ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2030025

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ

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

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