自清潔的pv模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自清潔的光伏(PV)模塊，所述光伏模塊具有帶有設(shè)有太陽能電池的有源面的至少一個載體板和至少一個固定結(jié)構(gòu)，以及涉及一種用于利用振動、尤其通過風(fēng)觸發(fā)的振動清潔PV模塊的方法。
【專利說明】
自清潔的PV模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種自清潔的光伏(PV)模塊，所述光伏模塊具有至少一個載體板和至少一個固定結(jié)構(gòu)，所述至少一個載體板具有有源面，所述有源面具有太陽能電池，以及涉及一種用于利用振動、尤其通過風(fēng)觸發(fā)的振動清潔PV模塊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏模塊通常由至少一個硬的、承載有源層太陽能電池作為底襯或頂襯的、通常為玻璃的板，主要用于封裝的其他的層和其他的元件制成。通常，板通過環(huán)繞的框架或通過后側(cè)施加的軌道來加固。當(dāng)存在該加固的元件時，其用于將模塊固定到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。固定點(diǎn)出于靜力學(xué)原因距短的模塊棱邊一定距離。所述固定點(diǎn)將力(自重、風(fēng)、雪)導(dǎo)入到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中。從板到加固部的過渡部(通常粘貼的)和從加固部到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的過渡部(通常旋緊的)構(gòu)成為剛性的連接。
[0003]光伏(PV)模塊在大量陽光充足的、但是少雨的地區(qū)暴露于強(qiáng)的污染、尤其通過沙、灰塵和海鹽氣溶膠的堆積產(chǎn)生的污染，(Renewable and Sustainable Energy Reviews 14(2010)3124-3131 ,Prog.Photovolt: Res.Appl.2011; 19: 211-217)。當(dāng)缺少定期的清潔時，能夠在幾周之后出現(xiàn)50%和更多的收益損失。尤其關(guān)鍵的是堆積物和夜間結(jié)露的組合，因為由此形成的穩(wěn)定的層，所述層不再能夠通過風(fēng)有效地剝離。
[0004]對于相關(guān)的區(qū)域，推薦對模塊經(jīng)常機(jī)械地或氣動地清潔，直至每日清潔。為了降低堆積物在模塊表面上的粘附，已經(jīng)對玻璃表面提出不同的抗污染覆層。然而，所述覆層對于溫度和露水問題不具有影響，而是其僅將表面能朝極其小的(疏水的)或極其大的(親水的)值改變。
[0005]W0/2012/028712 A2、US 2004/0055632 Al和US 6,911,593 B2描述通過電場清潔模塊表面。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]基于上述內(nèi)容，本實用新型的目的是:提供一種光伏模塊，所述光伏模塊基本上避免來自周圍環(huán)境空氣中的雜質(zhì)的堆積，使得能夠避免昂貴的對光伏模塊的機(jī)械清潔。
[0007]所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的光伏模塊和具有權(quán)利要求11的特征的用于清潔光伏模塊的方法來實現(xiàn)。其他的從屬權(quán)利要求示出有利的改進(jìn)形式。
[0008]根據(jù)本實用新型，提供一種自清潔的光伏(PV)模塊，所述光伏模塊具有至少一個載體板和至少一個固定結(jié)構(gòu)，所述至少一個載體板具有有源面，所述有源面具有太陽能電池。在此，載體板經(jīng)由連接元件固定在固定結(jié)構(gòu)上。
[0009]在此，根據(jù)本實用新型的PV模塊的主要特征是:有源面的通過PV模塊展開的平面中的每個點(diǎn)沿垂直于平面的方向(z方向)運(yùn)動。運(yùn)動通過彈性的、減震的和/或用于限制的元件限制于有意義的程度上。
[0010]根據(jù)本實用新型的沿z方向的可移動性尤其實現(xiàn)有源面的振動，由此能夠急劇地降低來自周圍環(huán)境空氣的雜質(zhì)的堆積并且已經(jīng)能夠剝離堆積的雜質(zhì)。
[0011]在Z方向上的可移動性在本實用新型的范圍內(nèi)應(yīng)理解為:該可移動性限制于特定的距離，所述距離例如能夠通過止擋件等來固定。
[0012]根據(jù)本實用新型的實施方式提出:用于實現(xiàn)固定安置的點(diǎn)不設(shè)置在有源面、SPPV模塊的設(shè)有太陽能電池的面的平面中。通過有源面的根據(jù)本實用新型的自由的安置可行的是，通過例如因風(fēng)作用引起的振動激發(fā)PV模塊的低頻的自振模式。
[0013]PV模塊的根據(jù)本實用新型的實施方式提出:連接元件在PV模塊的平面中設(shè)置在有源面之外。連接元件在此優(yōu)選以距有源面至少20mm的間距設(shè)置。
[0014]根據(jù)本實用新型的另一實施方式提出:連接元件在載體板和固定結(jié)構(gòu)之間允許轉(zhuǎn)動運(yùn)動，使得通過特別是風(fēng)作用引起的振動在限定的范圍中實現(xiàn)PV模塊的偏轉(zhuǎn)。對此尤其使用轉(zhuǎn)動軸承或轉(zhuǎn)動鉸鏈。
[0015]根據(jù)本實用新型的另一實施方式提出:連接元件允許沿z方向或以與所述載體板成〈90°的角度的平移運(yùn)動。在此，平移運(yùn)動優(yōu)選借助于止擋件限制于小于50mm、優(yōu)選小于1mm0
[0016]優(yōu)選地，固定結(jié)構(gòu)具有至少一個設(shè)置在有源面之外的框架和/或至少一個軌道。軌道在此能夠在PV模塊的背離有源面的一側(cè)上設(shè)置。還優(yōu)選的是:載體板由玻璃制成。
[0017]根據(jù)本實用新型的另一實施方式提出:PV模塊與屏蔽元件耦聯(lián)，其中屏蔽元件在3-20μπι波長范圍的熱輻射范圍中具有< 90%的透射率，這樣降低了所述PV模塊在PV模塊的至少一個表面上的熱輻射。
[0018]優(yōu)選地，屏蔽元件具有<50%的透射率，優(yōu)選< 15%的透射率。
[0019]此外重要的是，屏蔽元件(在設(shè)置在模塊的接收面上的情況下)允許太陽輻射的高的透射。在此優(yōu)選的是:屏蔽元件具有380nm至1200nm波長范圍中的至少80%的、尤其優(yōu)選至少90%的平均透射率。
[0020]屏蔽元件優(yōu)選能夠是板、薄膜和/或覆層。在覆層的情況下，優(yōu)選使用濺射的、熱解的或蒸鍍的層。在此尤其優(yōu)選的是:所謂的具有低發(fā)射率的低E層。屏蔽元件在此優(yōu)選包含金屬部分或包含金屬化合物。尤其優(yōu)選，屏蔽元件包含金屬形式或化合物形式的銀或錫。優(yōu)選地，將覆層底襯在PV模塊的后側(cè)和/或前側(cè)上。
[0021]當(dāng)屏蔽元件是板時，在此優(yōu)選使用具有最大500W/VK、尤其優(yōu)選最大50W/VK的熱透系數(shù)的板。
[0022]在一個優(yōu)選的實施方式中，板與PV模塊間隔，其中板和PV模塊之間的間距優(yōu)選最小為I Cm、尤其優(yōu)選為3cm。最大的間距優(yōu)選為50cm。
[0023 ]優(yōu)選地，板連同PV模塊一起可轉(zhuǎn)動地支承。
[0024]另一優(yōu)選的變型形式提出:板設(shè)有覆層，所述覆層具有3至20μπι波長范圍中的熱輻射的范圍中的低的發(fā)射率。該覆層優(yōu)選為低E層。
[0025]根據(jù)本實用新型，同樣提供用于清潔PV模塊的方法，其中將包括至少一個載體板的光伏(PV)模塊與至少一個固定結(jié)構(gòu)經(jīng)由連接元件固定，使得有源面的平面中的每個點(diǎn)能夠自由地沿垂直于所述平面的ζ方向運(yùn)動，并且通過風(fēng)作用將有源面置于運(yùn)動和/或振動中，進(jìn)而剝離在有源面上的堆積物，所述至少一個載體板具有有源面，所述有源面具有太陽能電池。
[0026]優(yōu)選地，連接元件在PV模塊的平面中設(shè)置在有源面之外，尤其以距有源面至少20mm的間距設(shè)置。
[0027]通過尤其因風(fēng)引起的振動的影響，優(yōu)選地能夠激發(fā)PV模塊的低頻的自振模式，使得能夠基本上防止雜質(zhì)堆積在有源面上或者在有源面上存在的雜質(zhì)堆積通過尤其因風(fēng)引起的振動能夠再次脫落并且剝離。
[0028]方法的一個優(yōu)選的變型形式，通過連接元件的轉(zhuǎn)動運(yùn)動實現(xiàn)載體板的平移運(yùn)動。
[0029]方法的根據(jù)本實用新型的另一變型形式提出:通過連接元件實現(xiàn)載體板沿z方向的或以與載體板成〈90°的角度的平移運(yùn)動。PV模塊能夠通過風(fēng)作用在基本上垂直于PV模塊的平面中的z方向上運(yùn)動至止擋件并且隨后由于PV模塊的自重或者由于彈簧元件返回到初始位置中。
[0030]根據(jù)本實用新型的方法的另一變型形式提出:PV模塊與屏蔽元件耦聯(lián)，其中屏蔽元件在3_20μπι波長范圍的熱輻射范圍中具有< 90%的透射率，因此其組合成，使得PV模塊相對于周圍環(huán)境的熱放射降低，以至于基本上不出現(xiàn)PV模塊的結(jié)露。
【附圖說明】
[0031]根據(jù)下面的附圖，應(yīng)詳細(xì)闡述根據(jù)本實用新型的主題，而其不應(yīng)當(dāng)限制于在此示出的具體的實施方式。
[0032]圖la、圖lb、圖1c示出如從現(xiàn)有技術(shù)中已知的PV模塊。
[0033]圖2a、圖2b示出根據(jù)本實用新型的PV模塊。
[0034]圖3示出具有可平移運(yùn)動性的根據(jù)本實用新型的PV模塊。
[0035]圖4示出根據(jù)本實用新型的PV模塊，所述PV模塊由于可轉(zhuǎn)動地支承在固定點(diǎn)中允許平移運(yùn)動。
【具體實施方式】
[0036]在圖1a中示出具有硬的通常由玻璃制成的載體板I以及帶有太陽能電池2作為底襯或頂襯的有源層的PV模塊。圖1b和圖1c示出用于從現(xiàn)有技術(shù)中已知的該P(yáng)V模塊的固定可行性。在圖1b中，PV模塊具有圍繞有源面的框架3，所述框架具有四個固定點(diǎn)4。所述固定點(diǎn)為了固定模塊而固定在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(在此未示出)上。固定點(diǎn)出于靜力學(xué)理由距PV模塊的短棱邊一定距離。其將力、例如自重、風(fēng)或雪引導(dǎo)到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中。從載體板I到通常粘貼的加固部的過渡部，和從加固部到通常旋緊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的過渡部構(gòu)成為剛性的連接。這引起:載體板不能夠展開通過風(fēng)激發(fā)的自振特性，并且所述自振特性在有源面的全部位置處實現(xiàn)運(yùn)動。在圖1c中，載體板I在后側(cè)具有分別帶有固定點(diǎn)6的軌道5。
[0037]在圖2a和圖2b中示出從根據(jù)圖1b和圖1c的現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)的根據(jù)本實用新型的變型形式。在圖2a中示出具有環(huán)繞的框架3的PV模塊，其中在此四個固定點(diǎn)4以距有源面大約20mm的間距設(shè)置。在圖2b中將具有軌道5的變型形式變型成，使得也在此將固定點(diǎn)6以距PV模塊的上邊緣或下邊緣一定間距地設(shè)置。
[0038]在圖3中示出根據(jù)本實用新型的PV模塊的變型形式的橫截面。在此，至少一個固定點(diǎn)允許受限制的平移活動裕度，例如在垂直于或傾斜于板面的Imm至1mm的大小中。如果全部固定部都具有該平移的活動裕度，那么風(fēng)能夠稍微提升模塊，在上部止擋的情況下或在回落到初始位置中的情況下形成運(yùn)動的沖擊狀的制動，所述制動促進(jìn)堆積物的脫離。所描述類型的固定部也能夠設(shè)置在模塊的其他的棱邊處，例如長棱邊長中央附近。其在那里對負(fù)荷下引起的彎曲進(jìn)行限制并且產(chǎn)生受控的止擋。
[0039]在圖4中示出PV模塊的根據(jù)本實用新型的變型形式的橫截面，其中兩個固定點(diǎn)4以距有源面2(至少)20mm的距離設(shè)置。當(dāng)全部固定部都這樣構(gòu)成在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上時，風(fēng)能夠激發(fā)板以振動，其中在第一自振模式中，模塊的整個有源面都垂直于繪圖平面運(yùn)動，其在有源面的中央附近具有振動波腹。在該至少一個固定點(diǎn)處，能夠附加地設(shè)有平移的活動裕度，所述活動裕度經(jīng)由止擋件限制。此外，固定點(diǎn)配設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承，所述轉(zhuǎn)動軸承使模塊的振動變?nèi)菀爪?br>【主權(quán)項】
1.一種自清潔的光伏PV模塊，所述PV模塊包括至少一個載體板(I)和至少一個固定結(jié)構(gòu)(3，5)，所述至少一個載體板具有有源面(2)，所述有源面(2)具有太陽能電池，所述固定結(jié)構(gòu)與所述載體板(I)經(jīng)由連接元件連接， 其特征在于，所述有源面(2)的、通過所述PV模塊展開的平面中的每個點(diǎn)沿垂直于所述平面的方向運(yùn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PV模塊，其特征在于，用于實現(xiàn)固定安置的點(diǎn)不設(shè)置在所述有源面(2)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PV模塊，其特征在于，所述連接元件在所述PV模塊的平面中設(shè)置在所述有源面(2)之外。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PV模塊，其特征在于，所述連接元件以距所述有源面至少20mm的間距設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PV模塊，其特征在于，所述連接元件允許轉(zhuǎn)動運(yùn)動，和/或所述連接元件允許沿垂直于所述平面的方向或以與所述載體板成〈90°的角度的平移運(yùn)動。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PV模塊，其特征在于，所述連接元件允許轉(zhuǎn)動運(yùn)動并且具有轉(zhuǎn)動軸承或轉(zhuǎn)動鉸鏈，和/或所述連接元件允許沿垂直于所述平面的方向或以與所述載體板成〈90°的角度的平移運(yùn)動。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的PV模塊，其特征在于，所述平移運(yùn)動通過至少一個止擋件來限制到小于50mm范圍內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的PV模塊，其特征在于，所述平移運(yùn)動通過至少一個止擋件來限制到小于1mm范圍內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的PV模塊，其特征在于，所述固定結(jié)構(gòu)具有至少一個框架(3)和/或至少一個軌道(5)。10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的PV模塊，其特征在于，所述載體板(I)由玻璃制成。11.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的PV模塊，其特征在于，所述PV模塊與屏蔽元件耦聯(lián)，其中所述屏蔽元件在3_20μπι波長范圍的熱輻射范圍中具有< 90%的透射率。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的PV模塊，其特征在于，所述屏蔽元件是板、薄膜和/或覆層。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的PV模塊，其特征在于，所述屏蔽元件是濺射的、熱解的或蒸鍍的層。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的PV模塊，其特征在于，所述屏蔽元件是低E層。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PV模塊，其特征在于，所述板與所述PV模塊隔開并且所述板能夠與所述PV模塊一起運(yùn)動，其中所述板和所述PV模塊之間的間距至少為lcm。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的PV模塊，其特征在于，所述板與所述PV模塊隔開并且所述板能夠與所述PV模塊一起運(yùn)動，其中所述板和所述PV模塊之間的間距至少為3cm。
【文檔編號】H01L31/18GK205564772SQ201490000582
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年4月8日
【發(fā)明人】哈利·沃思
【申請人】弗勞恩霍弗應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會