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ES2683544T3 - Conjunto que consta de un módulo fotovoltaico aplicado a una zona circulable - Google Patents

Conjunto que consta de un módulo fotovoltaico aplicado a una zona circulable Download PDF

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ES2683544T3
ES2683544T3 ES15742254.4T ES15742254T ES2683544T3 ES 2683544 T3 ES2683544 T3 ES 2683544T3 ES 15742254 T ES15742254 T ES 15742254T ES 2683544 T3 ES2683544 T3 ES 2683544T3
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ES
Spain
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layer
photovoltaic
photovoltaic module
assembly
module
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Application number
ES15742254.4T
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English (en)
Inventor
Julien GAUME
Eric COQUELLE
Jean-Luc Gautier
Stéphane GUILLEREZ
Lionel SICOT
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Colas SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Colas SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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  • Photovoltaic Devices (AREA)
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Abstract

Conjunto (10) de estructura fotovoltaica, que consta de: - una zona circulable (2), - un modulo fotovoltaico (1) aplicado a la zona circulable (2), comprendiendo el modulo fotovoltaico (1) al menos de: - una primera capa (3) transparente que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1) destinada a recibir un flujo luminoso, - un conjunto (4) de una pluralidad de celdas fotovoltaicas (5) dispuestas lado a lado y conectadas electricamente entre si, - un conjunto que encapsula (6a, 6b) la pluralidad de las celdas fotovoltaicas (5), - una segunda capa (7) que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico (1), el conjunto encapsulante (6a, 6b) y el conjunto (4) de una pluralidad de celdas fotovoltaicas (5) estan situados entre las primera (3) y segunda (7) capas, y - una capa de fijacion (12), constituida particularmente por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acrilicas, situada entre la zona circulable (2) y el modulo fotovoltaico (1), que permite la adherencia del modulo fotovoltaico (1) a la zona circulable (2), caracterizado por que la primera capa (3) esta constituida por al menos un material polimerico transparente y consta de una pluralidad de placas (8) independientes unas de las otras, cada placa (8) esta situada frente al menos una celda fotovoltaica (5), con el fin de formar una cara frontal discontinua del modulo fotovoltaico (1), y por que la rigidez del conjunto encapsulante (6a, 6b) esta definida por un modulo de Young (E) del material de encapsulacion superior o igual a 75 MPa a temperatura ambiente y un espesor (e) del conjunto encapsulante (6a, 6b) comprendido entre 0,4 y 1 mm.

Description

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DESCRIPCION
Conjunto que consta de un modulo fotovoltaico aplicado a una zona circulable Campo tecnico
La presente invencion se refiere al campo de los modulos fotovoltaicos, que consta de un conjunto de celdas fotovoltaicas conectadas entre s^ electricamente, y en particular a las celdas fotovoltaicas llamadas "cristalinas", es decir, las que se basan en cristales de silicio o policristales de silicio.
La invencion puede implementarse en numerosas aplicaciones, particularmente en aplicaciones que requieren el uso de modulos fotovoltaicos ligeros, flexibles y robustos con respecto a impactos y cargas mecanicas elevadas. De este modo, encuentra una aplicacion privilegiada para su integracion en zonas circulables, para peatones y/o vetnculos, tales como calzadas o carreteras, carril bici, plataformas industriales, plazas, aceras, entre otros. Tal aplicacion se designa actualmente con la expresion "carretera solar".
La invencion propone asf un conjunto de estructura fotovoltaica que consta de un modulo fotovoltaico aplicado a una zona circulable, el uso de dicho modulo fotovoltaico para su aplicacion a una zona circulable, asf como un procedimiento de realizacion de dicho conjunto de estructura fotovoltaica.
Estado de la tecnica anterior
Un modulo fotovoltaico es un conjunto de celdas fotovoltaicas dispuestas una al lado de la otra entre una primera capa transparente que forma una cara frontal del modulo fotovoltaico y una segunda capa que forma una cara posterior del modulo fotovoltaico.
La primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico es ventajosamente transparente para permitir que las celdas fotovoltaicas reciban un flujo luminoso. Tradicionalmente se realiza en una unica placa de vidrio, que presenta un espesor del orden de 3 mm. La segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico puede, a su vez, ser fabricada a base de vidrio, metal o plastico, entre otros. Esta formada habitualmente por una estructura polimerica a base de un polfmero aislante electrico, por ejemplo, del tipo politereftalato de etileno (PET) o poliamida (PA), que puede estar protegida por una o dos capas a base de polfmeros fluorados, como polifluoruro de vinilo (PVF) o polifluoruro de vinilideno (PVDf), y con un espesor del orden de 300 pm.
Las celdas fotovoltaicas pueden estar conectadas electricamente en serie entre sf mediante elementos de contacto electrico frontal y posterior, llamados conductores de conexion, y formados, por ejemplo, mediante laminas de cobre, dispuestas respectivamente contra las caras frontales (caras que se encuentran frente a la cara frontal del modulo fotovoltaico destinada a recibir un flujo luminoso) y posterior (caras que se encuentran en frente de la cara posterior del modulo fotovoltaico) de cada una de las celdas fotovoltaicas.
Ademas, las celdas fotovoltaicas, ubicadas entre las primera y segunda capas que forman respectivamente las caras frontal y posterior del modulo fotovoltaico, estan encapsuladas. Convencionalmente, el encapsulante elegido corresponde a un polfmero de tipo elastomero (o caucho), y puede por ejemplo consistir en el uso de dos capas (o pelfculas) de poli(etileno-acetato de vinilo) (EVA) entre las cuales se disponen las celdas fotovoltaicas y los conductores de conexion de las celdas. Cada capa de EVA puede presentar un espesor de al menos 0,3 mm y un modulo de Young inferior o igual a 30 MPa a temperatura ambiente.
Normalmente, el procedimiento de realizacion del modulo fotovoltaico consta de una sola etapa de laminacion de las diferentes capas descritas anteriormente, a una temperatura superior o igual a 140 °C, o incluso 150 °C, y durante un periodo de al menos 8 minutos, o incluso 15 minutos. Despues de esta operacion de laminacion, las dos capas de EVA se han fundido para formar solo una capa en la que se introducen las celdas fotovoltaicas.
Sin embargo, estas realizaciones conocidas de la tecnica anterior de un modulo fotovoltaico no son completamente satisfactorias y presentan varios inconvenientes para al menos algunas de sus aplicaciones.
En el contexto de la aplicacion del tipo carretera solar, aparece una necesidad para usar las carreteras o calzadas como medios de produccion de energfa durante la jornada, ya sea para abastecer a los edificios situados en las cercamas (empresas, ecodistritos, granjas solares, casas individuales, entre otros) o para abastecer la red electrica o dispositivos de ayuda a la circulacion, por ejemplo.
Por lo tanto, en primer lugar, la presencia de una placa de vidrio para formar la cara frontal del modulo fotovoltaico no es compatible con ciertas aplicaciones del modulo fotovoltaico que pueden requerir una relativa ligereza y una facilidad de conformacion del modulo. Por el contrario, los disenos de la tecnica anterior que usan vidrio en la cara frontal de los modulos fotovoltaicos implican la obtencion de un peso elevado del modulo y una capacidad de integracion limitada.
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Para una aplicacion de un tipo de carretera solar, los modulos fotovoltaicos con una cara frontal fabricada en vidrio no son, por una parte, suficientemente flexibles para responder a la deformacion de una carretera, del orden de 1 mm cada 100 mm para los dos ejes horizontales, de acuerdo con la anchura y la longitud, de la carretera. Por otra parte, estos modulos fotovoltaicos no son suficientemente resistentes a la carga estatica si estan adheridos directamente a la carretera. En otras palabras, la rugosidad de la calzada puede provocar un punzonado de las celdas fotovoltaicas por la cara posterior del modulo fotovoltaico, lo que conlleva a riesgos de rotura de las celdas fotovoltaicas.
Se han previsto soluciones para reemplazar la cara frontal de vidrio de los modulos fotovoltaicos con materiales plasticos, conservando la arquitectura y el metodo de realizacion convencionales de los modulos fotovoltaicos. A modo de ejemplos, la solicitud de patente FR 2 955 051 A1 y las solicitudes internacionales WO 2012/140585 A1 y WO 2011/028513 A2 describen las posibilidades de alternativas al vidrio para disenar la cara frontal de los modulos fotovoltaicos, entre ellas el uso de laminas de polfmero, de un espesor inferior o igual a 500 pm, como el polifluoruro de vinilideno (PVDF), etileno tetrafluoroetileno (ETFE), polimetilmetacrilato de metilo (PMMA) o policarbonato (PC).
Sin embargo, la simple sustitucion del vidrio con un material polimerico, con el fin de obtener un modulo fotovoltaico ligero y flexible, conduce generalmente a una vulnerabilidad superior del modulo a los impactos y a las cargas mecanicas, no aceptable para ciertas aplicaciones.
Ademas, en estos ejemplos de realizacion de la tecnica anterior, la cara frontal (sin vidrio) de cada modulo fotovoltaico es continua, es decir, forma una lamina o placa unitaria que recubre el conjunto del modulo. Al hacerlo, la flexibilidad de cada modulo fotovoltaico puede ser limitada y, sobre todo, no suficiente. Ademas, esto tambien plantea la cuestion de acentuacion de las tensiones diferenciales de dilatacion entre las diferentes capas de la estructura, pudiendo provocar deformaciones o desprendimientos indeseables en las interfaces de la estructura, como por ejemplo en la interfaz encapsulante/capas externas.
Se han propuesto ciertas soluciones con el objeto de obtener una discontinuidad relativa de la cara frontal de un modulo fotovoltaico con el fin de obtener una preferentemente flexibilidad del modulo y gestionar preferentemente las tensiones de dilatacion diferencial. Por lo tanto, por ejemplo, la solicitud de patente US 2014/0000683 A1 describe un metodo para encapsular celdas fotovoltaicas de una manera individual. Las celdas encapsuladas pueden entonces interconectarse para obtener un modulo fotovoltaico flexible. Ademas, la solicitud de patente US 2014/0030841 A1 ensena la implementacion de un modulo fotovoltaico sobre un sustrato flexible. El modulo fotovoltaico se compone de "submodulos" constituidos de celdas fotovoltaicas interconectadas, cada submodulo es electricamente independiente de los submodulos vecinos. Ademas, la solicitud de patente JP 2013/038228 A desvela un modulo fotovoltaico flexible en una zona circulable. Sin embargo, las soluciones descritas anteriormente no resultan totalmente satisfactorias en terminos de flexibilidad, resistencia a los impactos y a las cargas mecanicas, rendimiento y costo de los modulos fotovoltaicos, en particular para las aplicaciones vinculantes que las fuerzan fuertemente en el nivel de su resistencia mecanica.
Descripcion de la invencion
Existe la necesidad para proponer una solucion alternativa de diseno de un conjunto provisto de un modulo fotovoltaico aplicado a una zona circulable para responder a al menos ciertas tensiones inherentes a las aplicaciones contempladas por el uso del modulo fotovoltaico, en particular para mejorar la flexibilidad, la rigidez, la ligereza y la resistencia a los impactos y a las cargas mecanicas del modulo fotovoltaico. Existe particularmente una necesidad para perfeccionar los modulos fotovoltaicos destinados a ser integrados en las zonas circulables, para peatones y/o vehfculos, por ejemplo para aumentar su resistencia a la carga inducida por el paso de un vehnculo presentando una cierta flexibilidad.
La invencion tiene por objetivo superar, al menos parcialmente, las necesidades mencionadas anteriormente y los inconvenientes en relacion con las realizaciones de la tecnica anterior.
Por lo tanto, la invencion tiene por objeto, de acuerdo con uno de sus aspectos, un conjunto de estructura fotovoltaica, que consta de:
- una zona circulable,
- un modulo fotovoltaico aplicado a la zona circulable, el modulo fotovoltaico consta de al menos:
- una primera capa transparente que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico destinado a recibir un flujo luminoso,
- un conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas dispuestas una al lado de la otra y conectadas electricamente entre sf,
- un conjunto que encapsula la pluralidad de celdas fotovoltaicas,
- una segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico, destinada en particular a unirse fijamente a una zona circulable, el conjunto encapsulante y el conjunto de una pluralidad de celdas
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fotovoltaicas se situan entre las primera y segunda capas, y
- una capa de fijacion, constituida en particular por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas, situada entre la zona circulable y el modulo fotovoltaico, que permite la adherencia del modulo fotovoltaico a la zona circulable, caracterizado por que la primera capa esta constituida de al menos un material polimerico transparente y consta de una pluralidad de placas independientes entre sf, cada placa se situa ante al menos una celda fotovoltaica, para formar una cara frontal discontinua del modulo fotovoltaico,
y por que la rigidez del conjunto encapsulante se define por un modulo de Young del material de encapsulacion superior o igual a 75 MPa a temperatura ambiente y un espesor de la capa comprendido entre 0,4 y 1 mm.
Inicialmente, es decir, antes de cualquier operacion de laminacion, el conjunto encapsulante esta constituido por dos capas de material de encapsulacion, denominadas capas centrales, entre las que se encapsula el conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas. Sin embargo, despues de la operacion de laminacion de las capas, las capas de los materiales de encapsulacion se funden para formar solo una capa (o conjunto) en la que se introducen las celdas fotovoltaicas. Antes de cualquier operacion de laminacion, cada capa de material de encapsulacion puede presentar una rigidez definida por un modulo de Young del material de encapsulacion superior o igual a 75 MPa a temperatura ambiente y un espesor de la capa comprendido entre 0,2 y 1 mm, o incluso entre 0,2 y 0,5 mm.
El conjunto que encapsula la pluralidad de celdas fotovoltaicas esta de este modo constituido por las dos capas de material de encapsulacion, a saber, las capas de material de encapsulacion que antes de la laminacion estan en contacto directo con las celdas fotovoltaicas.
El termino "transparente" significa que el material de la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico es al menos parcialmente transparente a la luz visible, permitiendo que pase al menos el 80 % de esta luz.
Ademas, por la expresion "placas independientes entre sP', se entiende que las placas estan situadas a una distancia unas de las otras, formando cada una un elemento unitario independiente de la primera capa y los unos de los otros, superpuesto a al menos una celda fotovoltaica. La union del conjunto de estas placas forma entonces la primera capa con un aspecto discontinuo.
Ademas, por el termino "encapsulante" o "encapsulado", es necesario comprender que el conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas esta dispuesto en un volumen, por ejemplo hermeticamente cerrado, al menos en parte formado por las capas de material de encapsulacion, unidas entre sf tras la laminacion.
Ademas, la expresion "zona circulable" designa cualquier zona prevista para la circulacion de peatones y/o vetnculos, tales como por ejemplo una calzada (o carretera), una autopista, un carril bici, una plataforma industrial, una plaza, una acera, siendo este listado no limitante de ninguna manera.
Ademas, por la expresion "temperatura ambiente", se entiende una temperatura comprendida entre aproximadamente 15 y 30 °C.
Gracias a la invencion, es posible proporcionar una solucion alternativa para el diseno de un conjunto de estructura fotovoltaica que consta de un modulo fotovoltaico relativamente flexible, e igualmente suficientemente robusto para resistir a los impactos y a las cargas mecanicas experimentadas, particularmente despues de la aplicacion en la zona circulable. En particular, el uso de una cara frontal discontinua puede conferir al modulo fotovoltaico un caracter flexible que permite especialmente facilitar su aplicacion en un soporte no plano, por ejemplo, curvado. Ademas, el uso de un material de encapsulacion de rigidez elevada a ambos lados de las celdas fotovoltaicas puede permitir proteger adecuadamente las celdas fotovoltaicas contra el riesgo de una carga mecanica fuerte o un impacto, al tiempo que limita su flexion y, por lo tanto, limita el riesgo de rotura. Ademas, la ausencia de uso de un material de vidrio para la cara frontal del modulo fotovoltaico puede permitir al modulo fotovoltaico presentar un peso inferior al de un modulo fotovoltaico de acuerdo con la tecnica anterior, normalmente del orden de 12 kg/m2, en funcion del espesor de las diferentes capas utilizadas. Finalmente, el uso de una cara frontal discontinua fabricada de un material polimerico puede permitir protegerse contra los problemas de dilatacion termica en el curso del empleo del modulo fotovoltaico en el exterior. De hecho, la dilatacion termica es proporcional a las dimensiones de la primera capa que forma la cara frontal del modulo, el hecho de usar placas con dimensiones proximas de las de las celdas fotovoltaicas puede permitir limitar significativamente los desplazamientos inducidos por las tensiones termicas que pueden dar lugar a delaminaciones o a una conformacion no controlada del modulo fotovoltaico.
El conjunto de estructura fotovoltaica de acuerdo con la invencion puede constar ademas de una o mas de las siguientes caractensticas tomadas aisladamente o de acuerdo con cualquier combinacion tecnicamente posible.
La segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico tambien puede ser discontinua. En otras palabras, la segunda capa tambien puede constar de una pluralidad de placas independientes entre sf, estando cada placa situada al frente, es decir, superpuesta, en al menos una celda fotovoltaica. La presencia de una cara posterior
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discontinua en el modulo fotovoltaico puede por ejemplo permitir mejorar la flexibilidad del modulo para facilitar su aplicacion a una zona circulable provista de una rugosidad superficial.
Ademas, aunque la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico, y opcionalmente la segunda capa que forma la cara posterior del modulo, presentan un aspecto discontinuo, el conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas y el conjunto encapsulante son ventajosamente continuos.
De acuerdo con un modo de realizacion particular de la invencion, cada placa de la primera capa, y opcionalmente de la segunda capa, puede situarse frente a varias celdas fotovoltaicas. Este puede ser particularmente el caso de las celdas fotovoltaicas de dimensiones mas pequenas que las de las celdas fotovoltaicas convencionales, normalmente de 156 x 156 mm.
Ademas, cuando una unica celda fotovoltaica esta situada frente a cada placa de la primera capa, y opcionalmente de la segunda placa, cada placa puede presentar dimensiones al menos iguales a las de la celda fotovoltaica a la que esta superpuesta.
El modulo fotovoltaico esta ventajosamente desprovisto de una primera capa que forma la cara frontal modulo realizado en vidrio. Por lo tanto, como se ha indicado anteriormente, es posible mejorar la ligereza y la capacidad de integracion del modulo fotovoltaico.
El material de encapsulacion que forma las dos capas del material de encapsulacion central del conjunto encapsulante puede presentar un modulo de Young a temperatura ambiente superior o igual a 100 MPa, especialmente superior o igual a 150 MPa, o incluso 200 MPa. Es principalmente de 220 MPa.
El conjunto encapsulante puede formarse a partir de dos capas de material de encapsulacion con espesores identicos o diferentes.
La segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico puede estar constituida de manera preferente de al menos un material compuesto, particularmente del tipo polfmero/fibras de vidrio.
La segunda capa tiene ademas preferentemente un coeficiente de dilatacion termica inferior o igual a 20 ppm, y preferentemente inferior o igual a 10 ppm.
La segunda capa que forma la capa posterior del modulo fotovoltaico puede ser o no transparente.
La rigidez de la segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico puede definirse por un factor de rigidez, correspondiente al modulo de Young a temperatura ambiente del material de la segunda capa multiplicado por el espesor de la segunda capa, comprendido entre 5 y 15 GPa.mm.
Ademas, la rigidez de la segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico puede definirse por un modulo de Young a temperatura ambiente del material de la segunda capa superior o igual a 1 GPa, mas preferentemente superior o igual a 3 GPa, incluso preferentemente superior o igual a 10 GPa, y un espesor de la segunda capa comprendido entre 0,2 y 3 mm.
De esta manera, la segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico puede presentar una rigidez elevada, lo que puede limitar su flexibilidad. Sin embargo, esta rigidez elevada puede permitir reducir o incluso evitar el punzonado de las celdas fotovoltaicas por la cara posterior del modulo, es decir, la aparicion de grietas y/o roturas de las celdas fotovoltaicas, cuando se aplica a un soporte que presenta una gran rugosidad superficial.
El espaciamiento entre dos celdas fotovoltaicas vecinas, o mas bien consecutivas o adyacentes, puede ser superior o igual a 1 mm, particularmente comprendido entre 1 y 30 mm, y preferentemente superior o igual a 3 mm, particularmente comprendido entre 10 y 20 mm.
Las dos celdas fotovoltaicas vecinas consideradas pueden ser dos celdas vecinas de una misma serie (tambien conocida por el termino "string' en ingles (cadena)) o dos celdas fotovoltaicas vecinas que pertenecen respectivamente a dos series consecutivas del conjunto de celdas fotovoltaicas.
La presencia de un espaciamiento significativo entre las celdas fotovoltaicas puede permitir obtener un espaciamiento que tambien es importante entre las placas de la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico. De esta forma, se acentua el aspecto discontinuo de la cara frontal del modulo, lo que permite conferir una flexibilidad al modulo para facilitar su aplicacion a la zona circulable.
Ventajosamente, el espaciamiento entre dos placas vecinas de la primera capa, y opcionalmente de la segunda capa, es inferior o igual al espaciamiento entre dos celdas fotovoltaicas vecinas.
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El modulo puede constar preferentemente de una capa intermedia denominada "amortiguadora" situada entre la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico y el conjunto que encapsula la pluralidad de celdas fotovoltaicas, permitiendo el ensamblaje, particularmente mediante encoladura, de la primera capa en el conjunto encapsulante.
La capa intermedia puede estar constituida de al menos un material polimerico, particularmente una resina polimerica termoplastica o termoendurecible.
La capa intermedia se puede presentar por ejemplo en forma de lamina o en forma lfquida. Puede ser adhesiva, por ejemplo de tipo PSA, o no. Se puede implementar en caliente o mas bien a temperatura ambiente.
La rigidez de la capa intermedia se puede definir mediante un modulo de Young del material de la capa intermedia inferior o igual a 50 MPa a temperatura ambiente y un espesor de la capa intermedia comprendido entre 0,01 y 1 mm.
La capa intermedia puede llevar a cabo en particular dos funciones principales. Por una parte, puede permitir la adhesion de la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico en el conjunto encapsulante para el caso en el que las dos capas no sean qmmicamente compatibles. Por otra parte, permite crear en el interior del modulo fotovoltaico una capa "amortiguadora" de una cierta flexibilidad, lo que permite mejorar la resistencia a los impactos y a las cargas mecanicas del modulo.
Esta capa intermedia puede ser opcional, en particular ausente cuando existe compatibilidad qmmica entre la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico y el conjunto encapsulante.
El modulo fotovoltaico puede constar ademas de una capa adhesiva situada entre la segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico y el conjunto que encapsula la pluralidad de celdas fotovoltaicas, permitiendo el ensamblaje, particularmente por encoladura, de la segunda capa en el conjunto encapsulante.
Por "capa adhesiva" se entiende una capa que permite, una vez se ha realizado el modulo fotovoltaico, que la segunda capa se adhiera al conjunto encapsulante. Por lo tanto, se trata de una capa que permite una compatibilidad qmmica y una adhesion entre el encapsulante y la cara posterior.
Ademas, el espesor de la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico puede ser superior o igual a 0,1 mm, particularmente comprendido entre 0,5 y 6 mm.
La zona circulable puede presentar una rugosidad superficial.
Ademas, como se ha indicado anteriormente, el conjunto consta de una capa de fijacion, particularmente por encoladura, ubicada entre la zona circulable y el modulo fotovoltaico. El uso de la capa de fijacion puede permitir obtener una cara posterior del modulo fotovoltaico reforzada, lo que permite evitar el riesgo de punzonado de las celdas fotovoltaicas por la cara posterior cuando la zona circulable presenta una rugosidad superficial elevada y cuando el modulo fotovoltaico esta sometido a impactos o a una carga mecanica elevada. De hecho, la interfaz entre la cara posterior del modulo y la zona circulable puede recubrirse con un aglutinante de proteccion.
La capa de fijacion puede constar de un adhesivo, por ejemplo un adhesivo epoxi o poliuretano, entre otros. En particular, puede constar de un adhesivo industrial especial.
La capa de fijacion tambien puede constar de un aglutinante bituminoso, opcionalmente reforzado mediante la adicion de un polfmero tal como estireno-butadieno-estireno (EBE), en caliente o en emulsion.
De acuerdo con una realizacion, la capa de fijacion se extiende directamente sobre la superficie de la zona circulable, que luego se extiende sobre una capa delgada, acto seguido el modulo fotovoltaico se deposita sobre la misma mientras el adhesivo no se ha endurecido o el aglutinante bituminoso sea viscoso y pegajoso.
Ademas, el conjunto puede constar de una capa de recubrimiento, que permite particularmente el paso de peatones y/o vehfculos, aplicada a la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico, la capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, particularmente una superficie exterior macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT medida de acuerdo con la norma NF En 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP (para "Polished Stone Value" en ingles, valor de piedra pulida) de acuerdo con la norma Nf EN 13043 de al menos VPP44, preferentemente VPP50, incluso preferentemente VPP53.
La capa de recubrimiento puede presentar ventajosamente una superficie exterior que reproduce la textura de un revestimiento superficial vial y circulable.
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Por el termino "irregularmente", se entiende que los relieves que proporcionan la macrotextura y la microtextura a la capa de recubrimiento no tienen todos la misma forma, ni el mismo tamano. Estos relieves pueden obtenerse a partir de elementos texturizantes que no tienen ni la misma forma ni el mismo tamano, y estan no calibrados.
La capa de recubrimiento presenta ventajosamente una tasa de transparencia superior al 50 %, por ejemplo comprendida entre el 50 y el 95 %, en un intervalo de 100 nm alrededor del pico de eficacia de las celdas fotovoltaicas, especialmente en el intervalo de 500-700 nm.
La profundidad media de textura PMT de la capa de recubrimiento puede ser de al menos 0,30 mm, preferentemente al menos de 0,6 mm.
Ademas, la capa de recubrimiento puede constar de una matriz no opaca, preferentemente del modulo de Young a temperatura ambiente comprendido entre 0,1 y 10 GPa. La matriz se puede seleccionar entre los materiales de origen sintetico o vegetal, los aglutinantes bituminosos, preferentemente de clase de penetrabilidad de acuerdo con la norma EN 1426 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en decimas de mm), los aglutinantes viales claros de origen sintetico o vegetal, preferentemente de clase de penetrabilidad de acuerdo con la norma EN 1426 160/220, 100/150, 70/100, 50/70,40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en decimas de mm) y aglutinantes polimericos.
La textura de la superficie exterior de la capa de recubrimiento puede definirse al menos parcialmente por elementos texturizantes no opacos, preferentemente de forma irregular, preferentemente aleatoria. Los elementos texturizantes pueden disponerse de acuerdo con una monocapa, preferentemente hundidos a aproximadamente el espesor medio en la matriz de la capa de recubrimiento. Estos elementos texturizantes se pueden seleccionar entre granulados de materiales transparentes o translucidos, organicos o minerales, particularmente policarbonato o vidrio. Pueden tener un tamano que oscila de 0,1 mm a 10 mm, preferentemente de 0,4 a 4 mm, incluso preferentemente de 0,9 a 1,4 mm.
La capa de recubrimiento puede por ejemplo ser un aglutinante de tipo bituminoso como se define en la norma NF EN 12591, como el aglutinante Bituclair comercializado por la sociedad Colas.
La capa de recubrimiento puede ser un aglutinante vial claro de origen sintetico o vegetal, como los aglutinantes Vegecol o Vegeclair comercializados por la sociedad Colas.
La capa de recubrimiento tambien puede ser un aglutinante de naturaleza puramente sintetica o de origen vegetal, el aglutinante es preferentemente de naturaleza organica, preferentemente de naturaleza polimerica, tal como una resina acnlica, epoxi o poliuretano, como los barnices epoxfdicos denominados Vernis D comercializados por la sociedad Resipoly, o un poliuretano Sovermol comercializado por la sociedad BASF.
Preferentemente, las celdas fotovoltaicas son las denominadas celdas "cristalinas", es decir, las que se basan en cristales de silicio o policristales de silicio.
Ademas, la invencion tambien tiene por objeto, de acuerdo con otro de sus aspectos, el uso, para su aplicacion en una zona circulable, particularmente una calzada, de un modulo fotovoltaico que consta de al menos:
- una primera capa transparente que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico destinada a recibir un flujo luminoso,
- un conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas dispuestas una al lado de la otra y conectadas electricamente entre sf,
- un conjunto que encapsula la pluralidad de celdas fotovoltaicas,
- una segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico, el conjunto encapsulante y el conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas se situan entre las primera y segunda capas,
la primera capa esta constituida de al menos un material polimerico transparente y que consta de una pluralidad de placas independientes entre sf, cada placa se situa ante al menos una celda fotovoltaica, para formar una cara frontal discontinua del modulo fotovoltaico,
y la rigidez del conjunto encapsulante se define por un modulo de Young del material de encapsulacion superior o igual a 75 MPa a temperatura ambiente y un espesor del conjunto encapsulante comprendido entre 0,4 y 1 mm, el modulo fotovoltaico se aplica a la zona circulable por medio de una capa de fijacion, constituida particularmente por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas.
Ademas, la invencion tiene por objeto, de acuerdo con otro de sus aspectos, un procedimiento de realizacion de un conjunto de estructura fotovoltaica como se ha definido anteriormente, que consta de al menos las siguientes cuatro etapas sucesivas de:
a) laminado en caliente a una temperatura superior a 150 °C del conjunto de las capas constitutivas del modulo fotovoltaico excepto la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico y una posible capa
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intermedia denominada "amortiguadora", situada entre la primera capa y el conjunto que encapsula la pluralidad de celdas fotovoltaicas,
b) laminado a una temperatura inferior o igual a 150 °C, preferentemente a 125 °C, por ejemplo a temperatura ambiente, de la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico, y de la posible capa intermedia, en las capas constitutivas del modulo fotovoltaico laminadas en conjunto durante la primera etapa a),
c) aplicacion de una capa de recubrimiento en la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico, particularmente para permitir el paso de los peatones y/o vehnculos, la capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, particularmente una superficie exterior macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT medida de acuerdo con la norma NF EN 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP (para "Polished Stone Value" en ingles (valor de piedra pulida)) de acuerdo con la norma NF EN 13043 de al menos VPP44, preferentemente VPP50, incluso preferentemente VPP53,
d) fijacion del modulo fotovoltaico en una zona circulable para formar el conjunto de estructura fotovoltaica, por medio de una capa de fijacion del conjunto de estructura fotovoltaica, constituida en particular por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas.
Durante la primera etapa a) de laminacion, las capas constitutivas del modulo fotovoltaico en cuestion son, por lo tanto, el conjunto de una pluralidad de celdas fotovoltaicas, el conjunto encapsulante y la segunda capa que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico.
Ademas, antes de la implementacion de la segunda etapa (b), las placas de la primera capa se pueden tratar ventajosamente con un equipo de tratamiento Corona con el fin de obtener una energfa de superficie superior o igual a 48 dyn/cm.
La capa intermedia opcional denominada "amortiguadora" puede permitir facilitar la adhesion de la primera capa que forma la cara frontal del modulo en las otras capas. Esta capa intermedia es opcional. No puede ser particularmente necesaria cuando existe una compatibilidad qmmica entre la primera capa que forma la cara frontal del modulo y el conjunto encapsulante.
Como se ha indicado anteriormente, el espesor del conjunto encapsulante puede estar comprendido entre 0,4 y 1 mm, como resultado de la combinacion por laminacion de al menos dos capas de material de encapsulacion que presentan cada una un espesor comprendido entre 0,2 y 0,5 mm. Estas dos capas de material de encapsulacion pueden presentar ademas diferentes espesores.
Ventajosamente, la implementacion de al menos dos etapas de laminacion en el procedimiento de acuerdo con la invencion para la realizacion del modulo fotovoltaico puede permitir liberarse de posibles problemas de dilatacion termica que pueden surgir a causa del uso de una cara frontal del modulo fabricado de material polimerico.
De hecho, ciertas capas del modulo fotovoltaico necesitan ser laminadas a una temperatura superior o igual a 140 °C, o incluso 150 °C, pero la laminacion a esta temperatura en una sola etapa, de acuerdo con la practica de acuerdo con la tecnica anterior, del conjunto de capas del modulo, incluido el que forma la cara frontal del modulo, puede dar lugar a una conformacion incontrolada y a importantes delaminaciones de la cara frontal del modulo fotovoltaico debido a las tensiones mecanicas generadas que son demasiado altas.
Ademas, la presencia de al menos una segunda etapa de laminacion a una temperatura mas baja que para la primera etapa, para la laminacion de la cara frontal del modulo fotovoltaico, opcionalmente combinada en presencia de una capa intermedia denominada "amortiguadora" que permite la encoladura de la cara frontal del modulo en el material de encapsulacion y la amortiguacion de las tensiones termicas, pueden permitir limitar, o prevenir, la dilatacion termica.
Alternativamente, la invencion tambien tiene por objeto, de acuerdo con otros de sus aspectos, un procedimiento de realizacion de un conjunto de estructura fotovoltaica como se ha definido anteriormente, que consta de al menos las siguientes tres etapas sucesivas:
a) laminado en caliente a una temperatura superior o igual a 150 °C del conjunto de las capas constitutivas del modulo fotovoltaico,
b) aplicacion de una capa de recubrimiento en la primera capa que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico, particularmente para permitir el paso de los peatones y/o vehnculos, la capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, particularmente una superficie exterior macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT medida de acuerdo con la norma nF EN 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP (para "Polished Stone Value" en ingles (valor de piedra pulida)) de acuerdo con la norma NF EN 13043 de al menos VPP44, preferentemente VPP50, incluso preferentemente VPP53,
c) fijacion del modulo fotovoltaico en una zona circulable para formar el conjunto de estructura fotovoltaica, por medio de una capa de fijacion del conjunto de estructura fotovoltaica, constituida en particular por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas.
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El conjunto de estructura fotovoltaica y el procedimiento de acuerdo con la invencion pueden constar de una cualquiera de las caractensticas enunciadas anteriormente tomadas de forma aislada o de acuerdo con cualquier combinacion tecnicamente posible con otras caractensticas.
Breve descripcion del dibujo
La invencion se comprendera mejor tras la lectura de la siguiente descripcion detallada, de un ejemplo de aplicacion no limitativo de la misma, as^ como el examen de la figura unica, esquematica y parcial, del dibujo anexo, que ilustra, en seccion transversal y despiezada, un ejemplo de realizacion de un conjunto de estructura fotovoltaica de acuerdo con la invencion.
En esta figura unica, las diferentes partes representadas no lo son necesariamente de acuerdo con una escala uniforme, para hacer la figura mas legible.
Descripcion detallada de un modo de realizacion particular
A continuacion se hace referencia a la figura 1, que ilustra en seccion transversal y en vista despiezada una realizacion de un conjunto 10 de estructura fotovoltaica de acuerdo con la invencion.
Debe observarse que la figura 1 corresponde a una vista despiezada del conjunto 10 de estructura fotovoltaica antes de las etapas de laminacion del procedimiento de acuerdo con la invencion. Una vez que se han llevado a cabo las etapas de laminacion, las diferentes capas se superponen en realidad una sobre la otra, pero tambien se deforman un poco de tal manera que al menos las placas 8 de la primera capa 3 se hunden en el conjunto formado por la capa intermedia 9 y el conjunto encapsulante 6a, 6b que se deforman. Las etapas de laminacion aseguran un prensado en caliente y al vacfo. Dependiendo del espesor de las diferentes capas, las placas 8 pueden estar niveladas o no en el modulo fotovoltaico 1, el material de la capa intermedia 9 y posiblemente el del conjunto encapsulante 6a, 6b tambien pueden llenar al menos una parte de los espacios entre las placas 8.
Como se ha explicado anteriormente, el modulo fotovoltaico 1 de acuerdo con la invencion esta disenado para ser suficientemente flexible con el fin de poder aplicarlo, particularmente mediante encoladura, en una zona circulable 2, en particular una calzada, que puede presentar una rugosidad superficial, en otras palabras, no es necesariamente plana y lisa. Ademas, el modulo fotovoltaico 1 de acuerdo con la invencion tambien esta provisto para resistir a presiones estaticas o dinamicas que pueden oscilar hasta 1.500 kN/m2, o incluso 5.000 kN/m2 La zona circulable 2 es ventajosamente suficientemente ngida para no deformarse cuando se aplica la misma tension que la aplicada al modulo fotovoltaico 1.
Como puede verse en la figura 1, el modulo fotovoltaico 1 consta de una primera capa 3 transparente que forma la cara frontal del modulo 1 destinada a recibir un flujo luminoso, un conjunto encapsulante 6a, 6b, obtenido por la fusion de dos capas de material de encapsulacion superior 6a e inferior 6b, un conjunto 4 de celdas fotovoltaicas 5 tomado entre dos capas de material de encapsulacion superior 6a e inferior 6b, y una segunda capa 7 que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico 1 destinada a ser adherida a la zona circulable 2.
Las dos capas de material de encapsulacion 6a y 6b que forman el conjunto encapsulante, asf como la posible capa intermedia 9 descrita a continuacion, forman una estructura relativamente flexible que ser realizada a partir de un unico material o de varios materiales en caso de incompatibilidad qrnmica.
De acuerdo con la invencion, la primera capa 3 esta constituida de un material polimerico transparente y consta de una pluralidad de placas 8 independientes entre sf, cada placa 8 se situa frente a una celda fotovoltaica 5, con el fin de formar una cara frontal discontinua del modulo fotovoltaico 1.
El material polimerico transparente de la primera capa 3 puede por ejemplo seleccionarse entre policarbonato (PC), polimetilmetacrilato de metileno (PMMA), etileno tetrafluoroetileno (ETFE) o polifluoruro de vinilideno (PVDF), entre otros. Ademas, el espesor de la primera capa 3 puede ser superior a 0,1 mm, e idealmente comprendido entre 0,5 y 6 mm. En este ejemplo, la primera capa 3 esta asf constituida de varias placas 8, de dimensiones iguales a 162 x 162 mm, de PMMa de espesor igual a 3 mm.
Ademas, las celdas fotovoltaicas 5 estan interconectadas electricamente entre sf con un espaciamiento s entre dos celdas 5 vecinas iguales a aproximadamente 15 mm. Las celdas fotovoltaicas 5 pueden ser celdas llamadas "cristalinas", es decir, basadas en cristales de silicio o policristales de silicio, con una homounion o heterounion, y de espesor inferior o igual a 250 pm. Ademas, en este ejemplo, cada placa 8 se extiende en una superposicion a ambos lados de la celda fotovoltaica 5 subyacente a una distancia de aproximadamente 3 mm, de modo que el espaciamiento entre dos placas 8 adyacentes es aqrn igual al espaciamiento s entre dos celdas 5 vecinas reducido en aproximadamente 2 veces 3 mm, es decir, aproximadamente 6 mm.
Ademas, la rigidez de cada capa de material de encapsulacion 6a y 6b se define por un modulo de Young E a temperatura ambiente del material de encapsulacion superior o igual a 50 MPa, o incluso 75 MPa, o incluso 100
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MPa, preferentemente superior o igual a 200 MPa, y un espesor e de la capa 6a, 6b comprendido entre 0,2 y 1 mm.
Las capas de material de encapsulacion 6a y 6b forman un conjunto encapsulante seleccionado preferentemente para ser un ionomero tal como el ionomero comercializado con el nombre de ionomero Jurassol® de tipo DG3 por la sociedad Jura-plast o el ionomero comercializado con el nombre PV5414 por la sociedad Du Pont, que presenta un modulo de Young a temperatura ambiente superior o igual a 200 MPa y un espesor de aproximadamente 500 pm.
La segunda capa 7 que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico 1 esta, a su vez, constituida por un material polimerico tal como resinas termoendurecibles como resinas a base de epoxi, transparente o no, o un material compuesto, por ejemplo del tipo polfmero/fibras de vidrio. En este ejemplo, la segunda capa 7 esta constituida por un material compuesto del tipo de polfmero/fibras de vidrio, a saber, un tejido a base de polipropileno y fibras de vidrio con una tasa de fibras de vidrio del 60 % en masa, tal como el tejido Thermopreg® P-WRt-1490-PP60W comercializado por la sociedad Owens Corning Vetrotex, que tiene un espesor de aproximadamente 1 mm y un modulo de Young a temperatura ambiente de aproximadamente 12 GPa.
Ademas, una capa adhesiva 11, o incluso de compatibilizacion (su presencia esta justificada en caso de incompatibilidad qmmica), esta situada entre la segunda capa 7 que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico 1 y el conjunto encapsulante formado por las dos capas de material de encapsulacion 6a y 6b a ambos lados del conjunto 4 de celdas fotovoltaicas 5. Esta capa adhesiva o compatibilizante 11 permite la encoladura de la segunda capa 7 en la capa del material de encapsulacion inferior 6b. En el caso del uso del tejido Thermopreg® P-WRt-1490- PP60W para la segunda capa 7, la capa compatibilizadora 11 se selecciona preferentemente para ser una pelfcula de tipo Mondi TK41001 con un espesor de aproximadamente 50 pm.
Ademas, como se puede ver en la figura 1, el modulo fotovoltaico 1 tambien consta de una capa intermedia 9 denominada "amortiguadora" situada entre la primera capa 3 y el conjunto encapsulante formado por las dos capas de material de encapsulacion 6a y 6b a ambos lados del conjunto 4 de celdas fotovoltaicas 5.
La capa intermedia 9 permite la encoladura de la primera capa 3 en la capa del material de encapsulacion superior 6a.
La capa intermedia 9 esta constituida por ejemplo por un encapsulante convencional utilizado en el campo de la fotovoltaica, como el copolfmero de etileno-acetato de vinilo (EVA), poliolefina, silicona, poliuretano termoplastico, polivinilbutiral, entre otros. Puede estar constituida adicionalmente por una resina lfquida de tipo acnlico, silicona o poliuretano, monocomponente o bicomponente, reticulable al calor o fotoqmmicamente. Tambien puede estar constituida por un adhesivo sensible a la presion del tipo ASP (para "Pressure-Sensitive Adhesive" en ingles, adhesivo sensible a la presion).
En este ejemplo, la capa intermedia 9 esta constituida por una pelfcula termoplastica, concretamente el poliuretano termoplastico tambien conocido por el acronimo anglosajon TPU, como el TPU del tipo TPU Dureflex® A4700 comercializado por la sociedad Bayer o PX1001 comercializado por la sociedad American Polyfilm, del mismo espesor de aproximadamente 380 pm.
La capa intermedia 9 permite llevar a cabo dos funciones principales. Por una parte, permite la adhesion de la primera capa 3 en la capa del material de encapsulacion 6a para el caso en el que las dos capas no sean qmmicamente compatibles. Por otra parte, permite crear en el modulo fotovoltaico 1 una capa "amortiguadora" de una cierta flexibilidad que permite mejorar la resistencia a los impactos y a las cargas mecanicas del modulo 1.
Ademas, el conjunto 10 de estructura fotovoltaica de acuerdo con la invencion representado en la figura 1 tambien consta de una zona circulable 2. La zona circulable 2 puede ser de rigidez variable. En este ejemplo, corresponde a una superficie de asfalto del tipo calzada.
Con el fin de permitir la encoladura del modulo fotovoltaico 1 en la zona circulable 2, el conjunto 10 tambien consta de una capa de fijacion 12. Dicha capa de fijacion 12 esta constituida por un adhesivo bituminoso que permite adherir el modulo 1 a la calzada o carretera. En este ejemplo, se trata de asfalto de tipo ColFlex N comercializado por la sociedad Colas, con una dosificacion de 1 kg/m2 El uso de un adhesivo bituminoso 12 asociado a una cara posterior 7 del modulo 1 fabricado de un material compuesto puede permitir reforzar la cara posterior 7 con el fin de evitar el riesgo de punzonado de las celdas fotovoltaicas 5 al paso de los peatones y/o vehnculos en una calzada 2 rugosa. El adhesivo bituminoso 12 por lo tanto desempena el papel de un aglutinante de proteccion que llena la interfaz entre la calzada 2 y la cara posterior 7 del modulo 1.
Ademas, aunque no esta representado en la figura 1, el conjunto 10 de la estructura fotovoltaica tambien consta de una capa de recubrimiento aplicada a la primera capa 3, destinada a facilitar la circulacion de peatones y/o vehnculos.
La capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, particularmente una superficie externa macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT
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medida de acuerdo con la norma NF EN 13036-1 comprendida 15 entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP de acuerdo con la norma NF EN 13043 de al menos VPP44, o incluso VPP50, o incluso VPP53.
Se describira un procedimiento de realizacion de un conjunto 10 de estructura fotovoltaica de acuerdo con la invencion.
El procedimiento consta de una primera etapa a) de laminacion en caliente a una temperatura de aproximadamente 170 °C y al vado (presion inferior o igual a 10 mbar) de las capas constitutivas 6a, 4, 6b, 11 y 7 del modulo fotovoltaico 1 excepto la primera capa 3 y la capa intermedia 9. Esta primera etapa a) de laminacion se realiza durante 15 minutos con el fin de obtener un "laminado" de celdas fotovoltaicas 5 encapsuladas. Sin embargo, los parametros de laminacion, como la temperatura, el tiempo y la presion, pueden depender del material encapsulante utilizado.
Acto seguido, el procedimiento consta de una segunda etapa b) de laminacion en caliente a una temperatura de aproximadamente 125 °C y al vado del "laminado" obtenido durante la primera etapa a) con la primera capa 3 que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico 1 usando la capa intermedia 9. Esta segunda etapa b) se lleva a cabo durante aproximadamente 30 minutos para obtener el modulo fotovoltaico 1. Antes de la implementacion de esta segunda etapa b), las placas 8 de la primera capa 3 se pueden tratar ventajosamente con equipos de tratamiento de Corona para obtener una energfa superficial superior o igual a 48 dyn/cm.
Estas primera a) y segunda b) etapas de laminacion son seguidas por una etapa c) de aplicacion de una capa de recubrimiento en la primera capa 3 para permitir el paso de peatones y/o veldculos, la capa de recubrimiento es la que se ha descrito anteriormente. Finalmente, una etapa de fijacion d) del modulo fotovoltaico 1 en la zona circulable 2 permite formar el conjunto 10 de estructura fotovoltaica. Esta fijacion se implementa ventajosamente por medio de un adhesivo bituminoso aplicado entre la zona circulable 2 y el modulo 1.
Se han podido llevar a cabo ensayos con diferentes modulos fotovoltaicos 1, que constan de 3 a 40 celdas fotovoltaicas 5, de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente. La resistencia a la carga mecanica de estos modulos 1, adheridos en un asfalto de carretera 2, con presiones que van hasta 500 kN/m2, en estatica y en dinamica, han podido demostrarse. Por ejemplo, un modulo fotovoltaico 1, constituido de tres celdas fotovoltaicas 5, no sufrio ninguna degradacion despues de aproximadamente 64.000 aplicaciones de una presion de 500 kN/m2.
En consecuencia, el modulo fotovoltaico 1 puede presentar una resistencia mecanica incrementada adaptada a las aplicaciones vinculantes en terminos de fuerzas mecanicas, como del tipo de carretera solar, pero tambien presentar una flexibilidad por partes debido a la presencia de una cara frontal 3 discontinua, lo que le permite adoptar diferentes formas para diferentes tipos de superficies, por ejemplo, accidentadas o de planitud imperfecta. Ademas, la presencia de una cara posterior 7 reforzada puede permitir mejorar la resistencia al punzonado de esta cara posterior 7 del modulo1, este punzonado puede resultar de la rugosidad del soporte 2 en el que se aplica el modulo 1 y puede conducir a fisuras en las celdas fotovoltaicas 5 del modulo fotovoltaico 1.
Obviamente, la invencion no se limita al ejemplo de realizacion que se acaba de describir. Los expertos en la tecnica pueden realizar diversas modificaciones.
La expresion "que consta de un" debe entenderse como sinonimo de "que consta de al menos uno", a menos que se especifique lo contrario.

Claims (16)

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    REIVINDICACIONES
    1. Conjunto (10) de estructura fotovoltaica, que consta de:
    - una zona circulable (2),
    - un modulo fotovoltaico (1) aplicado a la zona circulable (2), comprendiendo el modulo fotovoltaico (1) al menos de:
    - una primera capa (3) transparente que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1) destinada a recibir un flujo luminoso,
    - un conjunto (4) de una pluralidad de celdas fotovoltaicas (5) dispuestas lado a lado y conectadas electricamente entre sf,
    - un conjunto que encapsula (6a, 6b) la pluralidad de las celdas fotovoltaicas (5),
    - una segunda capa (7) que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico (1), el conjunto encapsulante (6a, 6b) y el conjunto (4) de una pluralidad de celdas fotovoltaicas (5) estan situados entre las primera (3) y segunda (7) capas,
    y
    - una capa de fijacion (12), constituida particularmente por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas, situada entre la zona circulable (2) y el modulo fotovoltaico (1), que permite la adherencia del modulo fotovoltaico (1) a la zona circulable (2),
    caracterizado por que la primera capa (3) esta constituida por al menos un material polimerico transparente y consta de una pluralidad de placas (8) independientes unas de las otras, cada placa (8) esta situada frente al menos una celda fotovoltaica (5), con el fin de formar una cara frontal discontinua del modulo fotovoltaico (1), y por que la rigidez del conjunto encapsulante (6a, 6b) esta definida por un modulo de Young (E) del material de encapsulacion superior o igual a 75 MPa a temperatura ambiente y un espesor (e) del conjunto encapsulante (6a, 6b) comprendido entre 0,4 y 1 mm.
  2. 2. Conjunto de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que consta de una capa de recubrimiento, que permite el paso de peatones y/o de vehnculos, aplicada a la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1), la capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, en particular una superficie exterior macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT medida de acuerdo con la norma NF En 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP de acuerdo con la norma NF EN 13043 de al menos VPP44, preferentemente VPP50, incluso preferentemente VPP53.
  3. 3. Conjunto de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la zona circulable (2) esta prevista para la circulacion de peatones y/o de vehnculos, siendo particularmente una calzada.
  4. 4. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material de encapsulacion de las capas que forman el conjunto encapsulante (6a, 6b) presenta un modulo de Young (E) a temperatura ambiente superior o igual a 100 MPa, preferentemente superior o igual a 150 MPa, preferentemente superior o igual a 200 MPa, en particular igual a 220 MPa.
  5. 5. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la segunda capa (7) que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico (1) esta constituida por al menos un material compuesto, particularmente del tipo polfmero/fibras de vidrio.
  6. 6. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la rigidez de la segunda capa (7) que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico (1) esta definida por un factor de rigidez, correspondiente al modulo de Young (E) a temperatura ambiente del material de la segunda capa (7) multiplicado por el espesor de la segunda capa (7), comprendido entre 5 y 15 GPa.mm.
  7. 7. Conjunto segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el espaciamiento (s) entre dos celdas fotovoltaicas (5) vecinas es superior o igual a 1 mm, particularmente comprendido entre 1 y 30 mm, y preferentemente superior o igual a 3 mm, particularmente comprendido entre 10 y 20 mm.
  8. 8. Conjunto segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el modulo fotovoltaico (1) consta de una capa intermedia (9) denominada "amortiguadora" situada entre la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1) y el conjunto que encapsula (6a, 6b) la pluralidad de celdas fotovoltaicas (5), permitiendo el ensamblaje, particularmente por encoladura, de la primera capa (3) en el conjunto encapsulante (6a, 6b).
  9. 9. Conjunto de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que la capa intermedia (9) esta constituida por al menos un material polimerico, particularmente una resina de polfmero termoplastico o termoendurecible.
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  10. 10. Conjunto de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que la rigidez de la capa intermedia (9) esta definida por un modulo de Young (E) a una temperatura ambiente del material de la capa intermedia (9) inferior o igual a 50 MPa y un espesor de la capa intermedia (9) comprendido entre 0,01 y 1 mm.
  11. 11. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el modulo fotovoltaico (1) consta de una capa adhesiva (11) situada entre la segunda capa (7) que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico (1) y el conjunto encapsulante (6a, 6b) formado por dos capas de material de encapsulacion (6a, 6b) a ambos lados de la pluralidad de celdas fotovoltaicas (5), que permite el ensamblado, particularmente por encoladura, de la segunda capa (7) en el conjunto encapsulante (6a, 6b).
  12. 12. Conjunto segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el espesor de la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1) es superior o igual a 0,1 mm, particularmente comprendido entre 0,5 y 6 mm.
  13. 13. Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las celdas fotovoltaicas (5) son las celdas denominadas "cristalinas", es decir, a base de cristales de silicio o policristales de silicio.
  14. 14. Uso, para su aplicacion en una zona circulable (2), particularmente una calzada, de un modulo fotovoltaico (1) que consta de al menos:
    - una primera capa (3) transparente que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1) destinada a recibir un flujo luminoso,
    - un conjunto (4) de una pluralidad de celdas fotovoltaicas (5) dispuestas lado a lado y conectadas electricamente entre sf,
    - un conjunto que encapsula (6a, 6b) la pluralidad de las celdas fotovoltaicas (5),
    - una segunda capa (7) que forma la cara posterior del modulo fotovoltaico (1), el conjunto encapsulante (6a, 6b) y el conjunto (4) de una pluralidad de celdas fotovoltaicas (5) estan situados entre las primera (3) y segunda (7) capas, la primera capa (3) esta constituida de al menos un material polimerico transparente y consta de una pluralidad de placas (8) independientes entre sf, cada placa (8) esta situada frente al menos una celda fotovoltaica (5) con el fin de formar una cara frontal discontinua del modulo fotovoltaico (1),
    y la rigidez del conjunto encapsulante (6a, 6b) esta definida por un modulo de Young (E) del material de encapsulacion superior o igual a 75 MPa a temperatura ambiente y un espesor (e) del conjunto encapsulante (6a, 6b) comprendido entre 0,4 y 1 mm,
    el modulo fotovoltaico (1) esta aplicado a la zona circulable (2) por medio de una capa de fijacion (12), constituida particularmente por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas.
  15. 15. Procedimiento de realizacion de un conjunto (10) de estructura fotovoltaica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que consta de al menos las siguientes cuatro etapas sucesivas:
    a) laminado en caliente a una temperatura superior a 150 °C del conjunto de capas (6a, 4, 6b, 11, 7) constitutivas del modulo fotovoltaico (1) excepto la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1) y una posible capa intermedia (9) denominada "amortiguadora", situada entre la primera capa (3) y el conjunto que encapsula (6a, 6b) la pluralidad de celdas fotovoltaicas,
    b) laminado a una temperatura inferior o igual a 150 °C, preferentemente a 125 °C, de la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1), y de la posible capa intermedia (9), en las capas (6a, 4, 6b, 11, 7) constitutivas del modulo fotovoltaico (1) laminadas en conjunto durante la primera etapa a),
    c) aplicacion de una capa de recubrimiento en la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1), particularmente para permitir el paso de los peatones y/o los vehnculos, la capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, particularmente una superficie exterior macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT medida de acuerdo con la norma NF EN 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP de acuerdo con la norma NF EN 13043 de al menos VPP44, preferentemente VPP50, incluso preferentemente VPP53,
    d) fijacion del modulo fotovoltaico (1) en una zona circulable (2) para formar el conjunto (10) de estructura fotovoltaica, por medio de una capa de fijacion (12) del conjunto (10) de estructura fotovoltaica, constituida en particular por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas.
  16. 16. Procedimiento de realizacion de un conjunto (10) de estructura fotovoltaica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que consta de al menos las siguientes tres etapas:
    a) laminado en caliente a una temperatura superior o igual a 150 °C del conjunto de capas (3, 9, 6a, 4, 6b, 11, 7) constitutivas del modulo fotovoltaico (1),
    b) aplicacion de una capa de recubrimiento en la primera capa (3) que forma la cara frontal del modulo fotovoltaico (1), particularmente para permitir el paso de los peatones y/o los vehnculos, la capa de recubrimiento es no opaca y presenta una superficie exterior texturizada e irregular, particularmente una superficie exterior
    macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura PMT medida de acuerdo con la norma NF EN 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm y un valor de VPP de acuerdo con la norma NF EN 13043 de al menos VPP44, preferentemente VPP50, incluso preferentemente VPP53,
    c) fijacion del modulo fotovoltaico (1) en una zona circulable (2) para formar el conjunto (10) de estructura 5 fotovoltaica, por medio de una capa de fijacion (12) del conjunto (10) de estructura fotovoltaica, constituida en particular por un adhesivo bituminoso o por una o mas resinas acnlicas.
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