ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ Российский патент 1996 года по МПК H01L31/42 

Изобретение относится к области непосредственного преобразования солнечной энергии в электрическую и может быть использовано в фотоэлектрических модулях, преимущественно вырабатывающих электрическую энергию в десятки Вт.

Известен фотоэлектрический модуль, состоящий из панелей солнечных элементов, которые зафиксированы на рамах, укрепленных на основании, и каналов для электрических проводников (см. патент США N 4636577, кл. Н 01 L 31/00, оп. 1987).

Недостатком известного фотоэлектрического модуля является сложная конструкция, обусловленная использованием массивных профилей в виде рам, и использованием сложных замковых соединений, при помощи которых рамы соединяют между собой.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному фотоэлектрическому модулю является фотоэлектрический модуль, содержащий герметизированные панели солнечных элементов, профили с продольными пазами, фиксирующие элементы, соединяющие профили, и токоотводы (см. патент ФРГ N 3611542, кл. Н 01 L 31/04, оп. 1987).

Недостатком известного фотоэлектрического модуля является значительный вес и сложность конструкции модуля, обусловленные громоздкостью и сложностью элементов, при помощи которых проводится крепление панелей солнечных элементов. При стыковке большого количества панелей солнечных элементов в известном модуле приходится проводить соединение большого числа профилей, при этом каждый фиксирующий элемент содержит несколько деталей, что соответственно приводит к значительному увеличению общего веса модуля.

Изобретение направлено на снижение веса фотоэлектрического модуля при одновременном упрощении его конструкции.

Указанный технический результат достигается посредством фотоэлектрического модуля, содержащего герметизированные панели солнечных элементов, профили с продольными пазами,фиксирующие элементы, соединяющие профили, и токоотводы, введением пластин из прозрачного материала, к которым через слой прозрачного материала присоединены солнечные элементы, причем пластины расположены рядами, профили выполнены общими для смежных пластин ряда, и профили между рядами выполнены общими для пластин соседних рядов, при этом предпочтительно периферические участки двух смежных пластин, свободные от солнечных элементов, размещать в продольных пазах, выполненных на противоположных сторонах общего профиля; токоотводы панелей солнечных элементов, расположенных в ряду параллельно размещенным пластинам, расположены на одной стороне, примыкающей к общему профилю смежных рядов.

За счет введения в фотоэлектрический модуль пластин из пpозрачного материала, к которым через слой прозрачности материала присоединены солнечные элементы удается свести к минимуму вес панели, поскольку обеспечивается надежность фиксации всех солнечных элементов на легком прозрачном материале. Фиксация панелей солнечных элементов по отношению к профилям проводится с использованием периферических участков введенных пластин, свободных от солнечных элементов, которые через прокладки из упругого материала защемлены в продольных пазах профилей. Размещение пластин в модуле в виде параллельно расположенных рядов и выполнение профилей общими для каждых двух смежных пластин в ряду позволяет добиться дальнейшего снижения веса модуля, поскольку уменьшается не только суммарный вес, но и общее количество профилей. Этой же цели служит и выполнение общими профилей между рядами пластин, т.е. профилей, соединяющих ряды. Уменьшению веса способствует размещение токоотводов панелей ряда на одной стороне пластин, примыкающей к общему профилю, что позволяет минимизировать длину коммутационных соединений модуля.

Прилагаемые чертежи изображают: общий вид фотоэлектрического модуля (вид сверху, лицевая сторона) фиг. 1; поперечное сечение части модуля (сечение по плоскости А-А в зоне стыковки рядов) фиг. 2.

Фотоэлектрический модуль содержит: панели 1, состоящие из солнечных элементов 2, которые присоединены к пластинам из прозрачного материала 3, профили с продольными пазами, общие для пластин соседних рядов 4, 5, профили с продольными пазами 6, 7. расположенные на периферии, общие для ряда пластин, профили с продольными пазами 8, 9, расположенные на периферии, общие для всех рядов пластин, фиксирующие элементы 10, 11, 12, при помощи которых профили соединяются между собой, продольные пазы в профилях 13, прокладки из упругого материала 14, 15, слой из прозрачного материала 16, профили с продольными пазами 17, расположенные между каждыми двумя смежными пластинами ряда (для простоты указан один из таких профилей).

Солнечные элементы 2 предпочтительно выполнять из кремния. Солнечные элементы 2 через слой прозрачного материала 16 прикреплены к пластинам из прозрачного материала 3, выполненным, например, из стекла (см. фиг. 2). Пластины 3, к которым прикреплены панели 1, расположены в виде параллельных рядов (на фиг. 1 три таких ряда, разделенных профилями 4, 5). Каждый профиль выполнен в виде рейки с продольными пазами на двух противоположных сторонах. Профили 4-9, 17 предпочтительно изготавливать из алюминиевых сплавов, например, из алюминиевого сплава марки АД-31. Фиксирующие элементы 10, 11, 12, при помощи которых профили соединяют между собой предпочтительно выполнять в виде самонарезающихся винтов. Токоотводы, соединяющие панели солнечных элементов между собой (не указаны) располагаются преимущественно в специальных пазах, выполненных в стенках профилей. Токоотводящие клеммы модуля, к которым подключают полезную нагрузку (не указаны) предпочтительно размещать на тыльной стороне модуля.

Заявленный фотоэлектрический модуль работает следующим образом. После освещения лицевой стороны модуля и прохождения потока солнечной энергии через пластины 3 и слоя прозрачного материала 16 поток поступает на солнечные элементы 2, где происходит прямое преобразование солнечной энергии в электрическую, которая с токоотводящих клемм фотоэлектрического модуля поступает к потребителю. При всевозможных механических воздействиях на фотоэлектрический модуль профили 4-9,17 надежно фиксируют панели солнечных элементов 1 за счет фиксации периферических участков пластин 3 в продольных пазах профилей, что предотвращает повреждение солнечных элементов 2.

В сравнении с известными фотоэлектрическими модулями в заявленном фотоэлектрическом модуле удалось существенно упростить конструкцию и значительно (более чем на 15%) снизить суммарный вес модуля, что достигается как за счет уменьшения количества профилей, так и изменения их конструкции и уменьшения количества фиксирующих элементов.

Использование: в области прямого преобразования солнечной энергии в электрическую, в фотоэлектрических модулях, вырабатывающих полезную электрическую мощность десятки Вт и более. Сущность изобретения: солнечные элементы 2, скоммутированные в виде панелей 1 через слой прозрачного материала 16, присоединены к пластинам 3, выполненным из прозрачного материала. В продольных пазах 4-9, 17 размещены периферические участки пластин 3, свободные от солнечных элементов. Пластины 3 размещены рядами. Профили 4-9 выполнены общими для рядов пластин, при этом пазы выполнены на противоположных сторонах общего профиля. Профили 17, расположенные между смежными пластинами ряда, выполнены общими для каждой пары смежных пластин, что также способствует уменьшению веса модуля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фотоэлектрический модуль, содержащий герметизированные панели солнечных элементов, профили с продольными пазами, фиксирующие элементы, соединяющие профили, и токоотводы, отличающийся тем, что в него введены пластины из прозрачного материала, к которым через слой прозрачного материала присоединены панели солнечных элементов, причем пластины расположены рядами, профили выполнены общими для смежных пластин ряда и профили между рядами пластин выполнены общими для пластин соседних рядов. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что периферические участки двух смежных пластин, свободные от солнечных элементов, размещены в продольных пазах, выполненных на противоположных сторонах общего профиля. 3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что токоотводы панелей солнечных элементов, расположенных в ряду параллельно размещенных пластин, расположены на одной стороне, примыкающей к общему профилю смежных рядов.