ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2030025
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ
Имя изобретателя: Холявин О.Б.; Хлопянникова Л.М.
Имя патентообладателя: Научно-производственное предприятие "Сатурн"
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1989.04.04
Использование: изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано
в фотоэлектрических энергосистемах с большим сроком службы. Сущность: фотоактивное
полотно, состоящее из последовательно-параллельного набора фотопреобразователей,
заключается в герметичное пространство, ограниченное с лицевой стороны силикатным
стеклом, а с тыльной стороны металлической фольгой. По периметру стекла методом
электростатического присоединения закрепляется металлическая полоса из материала,
хорошо свариваемого с тыльной металлической фольгой шовной лазерной или
ультразвуковой сваркой, фольга приваривается к металлической полосе, закрепленной на
стекле.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к фотоэнергетике, и может
быть использовано в энергосистемах с большим сроком активного существования.
Известен фотоэлектрический модуль, содержащий металлическую раму, лицевое и
тыльное силикатные стекла и расположенный между стеклами пакет, состоящий из
фотоактивного полотна, размещенного между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки.
Торцовые поверхности ФМ герметизированы мастикой [1].
Недостатками этого модуля являются следующие: герметизация лицевой и тыльной
поверхности модуля осуществляется двумя силикатными стеклами, что существенно
увеличивает его материалоемкость и массу; герметизация торцовой поверхности модуля
при помощи мастики не обеспечивает качественную защиту фотоактивного полотна от
атмосферной влаги в течение длительного срока эксплуатации и является основным
элементом, определяющим долговечность модуля.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту
является фотомодуль, содержащий металлическую раму, фотоактивное полотно, заключенное
между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки, защищенное лицевым стеклом и
тыльной пленкой. Герметизация торцов ФМ осуществляется при помощи мастики и
резинового уплотнителя [2].
Недостаток данного модуля заключается в том, что при его изготовлении методом
термического формования пакета с фотоактивным полотном требуется дополнительная
герметизация открытых торцов ФМ. Причем герметизация торцов мастикой и резиновым
уплотнителем для надежной работы ФМ недостаточна, так как через уплотнитель и мастику
проникает внутрь модуля влага.
Многие низкомолекулярные клеящие полимерные пленки, несмотря на стойкость к влаге,
солнечному свету, кислороду воздуха, озону, при длительной эксплуатации в условиях
работы ФМ подвеpгаются со временем деструкции с образованием гидроперекисей и
выделением альдегидов. Через поры в полимерной клеящей пленке влага попадает
непосредственно на фотополотно, что является причиной его ускоренной деградации. Эти
же факторы вызывают окисление тоководов, солевые мостики могут вызывать утечку тока и
даже короткое замыкание.
Целью изобретения является увеличение долговечности ФМ за счет усиления
герметичности путем заварки фотоактивного полотна между неорганическими защитными
материалами: силикатным стеклом с лицевой стороны и металлической фольгой с тыльной
стороны модуля.
Цель достигается тем, что создан фотоэлектрический модуль, содержащий металлическую
раму с закрепленным в ней посредством уплотнителя пакетом, состоящим из фотоактивного
полотна, размещенного между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки, которые
заключены в полости, образованной с лицевой стороны силикатным стеклом, а с тыльной
стороны защитным слоем, отличающийся тем, что с целью увеличения долговечности модуля
путем улучшения герметичности полости пакета защитный слой выполнен из металлической
фольги, изолированной в зоне размещения фотоактивного полотна электроизоляционным
материалом, при этом по периметру стекла к нему электростатически присоединена
металлическая полоса, к которой приварена металлическая фольга.
На чертеже показан фотоэлектрический модуль.
|
Фотоэлектрический модуль состоит из металлической рамки 1, фотоактивного полотна 2,
клеящей низкомодульной пленки 3, защитного силикатного стекла 4, металлической полосы 5
электростатически присоединенной к стеклу, металлической фольги 6 с
электроизоляционным покрытием 7, кроме мест сварки, сварного шва 8, герметично
соединяющего стекло с тыльной фольгой, резинового профиля.
|
МОДУЛЬ ВЫПОЛНЯЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
На защитное силикатное стекло 4 электростатически присоединяется металлическая
полоса 5 (обычно алюминиевая) из фольги толщиной 50 мкм и шириной 5-10 мм. Полоса фольги
присоединяется к стеклу под рабочим напряжением до 1,6 кВ прижатием ее роликом к
поверхности нагретого до температуры 220-250оС стекла с усилием до 150 Н при токе до 1,5
А. При этом возникает диффузия алюминия в глубь стекла с образованием алюмосиликатов,
за счет чего обеспечивается надежное присоединение фольги к стеклу. Стекло с
присоединенной металлической полосой подвергается технологическому процессу
вакуумно-термического формования с низкомодульными клеящими пленками 3, фотоактивным
полотном 2 и тыльной металлической фольгой 6, дублированной электроизоляционным
покрытием 7. После термоформования создается сварной шов 8 между металлической полосой
на стекле и тыльной фольгой.
При этом используется сварка с малой зоной теплового воздействия: ультразвуковая или
лазерная, что обеспечивает герметичность ФМ в течение длительного срока службы.
Герметизированное фотополотно помещается в резиновый уплотнитель 9 и металлическую
рамку 1.
Технико-экономические преимущества предлагаемой конструкции ФМ заключаются в
увеличении его долговечности и надежности. Способность герметизирующих полимерных
материалов поглощать (сорбировать) воду вызывает падение электроизоляционных свойств
и, как следствие, деградацию электрических характеристик ФМ. Это происходит из-за того,
что межмолекулярное и внутримолекулярное пространство в полимерах составляет 10-7-10-9
м, тогда как размер молекул воды в наибольшем направлении равен 3·10-10 м, т.е. вода может проникать через любые герметики на основе полимерных
композиций. Таким образом, защита торцов мастикой не создает условия долговечности ФМ.
Низкомодульные клеящие пленки, применяемые в изготовлении ФМ, при длительной
эксплуатации подвергаются действию влаги, кислорода воздуха, озона, различных кислот и
солей, содержащихся в водяных парах, что вызывает деструкцию полимеров с образованием
активных химических соединений типа гидроперекисей и альдегидов. Как продукты
деструкции так и проникающие через мастику и пленку реагенты, содержащиеся в
окружающей среде, попадая на фотополотно, вызывают его деградацию, коррозию тоководов,
разрушают паяные соединения, создают микрошунты.
Применив в конструкции ФМ полную герметизацию стеклом и металлом, получим новое
качество изделия - надежную защиту от воздействий окружающей среды. Это позволяет
увеличить срок активного существования ФМ в два раза и довести его до 40 лет, снизить в 2
раза стоимость вырабатываемой им электрической энергии при одинаковых исходных
капитальных затратах.
Применение плотной герметизации открывает возможность использования более
эффективного фотополотна с малой устойчивостью к воздействию внешней среды с
применением новых светотехнических материалов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, содержащий металлическую раму с закрепленным в
ней посредством уплотнителя пакетом, состоящий из фотоактивного полотна,
размещенного между двумя слоями низкомодульной клеящей пленки, которые заключены в
полости, образованной с лицевой стороны силикатным стеклом, с тыльной стороны -
защитным слоем, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности модуля путем
улучшения герметичности полости пакета, защитный слой выполнен из металлической
фольги, изолированной в зоне размещения фотоактивного полотна электроизоляционным
материалом, при этом по периметру стекла к нему электростатически присоединена
металлическая полоса, к которой приварена металлическая фольга.
Версия для печати
Дата публикации 12.01.2007гг
вверх
|
