Профилированная фотоэлектрическая кровельная панель

Профилированная фотоэлектрическая кровельная панель содержит несущую конструкцию и блок солнечных батарей. Блок солнечных батарей разделен на отдельные солнечные батареи, причем, по меньшей мере, две солнечные батареи соединены последовательно, при этом, по меньшей мере, одна солнечная батарея соединена последовательно с несмежной солнечной батареей. Также предложены еще четыре варианта выполнения гибкой пленки солнечных батарей, содержащей блок солнечных батарей, разделенный на отдельные солнечные батареи, причем, по меньшей мере, две солнечные батареи соединены последовательно, при этом, по меньшей мере, одна солнечная батарея соединена последовательно с несмежной солнечной батареей. Именно такая конструкция кровельной панели обеспечивает одинаковое освещение всех частей солнечной батареи, что существенно улучшает генерацию тока блока солнечных батарей. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к профилированной фотоэлектрической кровельной панели, более конкретно, к профилированной фотоэлектрической кровельной панели, содержащей несущую конструкцию и блок солнечных батарей, который содержит солнечные батареи, соединенные последовательно. Изобретение также относится к гибкой пленке солнечных батарей, содержащей, по меньшей мере, один блок солнечных батарей, включающий в себя отдельные солнечные батареи, соединенные последовательно таким образом, что после установки в профилированной кровельной панели каждая батарея, соединенная последовательно, будет вырабатывать по существу одинаковую величину тока. В настоящем описании термин «блок солнечных батарей» означает блок, состоящий из отдельных солнечных батарей, из которых, по меньшей мере, две соединены последовательно. Согласно настоящему описанию гибкая пленка солнечных батарей содержит гибкую несущую конструкцию, снабженную одним или более блоками солнечных батарей.

Солнечные батареи, как правило, содержат фотоэлектрический слой, выполненный из фотоэлектрического материала, предусмотренный между передним электродом (спереди батареи) и задним электродом (сзади батареи). Передний электрод является либо прозрачным, либо имеет по возможности меньшие размеры, позволяя падающему свету достигать фотоэлектрического материала, где падающее излучение преобразуется в электрическую энергию. Таким путем свет может использоваться для генерации электрического тока, обеспечивая привлекательную альтернативу, например, ископаемому топливу или ядерной энергии.

В настоящее время солнечные батареи часто используются в форме плоских листов. Однако особенно в случае, когда они должны использоваться на домах, может быть желательным, с эстетической точки зрения, использовать солнечные батареи в форме некоторого профиля, в частности в форме периодически повторяющегося профиля. Таким путем, внешний вид солнечных батарей может быть согласован с внешним видом остальной части кровли, покрытой, например, черепицей или рифленым листовым материалом. Для достижения этой цели в публикации WO 99/66563 описана кровельная панель, имеющая форму множества рядов и/или столбцов черепиц, причем кровельная панель снабжена, по меньшей мере, одной солнечной батареей.

В патенте США 4670293 описан способ изготовления полупроводниковой пленки на несущей конструкции, имеющей неплоскую поверхность, например на кровельной черепице. Полупроводниковая пленка может быть разделена на отдельные солнечные батареи, соединенные последовательно со смежными батареями обычным способом.

В выложенной заявке Германии 3626450 описана стеклянная кровельная черепица, снабженная гибким листом солнечной батареи.

В работе Y.Ichikawa et al. Flexible a-Si based solar cells with plastic film substrate, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 577, pp.703-712 (1999) описано использование гибких пленок солнечных батарей в покрывающих кровлю элементах. Солнечные батареи соединены последовательно со смежными батареями.

В документе ЕР-А 884432 описаны изогнутые элементы кровли, снабженные листом солнечной батареи. Солнечные батареи могут соединяться последовательно обычным способом.

Проблема, связанная с применением солнечных батарей на профилированных элементах кровли, заключается в том, что при определенном положении солнца угол облучения солнечного элемента изменяется по площади его поверхности с изменением его положения на профиле. Данный эффект определяется как затенение. Таким образом, не все части солнечной батареи получают одинаковое количество падающего света и, следовательно, ток, генерируемый различными частями солнечной батареи, изменяется с изменением положения на профиле. Это отрицательным образом влияет на свойства генерации тока блока солнечных батарей в целом.

Обычно для увеличения напряжения модуля пленки солнечных батарей делятся на ряд отдельных батарей, которые соединяются последовательно путем соединения переднего электрода одной батареи с задним электродом смежной батареи. Также в этом случае затенение вызывает проблемы в отношении рабочих характеристик блока солнечных батарей, так как ввиду профиля блока при некоторых положениях солнца не каждая батарея получает одинаковое количество падающего света. Батарея, испытывающая наименьшее облучение, определяет величину генерируемого тока. Более того, батарея, испытывающая наименьшее облучение, может начать действовать как резистор, включенный последовательно, вызывая дополнительное уменьшение выходного результата блока солнечных элементов.

Таким образом, имеется потребность в профилированной фотоэлектрической кровельной панели, содержащей блок солнечных батарей, в которой решены указанные проблемы.

В соответствии с изобретением это достигается обеспечением профилированной фотоэлектрической кровельной панели, содержащей несущую конструкцию и блок солнечных батарей, при этом блок солнечных батарей разделен на отдельные солнечные батареи, причем, по меньшей мере, две солнечные батареи соединены последовательно, при этом, по меньшей мере, одна солнечная батарея соединена последовательно с несмежной солнечной батареей. Предпочтительно каждая солнечная батарея, соединенная последовательно, должна вырабатывать по существу одинаковую величину тока. Более предпочтительно, настоящее изобретение направлено на профилированную фотоэлектрическую кровельную панель, содержащую несущую конструкцию и блок солнечных элементов, при этом несущая конструкция имеет периодически повторяющийся профиль с длиной l периода повторения и с длиной k профиля, где длина профиля k является длиной профиля на длине l периода повторения, несущая конструкция снабжена блоком солнечных батарей, который перпендикулярно длине периода повторения разделен на солнечные батареи с1...сn, имеющие ширину w1...wn, причем сумма w1...wn равна длине k профиля, и по меньшей мере, одна батарея с1...сn соединена последовательно с соответствующей батареей с1...сn другого периодически повторяющегося профиля, при этом n является целым числом, имеющим значение 2 и более.

Поскольку каждая батарея с1...сn периодически повторяющегося профиля захватывает то же самое количество падающего света, что и соответствующие батареи с1...сn других периодически повторяющихся профилей в блоке солнечных батарей, способ последовательного соединения, использованный в настоящем изобретении, обеспечивает то, что батареи, которые генерируют по существу одну и ту же величину тока, соединены последовательно. Тем самым обеспечивается решение проблем, лежащих в основе изобретения. В отличие от кровельных панелей, известных из предшествующего уровня техники, в блоке солнечных батарей кровельной панели согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, одна солнечная батарея соединена последовательно с несмежной солнечной батареей.

Путем разделения блока солнечных батарей на отдельные солнечные батареи в направлении, перпендикулярном длине периода повторения профиля, обеспечивается по существу однородное мгновенное облучение по поверхности батареи для каждой отдельной батареи, что улучшает свойства генерации тока батареи. Под по существу однородным облучением по поверхности батареи для каждой отдельной батареи понимается в этом случае то, что максимальное отклонение в облучении, выраженное в Вт/м2, по площади поверхности батареи равно не более 20% от среднего облучения по всей площади поверхности батареи, предпочтительно не более 10%, более предпочтительно не более 5%, еще более предпочтительно не более 1% и наиболее предпочтительно не более 0,5%.

Соединение, по меньшей мере, одной батареи с1...сn последовательно с соответствующей батареей с1...сn другого периодически повторяющегося профиля приводит к тому, что батареи, которые получают по существу одинаковое количество света и, следовательно, будут генерировать по существу одинаковую величину тока, соединены последовательно. Под формулировкой, что батареи будут генерировать по существу одинаковую величину тока понимается в этом случае то, что максимальное отклонение в величине тока, генерируемого батареей, выраженное в амперах, для батарей, соединенных последовательно, равно не более 25% от среднего тока, генерируемого батареями, соединенными последовательно, предпочтительно не более 10%, более предпочтительно не более 5%, еще более предпочтительно не более 2% и наиболее предпочтительно не более 1%.

Хотя панель, соответствующая настоящему изобретению, указана как кровельная панель, очевидно, что она может быть использована не только на кровлях, но и на стенах и любых других применениях, где может быть полезным использование профилированных панелей, снабженных блоком солнечных батарей.

Изобретение далее иллюстрируется со ссылками на чертежи.

На фиг.1 показано пространственное представление секции кровельной панели, соответствующей изобретению, на котором показаны длина l периода повторения профиля, длина k профиля, батареи с1...сn и ширина w1...wn батарей. Кровельная панель имеет синусоидальный профиль. По меньшей мере, одна из батарей с1...сn первой длины профиля соединена последовательно с батареями с1...сn смежной длины периода профиля с помощью проводного монтажа (не показано).

На фиг.2 показано поперечное сечение другой кровельной панели, соответствующей изобретению, имеющей профиль пилообразного типа. Показаны длина l периода повторения профиля, длина k профиля и ширина w1...wn батарей с1...сn. По меньшей мере, одна из батарей с1...сn первой длины профиля соединена последовательно с батареями с1...сn смежной длины периода профиля.

На фиг.3 показано поперечное сечение еще одной кровельной панели, соответствующей изобретению, вновь имеющей отличающийся профиль. Показаны длина l периода повторения профиля, длина k профиля и ширина w1...wn батарей с1...сn. По меньшей мере, одна из батарей с1...сn первой длины профиля соединена последовательно с батареями с1...сn смежной длины периода профиля.

На фиг.4 показана модификация кровельной панели по фиг.3 с выступами в плоской секции. Разделение на батареи то же самое, что и на фиг.3.

На фиг.5 показана кровельная панель, имеющая форму множества рядов и столбцов черепицы, причем ряды черепицы снабжены пленкой солнечных батарей.

Следует отметить, что все эти чертежи представлены схематично. Они не дают информации, например, о числе солнечных батарей, приходящемся на период повторения профиля, или о длине или ширине батарей.

Как показано выше, целью является то, чтобы для кровельной панели, соответствующей изобретению, облучение по площади поверхности каждой батареи было по существу равномерным. Это не означает, что нерегулярности в площади поверхности батарей полностью недопустимы. Поэтому наличие выступов в батареях с3 в варианте осуществления по фиг.4 будет в зависимости от падения света приводить к некоторому эффекту затенения в батареях с3, в результате чего не вся площадь поверхности батарей с3 будет собирать одно и то же количество света. Однако выступы достаточно низки, чтобы последствия их присутствия были заметными.

Как указано выше, кровельная панель, соответствующая изобретению, содержит несущую конструкцию и, по меньшей мере, один блок солнечных батарей. Блок солнечных батарей может быть сформирован непосредственно на несущей конструкции, например, посредством прямого осаждения различных слоев блока солнечных батарей, таких как задний электрод, фотоэлектронный слой и передний электрод, на стеклянной несущей конструкции. Однако более предпочтительным вариантом блока солнечных батарей является отдельное изготовление в форме гибкой пленки солнечных батарей, которую затем прикрепляют к несущей конструкции. Преимуществом этого варианта является то, что изготовление пленки солнечных батарей, включая установление последовательных соединений, может быть выполнено на пленке солнечных батарей в плоском положении, в то время как гибкость пленки блока солнечных батарей позволяет использовать его на профиле. По этой причине изобретение также относится к гибкой пленке солнечных батарей, снабженной, по меньшей мере, одним блоком солнечных батарей, разделенным на наборы отдельных солнечных батарей с1...сn, имеющих ширину w1...wn, причем, по меньшей мере, одна батарея с1...сn соединена последовательно с соответствующей батареей с1...сn, при этом n является целым числом, имеющим значение 2 и более. Это последовательное соединение может быть установлено, например, как результат того, что блок солнечных батарей обеспечивается изоляционными прокладками, причем проводной монтаж, реализующий последовательное соединение, проходит через изоляционные прокладки. Предпочтительная версия этого варианта осуществления пояснена ниже более детально. Очевидно, что последовательное соединение также можно осуществить через несущую конструкцию, то есть проводной монтаж, реализующий последовательное соединение, проходит через несущую конструкцию.

Число солнечных батарей с1...сn на длине l периода повторения будет зависеть, в том числе, от длины l периода повторения, от изменения в профиле длины l периода повторения и от желательного размера батарей с1...сn. Как правило, чем больше длина l периода повторения и/или чем более сложным является профиль, тем больше желательное число батарей, приходящихся на длину l периода повторения. Тот факт, что более сложный профиль приводит к большему количеству солнечных батарей, приходящееся на длину l периода повторения, позволит гарантировать, что однородность падающего света для отдельных солнечных батарей останется в допустимых пределах. Размер солнечных батарей будет зависеть от ширины w1...wn, а также, разумеется, и от их длины. Подходящая длина солнечных батарей будет зависеть от профиля кровельной панели, поскольку для блока с солнечных батарей является предпочтительным профилирование только в одном направлении, а именно в направлении длины l периода повторения. Профилирование блока солнечных батарей в двух направлениях менее предпочтительно вследствие требований, которые предъявляются при этом к солнечной батарее. Соответствующая длина также будет зависеть от выбранной ширины батареи и желательной площади поверхности батареи. Как указано выше, сумма значений ширины w1...wn батарей с1...сn должна быть равна длине k профиля. В этой связи следует отметить, что собственно ширина последовательного соединения включена в ширину w1...wn батарей.

В зависимости от профиля кровельной панели ширина w1...wn батарей может быть одной и той же или различной. Как отмечено выше, важно, чтобы однородность падения света на отдельные батареи оставалась в допустимых пределах. По этой причине иногда может быть целесообразным использовать более узкие солнечные батареи на участках кровельной панели с малым радиусом кривизны, в то время как участки с большим радиусом кривизны допускают использование более широких панелей. Однако, если профиль подходящий, то из соображений обработки предпочтительно выбрать постоянную ширину w1...wn батарей.

Длина l периода повторения профиля кровельной панели в общем случае будет находиться в пределах от 5 до 100 см, предпочтительно от 10 до 60 см, более предпочтительно от 15 до 45 см.

Количество элементов n, приходящееся на длину периода повторения профиля, в общем случае будет находиться в пределах от 2 до 100, предпочтительно от 5 до 50.

В случае кровельных панелей, имеющих такой профиль, что на некоторых участках профиля смежные батареи имеют одно и то же облучение, такие смежные батареи с одинаковым облучением могут быть соединены последовательно, и этот набор батарей, соединенных последовательно, может, в свою очередь, соединяться последовательно с соответствующим набором элементов, соединенных последовательно на соответствующем участке профиля. В терминологии настоящего описания смежные батареи с одинаковым облучением могут обозначаться как подбатареи s1...sn. Набор батарей s1...sn, соединенных последовательно, в этом случае соответствует батарее с, имеющей ширину w, из набора батарей с1...сn, имеющих ширину w1...wn.

Кровельная панель согласно настоящему изобретению содержит несущую конструкцию и блок солнечных батарей, снабженный солнечными батареями, соединенными последовательно конкретным образом. Несущая конструкция может быть выполнена из одной или нескольких подпанелей, и кровельная панель может содержать один или более блоков солнечных батарей.

Кровельная панель согласно изобретению может состоять из отбельных блоков с шириной, равной длине l периода повторения, которые снабжены солнечными батареями с последовательным соединением между, по меньшей мере, одной из батарей с1...сn одного блока и соответствующими батареями с1...сn другого блока, устанавливаемыми при укладке блоков на кровлю. То, является ли этот вариант подходящим, будет зависеть в значительной степени от размера блока. Если размер блока соответствует размеру обычной кровельной черепицы, то трудозатраты на соединение каждого блока могут оказаться непомерно высокими. С другой стороны, для больших блоков, например блоков с шириной, равной, по меньшей мере, 15 см и длиной, равной, по меньшей мере, одному метру, предпочтительно с длиной, совпадающей с длиной кровли от конька крыши до водосточного желоба, это может оказаться предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является кровельная панель, имеющая ширину, по меньшей мере, равную удвоенной длине l периода повторения профиля, более предпочтительно, кровельная панель, имеющая ширину, от четырехкратного до двадцатикратного значения длины l периода повторения профиля. Кровельная панель предпочтительно имеет ширину 30-250 см, более предпочтительно 30-150 см. По ее ширине кровельная панель может быть покрыта несколькими блоками солнечных батарей, но если блоки солнечных батарей выполнены на пленке солнечных батарей, то предпочтительно, если кровельная панель покрыта по ее ширине пленкой солнечных батарей, содержащей по ширине панели один блок солнечных батарей с солнечными батареями, соединенными последовательно. Пленка может быть снабжена несколькими блоками по высоте кровельной панели.

Под шириной кровельной панели в контексте настоящего описания понимается ширина кровельной панели в направлении профиля. Высота кровельной панели есть направление, перпендикулярное ширине.

Высота кровельной панели, соответствующей изобретению, не критична и, как правило, будет зависеть от обычных конструкционных размеров. Число блоков солнечных батарей, предусмотренных по длине на кровельной панели, может меняться в зависимости от ситуации. Если кровельная панель имеет форму, например, полосы из черепицы, один блок солнечных батарей по высоте, по-видимому, будет достаточным. Если кровельная панель выше, например, в случае рифленого листа или алюминиевых кровельных профилей, может оказаться желательным обеспечить большее количество блоков солнечных батарей по высоте панели. Это может быть желательным, потому что этого требует высота блоков солнечных батарей. Альтернативно, может быть желательным, если кровельная панель также имеет профиль в данном направлении, например, потому что кровельная панель имеет форму нескольких расположенных одна над другой полос черепицы. Особенно в случае более высоких кровельных панелей может оказаться целесообразным использование гибкой пленки солнечных батарей, снабженной некоторым количеством блоков солнечных батарей.

Предпочтительный вариант осуществления кровельной панели согласно изобретению представляет собой кровельную панель, имеющую форму одного или нескольких рядов или столбцов черепицы, причем, по меньшей мере, один ряд или столбец черепицы снабжен блоком солнечных батарей, соединенных последовательно в соответствии с изобретением. Этот вариант осуществления представлен на фиг.5, где показана кровельная панель, внешняя сторона которой имеет форму пяти рядов из пяти черепиц каждый, причем в каждом ряду предусмотрен блок солнечных батарей длиной в пять черепиц (заштриховано). Разделение на батареи и последовательное соединение не показаны. Преимущество данного варианта состоит в том, что в смысле внешнего вида он хорошо подходит к внешнему виду обычной черепичной кровли, при этом его размеры обеспечивают простоту монтажа. Снабжение отдельных рядов или столбцов блоком солнечных батарей исключает профилирование блока солнечных батарей в двух направлениях. Для кровельных панелей этого типа, в общем случае, в целях простоты обращения предпочтение отдается панелям шириной в 1-10 «черепиц» и высотой в 1-8 «черепиц», причем общее число черепиц предпочтительно равно, по меньшей мере, 4, более предпочтительно, по меньшей мере, 8 и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 12. Предпочтительный максимум для числа «черепиц» зависит от размера «черепиц» и желательного размера готового блока.

Основная проблема последовательного соединения в кровельной панели согласно изобретению состоит в выборе батарей, которые должны быть соединены последовательно. Последовательное соединение как таковое состоит просто в соединении заднего электрода одной батареи с передним электродом другой батареи. Проектирование и монтаж требуемых проводных соединений входит в круг знаний специалистов в данной области техники.

Как отмечено выше, изобретение также относится к гибкой пленке солнечных батарей, снабженной, по меньшей мере, одним блоком солнечных батарей, разделенным на отдельные солнечные батареи, причем солнечные батареи соединены последовательно таким путем, что после монтажа на профилированной кровельной панели каждый элемент в последовательном соединении генерирует по существу одинаковую величину тока. Целесообразным способом установления последовательного соединения является использование слоя межсоединений. Слои межсоединений, принцип которых известен из полупроводниковой техники, состоят из шаблона взаимно изолированных проводящих полосок. По меньшей мере, одна батарея из набора батарей с1...сn соединена посредством проводящей полоски в слое межсоединений с задним электродом соответствующей батареи с1...сn из смежного набора батарей. Соответствующие батареи с1 соединены посредством первой полоски из слоя межсоединений, соответствующие батареи с2 соединены посредством второй полоски из слоя межсоединений и т.д. Чтобы исключить возможность соединения слоя ТСО (прозрачный проводящий оксид) батареи с задним электродом той же самой батареи, проводящие полоски в слое межсоединений прерываются электрически изолирующим материалом. Это прерывание может быть осуществлено разрезанием полосок или отдельным использованием изолирующего материала.

Изобретение, таким образом, также относится к пленке солнечных батарей, снабженной блоком солнечных батарей, разделенным на наборы отдельных солнечных батарей с1...сn, содержащих, начиная от стороны падения солнечного света к нижней стороне, передний электрод, фотоэлектрический слой, задний электрод и слой межсоединений, содержащий взаимно изолированные проводящие полоски р1...рn, снабженные электрически изолирующим материалом, причем, по меньшей мере, одна батарея с1...сn соединена последовательно посредством одной из проводящих полосок р1...рn с соответствующей батареей с1...сn, где n является целым числом, имеющим значение 2 или больше.

Простым вариантом осуществления такой пленки солнечной батареи является пленка, где полоски слоя межсоединений находятся под углом к разделению пленки солнечных батарей. Угол предпочтительно находится в пределах от 60 до 120°, более предпочтительно от 80 до 100°, наиболее предпочтительно от 88 до 92°. В самом предпочтительном варианте полоски слоя межсоединений по существу перпендикулярны разделению блока солнечных батарей. В этом варианте последовательное соединение может быть установлено очень просто путем «прокалывания» проводящих соединений между ТСО-слоем одной батареи с1...сn и слоем межсоединений и между задним электродом соответствующей батареи с1...сn из смежного набора батарей и слоем межсоединений.

Другой способ осуществления последовательного соединения состоит в использовании проводящих полосок с покрытием или проводов, которые соединяются с передним электродом одной батареи и проходят вдоль стороны солнечной батареи до батареи, с которой она должна быть соединена.

Материал несущей конструкции кровельной панели, соответствующей изобретению, не критичен. Если несущая конструкция прозрачна, то есть выполнена из стекла или пластика, то блок солнечных батарей, в качестве варианта, может быть предусмотрен на нижней стороне несущей конструкции, обеспечивая надлежащую защиту от внешних воздействий на блок солнечных батарей. Если блок солнечных батарей предусмотрен сверху несущей конструкции, то несущую конструкцию не требуется выполнять прозрачной. Подходящими материалами в этом случае являются обычные кровельные материалы, в том числе керамические материалы, бетон, камень, и пластики, в частности, на основе повторно используемого пластика, и металлы, такие как сталь, цинк и алюминий.

Блок солнечных батарей в кровельной панели в соответствии с изобретением содержит, начиная сзади в направлении вперед, задний электрод, фотоэлектрический слой и передний электрод. Часто также присутствует несущая конструкция, чтобы придать блоку солнечных батарей присущую ему жесткость. Свойства этих материалов не критичны для кровельной панели согласно изобретению. Последующее описание служит только целям иллюстрации.

Несущей конструкцией блока солнечных батарей, если она присутствует, может быть любая известная несущая конструкция. Если несущая конструкция присутствует на стороне переднего электрода, то она должна быть прозрачной. Несущая конструкция может быть выполнена, например, из стекла или из прозрачного полимера. Если несущая конструкция расположена на стороне заднего электрода, то она может быть как прозрачной, так и непрозрачной в зависимости от предусматриваемого использования блока солнечных батарей. Подходящие материалы включают в себя гибкие материалы, пригодные для использования в процессах с рулонным материалом, такие как полимерная пленка или металлическая фольга.

Передний электрод предпочтительно выполняется из прозрачного проводящего оксида (ТСО). Подходящие виды ТСО включают в себя оксид индия-олова, оксид цинка; оксид цинка, легированный алюминием, фтором или бором, сульфид кадмия, оксид кадмия, оксид олова и F-легированный SnO2.

Фотоэлектрический слой может содержать любую подходящую систему, известную специалистам в данной области техники, например аморфный кремний (a-Si:H), микрокристаллический кремний, поликристаллический кремний, монокристаллический кремний, аморфный карбид кремния (a-SiC) и a-SiC:H, аморфный кремний-германий (a-SiGe) и a-SiGe:H, a-SiSn:H, a-SiSn:H. Также может использоваться CIS (диселенид меди-индия CuInSe2), теллурид кадмия, Cu(In,Ga)Se, ZnSe/CIS, ZnO/CIS и Mo/CIS/CdS/ZnO. Предпочтительным является использование тонкопленочных солнечных батарей, например, из аморфного или микрокристаллического кремния.

Задний электрод, который в зависимости от использования блока солнечных батарей может также служить в качестве отражателя, может быть выполнен, например, из алюминия, серебра или их комбинации.

Если желательно, блок солнечных батарей может содержать дополнительные известные компоненты, такие как герметики для защиты блока от внешних воздействий.

Если, в предпочтительном варианте, гибкая пленка солнечных батарей, снабженная блоком солнечных батарей, используется в кровельной панели в соответствии с изобретением, то она представляет собой предпочтительно гибкую пленку солнечных батарей, предназначенную для производства посредством непрерывного процесса, предпочтительно процесса с рулонным материалом. Особенно предпочтительны гибкие пленки солнечных батарей, изготовленные, как описано в WO 98/13882 или WO 99/49483. Эти публикации включены в настоящее описание посредством ссылки, что касается процесса производства гибких пленок солнечных батарей и материалов, используемых для этого, с оговоркой, что методы последовательного соединения, раскрытые в упомянутых публикациях, не пригодны для применения в блоке солнечных батарей, предназначенном для использования в кровельных панелях согласно изобретению.

1. Профилированная фотоэлектрическая кровельная панель, содержащая несущую конструкцию и блок солнечных батарей, при этом блок солнечных батарей разделен на отдельные солнечные батареи, причем, по меньшей мере, две солнечные батареи соединены последовательно, при этом, по меньшей мере, одна солнечная батарея соединена последовательно с несмежной солнечной батареей.

2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что каждая солнечная батарея, соединенная последовательно, выполнена с возможностью вырабатывания тока, по существу, одинаковой величины.

3. Панель по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит каркас и блок солнечных элементов, при этом несущая конструкция имеет периодически повторяющийся профиль с длиной 1 периода повторения и с длиной k профиля, где длина профиля k является длиной профиля на длине 1 периода повторения, несущая конструкция снабжена блоком солнечных батарей, который перпендикулярно длине 1 периода повторения разделен на солнечные батареи c1...cn, имеющие ширину w1...wn, причем сумма w1...wn равна длине k профиля, и, по меньшей мере, одна батарея c1...cn соединена последовательно с соответствующей батареей c1...cn другого периодически повторяющегося профиля, при этом n является целым числом, имеющим значение 2 и более.

4. Панель по п.1, отличающаяся тем, что блок солнечных батарей содержит гибкую пленку солнечных батарей.

5. Панель по п.3, отличающаяся тем, что блок солнечных батарей содержит гибкую пленку солнечных батарей.

6. Панель по п.3, отличающаяся тем, что ширина w1...wn постоянна.

7. Панель по п.3, отличающаяся тем, что выполнена из отдельных блоков с шириной, равной одной длине периода повторения профиля.

8. Панель по п.3, отличающаяся тем, что имеет ширину, равную, по меньшей мере, двукратной длине 1 периода повторения профиля, более предпочтительно равную от 4-кратной до 20-кратной длине 1 периода повторения профиля.

9. Панель по п.8, отличающаяся тем, что по своей ширине покрыта одним блоком солнечных батарей, содержащим пленку солнечных батарей, соединенных последовательно.

10. Панель по п.1, отличающаяся тем, что имеет форму одного или более рядов или столбцов черепицы, причем, по меньшей мере, один ряд или столбец снабжен блоком солнечных батарей.

11. Панель по п.3, отличающаяся тем, что имеет форму одного или более рядов или столбцов черепицы, причем, по меньшей мере, один ряд или столбец снабжен блоком солнечных батарей.

12. Панель по п.3, отличающаяся тем, что в одном блоке солнечных батарей все батареи c1...cn соединены последовательно со всеми соответствующими батареями c1...cn в пределах того же блока солнечных батарей.

13. Панель по п.3, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна батарея с из набора c1...cn состоит из набора смежных подбатарей s1...sn, соединенных последовательно.

14. Гибкая пленка солнечных батарей, содержащая блок солнечных батарей, разделенный на отдельные солнечные батареи, причем, по меньшей мере, две солнечные батареи соединены последовательно, при этом, по меньшей мере, одна солнечная батарея соединена последовательно с несмежной солнечной батареей.

15. Пленка солнечных батарей по п.14, отличающаяся тем, что снабжена изоляционными прокладками, причем проводной монтаж, реализующий последовательное соединение, проходит через изоляционные прокладки.

16. Гибкая пленка солнечных батарей, содержащая блок солнечных батарей, разделенный на отдельные солнечные батареи, причем солнечные батареи соединены последовательно таким образом, что после монтажа на кровельной панели по любому из предшествующих пунктов каждая батарея в последовательном соединении генерирует ток по существу одинаковой величины.

17. Пленка солнечных батарей по п.16, отличающаяся тем, что снабжена изоляционными прокладками, причем проводной монтаж, реализующий последовательное соединение, проходит через изоляционные прокладки.

18. Гибкая пленка солнечных батарей, содержащая блок солнечных батарей, разделенный на наборы отдельных солнечных батарей c1...cn, имеющих ширину w1...wn, причем, по меньшей мере, одна батарея c1...cn соединена последовательно с соответствующей батареей c1...cn, при этом n является целым числом, имеющим значение 2 и более.

19. Пленка солнечных батарей по п.18, отличающаяся тем, что снабжена изоляционными прокладками, причем проводной монтаж, реализующий последовательное соединение, проходит через изоляционные прокладки.

20. Гибкая пленка солнечных батарей, содержащая блок солнечных батарей, разделенный на наборы отдельных солнечных батарей c1...cn, содержащая, начиная от стороны падения солнечного света к нижней стороне, передний электрод, фотоэлектрический слой, задний электрод и слой межсоединений, содержащий взаимно изолированные проводящие полоски p1...pn, снабженные электрически изолирующим материалом, причем, по меньшей мере, одна батарея c1...cn соединена последовательно посредством одной из проводящих полосок p1...pn с соответствующей батареей c1...cn, где n является целым числом, имеющим значение 2 или больше.

21. Пленка солнечных батарей по п.20, отличающаяся тем, что полоски слоя межсоединений, по существу, перпендикулярны разделению блока солнечных батарей, при этом последовательное соединение устанавливается путем «прокалывания» проводящих соединений между ТСО-слоем одной батареи c1...cn и слоем межсоединений и между задним электродом соответствующей батареи c1...cn из смежного набора батарей и слоем межсоединений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечным электростанциям, предназначенным для преобразования солнечной лучистой энергии в электричество. .

Изобретение относится к гелиоэнергетике. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем преобразования светового излучения в электрическую энергию и предназначено для использования в конструкциях солнечных батарей (СБ), содержащих плоские рамные каркасы.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем прямого преобразования светового излучения, и предназначено в основном для использования в конструкциях солнечных батарей.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для преобразования энергии светового излучения в электрическую энергию, и предназначено преимущественно для космического применения.

Изобретение относится к автономным источникам электропитания, использующим энергию Солнца. .

Изобретение относится к области изготовления оптоэлектронных приборов, в частности фотоэлектрических солнечных модулей. .

Изобретение относится к солнечным электростанциям для преобразования солнечной лучистой энергии в электрическую. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выращивания растений с меньшим потреблением извне электрической и тепловой энергии за счет расширенного использования энергии солнечных лучей для обогрева и освещения внутреннего пространства тепличного комплекса при одновременной интенсификации роста растений, а в некоторых вариантах комплекса - вообще без такого потребления.

Изобретение относится к области строительства, в частности к панелям солнечных батарей. .

Изобретение относится к устройству кровли зданий и сооружений. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для энергоактивных ограждений зданий, например в многоэтажных гаражах для отбора и аккумулирования солнечной энергии.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве мобильного здания с автономным источником энергоснабжения. .

Изобретение относится к конструкциям зданий, использующих солнечную энергию, и позволяет повысить эффективность использования солнечной энергии. .

Изобретение относится к строительству, в частности к солнечным батареям для строительной конструкции

Профилированная фотоэлектрическая кровельная панель

Наверх