ITTO20120095U1 - Pannello fotovoltaico flessibile. - Google Patents
Pannello fotovoltaico flessibile.Info
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Description
DESCRI ZIONE del modello di utilità dal titolo:
"Pannello fotovoltaico flessibile"
DESCRIZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un pannello fotovoltaico flessibile comprendente:
- una pluralità di celle fotovoltaiche posiziona-te secondo una disposizione planare a maglia qua-drata o rettangolare;
- almeno uno strato incapsulante di materiale plastico flessibile atto a contenere in esso dette celle fotovoltaiche, detto strato incapsulante es-sendo formato da un primo e da un secondo strato disposti su lati opposti di detta pluralità di cel-le fotovoltaiche e fusi attorno a dette celle fotovoltaiche ;
- almeno uno strato frontale di materiale pla-stico flessibile unito e sovrapposto a detto strato incapsulante su una sua prima superficie, detto strato frontale essendo esposto in uso alla luce solare, ed essendo almeno in parte di materiale resistente agli ultravioletti; ed
- almeno uno strato posteriore di materiale pla-stico flessibile unito e sovrapposto a detto strato incapsulante su una sua seconda superficie, opposta a detta prima superficie.
Un pannello flessibile di questo tipo è de-scritto ad esempio nel brevetto italiano n.
1362085.
Un problema dei pannelli flessibili è connesso alla formazione di microfratture sulle celle, dovu-ta principalmente a flessioni eccessive del pannel-lo, oltre il suo limite di tolleranza, a carichi di punta sulla superficie del pannello, ad impatti violenti quali quelli dovuti alla grandine, ed a stress termici.
Un altro problema è connesso alla gestione del calore che si produce localmente a causa della cat-tiva conducibilità elettrica nel bordo di rottura delle microfratture, od anche a causa della forma-zione di hot spot determinata dall'ombreggiamento parziale del pannello. Più in generale, vi è una produzione di calore dovuta alla bassa conducibili-tà termica dei materiali incapsulanti.
Nei pannelli fotovoltaici flessibili convenzio-nali il problema delle microfratture viene normalmente affrontato attraverso la scelta di materiali con elevata resilienza e con opportuni spessori; tuttavia il problema delle microfratture permane anche se limitato e non è praticamente risolvibile. Inoltre, una scelta di spessori eccessivi oltre a limitare la flessibilità del pannello porta ad in-crementarne i valori di NOCT (Normal Operating Cell Temperature), e quindi a diminuirne la resa alle alte temperature.
Uno scopo del trovato è pertanto quello di ren-dere disponibile un pannello flessibile che permet-ta di risolvere almeno in parte i problemi suddet-ti.
Tale scopo è raggiunto secondo il trovato da un pannello flessibile del tipo definito all'inizio, in cui fra ciascuna cella fotovoltaica ed una cella fotovoltaica ad essa adiacente è interposta una barra terminale di materiale elettricamente condut-tivo, una superficie frontale ed una superficie po-steriore della barra terminale essendo elettrica-mente connesse rispettivamente ad una superficie frontale della cella fotovoltaica e ad una superfi-cie posteriore della cella fotovoltaica adiacente, tramite un rispettivo elettrodo comprendente un film otticamente trasparente ed elettricamente isolante ed una pluralità di elementi lineari elettri-camente conduttivi sostanzialmente paralleli l'uno all'altro ed adesi ad una superficie di detto film.
Il particolare tipo di contattazione delle cel-le fotovoltaiche permette di migliorare la raccolta di energia superficiale e di gestire le microfrat-ture rendendo il loro effetto praticamente asinto-matico; il reticolo di conduttori permette infatti di recuperare l'energia delle parti microfratturate delle celle. Inoltre, la sovrabbondanza di contatti diminuisce il rischio di hot spot che può essere anche causa di incendi. Si aumenta quindi il livel-lo di raffreddamento del pannello.
In particolare, le modalità di contattazione delle celle sono quelle sviluppate da Day4 Energy Inc., ed oggetto di pubblicazioni brevettuali quali WO 2004/021455, WO 2007/095757 e WO 2009/076740. Dotando inoltre il pannello di diodi di bypass di-sposti in parallelo con ciascuna delle celle, come insegnato nella pubblicazione WO 2009/012567, è possibile creare una intelligente gestione dell'ombra. L'utilizzo di tali celle all'interno di pannelli fotovoltaici flessibili ne aumenta l'affidabilità e l'attesa di vita utile. Si ha inoltre una maggior possibilità di superare i test di certificazione perché l'utilizzo delle celle suddette limita le perdite di potenza causate ad esempio durante la prova grandine.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del pan-nello secondo il trovato risulteranno evidenti dal-la descrizione dettagliata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui
la figura 1 è una vista in sezione di un seg-mento di un pannello fotovoltaico secondo il trova-to, e
la figura 2 è una vista in prospettiva di una coppia di celle fotovoltaiche adiacenti intercon-nesse da elettrodi.
Secondo lo schema di stratificazione rappresen-tato in figura 1, un pannello fotovoltaico flessi-bile, indicato complessivamente con 1, comprende essenzialmente
- una pluralità di celle fotovoltaiche 2, in par-ticolare di silicio mono- o policristallino, posi-zionate secondo una disposizione planare a maglia quadrata o rettangolare;
- almeno uno strato incapsulante 3 di materiale plastico flessibile atto a contenere in esso le celle fotovoltaiche 2, tale strato incapsulante essendo formato da un primo e da un secondo strato 3a, 3b disposti su lati opposti delle celle fotovoltaiche 2 e fusi attorno ad esse;
- almeno uno strato frontale 4 unito e sovrappo-sto allo strato incapsulante 3 su una sua prima su-perficie, tale strato frontale 4 essendo esposto in uso alla luce solare, tale almeno uno strato fron-tale 4 essendo di materiale plastico flessibile, ed essendo almeno in parte di materiale resistente agli ultravioletti; ed
- almeno uno strato posteriore 5 di materiale plastico flessibile unito e sovrapposto a tale strato incapsulante 3 su una sua seconda superfi-cie, opposta a tale prima superficie.
Nella presente descrizione, i termini "fronta-le" e "posteriore" sono riferiti alla condizione d'uso del pannello fotovoltaico. Uno strato "fron-tale" è orientato verso la luce solare, trovandosi fra la sorgente di luce e lo strato incapsulante contenente le celle fotovoltaiche. Uno strato "po-steriore" si trova invece sul lato opposto dello strato incapsulante.
Lo strato incapsulante 3 suddetto può essere ad esempio di poliuretano o di olefina termoplastica avente basso coefficiente di permeabilità al vapore acqueo
Lo strato frontale 4 può essere ad esempio di policarbonato o di polietilentereftalato (PET). Lo strato posteriore 6 può essere ad esempio di policarbonato o di polietilentereftalato. Preferi-bilmente, anche lo strato posteriore 6 è di olefina termoplastica avente basso coefficiente di permea-bilità al vapore acqueo. Per olefina termoplastica (TPO) si intende convenzionalmente una miscela eterofasica comprendente una fase di omopolimero di etilene e/o propilene (o di copolimero statistico etilene-propilene) ed una fase costituita da un elastomero termoplastico etilene-propilene a bloc-chi. In particolare, lo strato posteriore 6 può comprendere una membrana impermeabilizzante di TPO, del tipo utilizzato in edilizia.
Il pannello sopra descritto è ottenuto mediante processi a caldo di tipo convenzionale, ad esempio laminazione a vuoto, calandratura, ecc..
In corrispondenza degli interspazi fra ciascuna cella e quelle adiacenti vi è soltanto materiale plastico flessibile ed eventualmente i conduttori che collegano fra loro le varie celle. Di conse-guenza, il pannello può essere piegato in modo re-lativamente agevole in corrispondenza di tali in-terspazi. Per facilitare il piegamento del pannello in corrispondenza degli interspazi suddetti possono inoltre essere ricavate delle cerniere integrali, ad esempio mediante termoformatura.
Come si può vedere anche in figura 2, fra cia-scuna cella fotovoltaica 2 ed una cella fotovoltai-ca 2 ad essa adiacente è interposta una barra ter-minale 21 di materiale elettricamente conduttivo. Tale barra terminale 21 può essere disposta in modo complanare con le celle 2, come nell'esempio illu-strato, oppure connessa alla superficie posteriore di una rispettiva cella, secondo la disposizione rappresentata in WO 2009/076740, qui incorporato per riferimento.
In ogni caso, una superficie frontale 21a ed una superficie posteriore 21b della barra terminale 21 sono elettricamente connesse rispettivamente ad una superficie frontale 2a della prima cella fotovoltaica 2 e ad una superficie posteriore 2b della cella fotovoltaica 2 adiacente alla prima. Ciascuna di tali connessioni elettriche è ottenuta tramite un rispettivo elettrodo 23 comprendente un film 24 otticamente trasparente ed elettricamente isolante ed una pluralità di elementi lineari 25 elettrica-mente conduttivi (ad esempio fili o strisce), so-stanzialmente paralleli l'uno all'altro ed adesi ad una superficie del film 24. Un modo per realizzare gli elettrodi 23 è descritto in WO 2004/021455, qui incorporato per riferimento.
Ciascun elettrodo 23 è disposto in modo che i rispettivi elementi lineari 25 siano in contatto elettrico alternativamente con l'una o l'altra di delle superfici frontale e superiore 21a, 21b della barra terminale 21 e con l'una o l'altra delle su-perfici frontale e superiore 2a, 2b delle celle fo-tovoltaiche 2. Come si può osservare in figura 2, gli elementi lineari 25 si estendono, secondo una vista in pianta, perpendicolarmente alla barra ter-minale 21 e ad un lato perimetrale delle celle fo-tovoltaiche 2.
La superficie frontale 2a di ciascuna cella fo-tovoltaica 2 presenta una pluralità di strisce col-lettrici 26 elettricamente conduttive parallele l'una all'altra. Tali strisce sono prodotte ad esempio mediante serigrafia. Come si può osservare in figura 2, le strisce collettrici 26 sono dispo-ste perpendicolarmente rispetto agli elementi line-ari 25 connessi alla superficie frontale 2a della rispettiva cella fotovoltaica 2. Le strisce collet-trici 26 è in contatto elettrico con i rispettivi elementi lineari 25, formando un reticolo di elementi conduttivi. Tale reticolo permette di gestire le situazioni in cui si producono microfratture sulla cella fotovoltaica, in quanto nella maggior parte dei casi in cui una microfrattura interrompe la continuità di uno o più conduttori ad essa adia-centi vi è sempre almeno un percorso che permette di condurre la corrente elettrica alle barre termi-nali.
La superficie posteriore 2b di ciascuna cella fotovoltaica 2 presenta un rivestimento di materia-le conduttivo, il quale è in contatto elettrico con la pluralità di elementi lineari 25 connessa alla superficie posteriore 2b suddetta.
Posizionando all'interno del pannello diodi di bypass (non illustrati) disposti in parallelo con ciascuna delle celle, come insegnato nella pubbli-cazione WO 2009/012567, è possibile creare un cir-cuito in grado di prevenire la formazione di hot spot determinati da condizioni di parziale ombreg-giamento del pannello.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Pannello fotovoltaico flessibile (1) compren-dente : - una pluralità di celle fotovoltaiche (2) posi-zionate secondo una disposizione planare a maglia quadrata o rettangolare; - almeno uno strato incapsulante (3) di materiale plastico flessibile atto a contenere in esso dette celle fotovoltaiche, detto strato incapsulante es-sendo formato da un primo e da un secondo strato (3a, 3b) disposti su lati opposti di detta plurali-tà di celle fotovoltaiche e fusi attorno a dette celle fotovoltaiche; - almeno uno strato frontale (4) di materiale plastico flessibile unito e sovrapposto a detto strato incapsulante su una sua prima superficie, detto strato frontale essendo esposto in uso alla luce solare, ed essendo almeno in parte di materia-le resistente agli ultravioletti; ed - almeno uno strato posteriore (5) di materiale plastico flessibile unito e sovrapposto a detto strato incapsulante su una sua seconda superficie, opposta a detta prima superficie; caratterizzato dal fatto che fra ciascuna cella fotovoltaica ed una cella fotovoltaica ad essa adiacente è interposta una barra terminale (21) di materiale elettricamente conduttivo, una superficie frontale (21a) ed una superficie posteriore (21b) della barra terminale (21) essendo elettricamente connesse rispettivamen-te ad una superficie frontale (2a) della cella fo-tovoltaica e ad una superficie posteriore (2b) del-la cella fotovoltaica adiacente, tramite un rispet-tivo elettrodo (23) comprendente un film (24) otti-camente trasparente ed elettricamente isolante ed una pluralità di elementi lineari (25) elettrica-mente conduttivi sostanzialmente paralleli l'uno all'altro ed adesi ad una superficie di detto film.
- 2. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun elettrodo è disposto in modo che i rispet-tivi elementi lineari siano in contatto elettrico alternativamente con l'una o l'altra di dette su-perficie frontale e superiore della barra terminale e con l'una o l'altra di dette superficie frontale e superiore delle celle fotovoltaiche, detti ele-menti lineari estendendosi perpendicolarmente a detta barra terminale e ad un lato perimetrale del-le celle fotovoltaiche.
- 3. Pannello secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la superficie frontale (2a) di ciascuna cella fotovoltaica comprende una pluralità di strisce collettrici (26) elettricamente conduttive parallele l'una all'altra, disposte perpendicolarmente ri-spetto alla pluralità di elementi lineari (25) con-nessa alla superficie frontale della rispettiva cella fotovoltaica, detta pluralità di strisce col-lettrici essendo in contatto elettrico con la plu-ralità di elementi lineari.
- 4. Pannello secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, in cui in cui la superficie posteriore (2b) di ciascuna cella fotovoltaica comprende un rivesti-mento di materiale conduttivo, detto rivestimento essendo in contatto elettrico con la pluralità di elementi lineari connessa alla superficie posterio-re della rispettiva cella fotovoltaica.
- 5. Pannello secondo una delle rivendicazioni pre-cedenti, in cui detto strato posteriore comprende una membrana impermeabilizzante di olefina termoplastica.
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