ITBA20110025A1 - Pannello fotovoltaico con celle a geometria diedrica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO: “Pannello fotovoltaico con celle a geometria diedrica",

Nei tipici pannelli fotovoltaici, l'attuale geometria delle celle solari presuppone una posizione perpendicolare alla luce incidente, cioè le celle sono parallele al piano del pannello. In questo modo però, si può sfruttare solo una minima percentuale dell'energia solare (intorno al 17%) e il resto dell'energia viene convertita in calore o semplicemente riflessa. Il modulo fotovoltaico qui proposto, invece, è in grado di aumentare notevolmente la resa di conversione e il raffreddamento delle celle. Questo è possibile grazie alla sua particolare forma diedrica. Nel modulo diedrico, le celle sono disposte in modo parallelo al fascio della luce incidente, per cui non sono investite direttamente dai raggi luminosi. La luce viene deviata e convogliata sulle celle grazie a dei specchi posti sui lati obliqui della struttura diedrica.

Nella sua forma più semplice, si definisce come "unità diedrica" la struttura diedrica costituita da due celle solari, separate da un supporto metallico per favorire la dissipazione del calore generato dalle celle stesse e aventi gli specchi sui lati obliqui.

In questo modo, replicando l'unità diedrica si può produrre un pannello che a parità di superficie ha il doppio di potenza effettiva, più robusto, più efficiente e meno soggetto ad effetti termici e quindi a perdite di efficienza.

Questa geometria permette una facile ed efficiente dissipazione del calore prodotto nel pannello, in quanto la struttura diedrica deve essere essenzialmente realizzata in profilati di alluminio, su cui può scorrere per convenzione l’aria esterna.

Le celle sono stabilizzate accoppiandole su una struttura alveolare di allumino o altro metallo, pretrattandole con una resina poliuretanica o siliconica ad alto spessore, autolivellante e tissotropica.

La resina permette una preconcentrazione dell'energia solare e protegge la cella, rendendola elastica e maneggevole.

Il circuito elettrico finale prevede, come in tutti i pannelli fotovoltaici, l’uso del ribbon stagnato, saldato sulle celle in serie e una morsettiera con diodi di blocco per i terminali positivo e negativo finali.

Il pannello tuttavia deve essere necessariamente montato su un inseguitore solare, in quanto ha il massimo rendimento quando è disposto frontalmente al sole. Inoltre, si potrebbe usare anche associato a specchi concentratori.

Nella fig. 1 si può notare la particolare geometria della semplice unità diedrica, dove i raggi solari incidenti 1 e 2 vengono riflessi dai specchi 3 e 4, montati sul profilo diedrico 8 realizzato in alluminio.

I raggi riflessi giungono così sulle celle fotovoltaiche 6 e 7, poste sul supporto dissipatore 5 realizzato in materiale metallico alveolare.

II dissipatore metallico alveolare è attaccato alla struttura 8, mediante un sistema di aggancio 9 e trasferisce radialmente il calore generato dalle celle al profilo metallico. Un pannello 10, di vetro o plexyglass, chiude l’unità diedrica, appoggiandosi al setto 11 , che stabilizza l’angolo di inclinazione del blocco recante le celle fotovoltaiche.

Le celle sono trattate con una resina poliuretanica o siliconica resistente ad oltre 100°C e ai raggi UV, che le stabilizza e le incapsula, proteggendole anche daH’umidità. L’unità diedrica è assemblata in modo da renderla ermetica agli agenti atmosferici.

La stessa logica, porta a costruire una struttura più complessa, dove le singole unità diedriche formano una colonna di celle, pur mantenendo la geometria originaria.

Infatti, nella fig. 2 si vede, nella sua forma più complessa, una serie di celle 1 e 2 assemblate con un unico profilo metallico diedrico. Per semplicità si è omesso il piano protettivo trasparente 10 già visto in fig.1.

Nella fig. 2, inoltre, si notano anche gli specchi 4 e 5, montati sul profilo metallico e il dissipatore 3.

Lo schema elettrico unificare di connessione delle celle, relativo alla semplice unità diedrica in fig. 1, è descritto nella fig. 3: qui le celle sono poste in serie dal ribbon stagnato 3. I terminali negativo e positivo 1 e 2 sono collegabili ad uno spinotto oppure a una semplice morsettiera.

Il circuito elettrico unifilare relativo alla fig. 2 è mostrato invece nella fig. 4. Qui le celle sono saldate in serie col solito ribbon stagnato, partendo dal terminale positivo 2 e terminando a quello negativo 1. Questa geometria permette una facile composizione sul supporto dissipatore 3 visto in fig.2.

Nella fig. 5, si vede il lato posteriore del blocco diedrico, con lo spinotto bipolare 1 . Questo disegno permette una facile connessione elettrica con gli altri blocchi diedrici che potrebbero comporre il pannello fotovoltaico.

Quindi, se si vuole, per esempio, realizzare un pannello FV costituito da tre colonne diedriche, bisogna comporre una struttura base come in fig. 6, avente un unico pannello trasparente 1.

Questo blocco va poi inserito in una cornice ermetica contenente i diodi di blocco e i cavi di connessione bipolari.

La fig. 7 mostra come dovrebbe essere fatta la cornice ermetica: questa geometria permette una facile installazione del pannello sulle strutture portanti. La fig. 8, mostra lo stesso pannello, visto da dietro: si notano i connettori bipolari 1A e 1 B, collegati alla cassetta di parallelo recante i diodi di blocco.

Il parallelo viene creato agganciando le singole colonne diedriche alle scatole di giunzione 2 ,3 e 4.

I diodi di blocco possono essere messi in ogni singola scatola di giunzione o solo in quella intermedia 3. La cornice può essere fatta anche in materiale plastico per esterni, oppure in scatolato metallico.

Come si vede nella fig. 8, r aria può circolare liberamente sul profilo metallico, raffreddandolo a causa dei moti convettivi che si sviluppano sulla sua superficie. Questo pannello può essere anche raffreddato dalla circolazione di acqua, ponendo una adeguata intercapedine nel profilato diedrico.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1- Pannello fotovoltaico costituito da celle solari accoppiate in serie in una struttura diedrica, nella quale le celle non sono investite direttamente dai raggi solari. La luce viene deviata e convogliata sulle celle grazie a dei specchi posti sui lati obliqui della struttura diedrica. 2- Pannello fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato da una struttura diedrica in profilato metallico, così da disperdere il calore prodotto dalla conversione fotovoltaica e dal riscaldamento del pannello per effetto del calore solare. 3- Pannello fotovoltaico, secondo la rivendicazione 1 e 2, costituito dal celle poste in serie, protette e stabilizzate da una resina poliuretanica o siliconica resistente agli UV e a temperature maggiori di 80°C. 4- Pannello fotovoltaico, secondo le rivendicazioni precedenti, costituito da un numero variabile di blocchi diedrici collegati in serie attraverso delle scatole di giunzione, aventi almeno due diodi di blocco posti a protezione del pannello stesso. 5- Pannello fotovoltaico, secondo le rivendicazioni precedenti, che potrebbe essere raffreddato anche dalla circolazione di acqua, ponendo una adeguata intercapedine nel profilato diedrico. 6- Pannello fotovoltaico, secondo le rivendicazioni precedenti, da utilizzare necessariamente su inseguitore solare oppure associato a specchi concentratori.