RS61732B1

RS61732B1 - Fotonaponski modul i fotonaponski sistem

Info

Publication number: RS61732B1
Application number: RS20210488A
Authority: RS
Inventors: Vesselinka Petrova-Koch; Reiner Mackh; Annette Goss; Johann Mayer; Roland Hüttinger; Joerg Leckert; Joachim Wirth-Schön
Original assignee: Tubesolar Ag
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2021-05-31
Also published as: PL3231016T3; EP3231016B1; US20170331426A1; AU2015359270A1; AU2015359270B2; DK3231016T3; EP3231016A1; ES2865253T3; CY1124607T1; US10978994B2; HRP20210661T1; DE102014225631A1; PT3231016T; CN107004728A; SI3231016T1; HUE054368T2; CN107004728B; WO2016092090A1

Description

Opis

[0001] U dokumentima US 7,196,262 B2 i US 7,394,016 B2 su opisani fotonaponski modul i fotonaponski sistem.

[0002] WO 03/017376 A1 prikazuje termofotonaponski uređaj u kojem emiter zračenja raspoređen u centru cevi emituje elektromagnetno zračenje koje se u električnu energiju pretvara fotonaponskim elementom postavljenim na određenoj udaljenosti na staklenoj cevi od kvarcnog stakla otpornog na toplotu.

[0003] US 2008/0264472 A1 prikazuje fotonaponski uređaj u okviru kojeg je moguća kompenzacija volumena.

[0004] US 7,235,736 B1 opisuje solarnu ćeliju, kao i monolitnu integraciju cilindrične solarne ćelije.

[0005] US 2006/0185714 A1 prikazuje fleksibilnu solarnu ćeliju i postupak za njenu proizvodnju.

[0006] Jedan zadatak koji treba rešiti je odrediti fotonaponski modul sa povećanom efikasnošću. Još jedan zadatak koji treba rešiti je da se navede fotonaponski sistem koji ima veću efikasnost i zahteva manje napore u pogledu održavanja.

[0007] Naveden je fotonaponski modul. Fotonaponski modul je namenjen posebno za direktno pretvaranje energije sadržane u sunčevoj svetlosti u električnu energiju.

[0008] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, on sadrži najmanje jednu cev. Cev obuhvata glavni smer prostiranja i zakrivljenu unutrašnju površinu okrenutu ka unutrašnjosti cevi. Cev osim toga može imati zakrivljenu spoljnu površinu okrenutu od unutrašnje površine. Na primer, cev je cilindrična, posebno kružna cilindrična i obuhvata unutrašnjost. Cev je tako barem mestimično konstruisana na način šupljeg cilindra ili šupljeg kružnog cilindra. Spoljna površina cevi može činiti spoljnu površinu fotonaponskog modula. Fotonaponski modul tada može imati cilindričnu strukturu cevi.

[0009] Poželjno je da cev bar na nekim mestima ima oblik šupljeg kružnog cilindra. Glavni smer prostiranja tada odgovara visini šupljeg cilindra. U preseku okomitom na glavni smer prostiranja, cev tada ima oblik kružnog prstena. Unutrašnji krug kružnog prstena pritom čini unutrašnju površinu cevi.

[0010] Ovde i u daljem tekstu, pojmovi poput „cilindrični“ i / ili „šuplji cilindar“ ne smeju da se shvate u strogo geometrijskom smislu. Umesto toga, cilindrična cev ili cev u obliku šupljeg cilindra takođe mogu imati samo približno kružni poprečni presek okomit na glavni smer prostiranja. Na primer, cev ima eliptični presek okomit na glavni smer prostiranja, pri čemu numerička ekscentričnost elipse iznosi najviše 0,8.

[0011] Cev je napravljena tako da propušta svetlo. "Propušta svetlo" ovde i u nastavku znači da se najmanje 90%, poželjno najmanje 94% svetlosti koja pada na materijal koji propušta svetlo prenosi kroz materijal. Na primer, cev je oblikovana od stakla ili plastike ili se sastoji od stakla ili plastike. Na primer, cev je oblikovana od kalcijum-natrijum-silikatnog stakla ili se sastoji od kalcijum-natrijum-silikatnog stakla. Kalcijum-natrijum-silikatno staklo naročito karakteriše niska cena.

[0012] Čvrstoća na lomljenje upotrebljenog stakla može se povećati brzim hlađenjem i/ili drugim posebnim In-Line postupcima. Ovo naročito omogućava upotrebu cevi u nepovoljnim uslovima životne sredine. Da bi se poboljšala prenosna svojstva materijala cevi, spoljna površina cevi takođe može biti antirefleksna. Na primer, u ovu svrhu se na spoljnu površinu cevi nanosi antirefleksni premaz.

[0013] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, ovaj osim toga sadrži mehanički fleksibilnu fotonaponsku komponentu. Fotonaponska komponenta sadrži raspored solarnih ćelija nanesen na noseću foliju. Ovde i u nastavku, raspored solarnih ćelija može se sastojati od jedne ili više solarnih ćelija, posebno povezanih na red. Raspored solarnih ćelija sadrži najmanje jedan aktivni sloj u kome se pri upadu sunčeve svetlosti mogu stvoriti slobodni nosači naelektrisanja.

[0014] Fotonaponska komponenta je konstruisana da bude mehanički fleksibilna. Konkretno, raspored solarnih ćelija i noseća folija konstruisani su da budu mehanički fleksibilni.

„Mehanički fleksibilan“ ovde i u nastavku podrazumeva da fotonaponska komponenta može biti savijena, namotana i/ili uvijena na nerazoran način. Konkretno, fotonaponska komponenta može da se namota i/ili savije, čak i nekoliko puta, bez promene njenih električnih i/ili optičkih svojstava.

[0015] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, fotonaponska komponenta je postavljena u unutrašnjosti cevi. Fotonaponska komponenta se posebno može potpuno rasporediti u unutrašnjosti. Fotonaponska komponenta je tada u potpunosti obuhvaćena materijalom cevi, barem okomito na glavni smer prostiranja. Poželjno je da se fotonaponska komponenta direktno graniči sa cevi. Alternativno, vazduh ili drugi gas može biti raspoređen između fotonaponske komponente i cevi.

[0016] Prema barem jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, raspored solarnih ćelija ima zakrivljenje. Zakrivljenje rasporeda solarnih ćelija bar mestimično prati zakrivljeni tok unutrašnje površine cevi. Drugim rečima, u preseku okomitom na glavni smer prostiranja, raspored solarnih ćelija i unutrašnja površina imaju slično zakrivljenje u matematičkom smislu. Na primer, unutrašnja površina cevi ima oblik elipse ili kruga u preseku okomitom na glavni smer prostiranja. U ovom slučaju, raspored solarnih ćelija ima, bar mestimično, oblik elipse ili kruga. Takođe je moguće da cela fotonaponska komponenta prati zakrivljeni tok unutrašnje površine.

[0017] Prema barem jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, raspored solarnih ćelija barem delimično pokriva unutrašnju površinu. Drugim rečima, u pogledu odozgo na cev iz unutrašnjosti u pravcu okomitom na glavni smer prostiranja, unutrašnja površina je bar delimično pokrivena rasporedom solarnih ćelija.

Pokrivena unutrašnja površina cevi tada formira površinu koja propušta svetlo za fotonaponski modul.

[0018] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, on se sastoji od cilindrične, svetlopropusne cevi koja zatvara unutrašnjost sa glavnim smerom prostiranja i zakrivljenom unutrašnjom površinom okrenutom ka unutrašnjosti i mehanički fleksibilne fotonaponske komponente sa rasporedom solarnih ćelija nanetih na noseću foliju.

Fotonaponska komponenta je raspoređena u unutrašnjosti. Raspored solarnih ćelija ima zakrivljenost, pri čemu zakrivljenost barem mestimično prati zakrivljeni tok unutrašnje površine cevi. Raspored solarnih ćelija barem delimično pokriva unutrašnju površinu, pri čemu pokrivena unutrašnja površina formira svetlopropusnu površinu fotonaponskog modula.

[0019] Kombinacija fleksibilne fotonaponske komponente sa svetlopropusnom cevi posebno omogućava korišćenje isplativog proizvodnog procesa i visok nivo efikasnosti. Efikasnost fotonaponskog modula ovde i u nastavku jeste generisana električna energija po pokrivenoj površini. Zakrivljena, na primer cilindrična, struktura fotonaponskog modula ima nekoliko prednosti u poređenju sa konvencionalnim ravnim fotonaponskim modulima s obzirom na efikasnost i radni vek fotonaponskog modula. Na primer, smanjuje se površina poprečnog preseka fotonaponskog modula, što rezultira time da se može postići veća otpornost fotonaponskog modula na vremenske uslove u slučaju, na primer, opterećenja vetrom i/ili snegom. Osim toga, zakrivljena spoljna površina rezultira efektom samočišćenja. Cilindrična struktura takođe smanjuje težinu fotonaponskog modula u poređenju sa ravnim fotonaponskim modulima, što znači da se može koristiti na zgradama sa krovovima koji mogu da podnesu statička opterećenja.

[0020] Osim toga, prirodna cirkulacija vazduha unutar cevi smanjuje radnu temperaturu fotonaponskog modula. U tu svrhu cev može biti otvorena barem na krajevima. Generalno, zbog zakrivljene, na primer cilindrične strukture, vodeno ili pasivno hlađenje fotonaponskih modula je lakše primeniti nego kod ravnih fotonaponskih modula. Niske radne temperature osiguravaju visok prinos energije i poboljšanu funkcionalnu pouzdanost. Zbog zakrivljene konstrukcije fotonaponske komponente, takođe se može koristiti sunčeva svetlost sa malim upadnim uglom, na primer kada je sunce nisko. To omogućava da se oslobodite onoga što je poznato kao uređaj za praćenje koji služi za pomeranje modula u funkciji položaja sunca u fotonaponskom modulu, a samim tim i složene mehanike i/ili elektronike. Čak i pri upotrebi u pustinjskim oblastima, je kod ovde opisanog fotonaponskog modula takođe moguće pasivno hlađenje. Ovo povećava efikasnost fotonaponskog modula i istovremeno smanjuje troškove održavanja.

[0021] Povećavanjem čvrstoće na kidanje cevi, spoljna površina cevi je takođe otpornija na površinska oštećenja i/ili otpornija na ogrebotine zbog, na primer, zrna peska. Kao rezultat, optička svojstva cevi mogu se zadržati čak i tokom dugotrajne upotrebe u ponekad lošim uslovima životne sredine.

[0022] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, fotonaponska komponenta ima najmanje jednu foliju za inkapsulaciju. Barem jedna folija za inkapsulaciju pokriva raspored solarnih ćelija fotonaponske komponente na najmanje jednoj spoljnoj površini. Na primer, najmanje jedna folija za inkapsulaciju u potpunosti pokriva donju površinu fotonaponske komponente okrenute prema unutrašnjoj površini cevi. Ovde folija za inkapsulaciju može biti u direktnom kontaktu, barem mestimično sa donjom površinom. Najmanje jedna folija za inkapsulaciju je poželjno napravljena tako da bude svetlopropusna. Osim toga, bar jedna folija za inkapsulaciju takođe može biti napravljena da bude mehanički fleksibilan.

[0023] U skladu sa najmanje jednim oblikom izvođenja fotonaponskog modula, fotonaponska komponenta ima najmanje dve folije za inkapsulaciju koje su međusobno povezane.

Raspored solarnih ćelija je u potpunosti raspoređen između najmanje dve folije za inkapsulaciju. Raspored solarnih ćelija poželjno se mestimično direktno graniči sa folijama za kapsulaciju. Svaka folija za inkapsulaciju poželjno je napravljena tako da bude mehanički fleksibilna. Ovde i u nastavku, „materijalna veza“ je veza u kojoj se elementi spoja ponekad drže zajedno atomskim i/ili molekularnim silama. Na primer, materijalna veza je lepljeni spoj i/ili fuzioni spoj. Konkretno, materijalna veza ne može se rastaviti na nerazoran način.

Drugim rečima, elementi spoja mogu da se razdvoje samo pomoću rastvarača ili razaranjem.

[0024] Na primer, fotonaponska komponenta može imati do tri folije za inkapsulaciju, a raspored solarnih ćelija je postavljen između najmanje dve folije za inkapsulaciju. Konkretno, sve folije za inkapsulaciju fotonaponske komponente mogu se međusobno povezati na materijalno vezan način.

[0025] Folije za inkapsulaciju mogu posebno da služe za mehaničku i/ili hemijsku zaštitu rasporeda solarnih ćelija od uticaja okoline. Na primer, folije za inkapsulaciju mogu zaštititi raspored solarnih ćelija od vlage. Folije za inkapsulaciju mogu posebno biti napravljene tako da budu otporne na UV zrake. To znači da folije za inkapsulaciju ne menjaju ili teško menjaju svoja optička i/ili mehanička svojstva pod UV zračenjem, čak i tokom dužeg vremenskog perioda.

[0026] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, raspored solarnih ćelija ima, bar mestimično, oblik kružnog luka sa poprečnim presekom okomitim na glavni smer prostiranja u okviru proizvodnih tolerancija. „U okviru proizvodnih tolerancija“ ovde i u nastavku znači da raspored solarnih ćelija nema oblik kružnog luka u strogom matematičko-geometrijskom smislu, ali da mogu postojati odstupanja koja mogu biti uzrokovana proizvodnjom. Na primer, raspored solarnih ćelija može imati oblik eliptičnog luka, pri čemu pridružena elipsa može imati numeričku ekscentričnost do 0,8. Osim toga, zakrivljenost fotonaponske komponente ne može biti ujednačena.

[0027] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, najmanje jedna od folija za inkapsulaciju je termoplastična folija. Sve folije za inkapsulaciju su poželjno termoplastične folije. Termoplastična folija se može formirati od plastike. Na primer, plastika na bazi silikona je pogodna kao materijal za foliju za inkapsulaciju. Termoplastična folija menja svoja mehanička svojstva kada se primeni toplota. Na primer, termoplastična folija se može laminiranjem naneti na raspored solarnih ćelija. Osim toga se materijalno povezivanje folija za inkapsulaciju može postići laminiranjem. Dodatno ili alternativno je moguće da se bar jedna folija za inkapsulaciju formira sa kopolimerom, kao što je na primer etilen-vinil acetat.

[0028] Upotreba termoplastične folije ima posebnu prednost u tome što je ona električno visoko izolaciona, nekorozivna i visoko fleksibilna čak i u nepovoljnim uslovima okoline. Ovde je zagarantovana mehanička fleksibilnost i na niskim i na visokim temperaturama. Osim toga, upotreba termoplastične folije omogućava reciklažu fotonaponskog modula na kraju njegovog životnog ciklusa. Na ovaj način se može obezbediti ekološki prihvatljiv i jeftin fotonaponski modul za jednokratnu upotrebu.

[0029] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, najmanje 30% i najviše 100% unutrašnje površine cevi pokriveno je rasporedom solarnih ćelija. Poželjno je da je najmanje 40% i najviše 70% unutrašnje površine cevi pokriveno rasporedom solarnih ćelija. Takođe je moguće da najmanje jedna folija za inkapsulaciju pokrije najmanje 20%, poželjno najmanje 30%, a najviše 100%, poželjno najviše 80%, unutrašnje površine cevi. Na primer, samo je deo unutrašnje površine cevi okrenut ka suncu opremljen rasporedom solarnih ćelija kako bi se uštedeli troškovi. Ovde je moguće da bar jedna folija za inkapsulaciju takođe ne pokriva celu unutrašnju površinu, već je postavljena samo na unutrašnjoj površini pokrivenoj rasporedom solarnih ćelija. Takođe je moguće da najmanje 30% i do 100% unutrašnje površine cevi čini područje prolaska svetlosti. Na primer, polovina omotača cilindrične cevi prekrivena je rasporedom solarnih ćelija, dok druga polovina omotača nije prekrivena rasporedom solarnih ćelija. Omotač cevi može biti spoljna površina cevi. Ovde je moguće da pokrivena polovina cilindra bude okrenuta suncu posle montaže fotonaponskog modula, to jest čini gornju stranu fotonaponskog modula.

[0030] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, područje prolaska svetlosti je jednostavno povezano područje. Drugim rečima, raspored solarnih ćelija pokriva neprekidnu površinu koja nema udubljenja. Na primer, površina prolaza svetlosti u ravnom stanju ima oblik, posebno zaobljenog, pravougaonika.

[0031] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, fotonaponska komponenta je u potpunosti obuhvaćena sa cevi okomito na glavni smer prostiranja. Ovde je moguće da cev bude otvorena na krajevima duž glavnog smera prostiranja i/ili da unutrašnji prostor bude slobodno dostupan na krajevima. Cev je konstruisana tako da bude neprekidna i u jednom komadu okomita na glavni smer prostiranja i potpuno zatvara fotonaponsku komponentu. Ovo omogućava zaštitu fotonaponske komponente od uticaja okoline.

[0032] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, raspored solarnih ćelija se nanosi na noseću foliju postupkom štampanja. Na primer, raspored solarnih ćelija može se naneti na noseći film pomoću inkdžet štampe. Noseća folija može biti tanka čelična folija ili tanka plastična folija. Nosač je posebno konstruisan da bude mehanički fleksibilan.

[0033] Na primer, raspored solarnih ćelija može se naneti na nosač folije u takozvanom procesu "roll-to-roll". U takvom procesu, nosač se prvo postavlja namotan u rolnu. Zatim se nosač folije odmotava sa rolne i raspored solarnih ćelija se štampa na noseću foliju. Nakon postupka štampanja, noseća folija, uključujući raspored solarnih ćelija koji se nanosi na noseću foliju, ponovo se namotava. Takav Roll-to-Roll proces posebno omogućava brzu i jeftinu proizvodnju rasporeda solarnih ćelija. Međutim, mogući su i drugi proizvodni procesi pomoću kojih se može obezbediti mehanički fleksibilan raspored solarnih ćelija.

[0034] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, raspored solarnih ćelija je raspored solarnih ćelija CIGS ili organski raspored solarnih ćelija. Raspored solarnih ćelija CIGS (CIGS: bakar indijum galijum selenid) sadrži bakar, indijum, galijum i diselenid kao materijale. Organski raspored solarnih ćelija formira se sa organskim slojevima. Takvi rasporedi solarnih ćelija imaju tu prednost što se mogu naneti na noseću foliju posebno jeftinim postupkom štampanja. Pored gore pomenutih materijala, raspored solarnih ćelija može osim toga da sadrži i druge slojeve, kao što je na primer elektroprovodljivi sloj koji može da se formira, na primer, sa prozirnim provodljivim oksidom. Osim toga, raspored solarnih ćelija može sadržati dodatne slojeve za kontaktiranje i/ili za električnu izolaciju.

[0035] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, raspored solarnih ćelija ima debljinu od najviše 5 mm, poželjno najviše 2,5 mm. Debljina rasporeda solarnih ćelija je jednaka prostiranju rasporeda solarnih ćelija okomito na glavnu ravan prostiranja noseće folije. Svaka noseća folija i/ili raspored solarnih ćelija imaju znatno veće prostiranje duž glavne ravni prostiranja noseće folije nego što je okomit na glavnu ravan prostiranja. Raspored solarnih ćelija je, dakle, tankoslojna solarna ćelija. Takva tankoslojna solarna ćelija može posebno biti konstruisana da bude mehanički fleksibilna i da se nanosi na noseću foliju pomoću procesa štampanja.

[0036] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, fotonaponska komponenta takođe ima komponentu koja emituje svetlost. Komponenta je konstruisana tako da bude mehanički fleksibilna. Komponenta koja emituje svetlost može biti, na primer, mehanički fleksibilna organska dioda koja emituje svetlost. Osim toga, komponenta koja emituje svetlost može biti mnoštvo neorganskih ili organskih dioda koje emituju svetlost koje su postavljene na mehanički fleksibilnom nosaču.

[0037] Komponenta koja emituje svetlost pokriva slobodna područja unutrašnje površine koja barem ponegde nisu pokrivena rasporedom solarnih ćelija. Na primer, polovina omotača cilindrične cevi pokrivena je rasporedom solarnih ćelija. Druga polovina omotača tada može biti pokrivena komponentom koja emituje svetlost. Konkretno, teži se ideji da se deo fotonaponskog modula može koristiti za generisanje električne energije iz sunčeve svetlosti, dok se drugi deo fotonaponskog modula može koristiti za generisanje svetlosti. Odgovarajući modul je stoga hibridni modul.

[0038] Komponenta koja emituje svetlost je električno izolovana od rasporeda solarnih ćelija. Osim toga, zakrivljenost komponente koja emituje svetlost u suštini prati zakrivljenu liniju unutrašnje površine cevi. Na primer, komponenta koja emituje svetlost je konstruisana tako da bude zakrivljena i u poprečnom preseku okomitom na glavni smer prostiranja ima oblik kružnog luka u okviru proizvodne tolerancije. Slobodna područja unutrašnje površine prekrivene komponentom tada mogu formirati površinu za izlaz svetlosti koju generiše komponenta koja emituje svetlost.

[0039] Prema barem jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, on ima mehanički fleksibilnu komponentu koja emituje svetlost, a komponenta koja emituje svetlost barem delimično pokriva slobodna područja unutrašnje površine koja nisu pokrivena rasporedom solarnih ćelija, pri čemu je komponenta koja emituje svetlost električno izolovana od rasporeda solarnih ćelija i zakrivljenost komponente koja emituje svetlost u principu prati zakrivljenu liniju unutrašnje površine.

[0040] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, u unutrašnjosti na donjoj površini fotonaponske komponente okrenutoj od unutrašnje površine, postavljen je akumulator. Akumulator je na primer u potpunosti zatvoren fotonaponskom komponentom i/ili sa cevi. Akumulator je pritom povezan sa fotonaponskom komponentom na električno provodljiv način. Akumulator može na primer biti litijum-jonski akumulator.

[0041] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, akumulator je postavljen za skladištenje električne energije generisane rasporedom solarnih ćelija.

Akumulator je na primer u ovu svrhu povezan sa rasporedom solarnih ćelija na elektroprovodljiv način. Osim toga, akumulator je postavljen da sa vremenskim kašnjenjem isporučuje uskladištenu električnu energiju komponenti koja emituje svetlost. U tu svrhu, akumulator takođe može elektroprovodljivo biti povezan sa komponentom koja emituje svetlost. Na primer, kada sunce danju sija, električna energija generisana rasporedom solarnih ćelija može da se skladišti, a da se zatim noću ponovo vraća u komponentu koja emituje svetlost u svrhu generisanja svetla.

[0042] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, cilindrična metalna cev je postavljena u unutrašnjosti na donjoj površini fotonaponske komponente. Metalna cev je poželjno oblikovana od metala ili se sastoji od metala. Na primer, metalna cev može

1

sadržati bakar ili se sastojati od bakra. Konkretno, metalna cev ima oblik šupljeg cilindra. Poželjno je da se metalna cev u potpunosti proteže duž glavnog smera prostiranja cevi.

[0043] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog modula, metalna cev je barem mestimično u direktnom dodiru sa fotonaponskom komponentom. Konkretno, metalna cev je povezana sa fotonaponskom komponentom na toplotno provodljiv način. Metalna cev zatvara vazduhom ili vodom ispunjen rashladni prostor. Metalna cev tako može biti rashladna cev koja otpadnu toplotu koju generiše fotonaponska komponenta odvodi u okolinu. Ovo hlađenje se odvija, na primer, cirkulacijom vazduha ili cirkulacijom vode unutar metalne cevi. U tu svrhu se može koristiti prirodna konvekcija i/ili pumpa ili ventilator.

[0044] Takođe se navodi fotonaponski sistem. Fotonaponski sistem je poželjno namenjen za ugradnju na otvorenom, na primer na krov kuće ili na poljoprivrednoj površini. Fotonaponski sistem sadrži veliki broj ovde opisanih fotonaponskih modula. To znači da su sve karakteristike objavljene za fotonaponski modul takođe objavljene za fotonaponski sistem i obrnuto.

[0045] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog sistema, on sadrži veliki broj fotonaponskih modula. Poželjno je da fotonaponski moduli nisu u direktnom fizičkom dodiru jedni s drugima. Drugim rečima, između fotonaponskih modula se nalazi neprekidan prazni prostor. Veličina praznog prostora, odnosno rastojanje između fotonaponskih modula, može se izabrati u zavisnosti od željenog područja upotrebe. Fotonaponski moduli se mogu međusobno električno povezati. Fotonaponski moduli se mogu povezati redno i/ili paralelno.

[0046] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog sistema, on takođe sadrži veliki držač i najmanje dve pričvrsne cevi. Držači mogu biti mehaničke komponente koje su predviđene za pričvršćivanje fotonaponskih modula na dve pričvrsne cevi. Pričvrsne cevi mogu imati elemente za pričvršćivanje koji se koriste, na primer, za pričvršćivanje držača na pričvrsne cevi.

[0047] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog sistema, svaki fotonaponski modul je mehanički povezan sa najmanje jednim držačem. Na primer, mehaničko povezivanje se vrši pomoću utičnog spoja, vijčanog spoja, lepljenog spoja i/ili steznog spoja.

[0048] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog sistema, svaki držač je pričvršćen za najmanje jednu pričvrsnu cev na mehanički odvojiv način. „Pričvršćeno na mehanički odvojiv način“ ovde i u daljem tekstu znači da se pričvršćenje na držačima na pričvrsnoj cevi može rastaviti bez razaranja. Konkretno, pričvrsna cev se ne razara kada se veza rastavi. Na primer, držač je pričvršćen za pričvrsnu cev pomoću utičnog spoja, vijčanog spoja i/ili steznog spoja. Mehanički odvojivo pričvršćenje omogućava jednostavnu i jeftinu razmenu pojedinačnih fotonaponskih modula fotonaponskog sistema. Na ovaj način se može izbeći zamena čitavog fotonaponskog sistema u slučaju neispravnosti fotonaponskog modula.

[0049] Prema najmanje jednom obliku izvođenja fotonaponskog sistema, on obuhvata veliki broj fotonaponskih modula, veliki broj držača i najmanje dve pričvrsne cevi, pri čemu je svaki fotonaponski modul mehanički povezan sa najmanje jednim držačem i svaki držač je mehanički odvojivo pričvršćen na najmanje jednu pričvrsna cev.

[0050] U slučaju fotonaponskog sistema, naročito se teži ideji da se obezbedi sistem za proizvodnju električne energije koja zahteva vrlo malo održavanja. Korišćenje cilindričnih fotonaponskih modula sa spoljnom površinom koja je povećana u poređenju sa ravnim modulima omogućava, naročito, bolje iskorišćenje površine koja se prekriva. Područje koje treba pokriti može biti, na primer, krov ili poljoprivredna površina.

[0051] Zbog prisustva praznih prostora između fotonaponskih modula i usled toga nastale verzije bez senke, naročito je moguća upotreba fotonaponskog sistema u vezi sa poljoprivrednim površinama. Kao rezultat, poljoprivredna površina ispod fotonaponskih sistema se i dalje može obrađivati, jer naročito kišnica i/ili sunčeva svetlost mogu prodreti kroz otvorene prostore. Tako, na primer, kišnica može i dalje da se koristi za navodnjavanje. Odgovarajuće prostorno prostiranje fotonaponskih modula i rastojanje između fotonaponskih modula mogu se odabrati u zavisnosti od područja primene.

[0052] Osim toga, mehanički odvojivo pričvršćivanje držača za pričvrsnu cev omogućava znatno smanjenje napora za održavanje fotonaponskog sistema. Na ovaj način se pojedinačni fotonaponski moduli mogu zameniti bez potrebe za promenom celokupnog sistema. Zamena pojedinačnih fotonaponskih modula u fotonaponskom sistemu može se stoga izvršiti jednostavno na način „Plug-and-Play“.

[0053] Prema barem jednom obliku izvođenja fotonaponskog sistema, glavni smerovi prostiranja velikog broja fotonaponskih modula idu paralelno jedan drugom u okviru proizvodnih tolerancija. Drugim rečima, fotonaponski sistem sadrži veliki broj cilindričnih fotonaponskih modula koji su raspoređeni paralelno jedan drugom. Tada između fotonaponskih modula mogu biti raspoređeni prazni prostori.

[0054] U nastavku, ovde opisani fotonaponski modul i ovde opisani fotonaponski sistem detaljnije su objašnjeni na osnovu primera izvođenja i pripadajućih slika.

Slika 1 prikazuje primer izvođenja fotonaponskog modula koji je ovde opisan na osnovu šematskog prikaza u preseku.

Slika 2 prikazuje primer izvođenja fotonaponskog modula koji je ovde opisan na osnovu šematskog prikaza u perspektivi.

Slika 3 prikazuje primer izvođenja fotonaponskog modula koji je ovde opisan na osnovu šematskog prikaza u preseku.

Na slikama 4, 5, 6 i 7 prikazani su primeri izvođenja fotonaponskog sistema ovde opisanog na osnovu šematskih prikaza. Isti, identični ili identično delujući elementi imaju iste referentne simbole na slikama. Brojke i proporcije elemenata prikazanih na slikama ne treba smatrati skalom. Umesto toga, pojedini elementi mogu biti prikazani u prekomernoj veličini radi bolje ilustracije i/ili radi boljeg razumevanja.

[0055] Prema šematskom prikazu u preseku na slici 1, ovde je detaljnije objašnjen primer izvođenja fotonaponskog modula 10. Ovde prikazani presek je okomit na glavni smer prostiranja Z fotonaponskog modula 10. Glavni smer prostiranja Z se tako proteže u ravan crteža.

[0056] Fotonaponski modul 10 sadrži svetlopropusnu cev 1, čiji poprečni presek u ovom slučaju ima oblik kružnog prstena. Cev 1 zatvara kružni unutrašnji prostor 4 i ima unutrašnju površinu 1a okrenutu ka unutrašnjem prostoru 4 i spoljnu površinu 1f okrenutu od unutrašnje površine 1a. Deo unutrašnje površine 1a čini svetlopropusnu površinu 1b. Ovde i u nastavku, geometrijska oznaka kao što je „kružno“ treba razumeti u okviru tolerancija proizvodnje. Na primer, unutrašnjost 4 takođe može imati eliptičnu strukturu.

[0057] Fotonaponski modul 10 takođe ima fotonaponsku komponentu 2. Fotonaponska komponenta 2 u ovom slučaju sadrži najmanje dve folije za inkapsulaciju 231, 232 koje su

1

kohezijski povezane jedna s drugom. Folije 231, 232 za inkapsulaciju su u direktnom kontaktu, barem na mestima, i poželjno su međusobno materijalno povezane na ovim mestima.

[0058] Fotonaponska komponenta 2 osim toga obuhvata raspored solarnih ćelija 21 i noseću foliju 22 na koju je nanesen raspored solarnih ćelija 21. Raspored solarnih ćelija 21 može biti, na primer, raspored solarnih ćelija CIGS ili raspored organskih solarnih ćelija. Nosač folije 22 može biti oblikovan, na primer, od metala ili plastike. Raspored solarnih ćelija 21 i noseća folija 22 postavljeni su u potpunosti između najmanje dve folije za inkapsulaciju 231, 232. U području u kojem ne postoji raspored solarnih ćelija 21, dve folije 231, 232 za inkapsulaciju se direktno međusobno spajaju.

[0059] U primeru izvođenja prikazanom na slici 1, dve folije za inkapsulaciju 231, 232 u potpunosti pokrivaju unutrašnju površinu 1a. Alternativno je moguće, za razliku od onoga što je prikazano na slici 1, da unutrašnja površina 1a na nekim mestima nema folije za inkapsulaciju 231, 232. Na primer, folije 231, 232 za inkapsulaciju tada pokrivaju samo raspored solarnih ćelija 21 i ivična područja oko rasporeda solarnih ćelija 21 koji su potrebni za materijalno povezivanje filmova za inkapsulaciju 231, 232.

[0060] Fotonaponska komponenta 2 je smeštena u unutrašnjosti 4. Raspored solarnih ćelija 21 fotonaponske komponente 2 ovde ima zakrivljenje. U ovom slučaju, raspored solarnih ćelija 21 ima oblik kružnog luka i zakrivljenje pripadajućeg kruga. Zakrivljenost kružnog luka rasporeda solarnih ćelija 21 prati zakrivljenost unutrašnje površine 1a cevi. Nosač folije 22 i folije za inkapsulaciju 231, 232 takođe imaju zakrivljenje koje bar mestimično prati zakrivljenje unutrašnje površine 1a.

[0061] U području u kojem raspored solarnih ćelija 21 pokriva unutrašnju površinu 1a cevi 1, unutrašnja površina 1a formira svetlopropusnu površinu 1b. Deo fotonaponskog modula 10 koji ima svetlopropusnu površinu 1b čini gornju stranu 101 fotonaponskog modula 10, dok deo bez svetlopropusne površine čini donju stranu 102.

[0062] U unutrašnjosti 4 takođe je postavljena metalna cev 3, koja obuhvata rashladni okvir 31. Donja površina 2c fotonaponske komponente 2 okrenuta prema unutrašnjoj površini 1a usmerena je u pravcu metalne cevi 3. Metalna cev 3 je u direktnom kontaktu sa fotonaponskom komponentom 2. U tu svrhu je metalna cev 3 postavljena ekscentrično.

Drugim rečima, metalna cev 3 nije postavljena centrirano u odnosu na cev 1. Metalna cev 3 potpuno je zatvorena fotonaponskom komponentom 2 i cevčicom 1. Metalna cev 3 na primer služi za hlađenje fotonaponske komponente 2. U tu svrhu, prostor za hlađenje 31 metalne cevi 3 može se napuniti vodom i/ili vazduhom.

[0063] Prema šematskom prikazu u perspektivi sa slike 2, detaljnije je objašnjen još jedan primer izvođenja ovde opisanog fotonaponskog modula 10. Prikazani fotonaponski modul 10 odgovara fotonaponskom modulu 10 sa slike 1.

[0064] Cev 1 je izdužena i proteže se duž glavnog smera prostiranja Z. Pod pravim uglom prema glavnom smeru prostiranja Z, cev 1 ima presek prikazan na sl. Raspored solarnih ćelija 21 fotonaponske komponente 2 takođe se proteže duž glavnog smera prostiranja Z. U pogledu na gornju stranu 101, raspored solarnih ćelija 21 čini neprekidnu površinu. Tada je svetlopropusna površina 1b konstruisana tako da bude jednostavno koherentna. Raspored solarnih ćelija 21 na primer ima oblik zaobljenog pravougaonika u pogledu odozgo na gornju stranicu 101.

[0065] Prema šematskom prikazu u preseku na slici 3, detaljnije je objašnjen još jedan primer izvođenja ovde opisanog fotonaponskog modula 10. Ovde prikazani fotonaponski modul 10 razlikuje se od onog na slici 1 u prisustvu komponente 71, 72 koja emituje svetlost i akumulatora 8.

[0066] Komponenta 71, 72 koja emituje svetlost pokriva slobodna područja 1c unutrašnje površine 1a, koje barem mestimično ne pokriva raspored solarnih ćelija 21. Na primer, raspored 21 solarnih ćelija, kako je ovde prikazano, postavljen je na gornjoj strani 101 fotonaponskog modula 10, dok je komponenta 71, 72 koja emituje svetlost, raspoređena na donjoj strani 102. Komponenta 71, 72 koja emituje svetlost ovde obuhvata slojeve koji emituju svetlost 71 i noseći sloj 72. Na primer, slojevi koji emituju svetlost 71 formirani su od organskih slojeva. Takođe je moguće da slojevi koji emituju svetlost 71 sadrže neorganske slojeve. Ovde je moguće da sloj 71 koji emituje svetlost ne bude kontinualan, već da bude podeljen na pojedinačne segmente kako bi se osigurala fleksibilnost komponente 71, 72 koja emituje svetlost.

1

[0067] U unutrašnjosti 4 cevi 1 je osim toga raspoređen akumulator 8. Akumulator 8 je električno provodljivo povezan sa fotonaponskom komponentom 2. Obezbeđeni su na primer električni spojevi 81 prema rasporedu solarnih ćelija 21 i prema komponenti 71, 72 koja emituje svetlost.

[0068] Prema šematskom prikazu na slici 4, detaljnije je objašnjen primer izvođenja ovde opisanog fotonaponskog sistema. Fotonaponski sistem ima veliki broj fotonaponskih modula 10. Glavni smerovi prostiranja Z fotonaponskih modula 10 prostiru se paralelno jedan drugom u okviru proizvodnih tolerancija. Prazan prostor 101 raspoređen je između svakog od fotonaponskih modula 10. Tokom rada na otvorenom, kišnica, na primer, može prodreti kroz ovaj prazan prostor 101. Fotonaponski moduli 10 su pričvršćeni za dve pričvrsne cevi 63 pomoću držača 61. U ovom slučaju, pričvrsne cevi 63 vode vertikalno do glavnih smerova prostiranja Z fotonaponskih modula 10.

[0069] Prema šematskom prikazu na slici 5, detaljnije je objašnjeno još jedan primer izvođenja ovde opisanog fotonaponskog sistema. Ovde je prikazano povećanje segmenta fotonaponskog sistema prikazanog na slici 4.

[0070] Svaki držač 63 ima otvor za zavrtanj 62 kroz koji se može provući zavrtanj 64 (koji ovde nije prikazan). Pomoću zavrtnja 64 se držač 62 može povezati sa pričvrsnom cevi 63 sa mogućnošću usalovnog odvajanja. Osim toga, fotonaponski sistem ima deo za uspostavljanje kontakta 66 koji je slobodno dostupan spolja i koji se koristi za uspostavljanje električnog kontakta sa fotonaponskim modulima 10.

[0071] Držači 61 su mehanički spojeni sa fotonaponskim modulima 10. U ovom slučaju, dva držača 61 su dodeljena fotonaponskom modulu 10. Takođe je moguće - za razliku od onoga što je prikazano na slikama - da je svakom fotonaponskom modulu 10 dodeljen samo jedan ili više držača 61. Na primer, držači 61 su povezani sa pripadajućim fotonaponskim modulom 10 preko utikača, vijčanog spoja i/ili stezaljke. Spojevi i postavljanje držača mogu se, na primer, izvoditi na način sličan onom kod fluorescentnih cevi.

[0072] Prema šematskom prikazu na slici 6, ovde je detaljnije objašnjeno jedan primer izvođenja fotonaponskog sistema. Prikazani fotonaponski sistem odgovara onom sa slika 4 i 5, pri čemu je prikazan poprečni presek kroz fotonaponski modul 10 i pričvrsnu cev 63 duž

1

glavnog smera prostiranja 10. Držač 61 ima udubljenja 611 u području pričvrsne cevi 63 kako bi se držač 61 mogao poravnati sa pričvrsnom cevi 63.

[0073] Fotonaponski modul 10 je mehanički uslovno odvojivo spojen sa pričvrsnom cevi 63 pomoću zavrtnja 64 koji se vodi kroz otvor za zavrtanj 62. Za mehanički uslovno odvojiv spoj, pričvrsna cev 63 ima u svojoj unutrašnjosti element za pričvršćivanje 65, u koji zahvata zavrtanj 64. Zavrtanj 64 je osim toga električno provodljiv spojen sa kontaktnim elementom 67, koji je opet električno provodljivo povezan sa rasporedom solarnih ćelija 21, koji je postavljen na gornjoj strani 101 fotonaponskog modula 10 okrenutom prema pričvrsnoj cevi 63. Element za pričvršćivanje 65 na taj način služi i za mehaničko spajanje držača 62 sa pričvrsnom cevi 63 i za uspostavljanje električnog kontakta sa rasporedom solarnih ćelija 21 fotonaponskog modula 10.

[0074] Zahvaljujući mehanički uslovno odvojivom spoju držača 61 sa pričvrsnom cevi 63, naročito je moguće zameniti pojedinačne fotonaponske module 10 uz malo napora. Ovo omogućava da se obezbedi fotonaponski sistem koji zahteva samo vrlo malo održavanja.

[0075] Prema šematskom prikazu na slici 7, detaljnije je objašnjen još jedan primer izvođenja ovde opisanog fotonaponskog sistema. Prikazani fotonaponski sistem odgovara onom sa slika 4 do 6, pri čemu je prikazan poprečni presek kroz pričvrsnu cev 63 i držače 61 okomito na glavni smer prostiranja Z. Zavrtnji 64 se sprežu sa pričvrsnim elementima 65. Oni su opet električno provodljivo povezani sa delom za uspostavljanje kontakta 66. Elementi za pričvršćivanje 65 protežu se bar delimično duž pričvrsne cevi 63. U ovom slučaju, dva zavrtnja 64 su spojena sa elementom za pričvršćivanje 65.

[0076] Ovaj opis koji se temelji na primerima izvođenja ovog pronalaska nije ograničen na te primere. Umesto toga, pronalazak obuhvata svaku novu karakteristiku i svaku kombinaciju karakteristika, koja naročito uključuje bilo koju kombinaciju karakteristika u patentnim zahtevima, čak iako ta karakteristika ili ta kombinacija nije izričito navedena u patentnim zahtevima ili primerima izvođenja.

[0077] Ova aplikacija zahteva prioritet nemačke prijave DE 102014 225 631.3, čiji je objavljeni sadržaj ovde uključen referencom.

1

Spisak referentnih oznaka:

[0078]

Z Glavni smer prostiranja

10 Fotonaponski modul

101 Gornja strana

102 Donja strana

103 Prazan prostor

1 Cev

1a Unutrašnja površina

1b Svetlopropusna površina

1c Površina za izlaz svetlosti 1f Spoljna površina

2 Fotonaponska komponenta 21 Raspored solarnih ćelija

22 Noseća folija

231, 232 Folije za inkapsulaciju

2c Podna površina

3 Metalna cev

31 Rashladna prostorija

4 Unutrašnjost

61 Držač

611 Udubljenje

62 Otvor za zavrtanj

63 Pričvrsna cev

64 Zavrtanj

65 Element za pričvršćivanje 66 Deo za uspostavljanje kontakta 67 Kontaktni element

71 slojevi koji emituju svetlost 72 Noseći sloj

8 Akumulator

81 električni spojevi

1

Claims

Patentni zahtevi

1. Fotonaponski modul (10) koji obuhvata

- svetlopropusnu cev (1) koja zatvara unutrašnji prostor (4) sa glavnim smerom prostiranja (Z) i zakrivljenom unutrašnjom površinom (1a) okrenutom ka unutrašnjem prostoru i

- mehanički fleksibilna fotonaponska komponenta (2) sa rasporedom solarnih ćelija (21) naneta na noseću foliju (22), pri čemu je

- fotonaponska komponenta (2) smeštena u unutrašnjosti (4),

- raspored solarnih ćelija (21) ima zakrivljenje, pri čemu zakrivljenje bar mestimično prati zakrivljeni tok unutrašnje površine (1a) cevi (1), i

- raspored solarnih ćelija (21) bar delimično pokriva unutrašnju površinu (1a), pri čemu pokrivena

unutrašnja površina (1a) čini svetlopropusnu površinu (1b) fotonaponskog modula (10),

naznačen time, što

fotonaponska komponenta (2) ima najmanje dve folije za inkapsulaciju (231, 232) koje su međusobno čvrsto povezane,

pri čemu

- je raspored solarnih ćelija (21) u potpunosti raspoređen između folija za inkapsulaciju (231, 232),

- su folije za inkapsulaciju (231, 232) termoplastične folije, i

- folije za inkapsulaciju (231, 232) su bar mestimično u direktnom međusobnom kontaktu.

2. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što najmanje jedna folija za inkapsulaciju (231, 232) pokriva raspored solarnih ćelija (21) na spoljnoj površini.

3. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što raspored solarnih ćelija (21) u poprečnom preseku okomitom na glavni smer prostiranja (Z) ima oblik kružnog luka bar mestimično unutar opsega tolerancija proizvodnje.

4. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je najmanje 30% i do 100% unutrašnje površine (1a) cevi (1) prekriveno rasporedom solarnih ćelija (21).

5. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je svetlopropusna površina (1b) jednostavno koherentna površina.

6. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je fotonaponska komponenta (2) u potpunosti zatvorena sa cevi (1) okomito na glavni smer prostiranja (Z).

7. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je raspored solarnih ćelija (21) nanesen na noseću foliju (22) postupkom štampanja.

8. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je raspored solarnih ćelija (21) raspored solarnih ćelija CIGS ili organski raspored solarnih ćelija.

9. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što raspored solarnih ćelija (21) ima debljinu od najviše 5 mm, poželjno najviše 2,5 mm.

10. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što fotonaponska komponenta ima mehanički fleksibilnu komponentu koja emituje svetlost (71, 72), pri čemu

- komponenta koja emituje svetlost (71, 72) bar mestimično pokriva slobodna područja (1c) unutrašnje površine (1a) nepokrivena rasporedom solarnih ćelija (21), - komponenta koja emituje svetlost (71, 72) je električno izolovana od rasporeda solarnih ćelija (21) i

- zakrivljenje komponente koja emituje svetlost (71, 72) u suštini prati zakrivljeni tok unutrašnje površine (1a).

11. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, u kome je akumulator (8) smešten u unutrašnjosti (4) na donjoj površini (2c) fotonaponske komponente (2) okrenutoj prema unutrašnjoj površini (1a ), pri čemu je akumulator (8) električno provodno povezan sa fotonaponskom komponentom (2).

12. Fotonaponski modul (10) prema prethodnom zahtevu, naznačen time, što je akumulator (8) postavljen za skladištenje električne energije generisane rasporedom solarnih ćelija (21) i isporučuje tu energiju do komponente koja emituje svetlost (71, 72) sa vremenskim kašnjenjem.

13. Fotonaponski modul (10) prema jednom od prethodnih zahteva, u kome je cilindrična metalna cev (3) postavljena u unutrašnjosti (4) na donjoj površini (2c), pri čemu je metalna cev (3) poželjno

- bar mestimično u direktnom kontaktu sa fotonaponskom komponentom (2) i - obuhvata rashladni prostor napunjen vazduhom ili vodom (31).

14. Fotonaponski sistem koji obuhvata

- veliki broj fotonaponskih modula (10) prema jednom od prethodnih zahteva, - veliki broj držača (61) i

- najmanje dve pričvrsne cevi (63), pri čemu

- svaki fotonaponski modul (10) mehanički jeste povezan sa najmanje jednim držačem (61) i

- svaki držač (61) jeste pričvršćen za najmanje jednu pričvrsnu cev (63) na mehanički uslovno odvojiv način.

15. Fotonaponski sistem prema prethodnom zahtevu, naznačen time, što se glavni smerovi prostiranja (Z) velikog broja fotonaponskih modula (10) protežu paralelno jedan drugom u okviru proizvodnih tolerancija.