Изобретение относится к световой энергии, в частности к области преобразования световой энергии солнца в электрическую энергию, и может эффективно использоваться в качестве составляющей солнечной электростанции.The invention relates to light energy, in particular to the field of converting solar light energy into electrical energy, and can be effectively used as a component of a solar power station.
Уровень техникиState of the art
Известно фотоэлектрическое устройство-панель, преобразующее солнечную энергию (Ж.Р. Паносян, А.О. Аракелян, Е.В. Енгибаран, С.Е. Берберян. Технология изготовления солнечных фотоэлектрических панелей. Изв.НАН и ГИУА,сер.ТН,1998, т.51, № 2, с.165-170), состоящее из фотоэлектрических преобразователей и размещенных на двух поверхностях сети шин, собирающих носители тока.A known photovoltaic device-panel that converts solar energy (J.R. Panosyan, A.O. Arakelyan, E.V. Engibaran, S.E. Berberyan. Manufacturing technology of solar photovoltaic panels. Izv. NAS and GIUA, ser.TN, 1998, vol. 51, No. 2, pp. 165-170), consisting of photovoltaic converters and busbars collecting current carriers located on two surfaces of the network.
Для повышения долговечности, а также с целью защиты от града и других разрушительных воздействий преобразователи приклеиваются к нижней поверхности толстого и небьющеегося стекла. Для обеспечения герметичности поверхности фотоэлектрических преобразователей приклеены к стеклу при помощи полимерного связующего материала, например этилвинилацетата. Размещенные на верхней поверхности стекла шины защищены изолирующим слоем.To increase durability, as well as to protect against hail and other destructive influences, the transducers are glued to the bottom surface of thick and unbreakable glass. To ensure the tightness of the surface of the photovoltaic cells are glued to the glass using a polymer binder, such as ethyl vinyl acetate. Tires placed on the upper surface of the glass are protected by an insulating layer.
Недостатком известного устройства является то, что покрытие поверхностей преобразователей стеклом и герметизация при помощи полимерного связующего материала понижает эффективность полупроводниковых преобразователей и долговечность устройства, так как в течение лет под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца уменьшается светопроницаемость полимерной связующей пленки, что вместе с неизбежным отражением лучей от поверхности стекла приводят к уменьшению общей мощности и КПД устройства.A disadvantage of the known device is that coating the surfaces of the transducers with glass and sealing with a polymer binder reduces the efficiency of the semiconductor converters and the durability of the device, since over the years under the influence of ultraviolet rays of the sun the light transmission of the polymer binder film decreases, which, together with the inevitable reflection of the rays from the surface glass leads to a decrease in the total power and efficiency of the device.
Известна также защитная конструкция фотоэлектрической плоской панели преобразования солнечной энергии (USA Patent Application Publication 2010/0229916 A1, Protection System, 2010), в которой с целью защиты от ударов, или снежного слоя, или сильных песочных бурь фотоэлектрическое устройство помещено в ящик.Also known is the protective construction of a photovoltaic flat panel for solar energy conversion (USA Patent Application Publication 2010/0229916 A1, Protection System, 2010), in which the photovoltaic device is placed in a box in order to protect against impacts, or a snow layer, or strong sandstorms.
Свертывающееся и подвижное верхнее защитное покрытие ящика имеет высокую стойкость в отношенн ударов и при необходимости является закрывающимся и открывающимся покрытием в соответствии с сообщаемыми метеорологическими прогнозами.The folding and movable top protective cover of the box has a high impact resistance and, if necessary, is a closing and opening coating in accordance with the reported weather forecasts.
Недостатком этой конструкции является то, что метеорологические прогнозы носят вероятностный характер и могут не совпадать с климатическими изменениями местности и на данный момент, особенно в случае града, который бывает сугубо местным и кратковременным. С другой стороны отражение света от стекла, установленного на поверхности устройства, и поглощение его со стороны связующего полимера уменьшают поток солнечных лучей, падающих на фотоэлектрические преобразователи, и понижает мощность устройства в благоприятное солнечное время, когда подвижное защитное верхнее покрытие свернуто к редукторному двигателю.The disadvantage of this design is that meteorological forecasts are probabilistic in nature and may not coincide with climatic changes in the area at the moment, especially in the case of hail, which is purely local and short-term. On the other hand, the reflection of light from glass mounted on the surface of the device and its absorption from the side of the binder polymer reduces the flow of sunlight incident on the photovoltaic cells and reduces the power of the device in favorable solar time when the movable protective topcoat is rolled up to the gear motor.
В случае отсутствия на поверхности устройства стекла и герметизирующего связующего полимера поверхности солнечных преобразователей очень быстро окисляются и происходит падение мощности и значительное уменьшение КПД.In the absence of glass and a sealing binder polymer on the surface of the device, the surfaces of the solar converters oxidize very quickly and a drop in power and a significant decrease in efficiency.
Известно солнечное фотоэлектрическое устройство преобразования, покрытое алмазоподобными углеродными пленками (RU 2244983 C1, H01L 21/205, 2005, прототип), которое состоит из освещаемых полупроводниковых преобразователей и шин, собирающих с их поверхностей созданные светом носители тока.A solar photovoltaic conversion device coated with diamond-like carbon films is known (RU 2244983 C1, H01L 21/205, 2005, prototype), which consists of illuminated semiconductor converters and buses collecting current carriers from their surfaces.
Светочувствительные поверхности полупроводниковых преобразователей покрыты двумя дискретными защитными слоями алмазоподобных углеродных пленок и размещены в связующей среде, при этом показатели переломления и толщины слоев выбраны таким образом, чтобы обеспечить коэффициент отражения с поверхностей преобразователей по всей их светочувствительной области не более 0,02-0,05.The photosensitive surfaces of the semiconductor converters are coated with two discrete protective layers of diamond-like carbon films and placed in a bonding medium, while the refractive indices and layer thicknesses are selected so as to provide a reflection coefficient from the surfaces of the converters over their entire photosensitive region no more than 0.02-0.05 .
Шины, собирающие носители тока с противоположной стороны, защищены изолирующим слоем.Buses collecting current carriers on the opposite side are protected by an insulating layer.
Недостатком данного устройства является то, что коэффициенты отражения с двух слоев алмазоподобных углеродных пленок по всей светочувствительной области не имеют малых значений, а также то, что преобразователи не защищены от ударов града, так как кремниевые полупроводниковые пластины от этих ударов ломаются. По этой причине их поверхности защищают стеклом, из-за чего, а также из-за необходимого использования связующего клеющего полимера общее значение КПД устройства уменьшается на 6%.The disadvantage of this device is that the reflection coefficients from two layers of diamond-like carbon films throughout the photosensitive region do not have small values, and also that the transducers are not protected from hail shocks, since silicon semiconductor wafers break from these shocks. For this reason, their surfaces are protected by glass, due to which, as well as due to the necessary use of a bonding adhesive polymer, the overall value of the efficiency of the device is reduced by 6%.
Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention
Задачей изобретения является повышение КПД и долговечности устройства.The objective of the invention is to increase the efficiency and durability of the device.
Сущность изобретения заключается в том, что в фотоэлектрическом устройстве преобразования солнечной энергии, которое расположено в коробке и имеет размещенные в связующем слое полупроводниковые преобразователи со своими шинами и элемент защиты преобразователей, внешние светочувствительные поверхности которых покрыты двумя дискретными слоями алмазоподобных углеродных пленок, в соответствии с изобретением внешние светочувствительные поверхности преобразователей покрыты дополнительным третьим алмазоподобным углеродным слоем, при этом слои выбраны таким образом, чтобы с поверхностей преобразователей обеспечивался коэффициент отражения 0,005-0,01.The essence of the invention lies in the fact that in the photovoltaic device for converting solar energy, which is located in the box and has semiconductor converters located in the bonding layer with its buses and a protection element of the converters, the outer photosensitive surfaces of which are coated with two discrete layers of diamond-like carbon films, in accordance with the invention the outer photosensitive surfaces of the transducers are coated with an additional third diamond-like carbon layer, the layers are selected so that the converter provides a surface reflectance 0.005-0.01.
Защитный элемент преобразователей выполнен в виде гибкого покрытия с возможностью наматыThe protective element of the transducers is made in the form of a flexible coating with the possibility of winding
- 1 034296 вания на ось электродвигателя, закрепленного на одной из вертикальных граней коробки и управляемого интенсивностью света.- 1 034296 axis on the axis of the electric motor mounted on one of the vertical faces of the box and controlled by the light intensity.
Сущность изобретения заключается также в том, связующий слой выполнен из прочного полиуретана.The invention also consists in the fact that the bonding layer is made of durable polyurethane.
Сущность изобретения заключается также в том, что связующий слой выполнен из прочного силоксанового каучука.The essence of the invention also lies in the fact that the bonding layer is made of durable siloxane rubber.
Сущность изобретения также в том, что связующий слой выполнен из плиточного клея.The invention also lies in the fact that the bonding layer is made of tile adhesive.
Сущность изобретения заключается также в том, что гибким покрытием является брезент.The invention also lies in the fact that the flexible coating is a tarp.
Сущность изобретения также в том, что гибким покрытием является лавсан.The invention also lies in the fact that the flexible coating is lavsan.
Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены сечения слоев, созданных на светочувствительной поверхности полупроводникового преобразователя энергии солнца;The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows sections of layers created on the photosensitive surface of a semiconductor solar energy converter;
на фиг. 2 схематически изображена в полуоткрытом виде открывающаяся и закрывающаяся поверхность светочувствительного фотоэлектрического устройства;in FIG. 2 is a schematic half-open view of an opening and closing surface of a photosensitive photoelectric device;
на фиг. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления электродвигателя.in FIG. 3 shows a circuit diagram of an electric motor control.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Фотоэлектрическое устройство преобразования солнечной энергии состоит из полупроводниковых преобразователей (1), например на основе кремния, с потенциальным n-р переходом, внешние светочувствительные поверхности которых покрыты двумя алмазоподобными углеродными дискретными слоями и на которых имеются собирающие носители тока параллельные шины (2), которые электрически соединены между собой перекрещивающейся шиной (3). Для повышения эффективности внешние светочувствительные поверхности (4, 5) преобразователей покрыты дополнительным третьим алмазоподобным углеродным дискретным слоем (6), при этом для трех слоев показатели переломления n и толщины d имеют, например, соответствующие значения n1=2,4 и d1=50 нм; n2=1,8 и d2=30 нм; n3=1,5 и d3=98 нм и выбраны таким образом, чтобы с поверхности кремниевых преобразователей (1) по всей их области светочувствительности обеспечивались от 0,5 до 1% малые коэффициенты отражения, что повышает КПД устройства на 6%. Для такого повышения КПД из устройства изьято светоотражающее защитное стекло и связующий полимерный слой.A photovoltaic solar energy conversion device consists of semiconductor converters (1), for example silicon-based, with a potential n-junction, the outer photosensitive surfaces of which are covered by two diamond-like carbon discrete layers and on which there are parallel current-collecting busbars (2), which are electrically interconnected by a crossing tire (3). To increase the efficiency, the external photosensitive surfaces (4, 5) of the transducers are covered with an additional third diamond-like carbon discrete layer (6), while for three layers the refractive indices n and thickness d have, for example, the corresponding values of n1 = 2.4 and d1 = 50 nm; n2 = 1.8 and d2 = 30 nm; n3 = 1.5 and d3 = 98 nm and are selected in such a way that from the surface of silicon converters (1) from their entire photosensitivity range, from 0.5 to 1% low reflection coefficients are provided, which increases the efficiency of the device by 6%. For such an increase in efficiency, a reflective protective glass and a bonding polymer layer are removed from the device.
Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи устройства (7) защищаются от града и других разрушающих воздействий, а элемент защиты преобразователей выполнен в виде гибкого, не отражающего света покрытия (8) с возможностью наматывания на ось электродвигателя (9), закрепленного на одной из вертикальных граней коробки и управляемого интенсивностью солнечного света.Semiconductor photoelectric converters of the device (7) are protected from hail and other damaging effects, and the protection element of the converters is made in the form of a flexible, non-reflecting light coating (8) with the possibility of winding on the axis of the electric motor (9), mounted on one of the vertical sides of the box and controlled the intensity of sunlight.
На противоположной грани носителя электродвигателя прикреплены тормозящие двигатель, например магнитные контакты (10), а с боков - шурупы (11), присоединяющие устройство (7) к коробке.On the opposite side of the motor carrier, brakes are attached to the motor, for example magnetic contacts (10), and from the sides there are screws (11) connecting the device (7) to the box.
Устройство имеет также электрическую схему управления работой редукторного электродвигателя, состоящую из, например, пиранометра (12), измеряющего поток лучей солнца, микроконтроллера (13) типа ATMEGA-8 и 12 В-го редукторного электродвигателя (14).The device also has an electric control circuit for the operation of the gear motor, consisting of, for example, a pyranometer (12) that measures the flow of the sun's rays, a microcontroller (13) such as ATMEGA-8, and the 12th gear motor (14).
При нулевом показании пиранометра (12), измеряющего интенсивность потока солнечных лучей, что имеет место в случае скопления градонесущих облаков, электродвигатель (14) под управлением микроконтроллера (13) сразу защищает устройство подвижным гибким покрытием (8), а при положительных значениях показаний пиранометра (12) электродвигатель (14) наматывает гибкое покрытие на ось и открывает поток солнечных лучей на светочувствительную поверхность устройства.At a zero reading of the pyranometer (12), which measures the intensity of the sun's rays, which occurs in the case of clusters of hail-bearing clouds, the electric motor (14) under the control of the microcontroller (13) immediately protects the device with a flexible flexible coating (8), and with positive values of the pyranometer readings ( 12) an electric motor (14) wraps a flexible coating on the axis and opens a stream of sunlight on the photosensitive surface of the device.
Со стороны, не имеющей светочувствительности, преобразователи и шины, соединяющие их между собой, погружены в механически прочный связующий слой, который является также изолирующим. Светочувствительные поверхности, защищенные алмазоподобными углеродными дискретным тремя слоями (4-6), устанавливаются так, чтобы не покрыться связующим слоем.On the side that does not have photosensitivity, the converters and buses connecting them to each other are immersed in a mechanically strong bonding layer, which is also insulating. Photosensitive surfaces protected by diamond-like carbon discrete three layers (4-6) are installed so as not to become covered by a bonding layer.
Механически прочный и изолирующий связующий слой может быть выполнен тремя вариантами.A mechanically strong and insulating bonding layer can be made in three versions.
В соответствии с первым вариантом механически прочным и изолирующим связующим слоем является полиуретан, в предварительный состав которого входят вещества, создающие вязкое состояние, которые через короткое время завершают процесс полимеризации, и полиуретан переходит в твердое, прочное состояние. До затвердения цепь из соединенных шинами преобразователей помещается в полиуретан таким образом, чтобы поверхности преобразователей, защищенных алмазоподобными углеродными дискретным тремя слоями (4-6), находились вне объема полиуретана.In accordance with the first embodiment, the mechanically strong and insulating binder layer is polyurethane, the preliminary composition of which includes substances that create a viscous state, which, after a short time, complete the polymerization process, and the polyurethane becomes a solid, solid state. Prior to hardening, a chain of busbar-connected transducers is placed in polyurethane so that the surfaces of transducers protected by diamond-like carbon discrete three layers (4-6) are outside the polyurethane volume.
Толщина затвердевшего связующего прочного слоя полиуретана составляет примерно 1 см, он может быть заключен в пластмассовую рамку, коэффициент расширения которой не отличается от полиуретана.The thickness of the hardened bonding strong layer of polyurethane is about 1 cm, it can be enclosed in a plastic frame, the expansion coefficient of which does not differ from polyurethane.
По второму варианту механически прочным и свзующим слоем является силоксановый каучук, который по своим физическим свойствам мало отличается от полиуретана.In the second embodiment, the mechanically strong and bonding layer is siloxane rubber, which in its physical properties differs little from polyurethane.
В соответствии с третьим вариантом механически прочным и изолирующим связующим слоем является плиточный клей, время затвердения которого дольше, а эластичность меньше.According to the third embodiment, the mechanically strong and insulating bonding layer is tile adhesive, the curing time of which is longer and the elasticity is less.
Гибкое покрытие (8) коробки, защищающее устройство от града, может быть реализовано двумя вариантами.The flexible coating (8) of the box protecting the device from hail can be implemented in two versions.
- 2 034296- 2 034296
По первому варианту защищающее гибкое покрытие выполнено из прочных тканей на основе натуральных льняных нитей, например брезента.In the first embodiment, the protective flexible coating is made of durable fabrics based on natural linen threads, such as tarpaulins.
По второму варианту защищающее гибкое покрытие выполнено из прочных тканей на основе искусственных нитей, например лавсана.In the second embodiment, the protective flexible coating is made of durable fabrics based on artificial threads, such as lavsan.
Устройство имеет большие возможности использования как в нормальных, так и экстремальных условиях.The device has great potential for use in both normal and extreme conditions.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AM20160088 | 2016-09-09 |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201700196A1 EA201700196A1 (en) | 2018-03-30 |
| EA034296B1true EA034296B1 (en) | 2020-01-27 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201700196AEA034296B1 (en) | 2016-09-09 | 2017-03-06 | PHOTOELECTRIC SOLAR ENERGY CONVERSION DEVICE |
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA034296B1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244983C1 (en)* | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | Method for producing diamond-like films for encapsulating solar photocells |
| US20080210950A1 (en)* | 2006-08-14 | 2008-09-04 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| JP2014226830A (en)* | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | Protective thin film, and solar cell module using the same |
| JP2014229657A (en)* | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | Solar battery cell |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244983C1 (en)* | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | Method for producing diamond-like films for encapsulating solar photocells |
| US20080210950A1 (en)* | 2006-08-14 | 2008-09-04 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| JP2014229657A (en)* | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | Solar battery cell |
| JP2014226830A (en)* | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | Protective thin film, and solar cell module using the same |
| Title |
|---|
| JPH-A-05243597* |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201700196A1 (en) | 2018-03-30 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR970005152B1 (en) | Sealing resin composition and semiconductor device covering the sealing resin composition | |
| US20100243052A1 (en) | Sealed Photovoltaic Modules | |
| KR101286282B1 (en) | Frameless solar cell panel and manufacturing method therefor | |
| JP2014522631A (en) | Solar module | |
| KR950704818A (en) | SOLAR CELL MODULE HAVING A SURFACE COATING MATERIAL OF THEREE-LAYERED STRUCTURE | |
| KR101172560B1 (en) | Photovoltaic module for building exterior | |
| CN103543483B (en) | The flexible mirror film of solar light reflecting mirror | |
| JPH08139350A (en) | Solar cell module | |
| US20140366943A1 (en) | Transparent polymer materials for encapsulation of optical devices and photovoltaic module that uses this polymer | |
| CN102484161A (en) | A module-level solution for solar cell polarization using an encapsulant with an unfolded UV transmission profile | |
| US20090000656A1 (en) | Photovoltaic Module | |
| JP2002270880A (en) | Solar cell module and method of manufacturing the same | |
| CN102347390A (en) | Solar panels and how they are made | |
| ITTO20110849A1 (en) | FLEXIBLE PHOTOVOLTAIC PANEL. | |
| US9543459B2 (en) | Flexible solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
| KR101645534B1 (en) | Solar cell module for outdoor having enhanced endurance | |
| KR101871973B1 (en) | Sheet for solar photovoltaic modules | |
| JPH0945951A (en) | Solar cell module | |
| KR101733054B1 (en) | Solar cell module | |
| EA034296B1 (en) | PHOTOELECTRIC SOLAR ENERGY CONVERSION DEVICE | |
| CN206992126U (en) | The two-sided photovoltaic module of anti-dazzle | |
| US20140318603A1 (en) | All Plastic Solar Panel | |
| JP4720174B2 (en) | Solar cell module | |
| US9112065B2 (en) | Method of curing solar cells to reduce lamination induced efficiency loss | |
| CN204632775U (en) | An all-black double-glass photovoltaic module |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) | Designated state(s):AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |