IT201800009908A1 - Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica - Google Patents

Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica Download PDF

Info

Publication number
IT201800009908A1
IT201800009908A1 IT102018000009908A IT201800009908A IT201800009908A1 IT 201800009908 A1 IT201800009908 A1 IT 201800009908A1 IT 102018000009908 A IT102018000009908 A IT 102018000009908A IT 201800009908 A IT201800009908 A IT 201800009908A IT 201800009908 A1 IT201800009908 A1 IT 201800009908A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
double glazing
solar concentrator
glazing according
spacer member
concentrator
Prior art date
Application number
IT102018000009908A
Other languages
English (en)
Inventor
Francesco Meinardi
Sergio Brovelli
Francesco Bruni
Marina Gandini
Original Assignee
Universita' Degli Studi Di Milano - Bicocca
Glass To Power Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universita' Degli Studi Di Milano - Bicocca, Glass To Power Spa filed Critical Universita' Degli Studi Di Milano - Bicocca
Priority to IT102018000009908A priority Critical patent/IT201800009908A1/it
Priority to ES19801631T priority patent/ES2952002T3/es
Priority to US17/289,507 priority patent/US20210388666A1/en
Priority to CA3118190A priority patent/CA3118190A1/en
Priority to JP2021547970A priority patent/JP2022510506A/ja
Priority to KR1020217016180A priority patent/KR20210092221A/ko
Priority to AU2019373841A priority patent/AU2019373841A1/en
Priority to PCT/IB2019/059229 priority patent/WO2020089772A1/en
Priority to CN201980072407.6A priority patent/CN113167098A/zh
Priority to EP19801631.3A priority patent/EP3874110B1/en
Publication of IT201800009908A1 publication Critical patent/IT201800009908A1/it

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/663Elements for spacing panes
    • E06B3/66309Section members positioned at the edges of the glazing unit
    • E06B3/66342Section members positioned at the edges of the glazing unit characterised by their sealed connection to the panes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/663Elements for spacing panes
    • E06B3/66309Section members positioned at the edges of the glazing unit
    • E06B3/66342Section members positioned at the edges of the glazing unit characterised by their sealed connection to the panes
    • E06B3/66347Section members positioned at the edges of the glazing unit characterised by their sealed connection to the panes with integral grooves or rabbets for holding the panes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/663Elements for spacing panes
    • E06B3/66309Section members positioned at the edges of the glazing unit
    • E06B3/66366Section members positioned at the edges of the glazing unit specially adapted for units comprising more than two panes or for attaching intermediate sheets
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/006Systems in which light light is reflected on a plurality of parallel surfaces, e.g. louvre mirrors, total internal reflection [TIR] lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0543Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0549Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising spectrum splitting means, e.g. dichroic mirrors
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/663Elements for spacing panes
    • E06B3/66309Section members positioned at the edges of the glazing unit
    • E06B2003/66395U-shape
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B2009/2476Solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Securing Of Glass Panes Or The Like (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
  • Walking Sticks, Umbrellas, And Fans (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione
DESCRIZIONE
Forma oggetto del presente trovato una vetrocamera secondo il preambolo della rivendicazione principale.
Come è noto, una vetrocamera a multi-vetro è costituita da almeno due panelli vetrosi o plastici, trasparenti o semi-trasparenti e separati tra loro da spaziatori sigillati. Tra i pannelli è così presente una camera che è solitamente riempita da un gas a bassa conducibilità termica (per esempio Argon, Kripton) che consente di migliorare l'isolamento termico della vetrocamera.
In questa architettura tradizionale, la vetrocamera è impiegata per costituire vetrate continue in edifici a facciata continua e per chiudere aperture di finestre, porte-finestre o similari (e in tal caso sono provviste di telaio). Tuttavia, le note vetrocamere non consentono di produrre energia dalla radiazione solare che colpisce i loro pannelli.
Sono altresì noti i concentratori solari luminescenti i quali sono particolarmente adatti a trasformare in energia elettrica l'irraggiamento solare che li investe.
Come è noto, i concentratori solari luminescenti (o LSC) comprendono una guida d'onda in vetro o in plastica definente il corpo del concentratore rivestito o drogato con elementi o componenti altamente emissivi detti comunemente fluorofori. La luce solare diretta e/o quella diffusa è assorbita da tali fluorofori e riemessa con una lunghezza d'onda maggiore. La luminescenza così generata si propaga verso i bordi della guida d'onda mediante riflessione totale interna ed è convertita in energia elettrica da celle fotovoltaiche accoppiate al perimetro del corpo del concentratore.
Scegliendo appropriatamente la concentrazione di fluoroforo nella guida d'onda e le sue proprietà ottiche, è possibile realizzare dispositivi colorati o incolori con grado di trasparenza desiderato e di forma arbitraria facilmente integrabili architettonicamente come, ad esempio, vetrocamere fotovoltaiche.
Scopo del presente trovato è quello di offrire una vetrocamera che alle doti di isolamento termico unisca anche la possibilità di trasformare l'irraggiamento solare a cui è soggetta in energia elettrica.
Un altro scopo è quello di offrire una vetrocamera in cui le celle solari accoppiate al perimetro del corpo del concentratore solare costituiscono un circuito elettrico in grado di generare una quantità di energia elettrica uniforme lungo i bordi del concentratore, indipendentemente dal fatto che alcuni tratti di tali bordi, prossimi agli angoli, siano raggiunti da un minore irraggiamento di luce.
Un altro scopo è quello di offrire una vetrocamera del tipo sopra citato che presenti una tenuta durevole nel tempo ovvero una vetrocamera fotovoltaica in cui il gas a bassa conducibilità termica in essa contenuto non sia soggetto a perdite nel tempo. Un altro scopo è quello di offrire una vetrocamera in cui l'energia elettrica generata possa essere trasferita in modo semplice a batterie o ad una rete elettrica dell'ambiente in cui la vetrocamera è utilizzata.
Un ulteriore scopo è quello di offrire una vetrocamera che possa essere utilizzata come fonte di alimentazione di dispositivi elettrici e/o elettronici utilizzati all'interno di un ambiente in cui è presente la vetrocamera, come antifurti, ripetitore wi-fi, elementi di illuminazione o altro.
Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all'esperto del ramo vengono raggiunti da una vetrocamera secondo la rivendicazione principale.
Per una migliore comprensione del presente trovato si allegano a titolo puramente indicativo, ma non limitativo, i seguenti disegni, in cui:
la figura 1 mostra una vista prospettica in esploso, con alcune parti omesse per maggior chiarezza, di una vetrocamera secondo il trovato; la figura 2 mostra, ingrandita, una vista prospettica parziale di una porzione inferiore della vetrocamera di figura 1, con alcune parti omesse per maggior chiarezza;
la figura 3 mostra una vista laterale di quanto mostrato in figura 2;
la figura 4 mostra una vista laterale di quanto mostrato in figura 3 ma durante una variazione dimensionale di un componente della vetrocamera di figura 1;
la figura 5 mostra una vista prospettica di un componente della vetrocamera di figura 1;
la figura 6 mostra una vista prospettica di una variante del componente di figura 5;
la figura 7 mostra una vista analoga a quella di figura 2, ma di una variante del trovato;
la figura 8 mostra una vista laterale schematica della variante di figura 7;
la figura 9 mostra una vista analoga a quella di figura 8, ma durante una variazione dimensionale di un componente della vetrocamera di figura 7;
la figura 10A mostra un generico profilo di emissione di fotoni da parte del concentratore solare (linea continua P) e l'istogramma relativo alla corrente prodotta da celle solari di dimensione costante accoppiate al bordo del concentratore. In questa configurazione, la corrente massima ottenibile (linea tratteggiata L) è limitata dalla corrente generata dalle celle alle estremità del concentratore;
la figura 10B mostra schematicamente una vista laterale del concentratore solare con celle solari di dimensioni identiche;
la figura 11A mostra il medesimo profilo di emissione di fotoni da parte del concentratore solare (linea continua P) della figura 10 e l'istogramma relativo alla corrente prodotta da celle solari di dimensione variabile accoppiate al bordo del concentratore stesso, mostrato nella figura 11B. In questa configurazione, la corrente massima ottenibile (linea tratteggiata L) è indipendente dal profilo di emissione lungo i bordi; e
la figura 12 mostra schematicamente una vetrocamera utilizzata in una "finestra intelligente" autoalimentata.
Con riferimento alle citate figure, una vetrocamera è indicata con 1 e racchiude una porzione centrale definita da almeno due pannelli; nelle figure a titolo esemplificativo, la vetrocamera comprende tre pannelli: un primo pannello esterno 4, un pannello intermedio 5 ed uno interno 6, dove esterno e interno si riferiscono all'ambiente su una cui apertura o parete è posta la vetrocamera.
Il pannello esterno 4 e quello interno 6 sono in vetro o in materiale plastico, mentre il pannello intermedio 5 è un concentratore solare luminescente (LSC), di tipologia in sè nota. Qualora la vetrocamera avesse due soli pannelli, il pannello interno sarebbe definito da detto LSC.
Tale concentratore o LSC 5 può essere sia in forma di lastra massiva (come quella delle figure) che di pellicola disposta su un supporto trasparente, ad esempio un materiale plastico. Come è noto, inoltre il concentratore solare luminescente o LSC 5, comprende un corpo principale 7 realizzato in vetro o in materiale plastico in cui sono presenti delle specie emissive (che a titolo esemplificativo sono mostrate in figura 1 come elementi 8 ben identificabili all'interno del corpo 7).
In corrispondenza di bordi 7A, 7B, 7C, 7D del corpo 7 sono presenti delle note celle fotovoltaiche 10 atte a raccogliere la radiazione luminosa (indicata con 11 in figura 1) emessa dalle specie emissive 8 presenti nell'LSC, a seguito dell'assorbimento, da parte delle stesse, di una radiazione luminosa incidente (indicata con 12 in figura 1) sulla vetrocamera 1. Tali celle fotovoltaiche 10 sono accoppiate otticamente, in modo in sè noto, al corpo 7 dell'LSC 5.
Il tal modo, l'uso della vetrocamera 1 come sopra descritta in corrispondenza di una finestra, una portafinestra (ed in tal caso provvista di controtelaio perimetrale 80, come mostrato in figura 12) o per definire (unitamente ad altre vetrocamere 1) la parete di un ambiente, consente di ottenere energia elettrica dalla radiazione luminosa che colpisce la vetrocamera. Tuttavia, i noti materiali plastici costituenti il concentratore solare luminescente 5 o, in ogni caso, l'assieme dei materiali presenti nel concentratore solare (realizzato sia in forma di lastra massiva che di pellicola su supporto trasparente) presentano un coefficiente di espansione termica diverso dal vetro dei pannelli 4 e 6. Qualora non fosse risolta questa problematica, utilizzando architetture convenzionali per vetrocamere standard, queste andrebbero in breve tempo incontro a danneggiamento dovuto a tensioni meccaniche legate a dilatazione e/o contrazione della struttura.
Secondo il trovato, tale problematica è risolta con l'utilizzo di organi spaziatori (o semplicemente "spaziatori") 17 posti in corrispondenza dei pannelli 4-6, in grado di accomodare l'espansione dei pannelli stessi conservando inalterata la tenuta della camera presente tra essi (e contenente il gas a bassa conducibilità termica).
Inoltre, ogni spaziatore 17 presenta un alloggiamento per ospitare i componenti elettriche e fotovoltaici presenti sul perimetro del concentratore solare luminescente e permette il contatto elettrico tra gli stessi e il circuito di estrazione dell'energia elettrica.
Con riferimento in particolare alle figure 1-6, ogni spaziatore 17 comprende un corpo 18 preformato presentante due porzioni 19 e 20 (conformate sostanzialmente ad U rovesciata) poste a breve distanza tra loro e delimitanti un canale 21. In quest'ultimo è atta ad essere introdotta una estremità 22 corrispondente dell'LSC 5. Le porzioni 19 e 20, invece, presentano pareti estremali 19A e 20A, esterne allo spaziatore, che vengono rese solidali ai pannelli 4 e 6 grazie ad usuali adesivi e sigillanti 24 (ad esempio siliconici).
Il canale 21 ospita l'LSC composto dal suo corpo 7 e dalle celle fotovoltaiche 10 ad esso accoppiate. Tuttavia, il concentratore solare luminescente o LSC 5 non è solidale allo spaziatore preformato 17 in quanto non è vincolato tramite colle o strati adesivi al corpo 18 di tale spaziatore. L'LSC è quindi libero di scorrere nello stesso, verso una parete 27 delimitante inferiormente (con riferimento alle figure), il canale 21 (e che collega le porzioni 19 e 20). Ciò conferisce allo spaziatore 17 la possibilità di tollerare eventuali dilatazioni o contrazioni del concentratore solare luminescente 5.
Lo spaziatore 17 inoltre è atto a permettere l'inserimento nel canale 21 di un elemento compensatore 30 in grado di compensare la dilatazione e/o contrazione termica dell'LSC 5 in una direzione ortogonale ad un asse perpendicolare alla parete 27 sopra citata. Questo elemento può essere, a titolo di esempio non limitativo, in materiale plastico o gommoso oppure una schiuma.
In figura 4, è rappresentato in modo schematico il principio di funzionamento dello spaziatore 17 sopra descritto nel caso in cui il concentratore solare luminescente si espanda a seguito di una variazione di temperatura; tale espansione (indicata dalla freccia H) avviene perpendicolarmente ad un asse Z ortogonale alle facce di maggior area del concentratore 5 (ovvero alla parete 27 dello spaziatore 17). Ciò che avviene a seguito di tale espansione è visibile anche da un confronto tra le figure 3 e 4: nel caso che la temperatura aumenti, lo spaziatore è in grado di accomodare l'espansione termica dell'LSC 5, grazie alla compressione dell'elemento compensatore 30. Conseguentemente, si evitano danneggiamenti e tensioni meccaniche nella struttura della vetrocamera (in particolare sul suo telaio) che potrebbero danneggiarla in modo irreparabile.
Eventuali dilatazioni dell'LSC in altre direzioni, come quella dell'asse Z vengono accolte entro il canale 21 che vantaggiosamente ha una dimensione tale da accogliere con gioco dette vetrocamere.
Con uno spaziatore rigido 17 come mostrato nelle figure, che presenta il canale 21 per contenere sia il concentratore solare luminescente 5 che l'elemento compensatore 30, è necessario implementare delle soluzioni per consentire l'accoppiamento elettrico tra le celle fotovoltaiche 10 del concentratore solare 5 e un circuito elettrico (non mostrato) esterno alla vetrocamera ad esempio associato ad un controtelaio 80 come mostrato in figura 10.
Nelle figure 5 e 6 sono mostrate due possibili soluzioni a tale necessità: secondo la configurazione di figura 5 si prevedono dei fori passanti 37 entro la parete 27 del corpo 18 dello spaziatore 17 per consentire il passaggio di fili o cavi elettrici (non mostrati) collegati direttamente alle celle fotovoltaiche 10 poste in corrispondenza dell'estremità 22 dell'LSC 5.
Alternativamente, secondo la configurazione di figura 6, lo spaziatore 17 presenta contatti metallici 40 disposti tra l'elemento compensatore e le celle fotovoltaiche 10 dell'LSC 5 (le quali presentano connettori a strisciamento, non mostrati). Tali contatti 40 sono quindi connessi a cavi o conduttori similari che giungono all'esterno della vetrocamera.
In entrambe le soluzioni viene garantito il collegamento elettrico tra le celle solari e un circuito elettrico esterno (in sè noto e non mostrato) associato alla struttura fissa (ad esempio il controtelaio 80) che circonda il telaio della vetrocamera (struttura fissa mostrata nella figura 12 che verrà successivamente descritta).
Nella variante delle figure 7-9 (dove elementi corrispondenti a quelli già descritti in relazione alle figure 1-6 sono indicati con gli stessi riferimenti numerici), è mostrato l'uso di spaziatori 17 parzialmente flessibili disposti tra ogni pannello 4 e 6 e l'LSC 5. Ogni spaziatore comprende una conformazione sostanzialmente ad U rovesciata, con bracci paralleli 47 e 48 che sono rigidi e sono incollati tramite strati adesivi o colla 240 e 241 rispettivamente ai pannelli esterno ed interno 4 e 6 della vetrocamera (i lati 47) ed il corpo 7 del concentratore solare luminescente 5 (i lati 48).
Gli spaziatori 17, nel caso in esame, non sono completamente rigidi come nel caso descritto in precedenza e raffigurato nelle Figure 1-6, ma bensì presentano una porzione flessibile 50 che collega i bracci 47 e 48. Tale porzione 50 di ogni spaziatore 17 permette a quest'ultimo di accomodare le dilatazioni o contrazioni termiche del concentratore solare luminescente 5 rispetto agli altri pannelli 4 e 6 di materiale differente senza che la vetrocamera 1 subisca un danno da stress meccanico.
Dal confronto tra le figure 8 e 9 si nota la deformazione di ogni spaziatore 17 quando l'LSC 5 si deforma (freccia H) quando soggetta a variazione termica. Ovviamente, con la soluzione delle figure 7-9 il telaio della vetrocamera deve prevedere spazi liberi in corrispondenza dei bordi 7A-7D per deformazione dell'LSC 5.
Da notare che la porzione 50 dello spaziatore 17 comprende un componente cedevole ovvero elastico o plastico intermedio 55 che facilita la deformazione della porzione 50 pur mantenendo la rigidità della vetrocamera.
Usualmente, le celle fotovoltaiche 10 vengono accoppiate secondo uno specifico schema, come mostrato nella figura 10B. A seguito di tale accoppiamento, la distribuzione di fotoni emessi lungo il perimetro di un LSC non è costante, come evidenziato nella figura 10A.
Più in particolare, in figura 10A è riportato, a titolo esemplificativo ma non limitativo, il profilo di emissione di un lato di un LSC di lunghezza 15 cm (dove il numero di fotoni emesso è indicato in unità normalizzate rispetto al valore massimo emesso dal centro del lato del concentratore). Si noti che la distribuzione non omogenea di emissione di luce è una caratteristica intrinseca dell'LSC, ed è pertanto indipendente dalla dimensione dello stesso. In particolare, il numero di fotoni emessi dal centro di un lato è sempre maggiore rispetto al numero dei fotoni emessi dalle due estremità del lato stesso. Di conseguenza, le celle fotovoltaiche ad esso accoppiate sono esposte ad una intensità di radiazione luminosa spazialmente non uniforme.
Questo si traduce nel fatto che la corrente prodotta da una stringa di celle solari di uguale dimensione collegate tra loro in serie ed accoppiate al lato del concentratore sia limitata alla corrente prodotta dalla cella meno illuminata della stringa.
Questo effetto è mostrato nell'istogramma in figura 10A, dove la distribuzione spaziale della corrente elettrica prodotta da celle solari 10 di area identica (istogramma) segue la distribuzione disomogenea di fotoni emessi dal lato del concentratore (linea continua). Di conseguenza le celle 10 poste alle estremità del lato producono corrente significativamente minore rispetto alle celle poste al centro del lato stesso. Questo introduce un limite intrinseco alla corrente elettrica estraibili dall'intera stringa di celle, dettato espressamente dalla corrente generata dalle celle meno illuminate.
Una soluzione a questo problema che permette di massimizzare la potenza elettrica ottenibile da un concentratore solare è utilizzare celle fotovoltaiche di dimensioni differenti, in modo tale da compensare la diversa intensità di emissione luminosa lungo il lato del concentratore. Questo può essere realizzato secondo lo schema in figura 11B, in cui celle 10M di area maggiore sono poste in corrispondenza dei tratti ad illuminazione minore del lato del concentratore. In questo caso, essendo la corrente proporzionale al prodotto tra densità di illuminazione e area illuminata, il profilo di corrente elettrica generata non segue, come indicato nella figura 11A, l'andamento disomogeneo dei fotoni emessi lungo il lato del concentratore ma è bensì costante. Questo si traduce in un valore totale di corrente elettrica estraibile dal lato del concentratore significativamente maggiore rispetto al caso precedentemente descritto con celle solari di dimensione costante.
Secondo una ulteriore caratteristica del trovato, la vetrocamera 1 opera come "finestra intelligente" o "smart window" autoalimentata. In questo caso, come mostrato in figura 12, l'energia elettrica prodotta dalla luce che colpisce il concentratore solare luminescente o LSC 5 viene indirizzata verso una batteria 81 fissata al telaio della vetrocamera o al controtelaio 80 di una finestra, tramite un collegamento elettrico 811.
La batteria 81 è collegata alle celle fotovoltaiche 10 della vetrocamera 1. Alla batteria 81 possono essere collegate varie utenze o dispositivi che possono avere varie funzioni. Ad esempio, la batteria 81 può essere collegata, tramite un cavo elettrico 83, ad un dispositivo elettrocromico 82 atto a oscurare la vetrocamera, e/o un dispositivo (motore elettrico) per la movimentazione di una tenda (non mostrata) e/o un ripetitore Wi-Fi, delle luci LED o altro tipo di dispositivo di illuminazione e/o dei dispositivi di allarme (ad esempio collegati all'apertura della finestra o volumetrici) e/o un ripetitore Hi-Fi o altri dispositivi elettrici ad esempio sensori di varia natura; tutti questi posti internamente o esternamente alla vetrocamera.
Alla batteria 81 può anche essere collegata via cavo 87, una presa elettrica e/o una presa USB 84.
E' inoltre possibile utilizzare le celle 10 per alimentare direttamente detti dispositivi elettronici, senza la necessità di prevedere una batteria.
Sono state descritte varie forme realizzative del presente trovato. Ovviamente sono possibili altre varianti come quella che prevede un pannello in vetro o in materiale plastico 4 ed un LSC 5 oppure i pannelli 4 e 6 e più LSC 5 intermedi. Anche tali soluzioni ricadono nell'ambito del trovato come definito dalle unite rivendicazioni.

Claims (17)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Vetrocamera (1) comprendente almeno due pannelli (4, 5, 6) caratterizzata dal fatto che almeno uno (5) di tali pannelli è un concentratore solare luminescente.
  2. 2. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il concentratore solare luminescente (5) è deformabile in una direzione (H) ortogonale ad un asse (Z) perpendicolare alle sue facce di maggior area a seguito di una variazione della sua temperatura.
  3. 3. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che in corrispondenza dei bordi contrapposti (7A, 7C) il concentratore solare luminescente (5) coopera con almeno un organo spaziatore (17) che lo distanzia da ogni pannello in materiale trasparente (4, 6) adiacente.
  4. 4. Vetrocamera di cui alle rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto che detto organo spaziatore (17) accoglie la deformazione del concentratore solare.
  5. 5. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che ogni organo spaziatore (17) comprende almeno una sua porzione (19, 20) conformata ad U rovesciata, detto organo spaziatore avendo una parete (47, 48) solidale al pannello in materiale trasparente.
  6. 6. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che l'organo spaziatore è rigido e comprende due porzioni (19, 20) conformate ad U rovesciata delimitante un canale (21) in cui è posta una estremità (22) del concentratore solare luminescente (5), dette porzioni ad U rovesciata (19, 20) essendo interconnesse da una parete (27) delimitante detto canale (21), in questo canale (21) essendo disposto un elemento compensatore (30) posto tra detta parete (27) del canale (21) e detta estremità (22) del concentratore solare luminescente (5), detto elemento essendo cedevole ed essendo atto a supportare e compensare la deformazione del concentratore solare luminescente (5) con cui tale elemento è a contatto.
  7. 7. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che le due porzioni (19, 20) dell'organo spaziatore (17) sono staccate dal concentratore solare luminescente (5).
  8. 8. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 6, caratterizzata che detto elemento compensatore è alternativamente, in materiale plastico, gomma o in materiale schiumato.
  9. 9. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che ogni organo spaziatore (17) è almeno in parte flessibile ed è posto tra detto concentratore luminescente (5) e il pannello in materiale trasparente (4, 6), detto organo spaziatore essendo fissato sia al pannello che al concentratore (5) attraverso suoi bracci o parti (47, 48) affacciate al concentratore (5), detti bracci o parti (47, 48) essendo collegate da una porzione (50) deformabile atta a consentire a detto organo spaziatore (17) di seguire la deformazione di detto concentratore solare luminescente.
  10. 10. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detta porzione deformabile (50) comprende un elemento cedevole intermedio (55).
  11. 11. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto organo spaziatore (17) comprende fori (37) per il passaggio di connessioni elettriche che collegano il concentratore solare luminescente (5) ad un circuito elettrico esterno alla vetrocamera.
  12. 12. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto organo spaziatore (17) comprende mezzi di contatto elettrico atti a cooperare per strisciamento con connettori del concentratore solare luminescente, detti mezzi di contatto elettrico per strisciamento essendo connessi ad un circuito elettrico esterno alla vetrocamera.
  13. 13. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere due pannelli (4, 6) in materiale trasparente, come vetro o materiale plastico disposti in corrispondenza di facce esterne della vetrocamera (1), ed almeno un concentratore solare luminescente (5) posto tra detti due pannelli (4, 6), ogni concentratore solare luminescente (5) essendo almeno deformabile in una direzione (H) ortogonale ad un asse (Z) perpendicolare alle facce esterne della vetrocamera (1) quando soggetto a dilatazione termica.
  14. 14. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 1, caratterizzata da circuito elettrico costituito da celle solari (10) con dimensione variabile, atto a massimizzare la corrente elettrica estraibile.
  15. 15. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che è connessa con dispositivi elettrici e/o elettronici, preferibilmente attraverso almeno una batteria (81) atta ad accumulare l'energia prodotta dal concentratore solare luminescente (5) e ad cui sono collegati direttamente detti dispositivi elettrici e/o elettronici, questi ultimi essendo almeno uno tra mezzi attuatori (84) di una tenda, mezzi elettrocromatici (82), dispositivi di allarme o di prese di alimentazione elettrica (88).
  16. 16. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 15, caratterizzata dal fatto che detti dispositivi elettrici/elettronici (82, 84, 88) sono associati ad un controtelaio (80) della vetrocamera (1).
  17. 17. Vetrocamera di cui alla rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che tale vetrocamera è parte di una finestra o portafinestra.
IT102018000009908A 2018-10-30 2018-10-30 Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica IT201800009908A1 (it)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000009908A IT201800009908A1 (it) 2018-10-30 2018-10-30 Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica
ES19801631T ES2952002T3 (es) 2018-10-30 2019-10-28 Acristalamiento aislante con concentrador solar luminiscente para la producción de energía eléctrica
US17/289,507 US20210388666A1 (en) 2018-10-30 2019-10-28 Insulating glazing with luminescent solar concentrator for production of electrical energy
CA3118190A CA3118190A1 (en) 2018-10-30 2019-10-28 Insulating glazing with luminescent solar concentrator for production of electrical energy
JP2021547970A JP2022510506A (ja) 2018-10-30 2019-10-28 電気エネルギーの生産用の発光型太陽光集光器を有する複層ガラス
KR1020217016180A KR20210092221A (ko) 2018-10-30 2019-10-28 전기 에너지 생산을 위한 발광성 태양열 집광기를 가진 단열 글레이징
AU2019373841A AU2019373841A1 (en) 2018-10-30 2019-10-28 Insulating glazing with luminescent solar concentrator for production of electrical energy
PCT/IB2019/059229 WO2020089772A1 (en) 2018-10-30 2019-10-28 Insulating glazing with luminescent solar concentrator for production of electrical energy
CN201980072407.6A CN113167098A (zh) 2018-10-30 2019-10-28 具有用于产生电能的发光太阳能聚光器的绝热玻璃
EP19801631.3A EP3874110B1 (en) 2018-10-30 2019-10-28 Insulating glazing with luminescent solar concentrator for production of electrical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000009908A IT201800009908A1 (it) 2018-10-30 2018-10-30 Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT201800009908A1 true IT201800009908A1 (it) 2020-04-30

Family

ID=67875821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102018000009908A IT201800009908A1 (it) 2018-10-30 2018-10-30 Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20210388666A1 (it)
EP (1) EP3874110B1 (it)
JP (1) JP2022510506A (it)
KR (1) KR20210092221A (it)
CN (1) CN113167098A (it)
AU (1) AU2019373841A1 (it)
CA (1) CA3118190A1 (it)
ES (1) ES2952002T3 (it)
IT (1) IT201800009908A1 (it)
WO (1) WO2020089772A1 (it)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230053018A (ko) * 2021-10-13 2023-04-21 (주)에스케이솔라에너지 Led 투명 필름을 활용한 미디어 구현 건물 일체형 태양광 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140130864A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Board Of Trustees Of Michigan State University Transparent Luminescent Solar Concentrators For Integrated Solar Windows
WO2015152011A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 日本板硝子株式会社 複層パネル
WO2018132491A1 (en) * 2017-01-10 2018-07-19 Ubiquitous Energy, Inc. Window-integrated transparent photovoltaic module
EP3477035A1 (en) * 2017-10-30 2019-05-01 Technoform Glass Insulation Holding GmbH Spacer for photovoltaic applications

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1079037A (fr) * 1952-02-16 1954-11-25 Nobis Plaque isolante
GB1508778A (en) * 1974-06-26 1978-04-26 Glaverbel Hollow panel units
DE3668657D1 (de) * 1985-04-17 1990-03-08 Siemens Ag Bauelement fuer den hochbau und seine verwendung.
BE1000298A5 (fr) * 1987-02-10 1988-10-11 Portal S A Vitre et dispositif pour sa fixation a un support.
DE19805265A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-22 Caprano & Brunnhofer Abstandhalterprofil für Isolierscheibeneinheit
EP2679758A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-01 Sigu bvba Glazing panel and assembly of a multitude of such glazing panels
GB2531757A (en) * 2014-10-29 2016-05-04 Bostik Ltd Spacer Bar to Improve Gas Barrier in Insulated Glass Unit
CN107002451A (zh) * 2014-12-08 2017-08-01 法国圣戈班玻璃厂 用于隔绝玻璃单元的间隔保持件
CN105257172A (zh) * 2015-10-29 2016-01-20 深圳市光华中空玻璃工程有限公司重庆分公司 带有光伏电池的双层玻璃
ITUA20162918A1 (it) * 2016-04-27 2017-10-27 Univ Degli Studi Di Milano Bicocca Concentratore solare luminescente ad ampia area a base di nanocristalli semiconduttori a gap energetico indiretto

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140130864A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Board Of Trustees Of Michigan State University Transparent Luminescent Solar Concentrators For Integrated Solar Windows
WO2015152011A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 日本板硝子株式会社 複層パネル
WO2018132491A1 (en) * 2017-01-10 2018-07-19 Ubiquitous Energy, Inc. Window-integrated transparent photovoltaic module
EP3477035A1 (en) * 2017-10-30 2019-05-01 Technoform Glass Insulation Holding GmbH Spacer for photovoltaic applications

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022510506A (ja) 2022-01-26
US20210388666A1 (en) 2021-12-16
WO2020089772A1 (en) 2020-05-07
ES2952002T3 (es) 2023-10-26
EP3874110A1 (en) 2021-09-08
KR20210092221A (ko) 2021-07-23
CA3118190A1 (en) 2020-05-07
EP3874110B1 (en) 2023-05-10
AU2019373841A1 (en) 2021-05-20
CN113167098A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102247681B1 (ko) 태양전지 패널이 장착 가능한 루버 조립체
WO2011087281A2 (ko) 태양광 블라인드 창호
JP7157805B2 (ja) 光起電力用途のためのスペーサ
JP5882457B2 (ja) 電気的な接続部材を備えた複層ガラス
CN104221109B (zh) 一种整合杂化太阳能电池的玻璃砖以及一种由干砌玻璃砖制成的用于构建半透明建筑围护的预应力板
IT201800009908A1 (it) Vetrocamera con concentratore solare luminescente per produzione di energia elettrica
KR101005597B1 (ko) 태양광 발전 창호
US20230016140A1 (en) Louver assembly capable of having mounted thereon solar cell panel
JPH11336232A (ja) 太陽光発電装置付パネル状構造体
CN218292386U (zh) 一种幕墙单元、光伏幕墙及建筑物
EP2065531A1 (en) Brick in transparent material
KR101316232B1 (ko) 시스템 창호
US20210399152A1 (en) Glass brick with luminescent solar concentrator for production of electrical energy
CN216311806U (zh) 一种提高光转换率的太阳能光伏玻璃
RU2772198C2 (ru) Дистанционирующий элемент для применения с фотоэлектрическими устройствами
TW201303460A (zh) 太陽能電子變色門窗之框體結構
CN220267518U (zh) 一种金属门窗的玻璃压框安装结构
CN218647949U (zh) 一种大功率晶体硅光伏组件
RU2742680C1 (ru) Оконная створка со встроенным фотоэлектрическим модулем с увеличенным сроком службы и способ её изготовления
CN209339484U (zh) 太阳能空心砖
CN201738738U (zh) 可产生电能的滑动式太阳能拉门结构
CN218760371U (zh) 一种具有防水功能的太阳能水泵用控制器
KR20220138116A (ko) 루버 조립체
US20210152117A1 (en) Window mounted photovoltaic system
KR101326953B1 (ko) 태양전지 모듈