ES2838273T3

ES2838273T3 - Bastidor y estante de módulo fotovoltaico de plástico, y composición para su fabricación

Info

Publication number: ES2838273T3
Application number: ES13888020T
Authority: ES
Inventors: Shaofu Wu; Yanli Huo; Yongjin Guo; Wenbin Yao; Zhiqing Lin; Jie Cai; Bin Chen; Yudong Qi; Libo Du; Hongyu Chen
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: EP3013901A1; KR20160037889A; WO2014205802A1; JP6346946B2; CN105308115A; KR102072507B1; BR112015031282B1; EP3013901A4; JP2016530347A; EP3013901B1; CN105308115B; BR112015031282A2; US20160134231A1

Abstract

Un conjunto de panel solar (31) que comprende: (A) Módulo fotovoltaico (54) que comprende una o más celdas fotovoltaicas dentro de un bastidor de plástico, y comprendiendo el bastidor accesorios de plástico de base delanteros (35A, 35B) y traseros (35C, 35D), los accesorios de base delanteros (35A, 35B) unidos de forma pivotante al bastidor del módulo fotovoltaico (54) y los accesorios de base traseros (35C, 35D) acoplados de forma deslizante con el bastidor del módulo fotovoltaico (54); (B) Base de plástico que comprende dos bases de montaje separadas (38A, 38B) unidas por una placa de conexión (39), cada base de montaje (38A, 38B) equipada con clavijas delanteras de plástico (45A, 45B) para acoplar de forma pivotante los accesorios de base delanteros (35C, 35D) del bastidor del módulo fotovoltaico (54), y ranuras traseras (47B) enganchadas en una relación de ajuste a presión con los accesorios de base traseros (35C, 35D) del módulo fotovoltaico (54); (C) Deflector de viento de plástico (36) acoplado en una relación de ajuste a presión con cada uno de los dos accesorios de base traseros (35C, 35D); (D) Caja de conexiones de plástico (56A-D) integral con el bastidor del módulo fotovoltaico; y (E) Dos dispositivos de autoalineación de plástico (57A-D) para unir módulos fotovoltaicos (54) adyacentes entre sí, cada dispositivo (57A-D) integral con el bastidor del módulo fotovoltaico.

Description

DESCRIPCIÓN

Bastidor y estante de módulo fotovoltaico de plástico, y composición para su fabricación

Campo de la invención

Esta invención se refiere a módulos fotovoltaicos (PV) y estantes para montar los mismos. En un aspecto, la invención se refiere a módulos PV hechos de plástico, mientras que en otro aspecto, la invención se refiere a módulos fotovoltaicos que se ensamblan fácilmente en una matriz de módulos fotovoltaicos sin necesidad de pernos, tornillos u otros sujetadores metálicos. En un aspecto, la invención se refiere a una composición plástica para fabricar bastidores y estantes de módulos fotovoltaicos.

Antecedentes de la invención

Los módulos fotovoltaicos, también conocidos como módulos solares, son construcciones para la generación directa de electricidad a partir de la luz solar. Estos comprenden, entre otros componentes, una o más, típicamente una pluralidad, de celdas fotovoltaicas o solares dentro de un bastidor. El bastidor proporciona soporte mecánico para las celdas fotovoltaicas contra fuerzas mecánicas como el viento. El bastidor y los estantes sobre los que se ensamblan una pluralidad de módulos fotovoltaicos en una matriz modular fotovoltaica requieren una buena resistencia mecánica y estabilidad dimensional térmica.

El documento US 2007/0144575 A1 describe un conjunto fotovoltaico soportado que comprende: un módulo fotovoltaico que comprende un panel fotovoltaico; y una pluralidad de conjuntos de soporte de módulos fotovoltaicos, al menos algunos de los conjuntos de soporte de módulos fotovoltaicos comprenden: una base; y un módulo de soporte, extendiéndose desde la base, que comprende: una superficie de soporte que soporta el módulo; un miembro de registro de módulo que se acopla al módulo fotovoltaico para colocar correctamente el módulo fotovoltaico en el soporte del módulo; y un elemento de montaje que sujeta el módulo fotovoltaico a al menos uno de la base y el soporte del bastidor.

Actualmente, el aluminio es el material de elección para bastidores y estantes de módulos fotovoltaicos debido a su coste relativamente bajo y su alta resistencia mecánica. Sin embargo, el aluminio tiene varios inconvenientes. Debido a su naturaleza conductora, los módulos fotovoltaicos con un bastidor de aluminio pueden experimentar una fuga de corriente y la fuga de corriente puede degradar la capa conductora de la celda fotovoltaica. Además, los bastidores (y estantes) fotovoltaicos de aluminio deben estar conectados a tierra por razones de seguridad, y esto puede convertirse en un problema de costes serio para aplicaciones con muchos módulos, p. ej., para parques solares. Además, el aluminio es pesado en relación con otros materiales, p. ej., plásticos y, por lo general, cuanto más ligero es el bastidor, mejor.

Recientemente, varias empresas que fabrican bastidores de módulos fotovoltaicos comenzaron a explorar el reemplazo del aluminio con uno cualquiera de, o una combinación de, varios polímeros como poliamida (PA), éter de polifenileno/poliestireno (PPE/PS), poliamida/tereftalato de polibutileno (PA/PBT) y poliamida/éter de polifenileno/poliestireno (PA/PPE/PS), acrilonitrilo/estireno/acrilato reforzado con fibra de vidrio (ASA) (disponible en BASF) y sistemas de poliuretano (disponible en Bayer). Sin embargo, no solo continúa la búsqueda de plásticos útiles en esta solicitud, sino también para mejores diseños de bastidores y estantes.

Los bastidores y estantes de aluminio a menudo comprenden muchas piezas que requieren ensamblaje con tornillos, pernos y otros sujetadores metálicos y esto, a su vez, puede hacer un montaje lento e ineficaz. Las cajas de conexiones no están integradas en el bastidor y, por lo tanto, requieren un acoplamiento separado. Con frecuencia, se necesitan muchos cables de alimentación largos para conectar módulos entre sí en una matriz. A menudo se requieren pilares de hormigón o balasto para sujetar los módulos o una matriz de módulos a una base. Estas y otras consideraciones impulsan el deseo no solo de un material no metálico para bastidores y estantes de módulos fotovoltaicos, sino también para mejores diseños de bastidores y estantes de módulos fotovoltaicos.

Compendio de la invención

En una realización, la invención es un conjunto de panel solar que comprende:

(A) (A) Módulo fotovoltaico que comprende una o más celdas fotovoltaicas dentro de un bastidor de plástico, y comprendiendo el bastidor accesorios de base de plástico delanteros y traseros, los accesorios de base delanteros unidos de manera pivotante al bastidor del módulo fotovoltaico y los accesorios de base traseros acoplados de manera deslizante con el bastidor del módulo fotovoltaico;

(B) Base de plástico que comprende dos bases de montaje separadas unidas por una placa de conexión, cada base de montaje equipada con clavijas delanteras de plástico para enganchar de manera pivotante los accesorios de base delanteros del bastidor del módulo fotovoltaico, y las ranuras traseras enganchadas en una relación de ajuste a presión con los accesorios de base traseros del módulo fotovoltaico;

(C) Deflector de viento de plástico acoplado en una relación de ajuste a presión con cada uno de los dos accesorios de base traseros;

(D) Caja de conexiones de plástico integral con el bastidor del módulo fotovoltaico; y

(E) Dos dispositivos de autoalineación de plástico para unir módulos fotovoltaicos adyacentes entre sí, siendo cada dispositivo integral con el bastidor del módulo fotovoltaico.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1A y 1B ilustran dos matrices de paneles solares convencionales montados en estante.

Las figuras 1C y 1D ilustran configuraciones de estante convencionales sobre los que se fijan las matrices de paneles solares de las figuras 1A-B.

La figura 1E ilustra un sujetador de metal convencional mediante el cual se fija un panel solar a un estante.

Las figuras 2A y 2B ilustran la parte delantera y trasera, respectivamente, de un panel solar convencional.

Las figuras 2C y 2D ilustran los tornillos metálicos y los insertos de esquina metálicos, respectivamente, utilizados para construir el bastidor metálico del panel solar de las figuras 2A-B.

La figura 2E ilustra el conjunto de puesta a tierra del panel solar de las figuras 2A-B.

La figura 3A es una vista despiezada de una realización de un conjunto de panel solar y su base de soporte de esta invención.

La figura 3B es una ilustración de una caja de conexiones integrada o con costura del conjunto de panel solar de la figura 3A.

La figura 3C es una ilustración de un puerto eléctrico integrado del conjunto de panel solar de la figura 3A.

Las figuras 3D-E ilustran además las bases de montaje 38A-B de la figura 3A.

La figura 3F ilustra el acoplamiento del panel solar a la base de montaje.

La figura 3G ilustra el acoplamiento del alzado trasero de la base del bastidor con el accesorio de base trasero. La figura 3H ilustra el acoplamiento de los accesorios de base traseros al bastidor del conjunto de panel solar.

La figura 3I ilustra el acoplamiento del deflector de viento con los accesorios de base traseros.

La figura 3J ilustra dos conjuntos de panel solar con sus estantes de soporte colocados juntos en una matriz.

La figura 4A ilustra un módulo fotovoltaico que comprende un bastidor en forma de L, cajas de conexión, dispositivos de autoalineación y vigas estructurales.

Las figuras 4B y 4C ilustran el acoplamiento de un dispositivo de alineación en un módulo fotovoltaico con un dispositivo de alineación de un módulo contiguo.

La figura 4D ilustra el posicionamiento de las vigas estructurales en la parte trasera de una matriz fotovoltaica. Las figuras 5A, 5B, 5C y 5D ilustran un bastidor de módulo fotovoltaico que comprende una (i) lámina posterior con una caja de conexiones integrada y (ii) un bloque transversal.

Las figuras 5E-F ilustran vistas exteriores e interiores, respectivamente, de un conector de esquina.

La figura 5G proporciona una vista en corte de un conector de esquina acoplado con un bastidor de borde y un panel solar laminado.

Las figuras 5H-J ilustran la instalación de una matriz de paneles solares en un techo o estructura similar.

Las figuras 6A-B ilustran un módulo fotovoltaico con un (i) lado delantero que comprende cuatro secciones de bastidor y una matriz de celdas solares, y, (ii) lado trasero que comprende cuatro secciones de bastidor y cuatro conectores de esquina, respectivamente.

Las figuras 6C y 6D ilustran un conector de esquina.

La figura 6E ilustra un bastidor con un corte que corresponde en tamaño y forma a una pestaña en el conector de esquina. Las figuras 6F, 6G y 6H ilustran la manera en que un conector de esquina acopla o une dos secciones de un bastidor de módulo fotovoltaico.

La figura 6I ilustra la soldadura de dos secciones de bastidor juntas una vez unidas por un conector de esquina.

Las figuras 7A y 7B ilustran un módulo fotovoltaico integrado que tiene una construcción de bisagra y ajuste a presión. Las figuras 7C-D son esquemas de un bastidor/cubierta abierto y cerrada, respectivamente, a presión.

Las figuras 7E-F son esquemas de un bastidor/cubierta alternativos abierto y cerrada, respectivamente, a presión en la realización de las figuras 7C-D.

Las figuras 8A, 8B y 8C ilustran un módulo fotovoltaico moldeado por soplado con una lámina posterior integrada y una caja de conexiones.

Las figuras 9A-F muestran las etapas en una realización de un proceso en el que se sobremoldea un panel solar con un bastidor de plástico.

La figura 10A muestra un módulo fotovoltaico con patas de estante extendidas unidas a un bastidor mediante bisagras. La figura 10B muestra el módulo fotovoltaico de la figura 10A con las patas del estante dobladas hacia atrás contra el lado posterior del módulo.

Las figuras 10C-D muestran las patas del estante dobladas en canales del bastidor del módulo.

La figura 10E muestra las patas extendidas de un módulo fotovoltaico bloqueado en su lugar con brazos laterales. La figura 10F muestra las patas traseras del estante de un módulo fotovoltaico con funcionalidad telescópica para permitir el ajuste de la altura del módulo.

La figura 11A muestra una vista despiezada de una realización de un módulo fotovoltaico de esta invención.

La figura 11B muestra el módulo fotovoltaico de las figuras 11A en forma ensamblada.

La figura 11C muestra una realización del cierre a presión del módulo fotovoltaico de las figuras 11A-B.

La figura 12 ilustra un módulo fotovoltaico con respiraderos de chimenea.

Descripción detallada de la realización preferida

Definiciones

A menos que se indique lo contrario, implícito por el contexto, o habitual en la técnica, todas las partes y porcentajes son en peso. A los efectos de la práctica de patentes de los Estados Unidos, el contenido de cualquier patente referenciada, solicitud de patente o publicación se incorporan por referencia en su totalidad (o su versión equivalente de EE. UU. se incorpora así como referencia) especialmente con respecto a la descripción de técnicas sintéticas, definiciones (en la medida que no sean incompatibles con las definiciones proporcionadas específicamente en esta descripción), y conocimientos generales en la técnica.

Los intervalos numéricos en esta descripción son aproximados y, por tanto, pueden incluir valores fuera del intervalo a menos que se indique lo contrario. Los intervalos numéricos incluyen todos los valores incluidos los valores superior e inferior, en incrementos de una unidad, siempre que haya una separación de al menos dos unidades entre cualquier valor más bajo y cualquier valor más alto. Como ejemplo, si una propiedad compositiva, física o de otro tipo, tales como, por ejemplo, peso molecular, viscosidad, índice de fusión, etc., es de 100 a 1000, se pretende que todos los valores individuales, como 100, 101, 102, etc., y subintervalos, como 100 a 144, 155 a 170, 197 a 200, etc., se enumeren expresamente. Para intervalos que contienen valores menores que uno o que contienen números fraccionarios mayores que uno (p. ej., 1,1, 1,5, etc.), una unidad se considera 0,0001, 0,001, 0,01 o 0,1, según sea apropiado. Para intervalos que contienen números de un solo dígito menores de diez (p. ej., 1 a 5), normalmente se considera que una unidad es 0,1. Estos son solo ejemplos de lo que se pretende específicamente, y todas las posibles combinaciones de valores numéricos entre el valor más bajo y el valor más alto enumerados, deben considerarse expresamente establecidas en esta descripción. Los intervalos numéricos se proporcionan dentro de esta descripción para, entre otras cosas, las cantidades relativas de los diversos componentes en la composición a partir de la cual se fabrican el bastidor y los estantes del módulo fotovoltaico.

"Que comprende", "que incluye", "que tiene", y sus derivados, no pretenden excluir la presencia de ningún componente adicional, etapa o procedimiento, ya esté descrito este específicamente o no. Para evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas mediante el uso del término "que comprende" pueden incluir cualquier aditivo adicional, adyuvante o compuesto, ya sea polimérico o no, a menos que se indique lo contrario. En contraposición, el termino, "que consiste esencialmente en" excluye del alcance de cualquier recitación posterior cualquier otro componente, etapa o procedimiento, excepto aquellos que no son esenciales para la operabilidad. El término "que consiste en" excluye cualquier componente, etapa o procedimiento no delineado o listado específicamente.

Composición plástica

Puede proporcionarse una composición que comprenda (A) un polímero termoplástico, (B) un elemento de refuerzo, (C) un retardante de llama intumescente que no contiene halógenos, (D) un modificador de impacto, (E) un agente de acoplamiento, y, opcionalmente, (F) uno o más aditivos. Una composición puede comprender, basado en el peso de la composición, (A) 10-80 % en peso de un polímero termoplástico, (B) 10-55 % en peso de un elemento de refuerzo, (C) 1-30 % en peso de un retardante de llama intumescente que no contiene halógenos, (D) 1-20 % en peso de un modificador de impacto, (E) 0,001-0,5 % en peso de un agente de acoplamiento, y, opcionalmente, (F) uno o más aditivos.

Un bastidor fotovoltaico (PV), estante fotovoltaico, o componente de bastidor fotovoltaico o de estante fotovoltaico se puede proporcionar, hecho de una composición que comprende (A) un polímero termoplástico, particularmente una poliolefina termoplástica (TPO), (B) un elemento de refuerzo, particularmente fibra de vidrio, (C) un retardante de llama intumescente que no contiene halógenos, (D) un modificador de impacto, particularmente un elastómero de poliolefina que no es el polímero termoplástico de (A), (E) un agente de acoplamiento, y, opcionalmente, (F) uno o más aditivos como un antioxidante, estabilizador UV, etc. Un bastidor fotovoltaico (PV), estante fotovoltaico, o componente de bastidor fotovoltaico o de estante fotovoltaico hecho a partir de una composición puede comprender, en función del peso de la composición, (A) 10-80 % en peso de un polímero termoplástico, (B) 10-55 % en peso de un elemento de refuerzo, (C) 1-30 % en peso de un retardante de llama intumescente que no contiene halógenos, (D) 1-20 % en peso de un modificador de impacto, (E) 0,001-0,5 % en peso de un agente de acoplamiento, y, opcionalmente, (F) uno o más aditivos.

Los ejemplos no limitantes de polímeros termoplásticos adecuados incluyen, pero sin limitación, polímeros a base de olefinas, poliamidas, policarbonatos, poliésteres, poliuretanos termoplásticos, poliésteres termoplásticos, poliestirenos, poliestirenos de alto impacto, óxidos de polifenileno y cualquier combinación de los mismos. En una realización, el polímero termoplástico es un polímero libre de halógenos. Como se emplea en esta memoria, "libre de halógenos" significa la ausencia de un halógeno distinto del que pueda estar presente como contaminante.

En una realización, el polímero termoplástico es un polímero basado en olefinas. Como se emplea en esta memoria, un "polímero basado en olefinas" es un polímero que contiene, en forma polimerizada, una olefina, por ejemplo, etileno o propileno. El polímero basado en olefinas puede contener un porcentaje en peso mayoritario de la forma polimerizada de la olefina en función del peso total del polímero. Los ejemplos no limitantes de polímeros basados en olefinas incluyen polímeros basados en etileno y polímeros basados en propileno. En una realización, el polímero basado en olefinas es un polímero basado en etileno. Los ejemplos no limitantes de polímeros a base de etileno adecuados incluyen copolímeros de etileno/a-olefina (copolímero de etileno/propileno, copolímero de etileno/buteno, copolímero de etileno/octeno), copolímero de etileno/(ácido acrílico), copolímero de etileno/metilacrilato, copolímero de etileno/acrilato de etilo, copolímero de etileno/acetato de vinilo, copolímero de etileno/propileno/dieno y cualquier combinación de los mismos. En una realización, el polímero basado en olefinas es un polímero basado en propileno. Los ejemplos no limitantes de polímeros a base de propileno adecuados incluyen homopolímeros de propileno y copolímeros de propileno que incluyen polipropileno modificado por impacto (IPP). El polímero termoplástico proporciona flexibilidad, resistencia a los disolventes, estabilidad térmica y/o resistencia mecánica a la composición final.

En una realización, el polímero termoplástico es un copolímero de etileno/a-olefina, un copolímero de etileno/a-olefina de bloque de olefina, o una combinación de los mismos. En una realización, el polímero termoplástico es un copolímero de etileno/buteno. En una realización, el polímero termoplástico es un copolímero de etileno/buteno de bloque de olefina.

En una realización, el polímero termoplástico es un IPP. El polipropileno modificado por impactos es un polímero conocido y comprende al menos dos componentes principales, Componente A y Componente B. El componente A es preferiblemente un homopolímero de propileno isotáctico, aunque pueden usarse pequeñas cantidades de un comonómero para obtener propiedades particulares. Normalmente, dichos copolímeros del Componente A contienen un 10 % en peso o menos, preferiblemente menos del 6 % en peso o menos, de comonómero como etileno, buteno, hexeno u octeno. Lo más preferiblemente se usa menos del 4 % en peso de etileno. El resultado final suele ser un producto con menor rigidez, pero con cierta ganancia en la resistencia al impacto en comparación con el homopolímero del Componente A.

Como se emplea en esta memoria, el Componente A se refiere generalmente a la parte insoluble en xileno de la composición de IPP, y el Componente B se refiere generalmente a la parte soluble en xileno. Cuando la parte soluble en xileno tiene claramente un componente de alto peso molecular y un componente de bajo peso molecular, el componente de bajo peso molecular es atribuible a homopolímero amorfo de propileno, de bajo peso molecular. Por lo tanto, el Componente B en tales circunstancias se refiere solo a la parte de alto peso molecular.

El Componente B es lo más preferiblemente un copolímero que consiste esencialmente en propileno y etileno, aunque otros copolímeros de propileno, copolímeros o terpolímeros de etileno pueden ser adecuados dependiendo de las propiedades particulares del producto deseadas. Por ejemplo, los copolímeros de propileno/buteno, hexeno u octeno y los copolímeros de etileno/buteno, hexeno u octeno pueden usarse, y pueden usarse terpolímeros de propileno/etileno/hexeno-1. Sin embargo, en una realización preferida, el Componente B es un copolímero que comprende al menos un 40 % en peso de propileno, más preferiblemente de 80 % en peso a 30 % en peso de propileno, incluso más preferiblemente de 70 % en peso a 35 % en peso de propileno. El contenido de comonómero del Componente B está preferiblemente en el intervalo de 20 % a 70 % en peso de comonómero, más preferiblemente de 30 % a 65 % en peso de comonómero, incluso más preferiblemente de 35 % a 60 % en peso de comonómero. Lo más preferiblemente, el Componente B consiste esencialmente en propileno y de 20 % a 70 % de etileno, lo más preferiblemente de 30 % a 65 % de etileno y más preferiblemente de 35 % a 60 % de etileno.

En una realización, el polímero termoplástico comprende típicamente de 10 a 80, más típicamente de 25 a 70, de porcentaje en peso (% en peso) de la composición.

Los ejemplos no limitantes de elementos de refuerzo adecuados incluyen, pero sin limitación, fibras de vidrio, fibras de carbono, talco, carbonato de calcio, organoarcilla, polvo de mármol, polvo de cemento, feldespato, sílice o vidrio, sílice pirógena, silicatos, alúmina, bromuro de amonio, trióxido de antimonio, trióxido de antimonio, óxido de zinc, borato de zinc, sulfato de bario, siliconas, silicato de aluminio, silicato de calcio, óxidos de titanio, microesferas de vidrio, tiza, mica, arcillas, wollastonita, octamolibdato de amonio, compuestos intumescentes, grafito expandible y mezclas de los mismos. Los elementos de refuerzo pueden contener diversos revestimientos o tratamientos superficiales, como el silano, ácidos grasos y similares. Fibra de vidrio, particularmente fibra de vidrio larga, es el elemento de refuerzo preferido.

En una realización, el elemento de refuerzo comprende típicamente de 10 a 55, más típicamente de 25 a 40, de porcentaje en peso (% en peso) de la composición.

En una realización, el sistema retardante de llama intumescente (FR) que no contiene halógenos, utilizado en la práctica de esta invención comprende uno o más FR intumescentes orgánicos basados en fósforo y/o nitrógeno, incluyendo opcionalmente un componente de piperazina. En una realización, el sistema retardante de llama intumescente (FR) que no contiene halógenos, comprende típicamente de 1 a 30, más típicamente de 5 a 25, de porcentaje en peso (% en peso) de la composición.

En una realización, el sistema retardante de llama intumescente (FR) que no contiene halógenos, comprende al menos 1, 10, 15, 20 y lo más preferiblemente al menos 30 % en peso de un compuesto orgánico basado en nitrógeno/fósforo. La cantidad máxima típica del compuesto orgánico a base de nitrógeno/fósforo no excede de 70, 60, 50 y más preferiblemente no excede de 45 % en peso del sistema FR intumescente que no contiene halógenos.

En una realización, el sistema FR intumescente, que no contiene halógenos, comprende 30-99 % en peso de un compuesto a base de piperazina. La cantidad preferida del compuesto a base de piperazina es al menos 30, 40 y al menos 50 % en peso. En realizaciones particulares, el sistema FR puede comprender 55-65 % en peso de un compuesto basado en piperazina y 35-45 % en peso de uno o más retardantes de llama (p. ej., un compuesto orgánico a base de nitrógeno/fósforo).

Los ejemplos no limitantes de retardantes de llama intumescentes adecuados que no contienen halógenos incluyen, pero sin limitación, ácidos fosfónicos orgánicos, fosfonatos, fosfinatos, fosfonitos, fosfinitas, óxidos de fosfina, fosfinas, fosfitos o fosfatos, cloruro fosfonitrílico, amidas de éster de fósforo, amidas de ácido fosfórico, amidas de ácido fosfónico, amidas de ácido fosfínico y melamina y derivados de melamina, incluyendo polifosfato de melamina, pirofosfato de melamina y cianurato de melamina, y mezclas de dos o más de estos materiales. Los ejemplos incluyen fenilbisdodecil fosfato, fosfato de fenilbisneopentil, hidrogenofosfato de feniletileno, fosfato de fenil-bis-3,5,5'-trimetilhexilo), fosfato de etildifenilo, 2-etilhexil di(p-tolil) fosfato, difenil hidrogenofosfato, bis(2-etil-hexil) p-tolilfosfato, fosfato de tritolilo, bis(2-etilhexil) fenilfosfato, tri(nonilfenil) fosfato, hidrogenofosfato de fenilmetilo, di(dodecil) p-tolilfosfato, fosfato de tricresilo, fosfato de trifenilo, fosfato de trifenilo, fosfato de dibutilfenilo, 2-cloroetildifenilfosfato, p-tolil bis(2,5,5'-trimetilhexil) fosfato, 2-etilh ex i ld ife n i lfosfato e hidrogenofosfato de difenilo. Los ésteres de ácido fosfórico del tipo descrito en el documento USP 6.404.971 son ejemplos de FR basados en fósforo. Los ejemplos adicionales incluyen fosfatos líquidos como bisfenol A difosfato (BAPP) (Adeka Palmarole) y/o resorcinol bis (difenil fosfato) (Fyroflex RDP) (Supresta, ICI) y fósforo sólido como polifosfato de amonio (APP), pirofosfato de piperazina, ortofosfato de piperazina y polifosfato de piperazina. APP se utiliza a menudo con coaditivos retardantes de llama, como los derivados de la melamina. También es útil la melafina (DSM) (2,4,6-triamino-1,3,5-triazina; melamina molida fina).

Los ejemplos de los componentes de piperazina opcionales del sistema FR incluyen compuestos tales como pirofosfato de piperazina, ortofosfato de piperazina y polifosfato de piperazina. Los ejemplos adicionales incluyen compuestos de politriazinilo o derivados de oligómeros o polímeros de 1,3,5-triazina que incluyen un grupo piperazina, como se describe en los documentos US 2009/0281215 y WO 2009/016129.

Los modificadores de impacto son materiales que se agregan a una sustancia para mejorar la resistencia de la sustancia a la deformación y/o rotura. En el contexto de mejorar la resistencia del plástico a la deformación y/o a roturas, los ejemplos no limitantes de modificadores de impacto incluyen cauchos naturales y sintéticos (p. ej., cauchos de etileno propileno (EPR o EPDM)), etilvinilacetato (EVA), copolímeros de bloque de estireno (SBC), policloruro de vinilo (PVC) y elastómeros de poliolefina (POE).

Si bien se puede usar cualquier poliolefina elastomérica, las poliolefinas elastoméricas preferidas se fabrican con un catalizador de un solo sitio, como un catalizador de metaloceno o un catalizador de geometría restringida, suelen tener un punto de fusión de menos de 95, preferiblemente menos de 90, más preferiblemente menos de 85, incluso más preferiblemente menos de 80 y aún más preferiblemente menos de 75°C.

Los copolímeros de poliolefina elastomérica incluyen interpolímeros de etileno/a-olefina que tienen un contenido de aolefina de entre 15, preferiblemente al menos 20 e incluso más preferiblemente al menos 25 % en peso basado en el peso del interpolímero. Estos interpolímeros tienen típicamente un contenido de a-olefinas de menos de 50, preferiblemente menos de 45, más preferiblemente menos de 40 e incluso más preferiblemente menos de 35 % en peso basado en el peso del interpolímero. El contenido de a-olefina se mide mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) C usando el procedimiento descrito en Randall (Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3)). En general, cuanto mayor sea el contenido de a-olefinas del interpolímero, menor es la densidad y más amorfo es el interpolímero, y esto se traduce en propiedades físicas y químicas deseables como modificador de impacto.

La a-olefina es preferiblemente una a-olefina C^3-20lineal, ramificada o cíclica. El término interpolímero se refiere a un polímero elaborado a partir de al menos dos monómeros. Esto incluye, por ejemplo, copolímeros, terpolímeros y tetrapolímeros. Los ejemplos de a-olefinas C^3-20incluyen propeno, 1-buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-tetradeceno, 1-hexadeceno y 1-octadeceno. Las a-olefinas también pueden contener una estructura cíclica como ciclohexano o ciclopentano, dando como resultado una a-olefina tal como 3-ciclohexil-1-propeno (alil ciclohexano) y vinil ciclohexano. Aunque no son a-olefinas en el sentido clásico del término, ciertas olefinas cíclicas, tales como norborneno y olefinas relacionadas, particularmente 5-etiliden-2-norborneno, son aolefinas y pueden usarse en lugar de algunas o todas las a-olefinas descritas anteriormente. De manera similar, el estireno y sus olefinas relacionadas (por ejemplo, a-metilestireno, etc.) son a-olefinas para los propósitos de esta invención. Los copolímeros de poliolefina ilustrativos incluyen etileno/propileno, etileno/buteno, etileno/1-hexeno, etileno/1-octeno, etileno/estireno y similares. Los terpolímeros ilustrativos incluyen etileno/propileno/1-octeno, etileno/propileno/buteno, etileno/buteno/1-octeno, monómero de etileno/propileno/dieno (EPDM) y etileno/buteno/estireno. Los copolímeros pueden ser aleatorios o en bloques.

La poliolefina elastomérica tiene una temperatura de transición vítrea (Tg) de menos de -20, preferiblemente menos de -40, más preferiblemente menos de -50 e incluso más preferiblemente menos de -60 C medida por calorimetría diferencial de barrido (DSC) utilizando el procedimiento de ASTM D-3418-03. Además, típicamente, los copolímeros de poliolefina elastoméricos usados en la práctica de esta invención también tienen un índice de fluidez (medido por ASTM D-1238 (190°C/2,16 kg)) de menos de 100, preferiblemente menos de 75, más preferiblemente menos de 50 e incluso más preferiblemente menos de 35 g/10 minutos. El IM mínimo típico es 1, y más típicamente es 5.

Los ejemplos más específicos de interpolímeros olefínicos elastoméricos incluyen polietileno de muy baja densidad (VLDPE) (p. ej., FLEXOMER etileno/polietileno 1-hexeno fabricado por The Dow Chemical Company), copolímeros homogéneamente ramificados, lineales de etileno/a-olefina (p. ej., TAFMER de Mitsui Petrochemicals Company Limited y EXACT de Exxon Chemical Company), y polímeros homogéneamente ramificados, de etileno/a-olefina sustancialmente lineales (p. ej., polietileno AFFINITY y ENGAGE disponible de The Dow Chemical Company). Los copolímeros de poliolefina elastomérica más preferidos son los copolímeros de etileno lineales y sustancialmente lineales homogéneamente ramificados. Se prefieren especialmente los copolímeros de etileno sustancialmente lineales, y se describen con más detalle en las Patentes de los Estados Unidos 5.272.236, 5.278.272 y 5.986.028.

Mientras que el polímero termoplástico (el componente A de la composición) y el modificador de impacto (el componente D de la composición) pueden ser ambos un elastómero de poliolefina, nunca son el mismo elastómero de poliolefina en ninguna composición dada. Dicho de otra forma, si el polímero termoplástico es un copolímero de etileno-propileno, entonces el modificador de impacto es algo diferente a un copolímero de etileno-propileno, p. ej., un copolímero de etileno-buteno, o un copolímero de etileno-octeno, o un EPDM, etc. En una realización, la composición comprende un IPP como polímero termoplástico (componente A) y un copolímero de etileno sustancialmente lineal, p. ej., un elastómero ENGAGE, como modificador de impacto (componente D).

En una realización, el modificador de impacto comprende típicamente de 1 a 20, más típicamente de 5 a 15 % en peso de la composición.

En una realización, los agentes de acoplamiento usados en la composición incluyen, pero sin limitación, bis(sulfonil azida) (BSA), copolímero de etilvinilacetato (EVA) (p. ej., ELVAX 40L-03 (40 % VA, 3MI) de DuPont) y copolímeros de bloque de olefinas aminadas (p. ej., INFUSE 9807 por The Dow Chemical Company). Los ejemplos de otros agentes de acoplamiento incluyen polisiloxano que contiene grupos vinilo y etoxi (p. ej., DYNASYLAN 6498 (vinilsilano oligomérico)) y dimetilsiloxano terminado en hidroxi (<0,1 acetato de vinilo). En una realización, el agente de acoplamiento comprende típicamente de 0,001 a 0,5 % en peso de la composición.

Las composiciones pueden incorporar uno o más estabilizadores y/o aditivos tales como, pero no limitado a, antioxidantes (p. ej., fenoles impedidos como IRGANOX™ 1010 (Ciba/BASF)), estabilizadores térmicos (procesamiento de fusión), potenciadores de la estabilidad hidrolítica, estabilizadores de calor, carroñeros de ácido, colorantes o pigmentos, estabilizadores de UV, absorbentes de UV, agentes nucleantes, auxiliares de procesamiento (como aceites, ácidos orgánicos como el ácido esteárico, sales metálicas de ácidos orgánicos), agentes antiestáticos, supresores de humo, agentes antigoteo, endurecedores, plastificantes (como dioctilftalato o aceite de soja epoxidado), lubricantes, emulsionantes, abrillantadores ópticos, silanos (en forma libre o como modificador de la superficie de relleno), cemento, urea, polialcoholes como pentaeritritol, minerales, peróxidos, estabilizadores de luz (como aminas impedidas), agentes desmoldeadores, ceras (como ceras de polietileno), modificadores de viscosidad, agentes carbonizantes (p. ej., pentaeritritol) y otros aditivos, en la medida en que estos aditivos no interfieran con las propiedades físicas o mecánicas deseadas de los artículos elaborados a partir de las composiciones de la presente invención. Si está presente, entonces estos aditivos se utilizan en cantidades conocidas y de formas conocidas, pero típicamente el aditivo, o paquete de aditivos, comprende un porcentaje mayor que cero, p. ej., 0,01, a 2, más típicamente 0,1 a 1 % en peso de la composición final. Los ejemplos de modificadores de viscosidad útiles incluyen polioles de poliéter como Vo RANOL 3010 y VORANOL 222-029, disponibles en The Dow Chemical Company). Los agentes antigoteo útiles disponibles comercialmente incluyen isocianurato de triglicidilo (TGIC), VIKOFLEX 7010 (metil epoxi soyaato (familia de ésteres epoxidados)) y VIKOLOX alfa olefina epoxi (C-16) (mezcla de 1,2-epoxihexadecano (> 95 % en peso) y 1-hexadeceno (< 5 % en peso), ambos disponibles en eFAME. Un dispersante/quelante de metales útil es el ácido n-octilfosfónico (UNIPLEX o Pa ).

La combinación de las composiciones se puede realizar por medios estándar conocidos por los expertos en la técnica. Los ejemplos de equipos de combinación son mezcladores de lotes internos, p. ej., mezclador interno BANBURY o BOLLING. Como alternativa, se pueden utilizar mezcladores continuos de uno o dos tornillos, p. ej., mezclador continuo FARREL, mezclador de doble tornillo WERNER y PFLEIDERER, o extrusora continua amasadora BUSS. El tipo de mezclador utilizado, y las condiciones de funcionamiento del mezclador, afectarán a las propiedades de la composición como la viscosidad, resistividad volumétrica y suavidad de la superficie extruida. La temperatura de combinación de la mezcla de polímeros con el FR y los paquetes de aditivos opcionales es típicamente de 120° a 220°C, más típicamente de 160° a 200°C. Los diversos componentes de la composición final se pueden agregar y combinar entre sí en cualquier orden, o simultáneamente, pero típicamente un compatibilizador (si se incluye) primero se combina con el IPP y el polímero termoplástico se combina primero con uno o más de los componentes del paquete FR, y las dos mezclas con cualquier componente restante del paquete FR y cualquier aditivo se combinan uno con el otro. En algunas realizaciones, los aditivos se agregan como una mezcla madre premezclada, que se forman comúnmente dispersando los aditivos, ya sea por separado o juntos, en una resina plástica inerte, p. ej., uno de IPP o polímero termoplástico. Las mezclas madre se forman convenientemente mediante métodos de combinación por fusión.

Módulo fotovoltaico y estante

Los siguientes dibujos ilustran diversas realizaciones de la técnica anterior y la invención. Los componentes y partes iguales están numerados en todos los dibujos.

Técnica anterior

Las figuras 1A y 1B ilustran dos matrices convencionales, de paneles solares, de la técnica anterior. En cada ilustración, se unen múltiples paneles solares 11 al bastidor o estante de matriz 12 (mostrado en las figuras 1C y 1D) en una configuración de rejilla. El estante de matriz 12 comprende travesaños de metal, típicamente aluminio, 12a y cerchas de metal, típicamente aluminio, 12b ensambladas de manera que reciban y sostengan una pluralidad de paneles solares 11. Los paneles solares se fijan al estante 12 de cualquier manera convencional, típicamente mediante una pluralidad de sujetadores metálicos 13 como se ilustra en la figura 1E. Otros medios de sujetar los paneles solares al estante de matriz incluyen tuercas y pernos y soldadura (no se muestra ninguno). Cada panel solar requiere nivelación en el momento en que se conecta al estante de matriz para asegurar la alineación con los otros paneles solares adjuntos y, dado que el estante de matriz es principalmente, si no por completo, de metal, requiere conexión a tierra (no se muestra). Si el estante de matriz se coloca sobre un techo, entonces normalmente se requiere lastre (no mostrado) para mantenerlo en su lugar. Si el estante de matriz se coloca en el suelo, entonces normalmente también se requiere un pilar de hormigón o metal.

Las figuras 2A y 2B ilustran la parte delantera 21A y la trasera 21B, respectivamente, del panel solar 21. El panel solar 21 comprende partes de bastidor de metal, típicamente aluminio, 24A-D que se unen en las esquinas con tornillos metálicos 25A-B como se ilustra en la figura 2C o mediante un inserto de esquina metálico 26 como se ilustra en la figura 2D. Dado que el bastidor del panel solar es de metal, este, como el estante de matriz de metal, también requiere conexión a tierra como se ilustra en la figura 2E con el perno de conexión a tierra 27A, las tuercas de conexión a tierra 27B-C y los cables de conexión a tierra 27D-E unidos a la parte de bastidor 24A. En la parte posterior del panel solar 21B se une una caja de conexiones 28 (figura 2B) que recoge la electricidad generada por las celdas fotovoltaicas 29 (figura 2A) para transferirla a una aplicación de uso final o red eléctrica.

Primera realización: Módulo fotovoltaico y estante

La figura 3A es una vista despiezada de una realización de un conjunto de panel solar y su base de soporte de esta invención. El conjunto de panel solar 31 comprende una matriz fotovoltaica 32 (vista desde la parte trasera), caja de conexiones integrada o con costura 33 (figura 3B), puerto eléctrico 34 (figura 3C), accesorios de base delanteros 35A y 35B, accesorios de base traseros 35C y 35D, y deflector de viento 36. Los accesorios de base delanteros y traseros se pueden plegar de forma plana contra la parte posterior de la matriz fotovoltaica, y los accesorios de base delanteros suelen ser más cortos, típicamente más del 50 % más cortos, que los accesorios de base traseros. El estante de soporte 37 comprende bases de montaje de soporte 38A y 38B que están unidas entre sí por la placa de conector central 39.

La figura 3D ilustra además la base de montaje 38B que comprende la base del bastidor 41B con el alzado frontal 42B y el alzado trasero 43B. La base del bastidor 41B está equipada con orificios 44B dimensionados y conformados para recibir en una relación de encaje a presión las clavijas (no mostradas) de la placa de conector central 39 para permitir la unión de las bases de montaje 38A y 38B como se muestra en las figuras 3A y 3E. El alzado frontal 42B de la base del bastidor está equipado con una clavija 45B para enganchar el orificio 46B en el accesorio de base delantero 35B. El alzado frontal 42a de la base del bastidor está diseñado de manera similar al alzado frontal 42B de la base del bastidor para soportar tanto el conjunto de panel solar 31 como para permitirle pivotar alrededor de las clavijas 45A y 45B. El acoplamiento del orificio 35a y la clavija 45A se ilustra en la figura 3F.

Como se muestra en la figura 3G, el alzado trasero 43B de la base del bastidor comprende una ranura 47B que está dimensionada y configurada para recibir en una relación de ajuste a presión el accesorio de base trasero 35D. El alzado trasero 43A de la base del bastidor está diseñado de manera similar al alzado trasero 43B de la base del bastidor para soportar tanto el conjunto de panel solar 31 como para permitirle pivotar alrededor de las clavijas 45A y 45B. Con respecto a esta función de pivote, los accesorios de base traseros 35C y 35D se acoplan al bastidor del conjunto de panel solar 31 de una manera que permite que el panel se deslice sobre estos accesorios de base traseros mientras los accesorios de base delanteros giran alrededor de las clavijas 45A y 45B. El acoplamiento de los accesorios de base traseros al bastidor del conjunto de panel solar se ilustra en la figura 3H. El accesorio de base trasero 35D comprende una corona 48 dimensionada y configurada para recibir de modo deslizante el deslizador 49 que se fija al bastidor 52 del conjunto de panel solar. Esta combinación de pivote y deslizamiento del conjunto de panel solar elimina la necesidad de nivelar el panel con respecto a otros paneles en la matriz y permite una respuesta fácil al viento y otras fuerzas que pueden interrumpir la alineación de la instalación.

Los accesorios de base traseros 35C y 35D también comprenden ranuras para recibir y sujetar los bordes de altura del deflector de viento 36. Esto se ilustra en la figura 3I con el acoplamiento de un borde de altura del deflector de viento 36 con la ranura 51 del accesorio de base trasero 35D.

La figura 3J ilustra dos conjuntos de panel solar con sus estantes de soporte colocados juntos en una matriz. Los conjuntos y estantes se mantienen en posición con lastre 53 que se coloca sobre bases de bastidor contiguas.

Segunda realización: Módulo fotovoltaico y estante

En una realización de la invención, el bastidor del módulo fotovoltaico se caracteriza por una o más de las siguientes características: (A) una sola pieza moldeada o sobremoldeada, (B) una forma de L, (C) una caja de conexiones de dos piezas con una pieza ubicada en un lado del bastidor y la otra pieza ubicada en el lado opuesto y en el otro lado del bastidor; (D) ningún cable observable en la parte posterior del panel (desde la perspectiva de mirar la parte delantera del panel), (E) un dispositivo de autoalineación, y (F) al menos un miembro estructural en la parte posterior del panel para proporcionar resistencia mecánica al panel. En una realización, el módulo fotovoltaico de esta invención se caracteriza por dos, tres, cuatro, cinco o las seis características que se describen con más detalle en las figuras 4A-D.

En la figura 4A, el módulo fotovoltaico 54 comprende un bastidor en forma de L 55, cajas de conexiones 56A-D, dispositivos de autoalineación 57A-D (solo se muestran 57B y 57D) y vigas estructurales 58A-B. Las cajas de conexiones y los dispositivos de autoalineación están integrados en el semi-bastidor, p. ej., son parte del semi-bastidor moldeado. Una caja de conexiones mueve la electricidad hacia el módulo y la otra caja de conexiones saca la electricidad del módulo. Como se muestra en las figuras 4B y 4C, el dispositivo de alineación de un módulo está acoplado al dispositivo de alineación de un módulo contiguo. Un dispositivo de alineación, p. ej., 57A, está equipado con un extremo hembra mientras que el otro dispositivo de alineación, p. ej., 57B, está equipado con un extremo macho. Los dispositivos se colocan en cada módulo de manera que el dispositivo de alineación hembra de un módulo esté opuesto al dispositivo de alineación macho del módulo adyacente. Los dispositivos de alineación macho y hembra tienen el tamaño y la forma necesarios para permitir una unión a presión que, cuando se acoplan juntos, bloquea los módulos adyacentes entre sí y en la alineación deseada. Cuando los dispositivos de alineación están bloqueados, protegen el cable corto, p. ej., 59 en la figura 4B, que conecta una caja de conexiones de un módulo a una caja de conexiones del módulo contiguo.

El módulo fotovoltaico 54 también está equipado con vigas estructurales 58A y 58B. En una realización, el módulo fotovoltaico está equipado con una viga. En otra realización, el módulo fotovoltaico está equipado con más de dos vigas. En una realización, el módulo fotovoltaico no tiene viga. Las vigas estructurales, cuando están presentes, proporcionan resistencia mecánica a la matriz fotovoltaica.

Como se muestra en la figura 4D, las vigas estructurales se colocan en la parte trasera de la matriz fotovoltaica y dentro de los bordes largos del módulo. Estas vigas estructurales están dimensionadas y configuradas para acoplarse a rieles 61A y 61B, respectivamente, de modo que las vigas 58A y 58B se deslicen sobre o dentro de los rieles 61A y 61B. Tanto las vigas estructurales 58A-B como los rieles 61A-B son típicamente tubulares y comprenden aberturas que, cuando se alinean una sobre otra, permiten la inserción de un pasador u otro dispositivo de bloqueo 62A-D en ambas estructuras, bloqueando así una a otra en una posición fija. Los rieles suelen tener forma de C, es decir, un lado del riel está abierto para recibir la viga estructural, pero la abertura tiene un tamaño tal que la viga debe insertarse o retirarse de un extremo del riel, no de una región entre los extremos del riel. Esta característica reduce o elimina la necesidad de tornillos, pernos y similares para fijar el módulo fotovoltaico a un estante de matriz u otro bastidor y con los dispositivos de autoalineación y cajas de conexiones integradas, reduce el tiempo y el esfuerzo de montaje.

El montaje del bastidor es rápido y sencillo. El bastidor en forma de L se coloca sobre una superficie plana con el lado abierto hacia arriba, es decir, una pata de la L plana en la superficie y la otra pata de la L que se extiende perpendicularmente hacia arriba. Se aplica un sellador al interior del bastidor y/o los bordes del panel de matriz fotovoltaica, y luego el panel se inserta en el bastidor abierto de manera que el sellador se encuentre entre los bordes del panel y el bastidor. Luego, se deja curar el sellador para que el panel se adhiera de manera segura al bastidor.

Luego, las vigas estructurales se insertan y fijan al bastidor mediante cualquier método conveniente, p. ej., sujetador mecánico, ajuste de compresión, adhesivo, etc., y el módulo ensamblado se desliza así sobre los rieles. Los módulos se encajan a presión mediante los dispositivos de alineación, las cajas de conexiones acopladas con un cable blando, p. ej., 49 en la figura 4B, o encajados a presión si las cajas de conexiones están equipadas con dicha conexión (no se muestra), y el módulo fotovoltaico se fija a los rieles con pasadores de presión.

El bastidor en forma de L permite la construcción de un módulo fotovoltaico con una huella más pequeña (p. ej., 2,5 % o más) porque se necesita menos espacio entre el borde de la matriz fotovoltaica y el bastidor. Esto reduce el peso de los módulos y el coste de construcción.

Tercera realización: Módulo fotovoltaico y bloques de anclaje

En una realización de la invención, el bastidor del módulo fotovoltaico comprende una (i) lámina posterior, preferiblemente con una caja de conexiones integrada, y (ii) cuatro segmentos de bastidor laterales rectos unidos entre sí en una configuración rectangular mediante cuatro conectores de esquina. La lámina trasera se puede laminar con capas de celdas solares. Los módulos fotovoltaicos se pueden fijar en una matriz mediante el uso de bloques de anclaje cruzados.

El módulo fotovoltaico, el bastidor y/o los bloques de anclaje se caracterizan por una o más de las siguientes características:

(A) El módulo comprende (1) un soporte trasero, (2) un soporte delantero, (3) una capa absorbente entre el soporte delantero y el soporte trasero, y (4) un bastidor que rodea los soportes delantero y trasero y la capa absorbente, comprendiendo el bastidor cuatro segmentos laterales rectos unidos entre sí en una configuración rectangular mediante cuatro conectores de esquina;

(B) Bloques de anclaje cruzados para ensamblar y sujetar una pluralidad de módulos enmarcados en una matriz y para fijar la matriz a un soporte, p. ej., un techo o un pilar de hormigón;

(C) Lámina posterior estructural separada que se puede integrar con una caja de conexiones y función de terminal eléctrico;

(D) Nervios huecos o sólidos en la lámina posterior estructural separada;

(E) Patrón de nervio de la lámina posterior que es vertical y/u horizontal y/u ondulado y/u oblicuo y/o rejilla;

(F) Lámina posterior estructural separada laminada al panel de matriz de celdas solares;

(G) El montaje requiere deslizar el panel de matriz de celdas solares en uno o más rieles del bastidor;

(H) El riel del bastidor comprende un canal con el que enganchar la lámina posterior estructural;

(I) El bloque de anclaje cruzado comprende un ajuste a presión para enganchar y sujetar el módulo y/o un escalón que crea un espacio entre el módulo fotovoltaico y el soporte, p. ej., techo, pilar de hormigón, etc.

(J) Integración de los ajustes a presión del conector de esquina y bloques de anclaje cruzados con la función de terminal eléctrico para el arranque rápido entre los módulos fotovoltaicos para proporcionar conexión eléctrica entre los módulos, p. ej., al empujar hacia abajo el módulo fotovoltaico en el bloque de anclaje cruzado, se crea una conexión eléctrica de modo que la corriente pueda pasar de un módulo a otro; y

(K) El plástico del bastidor es termoplástico o termoestable, y tiene el módulo de Young de 1,5 MPa a 30 MPa.

Las figuras 5A-D ilustran esta realización de la invención. Como primera etapa, el panel de celdas solares se construye laminando una lámina que comprende una matriz de celdas solares a una lámina posterior estructural. En una realización, la lámina posterior estructural comprende nervios o estructuras de refuerzo (no mostradas) para impartir resistencia a la lámina de celdas solares a las que está laminada. La figura 5A muestra la inserción del panel 63 de celdas solares laminadas en los segmentos de bastidor lateral recto 64A y 64B. El panel de celdas solares laminadas puede, dependiendo del proceso de laminación y el tamaño y la forma del panel de celdas solares y la lámina estructural, tener bordes simples o dobles (o más). En las Figuras 5A y 5B, el panel 63 de celdas solares laminadas se muestra con un borde doble y, como tal, los segmentos de bastidor lateral recto 64A y 64B comprenden canales dobles 65A y 65B en los que enganchar y sujetar los bordes del panel 63 de celdas solares laminadas. Una vez que los segmentos de bastidor lateral 64A y 64B se unen a los bordes laterales del panel 63, luego, los segmentos de bastidor lateral 66A y 66B se unen al panel 63 (figura 5C). Los segmentos de bastidor lateral 66A y 66B son estructuralmente similares a los segmentos de bastidor lateral 64A y 64B excepto en longitud más corta, aunque en una realización, no mostrada, tienen la misma longitud y se unen en forma de cuadrado. Antes de que los segmentos de bastidor lateral 66A y 66B se unan al panel 63, cada uno se equipa primero con conectores de esquina 67A-D. Estos conectores tienen el tamaño y la forma para encajar y sujetar cómodamente los extremos de los segmentos de bastidor lateral. Una vez que los conectores de esquina están conectados a los segmentos de bastidor, luego estos conjuntos (p. ej., 68 en la figura 5D) se ajustan a presión al panel y a los segmentos de bastidor lateral para formar el panel enmarcado 69 (figura 5C). Los segmentos de bastidor lateral pueden ser sólidos o huecos y si son huecos, pueden estar vacíos o llenos. En una realización preferida, los segmentos de bastidor lateral son huecos y están rellenos con una espuma sólida, rígida (módulo alto) (no mostrada). Los insertos de espuma imparten rigidez al bastidor al aumentar la relación de rigidez del bastidor respecto al peso y esto, a su vez, permite el uso de un bastidor más pequeño que, a su vez, simplifica el manejo y la instalación.

Una realización de los conectores de esquina se describe con más detalle en las figuras 5E-G. Las figuras 5E-F ilustran vistas exteriores e interiores, respectivamente, del conector de esquina 67A. El conector de esquina 67A comprende tres secciones principales, un primer brazo 71A, un segundo brazo 71B y un cuerpo central 71C con los dos brazos extendidos desde el cuerpo. Cada brazo tiene el tamaño y la forma para enganchar y sujetar firmemente un extremo de un bastidor lateral o de borde, y comprende la repisa 72A o 72B, respectivamente, sobre la cual puede descansar la superficie inferior de la lámina posterior estructural. El cuerpo central 71C comprende los canales 73A y 73B en los que enganchar y sujetar la parte del panel solar y la lámina posterior estructural que aún no está enganchada con los canales correspondientes en los bastidores laterales y de borde. En el exterior del cuerpo central 71C se colocan lengüetas de inserción 74A y 74B para acoplar los bloques de anclaje cruzados que se describen en las figuras 5H-J. Los conectores de esquina se componen típicamente de una sola pieza, moldeada de plástico y, en general, todos los conectores de esquina en una matriz de paneles solares son iguales en composición y estructura. Como los segmentos de bastidor lateral recto, los conectores de esquina pueden ser sólidos o huecos y si son huecos, pueden estar vacíos o llenos. En una realización preferida, los conectores de esquina son huecos y están rellenos de una espuma sólida, rígida (módulo alto) (no mostrada). Los insertos de espuma imparten rigidez a los conectores aumentando su relación de rigidez respecto a peso y esto, a su vez, permite el uso de conectores más pequeños que, a su vez, simplifica el manejo y la instalación.

La figura 5G proporciona una vista en corte de un conector de esquina acoplado con un bastidor de borde y un panel solar laminado. En esta vista, el panel 75 de matriz de celdas solares está laminado a la lámina posterior estructural 76 que comprende nervios 77A-B. El panel solar laminado se mantiene dentro de los canales del bastidor 78, cuyo extremo y el extremo del panel solar laminado se mantienen dentro de los canales correspondientes del cuerpo central 71C.

Las figuras 5H-J ilustran la instalación de una matriz de paneles solares de esta realización en un techo o estructura similar. En la figura 5H, el bloque de anclaje 79 está acoplado con el conector de esquina 67B del panel solar 69. El bloque de anclaje 70 tiene la forma general de una cruz, cada brazo de la cual comprende una cavidad (p. ej., 81) de tamaño y forma para recibir y sujetar firmemente una lengüeta de inserción (p. ej., 74A) del cuerpo central de un conector de esquina. Como se ilustra en la figura 5H, la lengüeta y la cavidad tienen la forma general de un trapezoide con la sección más ancha contra un brazo de la cruz para inhibir el desenganche del conector de esquina del bloque de anclaje sin levantar el primero del segundo. Las cavidades en el bloque de anclaje para recibir las lengüetas de inserción se colocan en el bloque de modo que se cree un espacio debajo del panel solar y la superficie sobre la cual está montado para permitir un flujo de aire debajo del panel y así promover la transferencia de calor desde el panel al entorno.

En la instalación de una matriz de paneles solares en un techo u otra superficie, Primero, los bloques de anclaje se colocan en el patrón deseado (p. ej., figura 5I), y luego el conjunto de panel solar simplemente se encaja en su lugar colocando cada esquina del panel en un bloque de anclaje, y aplicando presión en cada esquina del panel para encajar a presión el panel en el cuadrante receptor del bloque (figura 5J). Aunque una matriz de paneles solares típica toma la forma de una rejilla estándar, la matriz puede tomar cualquier configuración deseada, p. ej., triangular, diamante, circular, etc.

Cuarta realización: Bastidor del módulo fotovoltaico

En una realización de la invención, el módulo fotovoltaico comprende un conector de esquina en ángulo. Este conector imparte buena resistencia y rigidez y un aspecto limpio al módulo fotovoltaico al tiempo que permite un fácil montaje del módulo.

Esta realización se ilustra en las figuras 6A-I. La figura 6A muestra el lado delantero 82A del módulo fotovoltaico que comprende secciones de bastidor 83A-D y la matriz de celdas solares 84. La figura 6B muestra el lado trasero 82B del módulo fotovoltaico que comprende las secciones de bastidor 83A-D y conectores de esquina 85A-D.

Todos los conectores de esquina de cualquier módulo fotovoltaico dado son esencialmente iguales en tamaño, forma y función. Como se muestra en las figuras 6C-D, el conector de esquina, p. ej., 85A, tiene forma de L con una primera y una segunda patas 86A-B unidas por secciones 87A-B en ángulo recto. En la superficie exterior de cada pata (figura 6C) se graba en relieve o se lleva una lengüeta (88A, 88B) para unir el conector a una sección de bastidor. Como se muestra en la figura 6C, las lengüetas tienen forma de I, aunque otras formas de lengüetas, p. ej., cruz (+), signo más/menos (±), también se pueden emplear. Las barras transversales de las lengüetas están separadas de la pata del conector sobre la que se lleva, y la lengüeta es típica y preferiblemente de menor tamaño que la pata sobre la que se lleva.

Las lengüetas de los conectores están dimensionadas y configuradas para ser recibidas y sostenidas por una sección del bastidor. Cada sección del bastidor tiene dos ranuras u otras aberturas (una en cada extremo) que se corresponden en tamaño y forma con una lengüeta del conector (p. ej., figura 6E, ranura 88C) con la longitud de la ranura más larga que la longitud de la lengüeta para permitir que la lengüeta al insertarla en la ranura se mueva hacia abajo de modo que las barras transversales de la lengüeta ya no estén alineadas con las barras transversales de las ranuras. Las lengüetas de cada conector pueden ser del mismo tamaño y forma, o de diferente tamaño y/o forma, típicamente y preferiblemente del mismo tamaño y forma.

Las figuras 6F-H ilustran la manera en que los conectores de esquina acoplan o unen dos secciones del bastidor del módulo fotovoltaico. La figura 6F muestra que la lengüeta se inserta en una ranura correspondiente, y la figura 6G muestra que la lengüeta se desliza hacia abajo por la ranura para que las barras transversales de la lengüeta ya no se alineen con las barras transversales de la ranura para bloquear la lengüeta en su lugar contra el bastidor. Este procedimiento se repite con una sección del bastidor que se unirá a la sección del bastidor a la que el conector ya está conectado para formar la conexión de las dos secciones del bastidor en una esquina del módulo fotovoltaico como se muestra en la figura 6H.

Una vez que la esquina del módulo fotovoltaico está formada por la unión de dos secciones del bastidor, p. ej., 83B y 83C, con un conector de esquina (dentro de los bastidores 83B y 83C y, por lo tanto, no mostrados), y típicamente después de que el panel de matriz solar del módulo fotovoltaico y la lámina posterior estructural, si existen, se han insertado en el bastidor, los lados exteriores de las costuras de esquina se sueldan entre sí con láser 89 o una herramienta similar (figura 6I).

Quinta realización: Bastidor del módulo fotovoltaico

En una realización de la invención, el módulo fotovoltaico comprende una estructura de bastidor con bisagras y características de ajuste a presión. El módulo se caracteriza por (i) un bastidor de pieza moldeada con una cubierta de bastidor con bisagras integrada, (ii) un escalón de borde en los bordes del bastidor para soportar un panel de matriz de celdas solares, (iii) cubiertas a presión y (iv) una caja de conexiones integrada en el borde del bastidor. La cubierta de bastidor con bisagras encaja con la parte inferior del bastidor, puede ser unitaria o multisegmentada, y si es unitaria, es decir, una sola pieza moldeada, entonces puede moldearse con el bastidor o separarse del bastidor. El diseño de esta realización puede dar como resultado una resistencia a la flexión mejor que la de las estructuras de varias partes, reducción de la complejidad y el tiempo de montaje, costes de fabricación reducidos en relación con la fabricación por separado de la cubierta y el bastidor, y ayuda al asegurar la matriz de paneles solares al bastidor.

Las figuras 7A-B ilustran un módulo fotovoltaico integrado de esta realización que tiene una construcción de bisagra y ajuste a presión. La figura 7A muestra el módulo fotovoltaico 91A ensamblado (cerrado) que comprende el panel 84 de matriz de celdas solares. Las cubiertas de bastidor superior con bisagras 92A-D están cerradas sobre las partes inferiores de bastidor 93A-D (no se muestran 93A y 93C). La figura 7B muestra el módulo fotovoltaico desmontado (abierto) 91B con cubiertas de bastidor superior 92A-D abiertas, conjuntos de bisagras 94A-D y partes inferiores de bastidor 93A-D (93A y 93C no se muestran).

Las figuras 7C-D son ejemplos de una realización del ajuste a presión de bastidor/cubierta. La figura 7C muestra un conjunto abierto de cubierta de bastidor/bastidor inferior. La cubierta de bastidor 92A está equipada con un émbolo 95A que está equipado con dedos 96A. El émbolo 95A está dimensionado, formado y colocado en la cubierta de bastidor 92A para que pueda entrar en el pozo 97A y los dedos 96A puedan enganchar los dedos 98A que están ubicados dentro del pozo 97A. Los dedos 96A y 98A están formados, dimensionados y colocados en el émbolo 95A y el pozo 97A, respectivamente, de modo que cuando la cubierta de bastidor 92A se cierra sobre la parte inferior de bastidor 93A, los dedos se entrelazan para sujetar el émbolo 95A firmemente dentro del pozo 97A. La parte inferior de bastidor 93A comprende una repisa o saliente 99A sobre el cual puede descansar un borde del panel 84 de matriz de celdas solares, y la cubierta de bastidor 92A es lo suficientemente larga como para que cuando se cierre sobre la parte inferior de bastidor 93A, (cubierta de bastidor 92A) se extienda sobre el borde del panel 84 de matriz de celdas solares descansando sobre la repisa 99A. La cubierta de bastidor 92A está conectada a la parte inferior de bastidor 93A mediante la bisagra 94A. La figura 7D muestra la construcción de la cubierta de bastidor 92A/parte inferior de bastidor 93A en un estado ensamblado o cerrado.

Las figuras 7E-F muestran una realización alternativa a las figuras 7C-D. En esta realización alternativa, los dedos 96A del émbolo 95A se sustituyen por la cabeza de émbolo 96B del émbolo 95B. La forma del pozo 97A se cambia al pozo 97B que está dimensionado, conformado y ubicado en la parte inferior de bastidor 93B para aceptar y sujetar la cabeza de émbolo 96B. En la práctica de esta invención se pueden utilizar formas alternativas de émbolo y pozo.

El montaje del módulo fotovoltaico 91A es fácil y rápido. Los bastidores inferiores 93A-D se pueden moldear como una sola pieza integrada o como piezas separadas ensambladas en la configuración deseada de cualquier manera conveniente, como las descritas en otra parte de esta memoria descriptiva. Las cubiertas de bastidor 92A-D también se pueden moldear como parte de una construcción única integrada con las partes inferiores de bastidor 93A-D (una construcción preferida con las cubiertas de bastidor con bisagras a las partes inferiores de bastidor), o las cubiertas de bastidor se pueden moldear en piezas separadas que se unen por separado durante el proceso de construcción (en esta realización, las bisagras no forman parte de la construcción). El ensamblaje consiste simplemente en colocar un panel de matriz de celdas solares dimensionado al bastidor en la parte inferior de bastidor de modo que cada borde del panel descanse sobre un borde del bastidor correspondiente, y luego cerrar las cubiertas de bastidor sobre estos bordes del panel de modo que el émbolo entre y se acople su correspondiente pozo. En una realización de esta invención, una o más de las partes inferiores de bastidor 93A-D comprenden una caja de conexiones integrada como se describe adicionalmente en esta memoria descriptiva.

Sexta realización: Bastidor del módulo fotovoltaico

En una realización de la invención, el módulo fotovoltaico se fabrica mediante un proceso de moldeo por soplado. Este proceso permite la fabricación de piezas huecas con formas complejas, permite la integración de láminas posteriores estructurales y cajas de conexiones, y proporciona una alta relación de rigidez a peso (que reducirá el peso y, por lo tanto, el coste, del módulo).

El proceso de esta realización comprende las etapas de llenar una olefina termoplástica (TPO) con fibra de vidrio larga para producir un compuesto de alta rigidez, y baja contracción. El compuesto de TPO se compone de aditivos que incluyen, pero no limitado a, estabilizadores UV, pigmentos o tintes, antioxidantes y agentes nucleantes. El compuesto de TPO también puede contener relleno que emite energía vía radiación para garantizar que el módulo fotovoltaico emita calor durante el funcionamiento y, por lo tanto, maximizar la eficiencia de la celda. Estas partículas de enfriamiento pueden comprender carburo de silicio, dióxido de silicio y similares.

El compuesto de TPO se extruye usando equipos y condiciones de moldeo por soplado convencionales para producir un bastidor integrado y una lámina posterior como la descrita en las figuras 8A-C. A continuación, se inserta el panel de matriz de celdas solares en el bastidor y se aplica un sellador elastomérico para garantizar un sistema impermeable.

La figura 8A muestra el lado frontal del módulo fotovoltaico 101 que comprende un bastidor moldeado por soplado, de plástico hueco, 102, sobre el que descansa el panel 84 de matriz de celdas solares. El panel se sella en su lugar en el bastidor con un sellador elastomérico (no mostrado) que se aplica en la costura formada por los bordes del panel y el bastidor.

La figura 8B muestra el lado trasero del módulo fotovoltaico 101 que comprende un bastidor de plástico 102 con una lámina posterior integrada 103 y una caja de conexiones integrada 105 con una cubierta de caja de conexiones integrada 106. La lámina posterior comprende nervios 104A de longitud integrados y nervios 104B de anchura integrados. Como se emplea en esta memoria, "integrado" significa que todos los componentes, es decir, bastidor, lámina posterior con nervios, caja de conexiones y cubierta, son parte de un solo artículo, moldeado, en oposición a piezas separadas unidas entre sí de otro modo.

La figura 8C muestra una sección transversal del módulo fotovoltaico de la figura 8A. Como se ve en esta figura, el bastidor de plástico 102, y los nervios de longitud y anchura 104A y 104B, respectivamente, son huecos.

Proceso de moldeo por inyección para producir un bastidor sobremoldeado

El módulo fotovoltaico se puede producir mediante un proceso de sobremoldeo. El proceso es de una sola etapa y produce un bastidor con un mejor rendimiento de sellado. El módulo fotovoltaico, bastidor y/o el proceso se caracterizan por una o más de las siguientes características:

(A) El módulo comprende (1) un soporte trasero, (2) un soporte delantero, (3) una capa absorbente entre el soporte delantero y el soporte trasero, y (4) un bastidor integrado que rodea los soportes delantero y trasero y la capa absorbente de manera que el bastidor está integrado con (i) el soporte trasero; y (ii) una capa intermedia entre el bastidor integrado y la laminación;

(B) El bastidor está hecho vía un proceso de sobremoldeo, de una etapa;

(C) El bastidor es una pieza única, moldeada e integrada y así simplifica el montaje del módulo;

(D) El bastidor está integrado con una lámina posterior de plástico estructural;

(E) El bastidor está integrado con la caja de conexiones y/o caja de terminales eléctrica;

(F) El bastidor está integrado con la cubierta de la caja de conexiones;

(G) El bastidor no requiere adhesivo para sellar sus bordes y, por lo tanto, proporciona un mejor sellado para la celda del módulo;

(H) La capa intermedia es termoplástica o termoestable y tiene un cierto coeficiente de expansión térmica lineal (CLTE) que coincide con el material de sobremoldeo y el material de laminación;

(I) La capa intermedia se lamina con el soporte delantero y la capa absorbente, o se une con el soporte delantero y la capa absorbente mediante un adhesivo; y/o

(J) El plástico del bastidor es termoplástico o termoestable y tiene el módulo de Young de 1,5 MPa a 30 MPa.

Las figuras 9A-F describen una realización de esta invención. La figura 9A muestra el panel 84 de matriz de celdas solares. Este panel puede comprender una o una pluralidad de celdas solares y puede ser una construcción de una o varias capas. La figura 9B muestra el módulo terminado 107 que comprende el panel 84 sobremoldeado con un bastidor 108 de plástico.

La figura 9C muestra el panel 84 de celdas solares dentro de la parte inferior de molde 109, y la figura 9D muestra el panel en el molde de la figura 9C con la cubierta de molde 111 en su lugar para cubrir el panel 84. La figura 9E muestra el molde cerrado de la figura 9D después de que se haya inyectado el plástico para formar el bastidor 108 de plástico sobremoldeado. La figura 9F es una vista despiezada que muestra el producto terminado 107 desmoldeado de la cubierta de molde 111 y la parte inferior de molde 109.

Séptima realización: Bastidor del módulo fotovoltaico

En una realización de la invención, el estante de montaje del módulo fotovoltaico está integrado en el propio módulo. Este diseño da como resultado un ahorro de tiempo y costes de instalación.

Las figuras 10A-F muestran varias variaciones de un módulo fotovoltaico con un estante integrado. La figura 10A muestra el módulo 112 con patas de estante extendidas 113A-D unidas al bastidor 115 mediante bisagras 114A-D, respectivamente. Las patas de estante 113A-B son más largas que las patas de estante 113C-D para proporcionar una inclinación al módulo 112 a fin de optimizar su exposición al sol. La diferencia de longitud entre las patas 113A-B y 113C-D puede variar ampliamente. Las bisagras tienen una función de bloqueo liberable (no se muestra) para mantener las patas de estante en su posición extendida o doblada, pero que se puede soltar cuando las patas deben moverse de una posición a otra. Las flechas 116A-D muestran la dirección en la que se mueven las patas para plegarlas en la parte trasera del módulo 112, y la figura 10B muestra el módulo con las patas plegadas en su lado trasero. La configuración del módulo en la figura 10B se presta bien para el almacenamiento y envío, y las patas de naturaleza abatible facilitan la instalación en un techo o pilar.

Las figuras 10C-E muestran otra variación de esta realización. Las figuras 10C-D muestran las patas de estante 113A-D dobladas en los canales 117A-D, respectivamente, del bastidor 115 en contraposición a fuera del bastidor 115 y contra la parte posterior del módulo 112. La figura 10E muestra las patas extendidas bloqueadas en su lugar con los brazos laterales 118B y 118D (los brazos laterales A y C no se muestran). Las patas y los brazos laterales están equipados con bisagras (no mostradas) para permitir que las patas se plieguen en los canales del bastidor.

La figura 10F muestra otra variación en la que las patas traseras de estante 113A-B son de construcción telescópica para permitir el ajuste a sus respectivas alturas. Las patas de este diseño están equipadas con medios 119A-B, respectivamente, para bloquear las patas a la altura deseada. Estos medios incluyen, pero sin limitación, mangas de ajuste, clavijas y orificios, y varias construcciones de constricción, p. ej., anillos de torsión.

Octava realización: Bastidor del módulo fotovoltaico

En una realización de la invención, el módulo fotovoltaico se caracteriza por un bastidor de una pieza, integrado, con una entrada que se puede cerrar en un borde a través del que se puede insertar un conjunto de panel solar. El bastidor proporciona un soporte de cuatro bordes para el conjunto, y el puerto de entrada a través del cual se inserta el conjunto en el bastidor se puede cerrar y sellar, normalmente con una tapa a presión.

El módulo fotovoltaico se caracteriza por una o más de las siguientes características:

(A) Un conjunto de panel solar que comprende un soporte trasero, un soporte delantero y una capa absorbente entre el soporte delantero y el soporte trasero con un bastidor rodeando el conjunto;

(B) Bastidor de una pieza, moldeado e integrado;

(C) Una caja de conexiones integrada en el bastidor;

(D) Una entrada en un extremo del bastidor a través de la cual se puede insertar el conjunto en el bastidor;

(E) La entrada al bastidor se puede cerrar con un bloque de sellado o una tapa con un cierre a presión, y la tapa se puede abisagrar al bastidor o desmontar del bastidor; y

(F) Una posición de sellador entre la tapa cerrada del bastidor y el conjunto insertado, el sellador suficiente normalmente se aplica después de que el conjunto se ha insertado en el bastidor y antes de que se cierre la tapa.

Se aplica el sellador suficiente para cerrar de forma segura la tapa sobre el conjunto insertado. En una realización, el sellador también sirve como adhesivo entre las partes superior e inferior del bastidor. La composición del sellador no es crítica para la práctica de esta invención.

La composición del bastidor también puede variar según la conveniencia y puede ser un material termoplástico o termoestable. Normalmente, el material a partir del cual se formula el bastidor tiene un módulo de Young de 1,5 MPa a 30 MPa, y el módulo se puede mejorar incluyendo fibra (p. ej., fibra de vidrio, fibra de carbono, etc.) en la formulación. La composición se puede mejorar con varios aditivos como antioxidantes, estabilizadores de UV, pigmentos, tintes, agentes nucleantes, agentes retardantes de llama y similares. La composición también puede contener uno o más rellenos para garantizar que el módulo emita calor durante el funcionamiento y maximice la eficiencia de la celda. Estos rellenos incluyen carburo de silicio, dióxido de silicio, nitruro de boro y similares.

Con el diseño de una pieza moldeada, el bastidor del módulo fotovoltaico de esta realización proporciona buena resistencia a la flexión/curvatura y reduce el montaje del módulo con la caja de conexiones integrada y la fácil inserción del conjunto de panel solar.

La figura 11A es una vista despiezada de un conjunto de módulo fotovoltaico de esta realización de la invención. El bastidor 120 del módulo fotovoltaico es una única pieza, moldeada e integrada, compuesta por una caja de conexiones integrada 121, pista 122 y puerto de entrada 123. La pista 122 y el puerto de entrada 123 tienen el tamaño y la forma necesarios para recibir y sujetar el conjunto de panel solar 124. En el montaje del módulo fotovoltaico, el conjunto de panel solar 124 se inserta como se muestra por las flechas de movimiento 125 en y a través del puerto de entrada 123 de manera que los bordes del panel se acoplen y se sujeten por la pista 122. Una vez que el conjunto está dentro del bastidor, luego se aplica un sellador (no mostrado) sobre el puerto de entrada y se inserta un bloque de sellado (o tapa) en este como se muestra mediante las flechas de movimiento 126. El módulo fotovoltaico 127 ensamblado se muestra en la figura 11B.

La figura 11C ilustra el bloque de sellado insertado en el bastidor y el conjunto de panel solar. El conjunto de panel solar 124 comprende un soporte delantero o superior 124A, soporte trasero o inferior 124B y panel absorbente (es decir, matriz de celdas solares) 124C. El conjunto encaja perfectamente y se transporta en la pista 122 que está definida por las superficies de pista superior e inferior 122a y 122B, respectivamente. Las superficies de pista 122A-B están dimensionadas y conformadas para acoplar de forma segura el bloque de sellado 125 en un cierre de ajuste a presión con el sellador 129 colocado entre los bordes exteriores del conjunto 124 y el bloque de sellado 125.

Novena realización: Módulo fotovoltaico

En una realización de la invención, el módulo fotovoltaico se caracteriza por un panel trasero que comprende un revestimiento inferior y una pluralidad de patas de soporte separadas. Las patas están unidas a la superficie inferior del laminado fotovoltaico de una manera que crea canales abiertos o chimeneas que ayudan en el enfriamiento del módulo fotovoltaico. La figura 12 muestra un ejemplo del panel trasero.

(A) El panel trasero comprende un revestimiento inferior y una pluralidad de patas de soporte separadas. Por lo general, el panel posterior es una única pieza de plástico, moldeada e integrada. El panel trasero se une al laminado fotovoltaico adhiriendo, p. ej., pegando, las patas a la superficie inferior del laminado fotovoltaico.

(B) El panel trasero generalmente está hecho con polímero reforzado con fibra. La fibra puede ser fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de basalto, fibra de kevlar, fibras poliméricas de alta resistencia en mechas, trenzas de estera o tela tejida y/o una combinación de dos o más de estos. El revestimiento inferior se puede diseñar para brindar la máxima rigidez y resistencia con un uso óptimo del material. Por ejemplo, la capa exterior del revestimiento inferior se puede fabricar con una estera de fibra o un polímero reforzado con fibra tejida.

(C) El panel trasero se puede fabricar mediante un proceso de extrusión. Si se incorpora una fibra continua o una estera de fibra en el panel trasero, entonces también se puede hacer por pultrusión.

(D) Los canales o chimeneas formados por la unión del panel trasero al laminado fotovoltaico actúan como ventilaciones que pueden eliminar el calor del módulo fotovoltaico, normalmente con más eficiencia que la de las construcciones de módulos fotovoltaicos convencionales. Con la capacidad de funcionar a temperaturas más bajas, el módulo fotovoltaico puede producir energía eléctrica de manera más eficiente.

(E) El canal en el borde de un módulo puede contener una pequeña, delgada, caja de conexiones y la pata del borde se puede mecanizar para hacer orificios que permitan que los cables eléctricos o de otro tipo pasen a través de la pata del borde para la conexión con la caja de conexiones u otra estructura del módulo fotovoltaico.

(F) El revestimiento de algunos canales puede ser más grueso que otros para permitir la realización de orificios o mecanismos de bloqueo para la fijación del módulo.

(G) El panel trasero se puede hacer lo suficientemente resistente para reducir o eliminar el uso de estantes en algunas aplicaciones y/o reducir el espesor de la placa de vidrio frontal.

(H) El ancho de los canales individuales del panel trasero puede variar. Por ejemplo, se pueden usar canales de menor anchura en los bordes del módulo para aumentar el soporte para los bordes del laminado fotovoltaico, mientras que en el interior se pueden utilizar canales de mayor anchura para aumentar la capacidad de ventilación.

La figura 12 ilustra una vista despiezada de un módulo fotovoltaico de esta realización. El panel trasero 130 comprende un revestimiento trasero 132 con una pluralidad de patas integrales 131 espaciadas para formar una pluralidad de canales o chimeneas 133. Las patas 131 son típicamente y preferiblemente del mismo tamaño (altura, longitud y espesor) y forma, pero su número puede variar según la conveniencia. El espaciamiento de las patas, una de otra, también puede variar y, por lo tanto, el tamaño de los canales puede variar, uno de otro. El panel trasero 131 se fija al laminado fotovoltaico 134 mediante cualquier método conveniente, típicamente aplicando un adhesivo a la parte superior de cada pata y luego poniendo en contacto las patas con el dispositivo fotovoltaico a temperatura y presión suficientes y durante un tiempo suficiente para permitir que el adhesivo se cure.

Proceso de laminación

Se pueden laminar múltiples capas de módulos fotovoltaicos a un bastidor integrado y una lámina posterior estructural en una sola etapa. Las múltiples capas del módulo fotovoltaico comprenden una capa superior de polímero o vidrio transparente, una capa encapsulada y una capa de silicio. La capa encapsulada típicamente comprende un polímero tal como etilvinilacetato (EVA). La laminación se realiza en un dispositivo de laminación y bajo condiciones de presión o vacío. Después de laminar un adhesivo, p. ej., caucho de silicio, se aplica para sellar los bordes de las capas de celdas solares.

El procesamiento encapsulante de múltiples módulos fotovoltaicos incluye las etapas de colocar una lámina de material sobre vidrio y luego colocar sobre ella las celdas solares preclasificadas y conectadas. Luego se coloca otra capa de encapsulante de lámina encima de esta, seguido de una lámina posterior estructural final integrada con un bastidor de módulo en la parte posterior del panel solar. El laminado completo se coloca luego en una máquina laminadora, que se calienta a una temperatura óptima para fundir el material encapsulante. En una realización, se aplica una sobrepresión al laminado para facilitar el proceso de laminación. En una realización, se aplica un vacío para eliminar las burbujas de aire atrapadas durante el proceso de calentamiento, dando como resultado una matriz de celdas solares sellada que se adhiere a una superficie de vidrio. Este proceso lamina la lámina posterior estructural con el bastidor sobre las capas de celdas juntas para acortar el tiempo de ciclo del proceso de ensamblaje del módulo.

El producto laminado resultante exhibe una resistencia a la flexión mejorada con respecto a los productos fotovoltaicos fabricados convencionalmente. Este proceso de una sola etapa de unir la laminación fotovoltaica al bastidor reduce el proceso de ensamblaje del producto terminado, es decir, el módulo fotovoltaico. Con la inclusión de nervios en la lámina posterior, el módulo fotovoltaico exhibe rigidez y resistencia deseables a la flexión y torsión. En una realización preferida, se integra una caja de conexiones en la estructura de la lámina posterior.

Ejemplos

Materias primas

La Tabla 1 informa sobre los materiales utilizados en estos ejemplos.

Tabla 1

Materiales de los ejemplos inventivos 1 - 2 y de los ejemplos comparativos 1 - 2

YUPLENE™ SK B391G es un copolímero de impacto de propileno para moldeo por inyección.

ENGAGE 8200 es un elastómero de etileno/1 -octeno que tiene una densidad de 0,87 g/cm3 y un I²de 5.

FR System 50A-2 es una mezcla de polifosfato de amonio y pentaeritritol utilizado como retardante de llama.

Cabot PLASBLAK™ UN2014 es una mezcla madre de polietileno relleno de negro de carbón al 50 % en peso. IRGANOX 1010 es pentaeritritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-butil-4-hidroxifenil) propionato), un antioxidante fenólico de alto peso molecular con baja volatilidad.

IRGANOX MD 1024 es 2', 3-bis [[3-[3,5-di-tert-butil-4-hidroxifenil] propionil]] proponiohidrazina.

DSTDP es diesteariltiodipropionato, 3,3'-tiodipropionato de estearilo.

CYASORBA UV-3529 es un estabilizador UV, 1,6-hexanodiamina, N1, N6-bis (2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinil) -, polímeros con productos de reacción de morfolina-2,4,6-tricloro-1,3,5-triazina, metilado (NO CAS. 193098-40-7). DPO-BSA/1010 (Azida) es una mezcla de 4,4'-oxibisbencenosulfonil azida e IRGANOX 1010.

Proceso de composición

Preparación de mezcla madre FR

El aditivo FR, antioxidante, estabilizador UV, mezcla madre de color, ENGAGE 8200 y SK B391G se premezclan en un mezclador de alta velocidad a 900 revoluciones por minuto (rpm) durante 3 minutos. La mezcla se suministra al puerto de alimentación principal de una extrusora ZSK40 (L/D = 48). La velocidad de tornillo se establece en 250 rpm y la temperatura del cilindro es de 190-200°C. La velocidad de suministro es de 30 kilogramos por hora (kg/h). La entrada de nitrógeno se utiliza en la segunda zona para proteger el material durante la composición. El vacío está abierto para eliminar los volátiles. Las hebras se enfrían con agua y luego se cortan en gránulos.

Preparación de mezcla madre IPP/fibra de vidrio

La resina de PP y el agente de acoplamiento de DPO-bisulfonil azida a 400~800 ppm y la fibra de vidrio con una relación de peso de 50:50 se suministran al puerto principal de la extrusora ZSK40 (L/D = 48) según la formulación. La fibra de vidrio se suministra al puerto de ventilación en la zona 5. La velocidad de tornillo se establece en 250 rpm y la temperatura del cilindro en 190-200°C. La velocidad de suministro es de 40 kg/h. El vacío está abierto para eliminar los volátiles. Las hebras se enfrían con agua y luego se cortan en gránulos.

Moldeo por inyección

Se suministran gránulos de mezcla madre de IPP reforzados con GF y de mezcla madre FR con una relación en peso de 50:50 en un aparato de moldeo por inyección. La temperatura del barril se establece en 70°C, 190°C, 200°C, 200°C y 200°C. La temperatura del molde es de 30°C. Las muestras de ensayo estándar ASTM para ensayos mecánicos, eléctricas y de FR se moldean por inyección en una máquina FANUC.

Ensayos

Rendimiento mecánico

Los ensayos de resistencia a la tracción y a la flexión se realizan mediante INSTRON 5565 de acuerdo con la ASTM D638.

El ensayo de resistencia al impacto Izod se realiza en un CEIST 6960 de acuerdo con la ASTM D256.

UL94

El ensayo de inflamabilidad vertical UL94 se realiza mediante una cámara UL94 de acuerdo con la ASTM D 3801. Exposición UV

La exposición UV de 1000 horas la realiza una QUV de Q-lab de acuerdo con la IEC61215.

Resultados

La Tabla 2 informa del rendimiento de diferentes compuestos IPP reforzados con fibra de vidrio. La adición del sistema FR 50A-2 intumescente mejora drásticamente el rendimiento de FR. Con 20 % de 50A-2 (Ejemplo de invención 1), el compuesto puede alcanzar UL94 V-0 (3,2 mm) y muestra un buen equilibrio de rendimiento mecánico y resistencia a la intemperie en comparación con el Ejemplo comparativo 1. Con 25 % de 50A-2 (Ejemplo de invención 1), el compuesto puede alcanzar UL94 V-0 (1,6 mm). En contraposición, con 40 % de Mg(OH⁾²(Ejemplo comparativo 2) el compuesto no pasa el ensayo UL94 V-0 (3,2 mm).

Tabla 2

Resultados de ensayos comparativas de compuestos de fibra de vidrio

(continuación)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de panel solar (31) que comprende:

(A) Módulo fotovoltaico (54) que comprende una o más celdas fotovoltaicas dentro de un bastidor de plástico, y comprendiendo el bastidor accesorios de plástico de base delanteros (35A, 35B) y traseros (35C, 35D), los accesorios de base delanteros (35A, 35B) unidos de forma pivotante al bastidor del módulo fotovoltaico (54) y los accesorios de base traseros (35C, 35D) acoplados de forma deslizante con el bastidor del módulo fotovoltaico (54);

(B) Base de plástico que comprende dos bases de montaje separadas (38A, 38B) unidas por una placa de conexión (39), cada base de montaje (38A, 38B) equipada con clavijas delanteras de plástico (45A, 45B) para acoplar de forma pivotante los accesorios de base delanteros (35C, 35D) del bastidor del módulo fotovoltaico (54), y ranuras traseras (47B) enganchadas en una relación de ajuste a presión con los accesorios de base traseros (35C, 35D) del módulo fotovoltaico (54);

(C) Deflector de viento de plástico (36) acoplado en una relación de ajuste a presión con cada uno de los dos accesorios de base traseros (35C, 35D);

(D) Caja de conexiones de plástico (56A-D) integral con el bastidor del módulo fotovoltaico; y

(E) Dos dispositivos de autoalineación de plástico (57A-D) para unir módulos fotovoltaicos (54) adyacentes entre sí, cada dispositivo (57A-D) integral con el bastidor del módulo fotovoltaico.

2. El conjunto de panel solar (31) de la reivindicación 1, en el que la caja de conexiones (56A-D) comprende una primera parte que es integral con uno de los dispositivos de autoalineación (57A-D) y una segunda parte que es integral con los otros dispositivos de autoalineación (57A-D).

3. El conjunto de panel solar (31) de la reivindicación 1, en el que la caja de conexiones (56A-D) está separada de los dispositivos de autoalineación (57A-D).

4. El conjunto de panel solar (31) de la reivindicación 1, en el que uno o más de (1) el bastidor de las celdas fotovoltaicas, (2) la base de plástico, (3) el deflector de viento de plástico (36), (4) la caja de conexiones de plástico (56A-D), y (5) los dispositivos de autoalineación de plástico (57A-D) están hechos de una composición que comprende (A) un polímero termoplástico, (B) un elemento de refuerzo, (C) un retardante de llama intumescente que no contiene halógenos, (D) un modificador de impacto, (E) un agente de acoplamiento, y, opcionalmente, (F) uno o más aditivos.

5. El conjunto de panel solar (31) de la reivindicación 4, en el que la composición comprende, basado en el peso de la composición, (A) 10-80 % en peso de un polímero termoplástico, (B) 10-55 % en peso de un elemento de refuerzo, (C) 1-30 % en peso de un retardante de llama intumescente que no contiene halógenos, (D) 1-20 % en peso de un modificador de impacto, (E) 0,001-0,5 % en peso de un agente de acoplamiento, y, opcionalmente, (F) uno o más aditivos.

6. El conjunto de panel solar (31) de la reivindicación 4 o 5 en el que el polímero termoplástico es un polipropileno modificado por impacto, el elemento de refuerzo es fibra de vidrio, el retardante de llama intumescente que no contiene halógenos es un compuesto orgánico a base de fósforo, el modificador de impacto es un elastómero de poliolefina distinto del IPP de (A), y el agente de acoplamiento es una bis(sulfonil azida).

7. El conjunto de panel solar (31) de la reivindicación 1, en el que el bastidor del módulo fotovoltaico de plástico se caracteriza por (A) una pieza unitaria moldeada o sobremoldeada, (B) una forma de L (55), (C) una caja de conexiones de dos piezas (56A-D) con una pieza ubicada en un lado del bastidor y la otra pieza ubicada en el lado opuesto y en el otro lado del bastidor; (D) un dispositivo de autoalineación (57A-D), y (E) al menos un miembro estructural (58A-B) en la parte posterior del panel para proporcionar resistencia mecánica al panel.

8. El conjunto de panel solar (124) de la reivindicación 1, en el que el módulo fotovoltaico comprende:

(A) un soporte trasero (124B), un soporte delantero (124A) y una capa absorbente (124C) entre el soporte delantero (¹24A) y el soporte trasero (124B);

(B) Un bastidor (120) de una pieza, moldeado e integrado, que rodea el módulo;

(C) Una caja de conexiones (121) integrada en el bastidor (120);

(D) Una entrada (123) en un extremo del bastidor (120) a través de la cual se puede insertar el módulo en el bastidor (120);

(E) Un bloque de sellado (125) o tapa sobre la entrada (123) y enganchado con el bastidor (120) en una relación de ajuste a presión; y

(F) Un sellador (129) colocado entre la tapa del bastidor (120) y el módulo insertado.