Способ формирования солнечной батареи Российский патент 2018 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к способам крепления и соединения элементов фотоэлектрических преобразователей, в частности к способу механического закрепления фотоэлементов и электрического их соединения в батарею.

Из уровня техники известен «Способ соединения фотоэлектрических фотоэлементов и пленка для его осуществления» (заявка №2008136788, H01L 31/05, опубл. 27.03.2010). В способе производства солнечного модуля, содержащего любое число фотоэлектрических элементов и состоящей из основания, в виде гибкой пленки и стекла, и фотоэлектрических элементов, с выполненным электрическим соединением друг с другом и с периферийным соединением элементов, путем пайки фотоэлектрических элементов волной припоя к соединительным точкам на задней стороне пленки.

Недостатком прототипа является обязательная сборка солнечной батареи в заводских условиях и низкая ремонтопригодность.

Техническим результатом является упрощение и удешевление сборки солнечной батареи» в том числе, в полевых условиях и в космосе, высокая ремонтопригодность в любых, в том числе и в сложных условиях.

Это достигается тем, что в способе формирования солнечной батареи, включающем размещение фотоэлементов на основании, особенностью является то, что фотоэлементы задвигают в направляющие, расположенные на основании, обеспечивая электрические контакты между соседними фотоэлементами и/или обеспечивая контакты фотоэлементов с токосъемными контактами, расположенными в направляющих и торцы направляющих закрывают крышками, при этом электрический контакт фотоэлементов между собой и/или с контактами направляющих обеспечивают механически и для обеспечения надежных контактов устанавливают полосы между фотоэлементами из анизотропного токопроводящего материала или для обеспечения надежного контакта контакты фотоэлементов соединяют гибкими проводниками и электрический контакт между соседними фотоэлементами обеспечивают пайкой, сваркой или склеиванием.

Электрическую энергию снимают с контактов крайних фотоэлементов и/или с контактов, расположенных в направляющих, причем электрическую энергию снимают с фотоэлементов, соединенных параллельно и/или последовательно, а для обеспечения надежного контакта фотоэлементы сжимают с одного или с обоих торцов направляющих упругими элементами.

При этом фотоэлементы задвигают в направляющие, представляющие собой вытянутые каналы замкнутого сечения и в направляющие постоянного по длине сечения.

В направляющих прокачивают жидкость, омывающую фотоэлементы, например, для их охлаждения или очистки, причем могут использовать естественную циркумцию жидкости за счет разницы температур или фотоэлементы в направляющих продувают газом, например, для их охлаждения или очистки.

При сборке фотоэлементы автоматически задвигают додающим устройством в направляющие или вручную задвигают в направляющие, а снимают, перемещая в приемное устройство, при этом задвижение и снятие фотоэлементов осуществляют с одной стороны направляющих или осуществляют с обоих сторон направляющих. Для восстановления или улучшения контактов, направляющие деформируют, не допуская их повреждения и повреждения фотоэлементов.

Направляющие транспортируют к месту монтажа в свернутом виде, для этого используют гибкие направляющие или направляющие формируют на месте монтажа, например, экструдированием, а ремонт осуществляют заменой фотоэлементов путем задвижения в направляющие исправных фотоэлементов с одного конца, с одновременным выталкиванием ранее установленных фотоэлементов с другого конца, при этом снятые фотоэлементы очищают и сортируют по годности для дальнейшей работы. Способ осуществляется следующим образом.

Для формирования солнечной батареи, используют фотоэлементы, как правило, одного размера и основание, в котором есть несколько рядов направляющих, выполненных, например, в виде листа поликарбоната с каналами, которые соответствуют размерам фотоэлемента. Сборка осуществляется последовательным задвижением фотоэлементов в каналы до полного заполнения всех каналов/натравляющих фотоэлементами. При этом обеспечиваются электрические контакты между соседними фотоэлементами и/или контакты фотоэлементов с токосъемными контактами, расположенными в направляющих, например, в каналах листа поликарбоната. Длина направляющих/каналов может составлять несколько метров, количество каналов определяется шириной листа и размерами фотоэлемента. При необходимости панель фотоэлементов может состоять из нескольких листов или несколько листов крепятся на общее основание, например, на стену дома. Это упрощает транспортировку элементов солнечной батареи к месту монтажа и сборки.

Наиболее частый случай применения способа заключается в механическом обеспечении электрического контакта фотоэлементов между собой и/или с контактами, расположенными в направляющих. Для обеспечения надежных контактов и снижения вероятности повреждения фотоэлементов между торцами фотоэлементов могут быть установлены полосы из анизотропного токопроводящего материала или полосы, состоящие из токопроводящих частей и изоляторов. Предполагается, что эти полосы будут обладать достаточной упругостью, чтобы обеспечить надежный контакт и исключить механическое повреждение элементов, в частности, за счет изменяющихся по длине сечения полос и/или направляющих.

Возможен вариант соединения фотоэлементов между собой гибкими проводниками. В этом случае механическое обеспечение электрического контакта может быть заменено или дополнено пайкой, сваркой или склеиванием, а между элементами могут быть проложены упругие гоолирующие полосы.

Можно не соединять элементы между собой, а разместив токопроводящие шины (контактные пружины) по всей длине направляющих, соединить каждый фотоэлемент с двумя контактами этих направляющих, а уже с них снимать вырабатываемую энергию.

При соединении элементов друг с другом можно обеспечить различные виды их соединения: последовательное, параллельное, если внутри каждого элемента проходя проводники, или последовательно-параллельное. В этом случае электрическую энергию снимают с контактов крайних фотоэлементов. Если элементы соединяются с контактами, расположенными в направляющих, то соединение элементов в каждом канале осуществляется параллельно. Возможна комбинация этих способов, когда несколько элементов соединены между собой последовательно, а крайние в этой группе соединяются с контактами, расположенными в направляющих.

Для фиксации фотоэлементов в канале и обеспечения надежного их контакта между собой сжимают с одного или с обоих торцов направляющих упругими элементами, что позволяет решить задачу неодинакового теплового расширения фотоэлементов и основания за счет деформации упругих элементов. Чаще всего направляющие, в которые задвигают фотоэлементы, будут представлять собой вытянутые каналы замкнутого, постоянного по длине сечения.

Торцы направляющих можно закрыть крышками после установки фотоэлементов и получить возможность или обычной герметизации, или прокачивания жидкости, которая омывает фотоэлементы, например, для их охлаждения и/или очистки. При вертикальном расположении каналов можно использовать естественную циркуляцию жидкости за счет разницы температур.

Допустим вариант, когда каналы продувают газом, также, для их охлаждения или очистки.

Сборка панели может осуществляться вручную, но в сложных условиях - погода, большая высота, вплоть до сборки в космосе, фотоэлементы в направляющие автоматически задвигают подающим устройством. Если с противоположной стороны установить приемное устройство, то ремонт батареи существенно облегчается - при задвижении в направляющие новых фотоэлементов, старые фотоэлементы снимают с противоположного конца направляющих, перемещая их в приемное устройство. Задвижение и снятие фотоэлементов осуществляют с одной стороны направляющих или с обоих. Снятые фотоэлементы очищают и сортируют по годности для дальнейшей работы.

Еще одним способом ремонта солнечной батареи является деформация направляющих, если они гибкие, например, покачиванием/изгибом батареи. Величина деформации подбирается таким образом, чтобы исключить повреждение фотоэлементов. При этом контакты элементов сдвигаются относительно друг друга или контактов в направляющих, что приводит к трению, удалению оксидных пленок и выдавливанию загрязнений из зон контактов, что приводит к улучшению контактов и восстановлению работоспособности батареи.

Если направляющие выполнены из гибкого упругого материала, например, поликарбоната, то незаполненное основание можно перевозить к месту монтажа, свернув его в рулон, а фотоэлементы в отдельных ящиках. После разворачивания и закрепления основания, направляющие заполняют фотоэлементами. Еще более кардинальным методом упрощения транспортировки является формирование направляющих на месте монтажа, например, в космосе путем их экструдирования с последующим или одновременным заполнением их фотоэлементами.

Изобретение относится к способам коммутации ячеек фотоэлектрических преобразователей, в частности к способу механического закрепления фотоэлементов и электрического их соединения в батарею. Способ формирования солнечной батареи включает размещение фотоэлементов на основании, причем фотоэлементы задвигают в направляющие, расположенные на основании, обеспечивая электрические контакты между соседними фотоэлементами и/или обеспечивая контакты фотоэлементов с токосъемными контактами, расположенными в направляющих. Техническим результатом является упрощение и удешевление сборки солнечной батареи, в том числе в полевых условиях и в космосе, высокая ремонтопригодность в любых, в том числе и в сложных, условиях. 23 з.п. ф-лы.

1. Способ формирования солнечной батареи, включающий размещение фотоэлементов на основании, отличающийся тем, что фотоэлементы задвигают в направляющие, расположенные на основании, обеспечивая электрические контакты между соседними фотоэлементами и/или обеспечивая контакты фотоэлементов с токосъемными контактами, расположенными в направляющих, и торцы направляющих закрывают крышками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрический контакт фотоэлементов между собой и/или с контактами направляющих обеспечивают механически.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения надежных контактов устанавливают полосы между фотоэлементами из анизотропного токопроводящего материала.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения надежного контакта контакты фотоэлементов соединяют гибкими проводниками.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрический контакт между соседними фотоэлементами обеспечивают пайкой, сваркой или склеиванием.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическую энергию снимают с контактов крайних фотоэлементов и/или с контактов, расположенных в направляющих.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическую энергию снимают с фотоэлементов, соединенных параллельно и/или последовательно.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения надежного контакта фотоэлементы сжимают с одного или с обоих торцов направляющих упругими элементами.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотоэлементы задвигают в направляющие, представляющие собой вытянутые каналы замкнутого сечения.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотоэлементы задвигают в направляющие постоянного по длине сечения.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в направляющих прокачивают жидкость, омывающую фотоэлементы, например, для их охлаждения или очистки.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в направляющих используют естественную циркуляцию жидкости за счет разницы температур.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотоэлементы в направляющих продувают газом, например, для их охлаждения или очистки.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотоэлементы автоматически задвигают подающим устройством в направляющие.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотоэлементы вручную задвигают в направляющие.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотоэлементы снимают, перемещая в приемное устройство.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что задвижение и снятие фотоэлементов осуществляют с одной стороны направляющих.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что задвижение и снятие фотоэлементов осуществляют с обеих сторон направляющих.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для восстановления или улучшения контактов направляющие деформируют, не допуская их повреждения и повреждения фотоэлементов.

20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют гибкие направляющие.

21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что направляющие транспортируют к месту монтажа в свернутом виде.

22. Способ по п. 1, отличающийся тем, что направляющие формируют на месте монтажа, например, экструдированием.

23. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ремонт осуществляют заменой фотоэлементов путем задвижения в направляющие исправных фотоэлементов с одного конца, с одновременным выталкиванием ранее установленных фотоэлементов с другого конца,

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что снятые фотоэлементы очищают и сортируют по годности для дальнейшей работы.