MX2010011175A - Membrana de techado termoplastica que se puede soldar por calor fotovoltaico. - Google Patents

Abstract

Se describe la fusión de los módulos o celdas fotovoltaicas a una membrana de techado termoplástico que se puede soldar con calor, y los métodos de manufactura relacionados con la misma. La membrana resultante puede ser utilizada como la hoja de soporte para sellar la superficie posterior de las celdas/módulos fotovoltaicos. En una modalidad, dicha estructura de techo fotovoltaico puede comprender un módulo fotovoltaico con una capa activa y electrodos, un superestrato transparente, y una membrana de olefina termoplástica. El superestrato transparente puede ser colocado en la parte superior del módulo fotovoltaico. También se pueden incluir una membrana subyacente que comprende el material termoplástico que se puede soldar por calor colocado más allá del módulo fotovoltaico. Además, una estructura que comprende el material termoplástico que se puede soldar por calor como la membrana subyacente puede estar localizada en un perímetro del superestrato y el módulo fotovoltaico. La estructura es entonces soldada por calor a la membrana subyacente alrededor del perímetro del módulo fotovoltaico. También se describen los métodos de manufactura relacionados de dicha estructura de techado fotovoltaico.

Description

EMBRANA DE TECHADO TERMOPLÁSTIC A QUE SE SOLDAR POR CALOR FOTOVOLTAICO mpo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a techado fotovoltaico, y más particularmente al us mbrana de techado termoplástica que se puede s lor como la hoja de soporte para los módulos foto V). tecedentes de la Invención La energía solar ha recibido atención creciente ente de energía no contaminante renovable, para ectricidad como una alternativa a otras fuentes de e novables tales como el carbón o el petróleo, la neran contaminación. Debido al aumento en el prec cursos no renovables tales como el petróleo, se da vez más ventajoso para las compañías e individu mo la conversión de un acondicionador de ene nvierte la electricidad CD suministrada de la caja de una corriente alterna (CA). El acondicionador de mbién controla la frecuencia, voltaje, corriente, lidad de la salida de la energía generada por los tovoltaicos.

Los aparatos optoelectrónicos que comprenden tovoltaicos pueden convertir la energía radiante en éctrica o viceversa. Estos aparatos generalmente ind pa activa emparedada entre dos electrodos, a los ferimos algunas veces como el electrodo fron sterior, y por lo menos uno de los cuales es gen nsparente. La capa activa generalmente incluye u ateriales sem i-cond uctores . En los aparatos emisor or ejemplo, un diodo emisor de luz), un voltaje aplic s dos electrodos ocasiona que fluya la corriente a tra pa activa. La corriente ocasiona que la capa activa positada en una capa de silicón de tipo-p. La sorbida en la unión entre las capas de tipo-p y tipo-ectrones y huecos. Los electrones son recolectado ectrodo en contacto con la capa tipo-n y o hu colectados por un electrodo en contacto con la capa Debido a que la luz debe alcanzar la unión, por lo m los electrodos debe ser por lo menos par nsparente. Muchos diseños de las celdas de come an un óxido conductor transparente (TCO) tal como dio-estaño (ITO) como el electrodo transparente.

Los sistemas fotovoltaicos pueden ser inst dependientes, por ejemplo, con péneles instalados e perior de rejillas con base en la tierra. Dichas inst neralmente son sub-utilizadas o de tierra de valor emplo, en áreas semi-áridas, etc.). Tienen una d bido a su distancia de las áreas de consumo de ele requieren la inversión de infraestructura de transmis terna de una estructura. Estas rejillas generalme señadas para sostener los paneles fotovoltaicos a lo s orillas, sujetando esencialmente los pénele ¡entras los sostiene con respecto a la estructura. La e se explicará detalladamente más adelante, ilus stema convencional.

Las adaptaciones de larga escala de dichas celda eden reemplazar potencialmente las plantas de g éctrica convencionales que dependen de la q mbustibles fósiles. Sin embargo, con el objeto de idas solares proporcionen una alternativa efectiva ra la generación de la corriente eléctrica conven sto por watt generado debe ser competitivo con las rejilla eléctrica actual. Un desafío que enfrenta la el tipo específico de celdas fotovoltaicas emplea ldas solares de silicón cristalino rígidas h adicíonalmente utilizadas en aplicaciones de techad llar ta parte superior de la celda con un mat mprende una película termoplástica transpare bargo, una razón por la que es utilizada una placa el lado de la superficie más exterior es que el m lda solar está hecho para sobresalir en su manejo d resistencia a las roturas de modo que la eficien nversión fotoeléctrica de la celda no sea reducida a reducción en la transmisión de la luz del ma bierta de la superficie cuando es deteriorado el m bierta de la superficie. Particularmente, en v i s otección mecánica de la celda solar en el módulo lar, se podría decir que la placa de vidrio es u ateriales más apropiados para ser utilizado como el cobertura de la superficie.

El lado posterior o incidente que no es de luz d lar no requiere una cobertura transparente, sino e io generalmente es cubierta por un material qu Las celdas fotovoltaicas que son producidas drio como la parte superior o la capa incidente de neralmente rodeadas por una estructura de met tructura hace posible que la celda solar sea monta samble similar a una rejilla. Esto es espe ovechoso para los sistemas de generación de ener e son independientes, tales como en el campo o pacios abiertos. Sin embargo, existe una necesidad lares que sean mejor incorporadas en la superficie e envoltura de un edificio. Las celdas solares que em lícula clara de plástico para la superficie superior ejor adaptadas para estos sistemas denominados i edificio debido a su naturaleza delgada y flexible anee adicional mejoraría la integración.

Por consiguiente, existe la necesidad de un tovoltaico específicamente adaptado para acomodar ldas fotovoltaicas rígidas relativamente más grandes evé Descripción de la Invención La presente invención pertenece a la fusión de tovoltaicos o celdas a una membrana de rmoplástica que se puede soldar por calor, y los acionados de manufactura e instalación para dicho membrana de techado. La membrana resultante p ilizada en la hoja de soporte para sellar la superficie los módulos/celdas fotovoltaicas. De acuerdo pecto, la presente invención proporciona la adhesi ódulo fotovoltaico a una membrana de techo directa uerdo con otro aspecto, no obstante, la película de vinilo fluorinada, tal como fluoruro de polivinilo oruro de polivin ilideno (PVDF), es laminada a la perior de la membrana de techado termoplástica ede soldar por calor antes de fijar los módulos so nstrucción de un módulo fotovoltaico en la rmoplástica subyacente que se puede soldar por atería les juntos. El proceso comprendería el calentar s materiales en el punto del enlace a una rcialmente líquida o derretida de modo que los mat sionan entre ellos en un punto de enlace por calor uso de un tercer material, tal como un material ilizado para promover la fusión.

En un aspecto, se proporciona la membrana de tovoltaíca, la cual es una modalidad de ejemplo mprender un módulo fotovoltaico con una capa ectrodos y un superestrato transparente. El su ansparente puede ser colocado en la parte sup ódulo fotovoltaico. También se puede incluir una byacente que comprende el material termoplástic ede soldar por calor colocado más allá del tovoltatco. Además, la estructura comprende aterial termoplástico que se puede soldar por calor embrana subyacente que puede ser localizada en el dulo fotovoltaico. El método puede incluir ad locación de una membrana subyacente que comp aterial termoplástico que se puede soldar por calor l módulo fotovoltaico. Adicionalmente, el métod cluir proporcionar una estructura que comprende aterial termoplástico que se puede soldar por calor embrana subyacente en un perímetro del superest ódulo fotovoltaico. Entonces, el método podría comp idado por calor de la estructura a la membrana su rededor del perímetro del módulo fotovoltaico. evé Descripción de los Dibujos La figura 1 ilustra una vista transversal lateral módulo fotovoltaico convencional; La figura 2 ilustra una vista transversal lateral módulo fotovoltaico construido de acuerdo con la scripción; y La figura 3 ilustra una vista transversal lateral ódulo fotovoltaico 100 como para medios de mont lda a la estructura. Más específicamente, la ranura tructura de metal 101 proporciona los medios para ódulo fotovoltaico 100, y la estructura de m oporciona la protección mecánica para la orilla ferentes capas del módulo fotovoltaico 100. Un sup vidrio 110 se encuentra en la capa superior de tovoltaico 100, el cual necesariamente resulta e ódulo 100 es un módulo rígido 100. Dichos módulo 0 utilizan rejillas, como se mencionó anteriorme llar las orillas del módulo 100 así como para fijar lo 0 a la estructura. Desafortunadamente, dicha ilizadas con los sistemas rígidos agregan complejida la manufactura y al proceso de instalación.

También como se ilustra, se puede colocar en e lícula a nti-ref lejos 112 más allá del superestrato s contactos de los electrodos 114 y 116 rodean la ra evitar el daño a largo plazo a la estructura de la lícula protectora generalmente es de un material d polivinilo, tal como Tediar®. Una capa de calafate ilizada entre la celda fotovoltaica, y la estructura 1.

Para superar algunos de los problemas asoci chas técnicas convencionales de manufactura, u tovoltaico construido de acuerdo con los principios oporciona el uso de una película de polímero, tal lícula de polímero de vinilo fluorinada, como la ndo de la celda fotovoltaica. Dicha película de pol nilo fluorinada puede comprender, por ejemplo, flu I i v ? n i I o (PVF) o fluoruro de polivinilideno (PV bargo, se puede emplear cualquier película que pr a barrera a la humedad para la superficie del fon lda fotovoltaica. La película de polímero de barr medad es laminada en la superficie superior módulo fotovoltaico 200 de la figura 2 es una celda sada en silicones, pero podría ser implement alquier otro tipo de capa activa en un pánel fotovol perestrato 232 en la capa superior del módulo fot 0 y una película anti-reflejos 234 se colocan en c lá del superestrato 232. El superestrato 232 puede ja de vidrio. El superestrato 232 también pued aterial flexible. El superestrato 232 es transparente odalidad, es una hoja termoplástica transparente ede soldar por calor. Los contactos de los electrod 2 rodean la capa de silicón tipo-n 238 y la capa o-p 240. En una modalidad, la capa de silicón tipo r lo menos parcialmente transparente. En otra mod pa de silicón tipo-p 240 puede estar en la parte supe pa de silicón tipo-n 238, en cuyo caso la capa de sil 240 es por lo menos parcialmente transparente. A stra una celda solar de vidrio duro, también a capa (ya sea homogénea o compuesta) en v umulación de capas múltiples de membrana embranas han sido utilizadas ventajosamente en es techado de poca inclinación, así como en otras apli membrana TPO puede comprender una o más cap a superficie superior e inferior, y puede incluir un m fuerzo o material de estabilización. El refu neralmente un material tejido, no tejido, o tejido c hilos continuos de material utilizados para r rtalecer las membranas. Otros materiales de los eden formar las membranas incluyen pero no están cloruro de polivinilo (PVC), polietileno clorosu Ifona CSM), polietileno clorinado (CPE), y terpolímero d opileno dieno (EPDM).

En una modalidad de ejemplo de los principios substrato de fluoropolímero 122 generalmente enco s módulos fotovoltaicos ha sido reemplazado embrana termoplástica 214 por medio del uso de u pas de unión, ya sea basadas en f I uoropol í me ro mpuesto diferente. Un ejemplo de dicha combin scribe en la Solicitud de Patente Norteamericana . 2008/0029210. La película de fluoropolímero 212 ás delgada que la película de soporte convencional los módulos fotovoltaicos convencionales, reduc ta manera los costos, mientras que la rmoplástica que se puede soldar por calor 21 oporcionar propiedades adicionales de barrera a la h Las membranas termoplásticas protectoras que s ldar por calor 210 en la parte inferior del módulo fo 0 pueden extenderse varias pulgadas o más allá d la celda. Formando la superficie del fondo de tovoltaico 200 o tablillas de la misma película de l polímero 210 como la membrana que se colo chado u otra estructura, y luego extendiendo la l tovoltaico puede ser adherida a otra membrana del locada en la cubierta del techo, o hasta rectamente a la cubierta. En dicha modalidad, en au a membrana colocada en el techado u otra estru ódulo fotovoltaico 200 puede servir como la mem chado.

Además, la técnica descrita puede reempl ocedimientos de montaje y el equipo convencio ados más complejos, tales como el método con strado en la figura 1 y que se explicó anteriorment desea un montaje nivelado. La estructura nvencional alrededor de las celdas fotovoltaicas p iminada y reemplazada por una estructura de una rmoplástica que se puede soldar por calor 201 (u otr polímero termoplástica) formada alrededor de tovoltaica. En una modalidad, la estructura 201 p herida al superestrato 232 mediante el uso de un l superestrato y siendo selladas a la película protect se, la estructura no solamente proporciona una ra sujetar las celdas fotovoltaicas en su lugar, sin oduce una barrera a la humedad para (as orillas lat s celdas fotovoltaicas. Como se muestra en la f i g lafateo resistente a la humedad 230 también p oporcionado entre la estructura y las orillas lateral pas de celdas fotovoltaicas para beneficios a tructurales y de sellado. Finalmente, el método desc pecialmente ventajoso para un techado residencial donde la estética es importante. Específicame étodo disminuiría adicionalmente el perfil del tovoltaico para una estética mejorada y un sistema ás bajos.

En una modalidad ventajosa, el módulo fotovolt embrana termoplástica son soldados por calor junto brica y hechos de un material rolado. El material rol chado final no sufrirá de que se suelten los módu embrana subyacente como generalmente resulta cu pleados módulos "de desprendimiento y pega emplo, módulos adheridos a la membrana únicar hesivo). Más específicamente, fijando los módulos membrana subyacente en la instalación de la fá lamente el proceso de soldado por calor, más allá de longevidad de únicamente montar con un adh ódulos a una membrana subyacente, sino la fijaci ódulos en las instalaciones de la fábrica permite mpleto sobre la unión de los dos componentes, alg tá disponible cuando los módulos son unidos en el c En general, hasta el sistema fotovoltaico con plea la película delgada u otros tipos de módulos lares flexibles para emplear las rejillas e teriormente con respecto a las celdas solares rígid nto, el uso de módulos solares flexibles ya pueden nsume mucho tiempo durante la instalación. Ade hesivos empleados en dichos péneles conve neralmente no resisten las pruebas del tiempo, eños un período de 25 años o más largo de regado a eso ia posibilidad de que el instalador cont añera accidental el soporte adhesivo durante la inst longevidad de la adhesión de dichos módulos nvencionales todavía pueda ser reducida adicionalm Además, aunque la presente descripción perte sión de celdas múltiples fotovoltaicas individuale embrana termoplástica que se puede soldar por calo edar entendido que los mismos principios también s tender a la fusión de adaptaciones grandes o lá ódulos fotovoltaicos flexibles con dichas m rmoplásticas. En dichas modalidades, la estruc plicada anteriormente simplemente sería proporció rgo de la orilla externa de la lámina de la adaptació La figura 3 es otra modalidad del módulo fotovolt esta modalidad, el superestrato 232 es realm embrana termoplástica que se puede soldar p nsparente o hasta semi-transparente. De manera pr superestrato puede ser el mismo o un material term e se puede soldar por calor químicamente sími embrana termoplástica subyacente 210 y a la estruc dichas modalidades, debido a que el superestrato tructura 201 son substancialmente del mismo ma perestrato 232 puede ser soldado por calor a la 1, proporcionando una barrera para la humedad aire ódulo fotovoltaico completo 200. Alternativam perestrato 232 puede ser formado para extenderse las capas del módulo fotovoltaico alrededor del perí perestrato 232. En dichas modalidades, debido perestrato sería un material termoplástico, se pue xible de modo que las porciones extendidas del su od a I idades de acuerdo con los principios descrito edar entendido que han sido presentadas solament ejemplo, y que no son limitativas. Por lo tanto, la a cance de la presente invención no deberán ser limi alquiera de las modalidades de ejemplo ante scritas, sino deberán ser definidos solamente de ac s reivindicaciones y sus equivalentes que se emite la presente descripción. Además, las ve racterísticas anteriores se proporcionan en las mo scritas, pero no limitarán la aplicación d vindicaciones emitidas para los procesos y e mpliendo cualquiera y todas las ventajas anteriores.

Adicionalmente , la sección de encabezados se pr r razones de consistencia con las sugerencias de n el título 37 sección 1.77 del Código de Re derales de los Estados Unidos de América o de otr ra proporcionar indicaciones de organizació ntecedentes" no deberá ser interpretada como una que la tecnología es el arte previo a cualquier venciones de la presente descripción. Ni ia sección scripción" deberá ser considerada como una caract la invención establecida en las reivindicaciones emás, cualquier referencia en la presente descrip vención" en singular no deberá ser usada para ar e solamente existe un solo punto de novedad en la scripción. Se pueden establecer invenciones múl uerdo con las limitaciones de las reivindicaciones e se emitan a partir de la descripción, ivindicaciones por consiguiente definen la presente i sus equivalentes que son protegidos por la misma. s casos, el alcance de dichas reivindicaciones d nsiderado por sus méritos propios a ia luz de la scripción, pero no deberán ser interpretados cabezados en la descripción.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema de techado fotovoltaico , que com un módulo fotovoltaico, que comprende: una capa activa, y dos electrodos, un superestrato transparente, estando colo perestrato transparente en la parte superior de tovoltaico; una membrana subyacente que comprende un rmoplástico que se puede soldar por calor colocada l módulo fotovoltaico; y una estructura que comprende el mismo rmoplástico que se puede soldar por calor como la byacente y está colocada en un perímetro del supe módulo fotovoltaico, y siendo la estructura soldada la membrana subyacente alrededor del perímetro d tovoltaico. minada a la membrana subyacente utilizando una hesión . 4. Un sistema de techado fotovottaico tal y scribe en la reivindicación 1, caracterizado p perestrato transparente es una lámina de vidrio. 5. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 1, caracterizado po perficie de la membrana subyacente opuesta a tovoltaico incluye un adhesivo en la misma. 6. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 5, caracterizado p hesivo es butilo derretido por calor. 7. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 1, caracterizado p rímetro de la membrana subyacente es soldada po a membrana de techado termoplástica. 8. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 1, caracterizado p tructura es adherida a una superficie exte perestrato transparente con un adhesivo cerca rímetro. 11. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 1, caracterizado p perestrato transparente comprende un material terr xible que se puede soldar por calor al material term e comprende la membrana subyacente, y en rímetro del superestrato flexible comprende la estru ldado por calor a la membrana subyacente. 12. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 1, caracterizado mprende además calafateo resistente a la humedad calizado el calafateo en las orillas del módulo fotovol perestrato transparente, y dentro de la estructura p s orillas del módulo fotovoltaico y el su colocar una membrana subyacente que comp aterial termoplástico que se puede soldar por calor l módulo fotovoltaico; proporcionar una estructura que comprende el rmoplástico que se puede soldar por calor como la byacente en un perímetro del superestrato transpar ódulo fotovoltaico; y soldar por calor la estructura a la membrana su rededor del perímetro del módulo fotovoltaico. 14. Un método tal y como se describe vindicación 13, caracterizado porque comprende a minado de una película de fluoropolímero a una byacente y debajo del módulo fotovoltaico. 15. Un método tal y como se describe vindicación 14, caracterizado porque comprende a minado de la película de fluoropolímero a la byacente utilizando una capa adhesiva. i vind icación 13, caracterizado porque comprende ldado por calor del perímetro de la membrana subya embrana del techado termoplástico. 19. Un método tal y como se describe vindicación 13, caracterizado porque comprende locar una película anti-reflectora entre el sup nsparente y el módulo fotovoltaico. 20. Un método tal y como se describe ivindicación 13, caracterizado porque el rmop!ástico que se puede soldar por calor e rmoplástica . 21. Un método tal y como se describe ivindicación 13, caracterizado porque comprende herir con un adhesivo la estructura a una superfici l superestrato transparente próxima a su perímetro. 22. Un método tal y como se describe ¡vindicación 13, caracterizado porque el su l módulo fotovoltaico y el superestrato transparente, la estructura para sellar las orillas del módulo foto superestrato transparente. 24, Un sistema de techado fotovoltaico mprende: un módulo fotovoltaico, que comprende: una capa activa, y dos electrodos; un superestrato transparente colocado en la part l módulo fotovoltaico; una membrana subyacente que comprende un rmoplástico que se puede soldar por calor y que lícula de fluoropolímero laminada en el mismo, calizado el módulo fotovoltaico en la pelí oropolímero; una estructura que comprende el mismo rmoplástico que se puede soldar por calor que la tovoltaico y el superestrato. 25. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 24, caracterizado p embrana subyacente se extiende más allá de la ódulo fotovoltaico y en donde el perímetro de la byacente es soldado por calor a una membrana d rmoplástica ; 26. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 24, caracterizado p perestrato transparente comprende un material ter xible que se puede soldar por calor al material ter e comprende la membrana subyacente, y e! perí perestrato flexible comprende la estructura soldada la membrana subyacente. 27. Un sistema de techado fotovoltaico tal y escribe en la reivindicación 24, caracterizado p aterial termoplástico que se puede soldar por calor l superestrato transparente próxima a su perímetro. 30. Un sistema de techado fotovoltaico tal y scribe en la reivindicación 24, caracterizado po perficie de la membrana subyacente opuesta al tovoltaico incluye un adhesivo en la misma.