di questi moduli rispetto ai moduli in silicio amorfo à ̈ legato al processo di purificazione dell’ossido di silicio di partenza; i wafer che compongono le celle sono infatti realizzati con silicio la cui purezza deve essere la massima possibile.

I moduli in silicio cristallino hanno lo svantaggio non trascurabile di essere rigidi, ovvero non possono subire flessioni rispetto al piano di giacitura delle relative celle, che altrimenti si spezzerebbero compromettendo il funzionamento del modulo stesso.

Proprio per impedire alle celle in silicio cristallino di rompersi quando soggette a forze di flessione, la struttura dei moduli à ̈ assolutamente rigida. In pratica i moduli sono laminati secondo una conformazione a sandwich. Il laminato, o sandwich, comprende nell’ordine:

- un elemento posteriore di supporto, chiamato comunemente backsheet, destinato ad essere rivolto verso terra, realizzato in un materiale isolante con scarsa dilatazione termica, tipicamente una lastra di vetro temperato o un foglio in un materiale polimerico come il tedlar;

- un primo foglio di etilene vinil acetato, spesso indicato con la sigla EVA;

- le celle di silicio monocristallino o policristallino connesse in serie e/o parallelo mediante nastrini metallici;

- un secondo foglio di etilene vinil acetato;

- una lastra di vetro trasparente e temperato, destinata ad essere rivolta verso il cielo, la cui funzione à ̈ quella di proteggere le celle fotovoltaiche dagli agenti atmosferici, come la pioggia o la grandine, o da detriti portati dal vento, dalle foglie, ecc..

L’assieme descritto sopra subisce un processo di laminazione a caldo e sottovuoto in forno laminatore. L’etilene vinil acetato fonde e polimerizza, agendo da collante inerte che stabilizza la struttura del modulo, isolando dall’aria le celle e i nastrini che le connettono elettricamente.

Il modulo così formato viene completato con alcuni accessori prima di divenire un pannello solare commerciale. Le terminazioni elettriche dei nastrini metallici vengono chiuse in una morsettiera stagna, detta anche scatola di giunzione, generalmente fissata al backsheet, in linea con una delle celle, e una cornice in alluminio viene incollata al perimetro del modulo per consentirne il fissaggio su strutture quali edifici o telai di sostegno.

L’installazione dei pannelli solari costruiti con i moduli fotovoltaici a silicio cristallino non à ̈ semplice. Dato che i moduli non sono flessibili, e quindi non possono essere curvati per conformarsi ad eventuali superfici non piane, come ad esempio alcuni tetti di edifici industriali, i pannelli devono essere fissati ad appositi telai di sostegno realizzati su misura, ad esempio piedi o staffe in metallo o plastica precedentemente posizionati sul tetto dell’edificio considerato. Evidentemente la predisposizione dei telai di sostegno e delle strutture di fissaggio richiede tempo e spesso comporta rischi per l’incolumità degli addetti, oltre che un aumento dei costi di installazione e dei materiali stessi.

Un ulteriore inconveniente à ̈ legato alla modalità di connessione di più pannelli a formare un impianto fotovoltaico. Tipicamente, più pannelli vengono collegati insieme tramite cavi elettrici e per mezzo della morsettiera di ciascun pannello, a formare le cosiddette stringhe; le stringhe vengono poi collegate con uno o più quadri elettrici in corrente continua CC; generalmente occorrono più quadri CC, connessi a loro volta in parallelo. I quadri CC sono poi connessi ad uno o più inverter che trasformano la corrente continua prodotta dai pannelli solari in corrente alternata AC. Gli inverter sono poi connessi a corrispondenti quadri elettrici AC, a loro volta connessi alla rete elettrica domestica o civile. A volte à ̈ inoltre previsto un modulo per il controllo in remoto dell’impianto fotovoltaico.

I quadri elettrici e gli inverter sono notevolmente ingombranti e questo spesso rende necessario prevedere un apposito locale o armadio negli edifici. Inoltre si riscontrano normalmente elevate perdite di energia elettrica nella connessione tra i pannelli e i quadri elettrici CC.

Altri inconvenienti sono propri della tecnologia “standard†. Uno di questi à ̈ dato dal fatto che la morsettiera di ogni pannello si surriscalda durante il funzionamento, ed essendo predisposta in corrispondenza di alcune celle fa si che anch’esse si surriscaldino facilmente, determinando un calo di rendimento dell’intero modulo e una diminuzione della producibilità.

Un altro inconveniente à ̈ costituito dal fatto che i moduli fotovoltaici ora disponibili sono pesanti; la lastra di vetro di copertura superiore del sandwich incide negativamente sul peso. Questo complica il trasporto e la posa in opera.

Scopi e sommario dell’invenzione

Pertanto un primo scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un modulo fotovoltaico in silicio cristallino che sia flessibile, ovvero possa flettere rispetto al piano di giacitura delle sue celle, e più leggero rispetto alle soluzioni note.

Un secondo scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un modulo fotovoltaico in silicio cristallino che risulti facilmente installabile e che in una forma di realizzazione funga anche da copertura.

Un terzo scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un modulo fotovoltaico in silicio cristallino che risulti semplice da connettere alla rete elettrica in corrente alternata.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un pannello fotovoltaico in silicio cristallino che non subisca il surriscaldamento di una cella rispetto alle altre celle.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di un modulo fotovoltaico in silicio cristallino flessibile.

In un suo primo aspetto la presente invenzione concerne pertanto un modulo fotovoltaico secondo la rivendicazione 1.

In particolare, l’invenzione ha per oggetto un modulo fotovoltaico comprendente:

- una prima lamina di supporto, sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura;

- una o più celle fotovoltaiche in silicio monocristallino o policristallino disposte sulla faccia superiore della prima lamina, direttamente a contatto con questa o con l’interposizione di almeno un primo foglio di etilene vinil acetato EVA;

- almeno una pellicola plastica trasparente, definita frontsheet, disposta sulle celle fotovoltaiche per isolarle rispetto all’esterno, direttamente a contatto con queste oppure con l’interposizione di almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato;

e in cui la prima lamina di supporto, le celle fotovoltaiche, la pellicola plastica trasparente e gli eventuali fogli di etilene vinil acetato sono laminati insieme a caldo a formare un sandwich flessibile rispetto al piano di giacitura di uno qualsiasi dei suoi strati, ovvero capace di assumere una configurazione convessa o concava.

Vantaggiosamente il modulo secondo la presente invenzione à ̈ privo di lastre rigide o strati rigidi quali, ad esempio, lastre di vetro che non flettono. In sostanza il sandwich comprende lamine o elementi flessibili, cioà ̈ in grado di assecondare la curvatura impartita al modulo. In altre parole il modulo può assumere senza rompersi una configurazione concava o convessa.

Prove sperimentali hanno dimostrato che inglobando le celle fotovoltaiche - che, come si à ̈ detto, sono rigide - in una struttura a sandwich come quella descritta, le stesse celle riescono ad assecondare le curvature impartite al modulo, senza rompersi.

Ad esempio un modulo rettangolare lungo 1 metro à ̈ in grado di flettersi al punto tale che le sue due estremità giacciono su piani ortogonali. Moduli più lunghi, ad esempio aventi lunghezza pari a 6 metri, possono addirittura essere arrotolati per facilitarne il trasporto non superando la curvatura massima consentita.

Ad esempio, i fogli di etilene vinil acetato sono configurati per essere laminati, e quindi polimerizzare, ad una temperatura maggiore o uguale a circa 150°C per un tempo inferiore a 30 minuti. Con il nome commerciale Vistasolar sono commercializzati film di etilene vinil acetato adatti per la realizzazione del modulo fotovoltaico oggetto dell’invenzione.

Preferibilmente la prima lamina di supporto à ̈ realizzata in un materiale scelto tra il polivinilfluoruro, il polivinildenfluoruro, il polietileneterftalato, un elastomero termoplastico a base stirenica o poliolefinica o poliuretanica o di poliestere o poliammidica.

Più preferibilmente la prima lamina di supporto à ̈ realizzata in polivinilfluoruro. Ad esempio un materiale adatto ad essere utilizzato come prima lamina à ̈ commercializzato in film dalla ditta DuPont con il nome Tedlar.

In alternativa la prima lamina di supporto à ̈ una lamina metallica, ad esempio una sottile lamina di alluminio.

La pellicola plastica trasparente à ̈ realizzata in un materiale scelto tra l’etilene tetrafluoroetilene, il polietilene tereftalato, il fluoro etilene propilene, il politetrafluoroetilene, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una o più pellicole realizzate con detti materiali e/o una o più pellicole in etilene vinil acetato.

Nella forma di realizzazione preferita del modulo, la pellicola plastica trasparente, cioà ̈ il frontsheet, à ̈ in etilene tetrafluoroetilene ETFE, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una pellicola in etilene tetrafluoroetilene ETFE e una o più pellicole in etilene vinil acetato EVA. In pratica la pellicola trasparente à ̈ un singolo film oppure à ̈ essa stessa un laminato di diversi film.

La pellicola trasparente realizzata come descritto ha dimostrato una maggiore trasparenza rispetto alle lastre di vetro normalmente utilizzate per realizzare moduli fotovoltaici in silicio cristallino.

Preferibilmente la pellicola plastica trasparente ha uno spessore compreso nell’intervallo 10 µm – 200 µm. Con questo spessore à ̈ stato riscontrata una trasparenza maggiore del 2%-4% rispetto ad una lastra di vetro.

La pellicola plastica trasparente costituisce un eccellente schermo protettivo contro gli agenti atmosferici potenzialmente pericolosi, come ad esempio la grandine, la polvere, ecc..

In una forma di realizzazione la pellicola plastica trasparente à ̈ calandrata sugli altri strati del sandwich, almeno in corrispondenza di alcune aree. Questo consente di creare un leggero bassorilievo, o pattern, sulla superficie della pellicola esposta all’atmosfera. L’effetto che si ottiene à ̈ quello di far sporgere parte della pellicola per realizzare una sorta di cuscinetto per l’assorbimento degli urti di piccoli oggetti, ad esempio sassolini o polvere scagliata dal vento contro il modulo.

Pertanto, come descritto, la pellicola trasparente preferibilmente non à ̈ sovrastata da altri strati, ma à ̈ direttamente esposta all’aria.

Preferibilmente le celle fotovoltaiche sono elettricamente connesse per mezzo di fili o nastri conduttori, comunemente definiti col termine ribbon.

Le celle fotovoltaiche possono essere connesse in vario modo. Ad esempio in una forma di realizzazione il modulo comprende più stringhe di celle; ciascuna stringa contiene dalle sei alle ventiquattro celle fotovoltaiche elettricamente connesse in serie e le stringhe sono connesse tra loro secondo in serie, o in parallelo, o in serie e parallelo secondo lo schema desiderato.

Nella forma di realizzazione preferita, il modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione comprende una seconda lamina di supporto, definita backsheet, flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, posizionata contro la prima lamina di supporto, dalla parte opposta rispetto alle celle fotovoltaiche, e un terzo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la prima lamina e la seconda lamina. Anche la seconda lamina di supporto e il terzo foglio di etilene vinil acetato sono laminati a caldo, e preferibilmente sottovuoto, insieme agli altri elementi che compongono la struttura a sandwich del modulo, ovvero anche la seconda lamina di supporto e il terzo foglio di etilene vinil acetato concorrono a realizzare la struttura a sandwich del modulo.

Nella forma di realizzazione preferita non à ̈ previsto alcuno strato ulteriore tra il backsheet e l’aria esterna.

Più preferibilmente la seconda lamina à ̈ una lastra metallica, ad esempio in alluminio. Un valore di spessore adatto à ̈ ad esempio inferiore a 5 mm. Questo consente alla lastra metallica di restare flessibile rispetto al relativo piano di giacitura della lastra non deformata.

Disporre della seconda lamina, cioà ̈ del backsheet, in metallo consente di ottenere validi risultati per quanto concerne la dissipazione del calore. In altre parole, consentendo al modulo di dissipare il calore in eccesso attraverso uno scambio termico convettivo tra la seconda lamina e l’atmosfera si evitano surriscaldamenti delle celle fotovoltaiche e quindi si evitano indesiderate riduzioni della relativa efficienza.

Preferibilmente il modulo comprende asole passanti che si estendono in corrispondenza del perimetro del modulo. Le asole servono per aumentare la velocità di installazione, e ridurre i costi dovuti all’acquisto di strutture di sostegno idonee. Infatti la presenza di asole direttamente sul modulo fotovoltaico permette l’utilizzo di elementi di fissaggio semplici come viti e bulloni di diverso tipo i quali a loro volta permettono l’installazione rapida e senza l’utilizzo di sottostrutture complicate.

In un suo secondo aspetto, indipendente dal primo e per il quale la Richiedente si riserva di depositare una domanda di brevetto divisionale, la presente invenzione concerne un modulo fotovoltaico comprende un proprio inverter per la trasformazione della corrente elettrica continua CC in corrente elettrica alternata AC direttamente alimentabile a quadri elettrici AC senza l’interposizione di quadri elettrici DC e inverter condivisi fra più moduli. I vantaggi logistici ottenuti con questa soluzione sono importanti e si traducono in risparmi di tempo e costi di installazione di un impianto fotovoltaico.

La caratteristica di dotare i moduli fotovoltaici di propri inverter à ̈ attuabile anche con moduli secondo la tecnica nota, ovvero non à ̈ una caratteristica necessariamente dipendente da quelle descritte in relazione al primo aspetto dell’invenzione. Chiaramente à ̈ preferibile che il modulo secondo il primo aspetto dell’invenzione sia dotato di un proprio inverter, come descritto in relazione al secondo aspetto.

Preferibilmente l’inverter à ̈ fissato sulla superficie inferiore del backsheet, disallineato rispetto a tutte le celle fotovoltaiche del modulo stesso, oppure à ̈ fissato ad una nervatura o a una cornice di rinforzo associata al modulo.

Preferibilmente ciascun modulo comprende nervature di rinforzo che si estendono in corrispondenza di due o più bordi del modulo, oppure comprende una cornice di rinforzo che si estende in corrispondenza di almeno parte del perimetro del modulo, per ostacolare le torsioni del modulo stesso e renderlo rigido e portante ma mantenendo il raggio di curvatura desiderato Preferibilmente le nervature di rinforzo e la cornice di rinforzo sono realizzati con profilati metallici, oppure con ondulazioni o piegature del perimetro del backsheet o ancora con lamine metalliche.

Preferibilmente almeno alcune di dette nervature di rinforzo e almeno parte di detta cornice di rinforzo sono provviste di dissipatori di calore, ad esempio del tipo ad alette.

La presente invenzione concerne inoltre un pannello fotovoltaico comprendente uno o più moduli fotovoltaici descritti sopra, semplicemente disposti in un assieme o anche elettricamente connessi.

Preferibilmente il pannello comprende uno o più moduli incollati su lamiera grecata planare o anche calandrata e curva, del tipo utilizzato per le coperture degli edifici, diventando a tutti gli effetti un prodotto edilizio

In un suo terzo aspetto la presente invenzione concerne un metodo secondo la rivendicazione 18 per produrre un modulo fotovoltaico con celle in silicio cristallino.

In particolare, il metodo comprende le fasi:

a) predisporre il seguente assieme di elementi nell’ordine indicato: - una prima lamina di supporto, sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura;

- una o più celle fotovoltaiche in silicio cristallino disposte direttamente appoggiate sulla faccia superiore della prima lamina, oppure disposte su almeno un primo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la prima lamina e le celle fotovoltaiche;

- almeno una pellicola plastica trasparente disposta direttamente a contatto con la superficie superiore delle celle fotovoltaiche, per isolarle rispetto all’esterno, oppure disposta su almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la pellicola plastica trasparente e le celle fotovoltaiche;

b) laminare a caldo l’assieme di elementi fino ad ottenere un modulo fotovoltaico con struttura a sandwich, flessibile rispetto al piano di giacitura del modulo stesso.

All’occorrenza la fase a) comprende la polimerizzazione dell’etilene vinil acetato e della pellicola trasparente per formare e/o la predisposizione di elementi per la connessione elettrica in serie e/o in parallelo delle celle fotovoltaiche prima della laminazione a caldo dell’assieme.

Preferibilmente la prima lamina à ̈ in polivinilfluoruro o in metallo.

Preferibilmente l’assieme di elementi di cui alla fase a) comprende inoltre una seconda lamina di supporto, il backsheet, flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, posizionata sulla e contro la prima lamina di supporto, dalla parte opposta rispetto alle celle, e un terzo foglio di etilene vinil acetato interposto tra la prima lamina e la seconda lamina.

Preferibilmente la seconda lamina à ̈ in metallo.

La fase b) à ̈ attuabile ad esempio in batch, predisponendo l’assieme di strati da laminare in un forno di laminazione e sottovuoto.

In alternativa la fase b) à ̈ attuabile in continuo, accoppiando meccanicamente nastri continui dei vari strati del sandwich e alimentando l’assieme al forno di laminazione, all’interno del quale à ̈ creato il vuoto oppure l’atmosfera à ̈ formata da gas inerti; in questa circostanza l’interno del forno à ̈ isolato dall’esterno per mezzo di rulli pressori contrapposti che schiacciano il sandwich in entrata, per estrarre l’aria dai suoi strati prima dell’ingresso nel forno, e in uscita per mantenere la tenuta. Eventualmente il forno può essere dotato di più coppie di rulli pressori in ingresso e in uscita e ciascuna coppia può essere dotata di una campana di contenimento e un pompa di estrazione dell’aria che aspira l’aria dalla campana.

Breve descrizione dei disegni

Maggiori dettagli dell’invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni esemplificativi e non limitativi, nei quali:

- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica e esplosa di un modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione, in una configurazione non deformata;

- la figura 2 Ã ̈ una vista frontale di una prima forma di realizzazione di un modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione, in una configurazione deformata;

- la figura 3 Ã ̈ una vista posteriore del modulo fotovoltaico mostrato in figura 2;

- la figura 4 Ã ̈ una vista in prospettiva del modulo fotovoltaico mostrato in figura 2, in una configurazione non deformata;

- la figura 5 à ̈ una vista in prospettiva di un pannello solare provvisto di più moduli fotovoltaici secondo la prima forma di realizzazione;

- la figura 6 Ã ̈ una vista in prospettiva di una seconda forma di realizzazione del modulo fotovoltaico secondo la presente invenzione, in una configurazione non deformata;

- la figura 7 Ã ̈ una vista in prospettiva, parziale e posteriore, del modulo mostrato fotovoltaico in figura 6;

- la figura 8 Ã ̈ una vista schematica, in prospettiva posteriore e parzialmente esplosa, del modulo fotovoltaico mostrato in figura 6.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

In figura 1 à ̈ mostrato uno schema costruttivo di un modulo fotovoltaico 1 secondo la presente invenzione, comprendente una prima lamina di supporto B1, sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, una o più celle fotovoltaiche C in silicio cristallino, disposte sulla faccia superiore della prima lamina B1, direttamente o con l’interposizione di almeno un primo foglio di etilene vinil acetato EVA1, e una pellicola plastica trasparente 2, o frontsheet, disposta sulle celle fotovoltaiche C per isolarle rispetto all’esterno, direttamente o con l’interposizione di almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato EVA2.

Tra le celle fotovoltaiche C, preferibilmente in silicio policristallino, e la pellicola 2, oppure tra le celle fotovoltaiche e il secondo foglio di etilene vinil acetato EVA2, sono interposti i cosiddetti ribbon ovvero sottili nastri metallici saldati che realizzano la connessione elettrica delle celle le une alle altre e/o con la scatola di raccolta del modulo (mostrata in figura 9).

Il secondo foglio di etilene vinil acetato EVA2 può essere non presente qualora la pellicola 2 già contenga un proprio foglio di etilene vinil acetato; questo à ̈ il caso, ad esempio, in cui la pellicola 2 à ̈ ottenuta laminando più strati, uno dei quali – quello inferiore – à ̈ un foglio di etilene vinil acetato.

Preferibilmente la pellicola trasparente 2 à ̈ in etilene tetrafluoroetilene ETFE, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una pellicola in etilene tetrafluoroetilene ETFE e una o più pellicole in etilene vinil acetato.

Nell’esempio mostrato in figura 1 la prima lamina B1, definita backsheet, à ̈ una lamina in polivinilfluoruro, ad esempio in Tedlar, materiale commercializzato dalla ditta DuPont. In alternativa la prima lamina B1 à ̈ in metallo, e preferibilmente à ̈ un foglio di alluminio o acciaio inox di spessore inferiore a4-5 mm.

Il modulo 1 così realizzato à ̈ flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, come mostrato nelle figure 2 e 3, ovvero può assumere una conformazione concava o convessa e, se sufficientemente lungo, anche concava per una parte e convessa per un’altra.

Preferibilmente la lamina B1 à ̈ in polivinilfluoruro e il modulo 1 à ̈ provvisto di un’ulteriore lamina di supporto B2, mostrata nell’esploso di figura 1, in un materiale metallico, più preferibilmente alluminio o acciaio inox. Almeno un foglio EVA3 di etilene vinil acetato à ̈ interposto tra le lamine B1 e B2 per consentire la laminazione della lamina B2 insieme al resto degli strati del modulo in fase di produzione.

Una volta che gli strati 2, EVA2, R, C, EVA1, B1, ed eventualmente anche gli strati EVA3 e B2 sono stati sovrapposti, l’assieme viene inserito in un forno laminatoio ad alta temperatura, ad esempio circa 200° per un tempo sufficiente ad ottenere la polimerizzazione dell’etilene vinil acetato, la compattazione degli strati e l’estrazione dell’aria dai relativi interstizi. Nel forno laminatoio la pellicola trasparente 2 può anche subire una calandratura con appositi rulli che imprimono sulla pellicola 2 il pattern desiderato.

Quando l’assieme à ̈ stato compattato e risulta aggregato, viene estratto dal forno laminatoio, ottenendo il modulo 1.

Nell’esempio mostrato nelle figure 2 e 3 il modulo 1 comprende quindici celle C1, C2,…, CN, disposte in due file. Le celle C di ciascuna fila sono connesse in serie dai relativi ribbon R e la fila à ̈ connessa al connettore elettrico 3 o 4.

La configurazione non deformata del modulo 1 Ã ̈ mostrata in figura 4. In altre parole questa figura mostra il modulo 1 non flesso e giacente nel relativo piano di giacitura.

La figura 5 mostra un pannello fotovoltaico P comprendente sei moduli fotovoltaici 1 disposti in file parallele di due moduli. In particolare i moduli sono applicati ad una base di supporto 5, ad esempio sono incollati ad una lamina metallica grecata del tipo normalmente utilizzato come coperture dei tetti degli edifici, planare o calandrata e curva, diventando a tutti gli effetti un prodotto edilizio. La base di supporto 5 comprende nervatura di rinforzo 6.

La figura 6 mostra in prospettiva e dall’alto una forma di realizzazione alternativa del modulo 1’ fotovoltaico secondo la presente invenzione. Il modulo 1’ comprende sessanta celle C in silicio policristallino disposte secondo una matrice 6x10. Il modulo 1’ comprende il backsheet B1 in tedlar e la lamina di supporto B2 in alluminio. Il modulo 1’ comprende due nervature di rinforzo 7, in particolare profilati metallici a C, applicati longitudinalmente sulla lamina inferiore B2, in prossimità di due lati, e aventi la funzione di limitare la flessione del modulo 1’ entro i limiti desiderati e renderlo portante ai carichi neve ma curvo.

La figura 7 mostra una parte del modulo 1’ dal basso e in prospettiva. Il modulo 1’ comprende un proprio inverter 8 fissato alla lamina inferiore B2 del modulo 1’ per mezzo di un’apposita staffa 12 che mantiene l’inverter 8 separato dalla lamina B2 e disassato rispetto alle celle C. In particolare l’inverter 8 si trova in corrispondenza di una porzione del modulo 1’ non intercettata dalle celle C. In questo modo consente la corretta circolazione dell’aria e si evita il surriscaldamento localizzato della porzione di modulo 1’ in corrispondenza dell’inverter 8. Si noti che un modulo fotovoltaico tradizionale soffre di una perdita di efficienza corrispondente a circa 1 W per ogni grado centigrado di aumento della temperatura oltre i 25°C. Pertanto prevedere l’inverter 8 lontano dalle celle C e ben areato à ̈ un vantaggio.

Il modulo 1’ comprende inoltre una scatola di giunzione 11 alimentata dai ribbon del modulo 1’ e connessa all’inverter 8 per mezzo di connettori standard.

Asole passanti e ortogonali 9 e 10 sono previste in corrispondenza degli angoli del modulo 1’. Le asole consentono l’inserimento di un perno di fissaggio del modulo 1’ a una struttura di supporto esterna o direttamente sul tetto di un capannone evitando l’utilizzo di molti altri materiali di fissaggio. Inoltre le asole 9 e 10 consentono all’installatore di sfruttare un certo margine di regolazione nel posizionare il modulo 1’.

La figura 8 mostra schematicamente la configurazione dell’assieme comprendente la scatola di giunzione 11, nella quale confluiscono le connessioni dei ribbon delle celle C, connessa elettricamente all’inverter 8 per mezzo dei cavi 14+14’ e 15+15’. L’inverter 8 alimenta corrente alternata AC ad un’utenza esterna o un quadro elettrico AC attraverso il cavo 13. La staffa 12 mantiene l’inverter 8 separato dalla superficie della lamina B2 e dalla scatola di giunzione 11.

Le nervature 7 possono essere configurate anche come una cornice che si estende lungo il perimetro del modulo 1’. Alle nervature 7 possono essere collegate superfici alettate (non mostrate) per massimizzare la dissipazione del calore.

Il modulo 1 o 1’ à ̈ fabbricato prevedendo l’iniziale stringatura delle celle C tramite ribbon R, ovvero la saldatura delle celle una all’altra per formare stringhe di celle C. Le celle C così connesse sono disposte sulla lamina di supporto B1, come spiegato sopra, secondo lo schema desiderato. Il sandwich viene laminato a caldo, e preferibilmente sottovuoto, e poi successivamente refilato e finito. Il modulo così formato viene provvisto delle nervature di rinforzo 7, dell’inverter 8 e di altri accessori per formare il pannello P.

Eventualmente in fase di laminazione la pellicola trasparente 2 viene calandrata per imprimere un pattern.

Claims (24)

1. Rivendicazioni 1. Modulo fotovoltaico (1) comprendente: - una prima lamina di supporto (B1), sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura; - una o più celle fotovoltaiche (C) in silicio cristallino disposte sulla faccia superiore della prima lamina di supporto (B1), direttamente o con l’interposizione di almeno un primo foglio di etilene vinil acetato (EVA1); - almeno una pellicola plastica trasparente (2) disposta sulle celle fotovoltaiche (C) per isolarle rispetto all’esterno, direttamente o con l’interposizione di almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato (EVA2); in cui la prima lamina di supporto (B1), le celle fotovoltaiche (C), la pellicola plastica trasparente (2) e, se presenti, i fogli di etilene vinil acetato (EVA1, EVA2), sono laminati insieme a caldo a formare un sandwich flessibile rispetto al relativo piano di giacitura e capace di assumere una configurazione convessa o concava.
2. 2. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la prima lamina di supporto (B1) Ã ̈ realizzata in un materiale scelto tra il polivinilfluoruro, il polietilene tereftalato, il polivinildenfluoruro, un elastomero termoplastico, oppure loro combinazioni, oppure in metallo.
3. 3. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 2, in cui la prima lamina di supporto (B1) Ã ̈ realizzata in Tedlar o in alluminio.
4. 4. Modulo fotovoltaico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui detta pellicola plastica trasparente à ̈ realizzata in un materiale scelto tra l’etilene tetrafluoroetilene (ETFE), il polietilene tereftalato, il fluoro etilene propilene, il politetrafluoroetilene, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una o più pellicole realizzate con detti materiali e/o una o più pellicole in etilene vinil acetato.
5. 5. Modulo fotovoltaico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui detta pellicola plastica trasparente ha uno spessore compreso nell’intervallo 15 µm – 100 µm.
6. 6. Modulo fotovoltaico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui le celle fotovoltaiche sono elettricamente connesse per mezzo di fili o nastri conduttori interposti tra le celle fotovoltaiche e la pellicola trasparente, o tra le celle fotovoltaiche e il secondo foglio di etilene vinil acetato (EVA2).
7. 7. Modulo fotovoltaico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, comprendente una seconda lamina di supporto (B2), flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, posizionata sulla prima lamina di supporto (B1), dalla parte opposta rispetto alle celle (C), e un terzo foglio di etilene vinil acetato (EVA3) interposto tra la prima lamina (B1) e la seconda lamina (B2), e in cui anche la seconda lamina di supporto (B2) e il terzo foglio di etilene vinil acetato (EVA3) sono laminati a caldo insieme agli altri elementi che compongono la struttura a sandwich del modulo (1).
8. 8. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 7, in cui detta seconda lamina (B2) Ã ̈ una lastra metallica.
9. 9. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 8, in cui lo spessore di detta lastra metallica à ̈ inferiore a 5 mm.
10. 10. Modulo fotovoltaico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, comprendente nervature di rinforzo (7) che si estendono in corrispondenza di due o più bordi del modulo, o una cornice di rinforzo che si estende in corrispondenza di almeno parte del perimetro del modulo, per ostacolare le torsioni del modulo stesso e per impedire flessioni del modulo oltre un limite desiderato.
11. 11. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 10, in cui dette nervature di rinforzo (7) e detta cornice di rinforzo sono realizzati con profilati metallici.
12. 12. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 10 o la rivendicazione 11, in cui almeno alcune di dette nervature di rinforzo (7) e almeno parte di detta cornice di rinforzo sono provviste di dissipatori di calore.
13. 13. Modulo fotovoltaico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, comprendente un proprio inverter (8), montato a bordo del pannello stesso, per trasformare l’energia elettrica in corrente continua prodotta dalle relative celle fotovoltaiche (C) direttamente in energia elettrica in corrente alternata alimentabile a quadri elettrici AC.
14. 14. Modulo fotovoltaico (1) secondo la rivendicazione 13, in cui il relativo inverter (8) à ̈ fissato sulla superficie inferiore del modulo opposta alla pellicola trasparente (2), disallineato rispetto a tutte le sue celle fotovoltaiche (C), oppure à ̈ fissato ad una nervatura/cornice di rinforzo (7).
15. 15. Pannello fotovoltaico (P) comprendente uno o più moduli fotovoltaici (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-14.
16. 16. Pannello fotovoltaico (P) secondo la rivendicazione 15, in cui il modulo o i moduli fotovoltaici (1) sono incollati ad una lamiera grecata del tipo utilizzato per realizzare le coperture degli edifici, a formare un assieme direttamente installabile sui tetti.
17. 17. Pannello secondo la rivendicazione 16, in cui detta lamiera grecata à ̈ provvista di una o più nervature di rinforzo.
18. 18. Metodo per produrre un modulo fotovoltaico (1) con celle (C) in silicio cristallino, comprende le fasi: a) predisporre il seguente assieme di elementi nell’ordine indicato: - una prima lamina di supporto (B1), sostanzialmente piana e flessibile rispetto al relativo piano di giacitura; - una o più celle fotovoltaiche (C) in silicio cristallino disposte sulla faccia superiore della prima lamina (B1), direttamente o con l’interposizione di almeno un primo foglio di etilene vinil acetato (EVA1); - una pellicola plastica trasparente (2) disposta direttamente sulle celle fotovoltaiche, o con l’interposizione di almeno un secondo foglio di etilene vinil acetato (EVA2), per isolarle rispetto all’esterno; b) laminare a caldo l’assieme di elementi per formare un modulo fotovoltaico (1) con struttura a sandwich, flessibile rispetto al piano di giacitura del modulo stesso.
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui la fase b) à ̈ attuata fino ad ottenere la polimerizzazione della pellicola trasparente (2) e, se presente, dell’etilene vinil acetato (EVA1, EVA2).
20. 20. Metodo secondo la rivendicazione 18 o la rivendicazione 19, in cui la fase a) comprende inoltre la predisposizione di elementi (R) per la connessione elettrica in serie e/o in parallelo delle celle fotovoltaiche (C) prima della laminazione a caldo dell’assieme.
21. 21. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 18-20, in cui la prima lamina di supporto (B1) à ̈ realizzata in un materiale scelto tra il polivinilfluoruro, il polietilene tereftalato, il polivinildenfluoruro, un elastomero termoplastico, oppure loro combinazioni, oppure à ̈ realizzata in metallo.
22. 22. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 18-21, in cui detta pellicola plastica trasparente à ̈ realizzata in un materiale scelto tra l’etilene tetrafluoroetilene (ETFE), il polietilene tereftalato (PET), il fluoro etilene propilene, il politetrafluoroetilene, oppure à ̈ una pellicola ottenuta laminando insieme una o più pellicole realizzate con detti materiali e/o una pellicola in etilene vinil acetato
23. 23. Metodo secondo la rivendicazione 21 o la rivendicazione 22, in cui l’assieme di elementi di cui alla fase a) comprende inoltre una seconda lamina di supporto (B2), in metallo, flessibile rispetto al relativo piano di giacitura, posizionata sulla prima lamina di supporto (B1), dalla parte opposta rispetto alle celle (C), e un terzo foglio di etilene vinil acetato (EVA3) interposto tra la prima lamina (B1) e la seconda lamina (B2).
24. 24. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 18-23, in cui la fase b) à ̈ attuata in un forno di laminazione, sottovuoto oppure in atmosfera controllata utilizzando una o più coppie di cilindri pressori contrapposti per schiacciare il sandwich in entrata e in uscita dal forno così da estrarre l’atmosfera controllata dai suoi vari strati prima della laminazione a caldo e mantenere il forno isolato dall’esterno.