MXPA05002321A

MXPA05002321A - Electrodo para celdas fotovoltaicas, celda fotovoltaica y modulo fotovoltaico.

Info

Publication number: MXPA05002321A
Application number: MXPA05002321A
Authority: MX
Inventors: George L Rubin
Original assignee: Day4 Energy Inc
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-09-12
Also published as: HK1077122A1; EP1547158A1; PT1547158E; DK1547158T3; DE60317805T2; HK1130365A1; CA2496557C; JP5185913B2; CY1107220T1; CN1679174A; WO2004021455A1; AU2003258427B2; US20050241692A1; CA2496557A1; CN101425546A; DE10239845C1; JP2005536894A; KR101014393B1; EP1547158B1; US8013239B2

Abstract

Se describe un electrodo para hacer contacto con una superficie electricamente conductora, en particular para hacer contacto con por lo menos una superficie de una oblea 3 de elemento fotovoltaico, el electrodo que comprende una pelicula 10 opticamente transparente, electricamente aislante, una capa 11 de adhesivo provista en una superficie de dicha pelicula 10, y una primera pluralidad de alambres 5' electricamente conductores, sustancialmente paralelos que estan empotrados en la capa 11 de adhesivo, una parte de las superficies de dichos alambres 5' que sobresale de la capa 11 de adhesivo y por lo menos e la superficie que sobresale de la capa 11 de adhesivo estando cubierta por un recubrimiento 2 que consiste de una aleacion con un bajo punto de fusion, en donde los alambres 5' de la primera pluralidad estan conectados electricamente a una primera barra 20 terminal. Se puede formar una pluralidad de dichos electrodos como una cinta continua, sin fin, la cual se puede cortar a una longitud que corresponde a aquella de un arreglo de elementos 3 fotovoltaicos adyacentes a se conectados para formar un modulo de PV, en donde los alambres 5' que corren en direccion longitudinal de la cinta se cortan en distancias que corresponden a las distancia de las celdas PV: Una celda PV o un modulo que comprende por lo menos un electrodo 16 o una cinta 16 de electrodo como se describio antes puede comprende una o mas celdas 3 fotovoltaicas con un recubrimiento 4 opticamente transparente, antirreflejante, electricamente conductor en por lo menos una de sus superficies, los alambres 5' de la primera pluralidad estando soldados sobre el recubrimiento 4 y sobre las barras 20 termilnales o bastidores 17 terminales respectivos por medio de la aleacion 2.

Description

ELECTRODO PARA CELDAS FOTOVOLTAICAS. CELDA FOTOVOLTA1CA Y MODULO FOTOVOLTAICO La invención se refiere a un electrodo para hacer contacto con superficies eléctricamente conductoras, en particular para hacer contacto con un elemento o una pluralidad de elementos fotovoltaicos (PV) que son parte de una celda fotovoltaica o celda solar. La invención se refiere además a celdas fotovoltaicas producidas con este electrodo. La generación de energía eléctrica que usa tecnología fotovoltaica ha alcanzado un alto estándar. Sin embargo, la producción de celdas PV y módulos PV es aún más bien complicada y costosa. También la eficiencia de generación de energía usando módulos PV con una eficiencia máxima de aproximadamente 17% es más bien baja. Desde un punto de vista económico la generación de energía eléctrica usando -tecnología fotovoltaica es aceptable solamente bajo condiciones normales si está soportada y/o subsidiada por algunos medios, por ejemplo por el programa llamado 100,000 techos en Alemania o programas similares en California, E.U.A. Así, en el campo de la tecnología fotovoltaica subsiste aún un requerimiento crítico para bajar los costos de producción y para aumentar la eficiencia de la generación de energía usando elementos PV y módulos PV. Las celdas PV usadas comúnmente comprenden un elemento semiconductor .con una un ión del tipo (n+n(o p)p+) en la base de silicio mono- o multicristalino, silicio amorfo y otros semiconductores de pel ícula delgada con una unión p-n empotrada. U na s uperficie del elemento se cubre u sualmente con una capa de metal, tal como aluminio a acero inoxidable, mientras q ue la otra su perficie se proporciona con un recubrimiento anti-reflejante . Ambas superficies están en contacto con electrodos , los cuales recogén y tran sportan la energía eléctrica generada. Esta estru ctu ra está empotrada entre capas p rotecto ras transparentes, tal como vidrio. Los electrodos se producen todos usando tecnología de impresión de pantalla. Sin embargo , los electrodos producidos de esta manera tienen una alta resistencia en serie. Además de esto, se requieren dispositivos y eq uipo costosos para la producción y la reducción de costos es li mitada cuando se emplea esta tecnología. La Patente de E . U . No. 4 ,380 , 1 1 2 A (Little) d escribe un elemento fotovoltaico que comprende un electrodo para hácer contacto con una superficie de dicho elemento PV, dicho electrodo que comprende un portador ópticamente transparente eléctricamente aislante. Los alambres de los electrodos están empotrados en el portador ópticamente transparente y eléctricamente aislante de manera que los alam bres del electrodo están expuestos a uno , el lado "interno " del mismo. La terminación del elemento PV se efectúa uniendo de manera electrostática la superficie interna de la película transparente , ju nto con los componentes de malla, a la cara expuesta del elemento semiconductor frontal. La película ópticamente transparente, eléctricamente aislante se hace a partir de vidrio de manera que empotrar la malla de alambre en la película involucra presionar y calentar la estructura a una temperatura de aproximadamente 700°C (punto de fusión del vidrio). Se forma un contacto permanente entre los alambres metálicos y la superficie del semiconductor mediante un paso de unión de manera electrostática, es decir se aplica un voltaje fuerte a través del emparedado de vidrio + alambre metálico + semiconductor que se calienta otra vez hasta 700°C. El calentamiento de las estructuras durante la fabricación del electrodo y del elemento PV es complicado y engorroso de manera que el costo de producción es alto relativamente. Además, los pasos de calentamiento repetidos conllevan el riesgo de fallas y generación de desechos. La EP 0 807 980 A (Canon K ) y la Patente de E.U. No. 5,759,291 A (Ichinose y colaboradores) describe un elemento semiconductor (oblea) con contactó metálico paralelo o alambres colectores de corriente (electrodos) los cuales se fijan a la superficie del elemento por medio de un adhesivo conductor en el cual se dispersan las partículas conductoras. Los alambres del electrodo están dispuestos en paralelo entre conductores conectores que corren a lo largo de los bordes del elemento. Para este tipo de electrodo el contacto óhmieo entre la superficie del semiconductor y los alambres es relativamente alto, lo cual resulta en una pérdida elevada de energía y una baja eficiencia, especialmente bajo radiación solar concentrada. También, la producción de tal celda PV es más bien complicada. De la Patente de E.U. No.5,084,107 A (Deguchi y colaboradores) se conocen una celda solar y arreglos de celdas solares similares, en donde se adhieren alambres metálicos de electrodo a la superficie del elemento fotovoltaico por medio de un material adhesivo. En el adhesivo, se dispersan partículas conductoras. También con esta estructura de electrodo, los costos de producción y la resistencia del contacto entre los alambres y la superficie del elemento son bastante altos. De la Patente de E.U. No, 5,158,618 A (Rubin y colaboradores) se conoce una estructura de electrodo, en donde los alambres de contacto están empotrados en un bloque de polímero transparente en tal modo que sobresalen parcialmente del bloque de polímero. Dichos electrodos hacen contacto con el elemento desde uno o desde dos lados y están emparedados entré capas transparentes protectoras, tal como vidrio. Como los alambres de electrodo, por ejemplo, están configurados como espirales, solamente hay contactos de punto entre los alambres y la superficie del elemento PV. Así, también en este caso la resistencia en serie de una celda PV es relativamente alta. También, los costos de producción son relativamente altos, puesto que la producción automatizada de tales tipos de celdas y módulos PV solares no es posible. La Patente de E.U. No. 5,457,057 A describe un electrodo recolector de corriente que comprende alambres de metal, por lo menos una parte de dichos alambres de metal estando recubiertos mediante pasta conductora. En vista de la técnica anterior discutida anteriormente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un electrodo, en particular para elementos PV, que pueda ser producido efectivamente como un producto separado y unido a la superficie a ser contactada de una manera efectiva y suave. Es también un objetivo de la invención proporcionar, por lo tanto, un electrodo que a bajos costos de producción logren una resistencia menor de contacto entre los electrodos y una superficie conductora, en particular la superficie o las superficies de un elemento fotovoltaico. Un objetivo más de la invención es proporcionar una celda PV que permita, usando tal electrodo, disminuir la resistencia en serie combinada y los costos de producción de celdas PV y módulos PV y aumentar su eficiencia. De acuerdo con la invención estos objetivos se resuelven porque se proporciona una capa adhesiva en una superficie de la película ópticamente transparente, aislante eléctricamente, los alambres eléctricamente conductores que se empotran en dicha capa adhesiva, una parte de la superficie de dichos alambres que sobresale de la capa adhesiva, en donde y por lo menos en la superficie que sobresale de la capa adhesiva dichos alambres están cubiertos por un recubrimiento que consiste de una aleación con un bajo punto de fusión. Durante la fabricación del electrodo de la invención la capa adhesiva 4ehe ser calentada solamente a una temperatura muy baja (punto de fusión de la capa adhesiva de aproximadamente 100°C): Un contacto permanente entre el alambre metálico y la superficie del semiconductor se forma después de que se aplica presión en la película polimérica con el alambre metálico empotrado de manera preliminar que se presiona y calienta solamente hasta 130°C. Así, se obtiene un contacto mecánico y eléctrico estrecho entre la superficie a ser contactada y el alambre. De preferencia, una segunda pluralidad de alambres que corren sustancialmente paralelos entre ellos está dispuesta entre la película transparente y los alambres de dicha primera pluralidad, los alambres de la primera y la segunda pluralidades formando conjuntamente una malla, y los alambres de la segunda pluralidad que se conectan eléctricamente a una segunda barra terminal. La invención logra además los objetivos anteriores mediante la provisión de una pluralidad de electrodos de acuerdo con cualquiera de las modalidades antes descritas en donde los electrodos se forman como una cinta continua, sin fin, que puede cortarse a una longitud que corresponde a la longitud de un arreglo de elementos fotovoltaieos adyacentes a conectarse para formar un módulo PV, en donde los alambres que corren en dirección longitudinal de la tira se cortan en distancias que corresponden a las distancias de las celdas PV. De preferencia, se puede proporcionar una barra terminal sin fin a lo largo de por lo menos uno de los bordes de la película transparente en donde, otra vez de preferencia, a lo largo de cada borde de la película transparente hay dispuestas barras terminales como peines, cuyos dientes q ue alcanzan respectivamente desde un lado entre dos elementos fotovoltaicos adyacentes en el ancho de l os alambres de la primera pluralidad y que están alternativamente en contacto eléctrico con los lados superio r e inferior de elementos fotovoltaicos correspondientes y que están aislados de la otra superficie . La invención logra además los objetivos anteriores mediante la provisión de u n a celda PV o un módulo PV q ue comprende por lo menos u n electrodo o una cinta de electrodo de acuerdo con cualquiera de las modalidades precedentes, comprendiendo una o más celdas fotovoltaicas con un recubrimiento ópticamente transparente, antirreflej'ante, eléctricamenté conductor en por lo menos una de sus superficies, los alambres de la primera pluralidad que se sueldan en el recubrim iento y sobre las barras terminales o marcos terminales respectivos por medio de la aleación. Cuando los a lambres de la primera y la segund a pl uralidades se arreglan para formar una malla, los alam bres de la primera y la segu nda pluralidades áe unen de preferencia conjuntamente en sus puntos de cruce y sobre las barras termi nales o marcos terminales respectivos por medio de la aleación. El electrodo de acuerdo con la invenció n proporciona un contacto óhm eo estrecho y confiable con la superficie a ser contactada y proporciona el logro de resistencia de ser combinada de ocho a diez veces menos de una celda PV o un módulo PV lo cual no solamente mejora la eficiencia de los elementos PV, sino que les permite operar bajo radiación solar de ocho a diez veces concentrada. Esto se refiere particularmente a aquellas modalidades en donde los alambres de la primera y la segunda pluralidades están dispuestos con respecto entre ellos en la forma de una malla y se conectan a conductores de conexión angular o rectangularmente formados. Simultáneamente, durante la producción el grado de automatización y la capacidad de producción pueden ser incrementados sustancialmente. En lo siguiente, se explica la invención con mayor detalle mediante las modalidades ilustradas en los dibujos. La Figura 1 es una vista parcial isométrica esquemática de una celda PV antes, y La Figura 2 después de un paso de calentar y/o presionar durante la producción de una celda PV, La Figura 3 es una vista isométrica esquemática de una malla de alambres de contacto, La Figura 4 es una vista isométrica esquemática de un dispositivo para producir electrodos ópticamente transparentes, de película tipo adhesiva, La Figura 5A es una vista de un electrodo producido con el dispositivo de la Figura 4, La Figura 5B muesíra la sección transversal A - A de la Figura 5A, La Figura 5C es una vista de una cinta de electrodo con alambres que corren transversalmente a la dirección de los alambres de la Figura SA, La Figura 5D muestra la sección transversal A - A de la Figura 5C, La Figura 6A muestra la vista de una cinta de electrodo con una malla de alambre, La Figura 6B muestra la sección transversal B - B de la Figura 6A, La Figura 6C muestra la sección transversal A - A de la Figura 6A, La Figura 7 muestra una vista isométrica esquemática en explosión de los elementos esenciales de una celda PV antes de calentar y presionar, La Figura 8 es una vista isométrica esquemática en explosión de una segunda modalidad de los elementos de una celda PV antes de calentar y presionar, La Figura 9A es una vista de una tercera modalidad de una celda PV, La Figura 9B muestra la sección transversal A - A del elemento foto voltaico de la Figura 9A, La Figura -10 A es la vista de varias celdas PV estando dispuestas en la forma de una tira, dichas celdas PV están conectadas entre ellas en paralelo, La Figura 10B muestra la sección A - A de la Figura 0A, La Figura 10C muestra la sección B - B de la Figura 0A, La Figura 11A es la vista de varias celdas PV en la forma de una tira y con electrodos que forman una malla, dichas celdas están conectadas entre ellas en paralelo, La Figura 11 B muestra la sección A - A de la Figura 11 A, La Figura 12A muestra una modalidad más de un arreglo de celdas PV que están arregladas en la forma de una cinta en la cual las celdas PV están conectadas en serie, La Figura 12B muestra la sección A - A de la Figura 13A, La Figura 13 es la vista de una modalidad más de una cinta de electrodos con alambres de electrodo dispuestos en la forma de una malla, en donde las celdas PV están conectadas también entre ellas en serie, La Figura 14A es la vista de un electrodo sin fin con secciones de electrodo sencillas para formar una celda PV, respectivamente, La Figura 14B muestra la sección A - A de la Figura 12A, La Figura 15A es la vista de un arreglo de celdas PV que están arregladas en serie en la forma de una cinta, La Figura 15 muestra la sección A - A de la Figura 15A, La Figura 15G muestra la sección B - B de la Figura 15A, La Figura 16A muestra una modalidad más de varias celdas PV que están dispuestas en serie en la forma de una cinta, La Figura -16B muestra la sección A - A de la Figura -16A, La Figura 16G muestra la sección B - B de la Figura 16A, La Figura 17 es una vista esquemática en explosión de los elementos de un módulo PV con celdas PV conectadas en serie, La Figura 18 muestra una modalidad más de un módulo PV similar a aquel de la Figura 17, y La Figura 19 muestra una modalidad más de un módulo PV similar a aquel de las Figuras 17 y 18. La Figura 1 muestra una estructura S de semiconductor, por ejemplo silicio (n+n(o p)p+), cuya superficie superior (siempre en relación con la descripción en la Figura) está cubierta con un recubrimiento 4 eléctricamente conductor, transparente, antirreflejante tal como, por ejemplo, óxido de indio-estaño (ITO). El elemento S puede consistir también de un elemento PV de película delgada. La superficie inferior del elemento S se recubre ya sea con un recubrimiento de metal (por ejemplo aluminio) o alternativamente con un recubrimiento 4 eléctricamente conductor, transparente, antirreflejante. El elemento S y el recubrimiento 4 superior forman juntos con el recubrimiento de metal (no representado) o el segundo recubrimiento 4, de ITO inferior, una unidad, aludida en lo sucesivo como una oblea 3. Las dos superficies de la oblea 3 están en contacto con los alambres 1 metálicos, los cuales están recubiertos con un recubrimiento 2 que consiste de una aleación que tiene un bajo punto de fusión. Los alambres 1 pueden estar recubiertos completamente con el recubrimiento 2 de aleación o recubiertos solamente de manera parcial en el lado o lados de frente a la superficie a ser contactada. Enseguida, los alambres recubiertos se aluden como una primera pluralidad de alambres 5'. Están en contacto directo con la superficie o superficies de la oblea 3. La Figura 2 muestra el arreglo de la Figura 1 después de presionar y calentar hasta 120°. El material del recubrimiento 2 de aleación a ablandado y humedecido ligeramente el recubrimiento 4, y está en contacto óhmico con dicho recubrimiento y los alambres 5'. Lo mismo se refiere al caso en el cual el lado inferior del elemento S no se proporciona con un recubrimiento 4 conductor, transparente, antirreflejante, sino con un recubrimiento de metal. La distancia entre los alambres 5' no se requiere que sea uniforme, es decir, los alambres 5' paralelos pueden estar dispuestos en pluralidades de dos o más alambres 5' con distancias diferentes entre los alambres y los alambres de una pluralidad. La forma y tamaño de la sección transversal de los alambres se seleccionan para optimizar la recolección de corriente eléctrica por los alambres, la densidad de la corriente en los alambres, la resistencia en serie de la celda PV y el tamaño del área de oblea sombreada por los alambres 5'. Como se muestra en las Figuras 1 y 2, se pueden seleccionar formas de sección transversal diferentes para los alambres 5', por ejemplo, circular, rectangular, triangular, etc. Por supuesto, para los alambres 5' de una celda PV o módulo PV en particular, respectivamente, se selecciona solamente una forma de sección transversal. La Figura 3 muestra una malla 6 de alambre de alambre 5' de la primera pluralidad y alambres 5" de una segunda pluralidad, en donde los alambres 5', 5" de las primera y segunda pluralidades corren usualmente de manera perpendicular entre ellos. Los alambres 5", por lo menos en la superficie de frente a los alambres 5', están recubiertos también con un recubrimiento 2 de aleación. Sin embargo, si la cantidad de material de aleación en los alambres 5' de la primera pluralidad es suficiente para una conexión mecánica y eléctrica segura de las dos pluralidades de alambres en los puntos de cruce, el recubrimiento de aleación en los alambres 5" de la segunda pluralidad podría ser omitido. En cuanto a la selección de las distancias de los alambres 5" y la forma y área de sección transversal, se van a aplicar las mismas consideraciones que para el arreglo y tamaño de los alambres 5'. Por supuesto, para los alambres 5" se puede seleccionar una forma y tamaño de sección transversal diferente de aquella de los alambres 5'. La Figura 4 muestra la vista esquemática de un dispositivo para producir un electrodo ópticamente transparente, de película tipo adhesiva. Inicialmente, los alambres 5' recubiertos con aleación se enrollan en varios rollos 7, cuyo número iguala al ancho de la celda PV dividido entre las distancias requeridas entre los alambres 5' que corren paralelos, de la primera pluralidad. Por ejemplo, en un ancho de la celda PV de 100 mm y una distancia entre ios alambres de 4 mm, se requieren 26 rollos 7. Los rollos 7 se sujetan en un eje 8, de manera que es posible formar líneas paralelas de alambres 5', que están corriendo a través de aberturas correspondientes en un marco 9. La distancia entre las aberturas en el bastidor 9 se determina por la distancia requerida entre los alambres 5' paralelos. El tamaño y la forma áe las aberturas en el bastidor 9 tienen que corresponder con el tamaño y la forma del área de sección transversal de los alambres 5'. Los alambres 5' paraleles están dispuestos en una película polimérica 10, la cual se suministra desde un tambor 12. La superficie de la película 10 que da de frente a los alambres 5' está recubierta con un adhesivo transparente 1 . El ancho total de la película 10, en la cual están colocados los alambres 5', excede al ancho de uno o un arreglo de varias obleas 3, de manera q e en cada lado de la película 10 permanece una zona de 1.5 a 2 cm libre de alambres 5' (Figura 5A). La película 10 es conducida por el tambor 12 sobre la superficie de un rodillo 13 giratorio y es jalada por un tambor 15, jalando simultáneamente los alambres 5'. Los alambres 5' se presionan en la película 10 por medio de otro rodillo 14 dispuesto arriba del rodillo 13 giratorio. Simultáneamente, la película 10 es calentada por los rodillos 13 y 14, de manera que el adhesivo 11 se ablanda, los alambres 5' se sumergen en el adhesivo 11 y, después de enfriar, permanecen fijados a la película 10 y embebidos en el adhesivo 11. Se recomienda que el lado opuesto de la película polimérica debe ser emprimada mediante material adhesivo para permitir la encapsulación de celda PV adicional entre las capas protectoras. Las Figuras 5A y 5B muestran en detalle el resultado de este proceso, a saber un electrodo -16 transparente. Los alambres 5' que se extienden a lo largo de la película polimérica 10 están embebidos en el adhesivo y presionados sobre la película 10. Una parte de la superfieie de los alambres 5' está sobresaliendo de la superfieie del adhesivo 11. En la Figura 5B, a la izquierda y a la derecha se representa otra vez otras formas de sección transversal posibles de los alambres 5'.

Un dispositivo de producción similar al de la Figura 4 puede ser usado para producir una película polimérica 10 con alambre 5' embebidos que esfán dispuestos transversalmente a la dirección inicial de la película 10 (Figuras, 5C, 5D). El ancho de la película polimérica 10 tiene por eso que corresponder a la longitud requerida de una celda PV o un módulo PV. Después, de que los alambres 5' de la primera pluralidad se empotran en la película 10, se puede cortar en piezas transversales a la extensión inicial de la película 10. La distancia de los alambres 5' y/o 5" no se requiere que sea uniforme, es decir, los alambres 5' y/o 5" paralelos pueden disponerse en grupos de dos o más alambres con distancias diferentes entre los alambres en cada grupo y número de tales grupos. La Figura 6A muestra un electrodo 16 que comprende la película poNmérica 10 transparente y una malla 6 de alambre de los alambres 5' y 5" de las primera y segunda pluralidades. Solamente los alambres 5J' que están colocados más cercanamente a la película polimérica 10 están sumergidos en el adhesivo 11 (ver también Figuras 6B y 6G). Los alambres 5' superiores que llegan a contacto con la superficie o superficies de la oblea 3 no están sumergidos, por lo menos no completamente, en el adhesivo -1-1 (durante la producción de este tipo de electrodo 16 el rollo 7 lleva una malla 6 de alambre, y no se usa el bastidor 9 (Figura 4)). Ya en este punto, los alambres 5' 5" se pueden soldar juntos. Sin embargo, usualmente esto se hace en el momento de ensamblar el electrodo 16 y la oblea 3. Para la película polimérica 10 se puede usar un amplio rango de materiales: el material debe tener una elevada ductilidad, buenas características aislantes, transparencia óptica y estabilidad térmica, resistencia al encogimiento y tener una buena habilidad adhesiva. Ejemplos de tales materiales son Cellophane®, rayón, acetato, fluororesina, polisulfona, resina epóxi y resina de poliamida. Un material adecuado a usarse es también la película polimérica transparente Mylar®. Materiales a usarse de manera preferente son aquellos con base en un fluoropolímero; por ejemplo la película de fluoruro de polivinilo Tediar® y la resina de fluoropolímero ENFE modificada Tefzel®. Estos materiales no se usan solamente en la industria fotovoltaica, sino también para propósitos generales y para productos electrotécnicos para propósitos de laminación. Son adecuados como adhesivo 11 un amplio rango de materiales que tienen temperatura de ablandamiento que fluctúa desde aproximadamente 90 hasta 110?? y que tienen una buena adhesión a películas poliméricas emprimadas de manera preliminar y la superficie de la oblea 3. Los materiales preferidos son materiales acrílicos adhesivos, materiales de hule adhesivos, materiales de silicio adhesivos y materiales de éter polivinílico adhesivos así como también materiales epóxi adhesivos. Los materiales a usarse de la manera más preferible son acetato de etilenvinilo, por ejemplo, suministrado por HI-SHEET INDUSTRIES, LTD y aquellos suministrados por DuPont meíaerilato de -p o lime-til o 68080, copolímero de metaerilato 68040, Gopolímero de metaerilato 68070. La capa 1 de adhesivo tiene que ser suficientemente gruesa con el fin de proporcionar una conexión confiable del electrodo con la oblea 3. El espesor dé la capa de adhesivo no debe exceder, sin embargo, el espesor de los alambres 5', de manera que parte de los alambres 5J que sobresalen del adhesivo 11, dicha parte está recubierta con la aleación 2 y no está sumergida en el adhesivo 11 puede más tarde formar un contacto óhmico directo con la superficie eléctricamente conductora de la oblea 3 (Figuras 5A, 5D, 6B, 6C). La película polimérica 10 tiene que ser suficientemente gruesa, de manera que sea suficientemente estable cuando se aplica el adhesivo 11 y cuando se jala bajo presión y calor cuando se une a los alambres 5' 5". De manera simultánea, debe ser tan delgada como sea posible con el fin de alcanzar elasticidad y transparencia elevadas para que la luz pase a través de la misma. De preferencia, el espesor de la película polimérica 11 fluctúa entre 10 y 50 µ??. Como se mencionó antes es preferible si el lado opuesto de la película polimérica está imprimada con un material adhesivo. En las Figuras 5 y 6 la película polimérica 10 se muestra con el adhesivo 11 y los alambres 5' (o la malla 6 con los alambres 5', 5") con el recubrimiento 2 de aleación sobresaliendo de la superficie del adhesivo 11, formando un electrodo 16 adhesivo ópticamente transparente tipo película sin fin. El electrodo 16 de esta invención puede aplicarse a la producción de celdas PV y módulos PV. Por lo tanto, se requieren tipos diferentes de varillas o barras metálicas y conexiones con el fin de colectar la corriente del electrodo 16 y transmitirla posteriormente.

Es por lo tanto recomendable unir las varillas o barras metálicas al electrodo 16 mediante algunas gotas de pegamento o mediante calentamiento local breve, pegando o fijando así las varillas o barras metálicas al adhesivo 11 del electrodo 16. La distancia entre las barras metálicas y tipos diferentes de conexiones tiene que diseñarse de tal manera que haya suficiente espacio entre las obleas 3 de manera que no harán contacto eléctrico directo con los elementos de construcción cuando se expanden térmicamente bajo calentamiento hasta de 160° C durante el ensamblado de la oblea 3 y del electrodo 16. La Figura 7 muestra una representación sacada de una celda PV antes de su ensamblado por medio de presión y calentamiento. Los electrodos 16 se disponen respectivamente arriba y debajo de la oblea 3. En una dirección transversal a la extensión longitudinal de los alambres 5' de los electrodos 16, están dispuestos en dos lados opuestos de la obl&a 3 una primera barra 20 terminal y una segunda barra 22 terminal, las cuales en sus lados inferior o superior, respectivamente, están provistos con un recubrimiento 21 que consiste de una aleación eléctricamente conductora con un bajo punto de fusión. Los alambres 5' del electrodo 46 superior están extendiéndose desde el borde derecho de la oblea 3 hasta el borde izquierdo de la segunda barra 22 terminal. A la inversa, los alambres 5' del electrodo 16 inferior están extendiéndose desde el borde izquierdo de la oblea 3 hasta el borde derecho de la primera barra 20 terminal. Después de calentar y presionar, los alamores 5' del electrodo 16 superior están en contacto óhmico con la segunda barra 22 terminal, izquierda y la superficie superior de la oblea 3, mientras que los alambres 5' del electrodo 16 inferior están en contacto óhmico con el lado inferior de la barra 20 terminal y el lado inferior de la oblea 3. Las aleaciones 2, 21 eléctricamente conductoras con un bajo punto de fusión pueden representarse ya sea mediante soldaduras comunes o desarrolladas especialmente en la base de diferentes metales, como Ag, Bi, Cd, Ga, In, Pb, Sn, Ti, etc. También es posjble usar material electroconductor compuesto de adhesivos orgánicos con partículas metálicas o aleaciones. La Figura 8 muestra una estructura similar, sin embargo, con barras 20, 22 terminales formadas de manera angular y electrodos 16 con alambres 5', 5" dispuestos en la forma de una malla 6. Después de presionar y calentar, la malla 6 del electrodo 16 Inferior está en contacto óhmico con la primera barra 20 terminal derecha, formada de manera angular y el lado inferior de la oblea 3, mientras que la malla 6 del electrodo 16 superior está en contacto óhmico con la segunda barra 22 terminal formada de manera angular y el lado superior de la oblea 3. Las Figuras 9A y 9B muestran una celda PV, en donde las barras terminales están eonfiguradas en la forma de un bastidor 17 laminado de tres capas, en la ventana de la cual se acomoda la oblea 3 correspondiente. Los alambres €' están eorriendo entre dos lados opuestos del bastidor 17, sobre cuyos lados están soldados como un resultado del calentamiento y la presión.

Como se muestra en más detalle en la Figura 9B, el bastidor 17 comprende dos bastidores 18 metálicos, entre los cuales hay dispuesta una película 19 aislante adhesiva de preferencia en dos lados. En los lados externos de los dos bastidores 18, respectivamente, se aplica un recubrimiento 21 de aleación conductora. Este recubrimiento puede ser omitido cuando la cantidad del material en los alambres 5' es suficiente para un contacto óhmico confiable entre el bastidor 17 y los alambres 5'. En este caso, se recomienda que el bastidor 17 debe ser estañado. Esta modalidad es adecuada también para uso con un electrodo 16 en la forma de una malla, en donde los alambres 5" de la segunda pluralidad (no mostrada) corren perpendicularmente a los alambres 5' de la primera pluralidad y están en contacto óhmico con los lados correspondientes del bastidor 17 representado en la Figura 9. Las siguientes modalidades ilustran como, con la ayuda del electrodo 16 de esta invención, el cual se produce en la forma de una cinta sin fin, se puede conectar un arreglo de celdas PV en serie y paralelo entre ellas por lo que se constituyen módulos PV. Las Figuras 10A, 1QB y 10C muestran un electrodo 16 sin fin con barras 23 terminales como peine, las barras 24 longitudinales de las cuales fuera de los alambres 5' que corren en paralelo a ellos en la dirección de la extensión longitudinal del electrodo 16 sin fin. Las barras 24 longitudinales están conectadas integralmente con barras 25 transversales que corren de manera transversal (los "dientes" del peine), las cuales, desde una o la otra dirección, respectivamente, están sobresaliendo en los espacios entre las obleas 3. Como se muestra en la Figura 10B (sección transversal A-A de la Figura 10A), las superficies superiores de las barras 25 transversales izquierdas están provistas con una película 19 aislante, mientras que en la superficie inferior se aplica un recubrimiento 21 que consiste de una aleación eléctricamente conductora. Para las barras 25 transversales derechas la película 19 aislante se deposita en la superficie inferior y el recubrimiento 21 que consiste de una aleación conductora se deposita en la superficie superior. La Figura 10C muestra la sección transversal B-B de la Figura 10A. En la modalidad mostrada en las Figuras 10A a 10C las celdas PV en arreglo en esa manera están conectadas en paralelo entre ellas, puesto que las barras 25 transversales izquierdas respectivas están conectadas eléctricamente a los lados inferiores de las obleas 3 y las barras 25 transversales derechas respectivas están conectadas eléctricamente con el lado superior de las obleas 3 que están colocadas en el lado derecho de ellas. Las Figuras 1-1 A y -1-1 B muestran una modalidad, en donde las conexiones paralelas de celdas PV similares a las Figuras 9A y 9B están configuradas en la -forma de un bastidor 17 de tres capas, que se laminan a partir de un arreglo sin fin de bastidores 18 metálicos dispuestos en serie y una película p o limé rica 19 dispuesta entre estos bastidores 8. En ios lados externos de los bastidores 18 se deposita un recubrimiento 21 conductor que se funde a bajas temperaturas.

Este recubrimiento 21 está en contacto óhmico con los alambres 5' y 5" del electrodo 16. En esta modalidad, las obleas 3 están colocadas dentro de las "ventanas" del bastidor 17 y las celdas PV están conectadas en paralelo entre ellas por medio de los electrodos 16 superior e inferior.

Las Figuras 12A y 12B muestran una conexión en serie de varias celdas PV. Las barras 25 terminales que corren en dirección transversal a la extensión longitudinal del electrodo 16, con alambre 5' interrumpidos periódicamente, se proporcionan con un recubrimiento 21 en sus lados superior e inferior, respectivamente. Por lo tanto, los alambres 5' del electrodo 16 superior proporcionan contacto óhmico entre el lado superior de una barra 25 terminal y el lado superior de la oblea 3 dispuesta en el lado derecho de la misma, mientras que los alambres 5' del electrodo 16 inferior proporcionan contacto óhmico entre el lado inferior de cada barra 25 terminal y el lado inferior de la oblea 3 dispuesta en el lado izquierdo de la misma. La Figura 13 muestra un electrodo 16 sin fin, en donde la conexión en serie de las celdas PV se realiza por medio de barras 26 terminales metálicas en forma de U. Las barras 24 de las barras terminales que corren en la dirección longitudinal están en contacto óhmico con los alambres 5", y las barras 25 transversales de las mismas que corren en una dirección transversal al electrodo 16 están en contacto óhmico con los alambres 5'. Las obleas 3 están colocadas dentro del espacio e las barras 26 terminales metálicas en forma de U y entre los électrodos 16 superior e inferior.

Las conexiones de las obleas 3 con los alambres 5' son similares a aquellas mostradas en la Figura 12B. Las Figuras 14A y 14B muestran un electrodo 16 como se puede usar para la conexión en serie de las celdas PV como se representa en las Figuras 12A y 12B y de manera análoga para el arreglo de la Figura 13. Los alambres 5' son cada uno interrumpidos por perforaciones 29, que incluyen ya sea solamente un alambre 5' o varios alambres 5', respectivamente. Por supuesto, la solidez del electrodo 16 permanece mejor cuando las perforaciones 29 interrumpen solamente un alambre 5', en comparación con el caso donde se perforan varios alambres vecinos. En el último caso, se recomienda que una cinta de película polimérica adhesiva transparente (no mostrada) se aplique en la parte perforada del electrodo 16 en una dirección transversal a la extensión longitudinal del electrodo 16. De manera similar, en la modalidad de la Figura 13, las barras 24 terminales que corren en la dirección longitudinal pueden ser interrumpidas también, junto con los alambres 5'. Así, en los lados inferior y superior de la oblea 3, respectivamente, pueden usarse electrodos -16 idénticos, los cuales se cambian con respecto entre ellos solamente por el ancho de la distancia entre las barras 25 transversales y el borde de la siguiente oblea 3. Una construcción básicamente diferente de las conexiones para transportar la energía eléctrica se describe con referencia a las Figuras 15 a 19. El elemento básico del arreglo de acuerdo con la Figura 15, es un doble bastidor 27 de tres capas lam inad as que comprende dos bastidores metál icos (d e preferencia lámina de cobre) 28 y una pel ícula 1 9 aislante provista entre estos bastidores. En la barra central del doble bastidor 27 y paralelo a la misma se proporcio na u n escalón . La altura de d icho escalón corresponde al espesor d e la hoja de metal, és decir aproximadamente de 0.2 a 0.3 m m (Figuras 1 5A, 1 5B , 1 5C). Como se ve de la Figura 15B, los bastidores 28 metálicos están superpuestos en posiciones cambiadas con respecto entre el los , es decir la parte superior izq uierda de un bastidor 28 metálico está dispuesta arriba de la parte inferior derech a del bastidor 28 izquierdo adyacente. La película 1 9 aislante provista entre los dos bastidores 28 metálicos superpuestos de bastidores 27 dobles adyacentes se dobla en sus extremos en una dirección hacia arriba o hacia abajo y se extiende hasta la superficie de la construcción del bastidor 27. Las obleas 3 están colocadas dentro de las "ventanas" del bastidor 27. Los alambres 5' de los electrodos 16 perforados superior e inferior están en contacto óhmico con las superficies de la oblea 3, y las barras izquierda y derecha respectivas d e cad a una de las ventanas del bastidor. Los alam bres 5" están conectados eléctricamente con los alambres 5' y las barras superior e inferior respectivas de los bastidores. Las superficies de los bastidores 28 metálicos en contacto con los alambres 5' , si es necesario, están reeubiertas con un recubrimiento 21 de aleación que tiene un bajo punto de fusión o solo están estañadas. Así, es posible interconectar en serie un arreglo de celdas PV de cualquier número. Las Figuras 16A, 16B y 16C muestran una construcción similar, pero sustancialmente simplificada, en donde el electrodo 16 no perforado corresponde a aquel mostrado en las Figuras 5C y 5D. En este caso, se utilizan barras 32 longitudinales con un escalón. Estas barras 32 longitudinales están alineadas como los bastidores 28 como se representan en las Figuras 15B y 15C. La Figura 17 muestra en una representación extraída, representativa de un arreglo completo, dos bastidores 28 metálicos sobrepuestos con un escalón en la parte media y dispuestos en posiciones cambiadas con respecto entre ellos. El aspecto especial de esta disposición es que las barras 31 transversales están abarcando las ventanas derechas inferiores respectivas, dichas barras 31 que están conectadas integralmente con el bastidor 28 metálico. En esfa modalidad, las barras 31 toman la función de los alambres 5' del electrodo 16 inferior de esta invención, es decir, en la celda PV completada están en contacto óhmico con la superficie inferior respectiva de la oblea 3 colocada arriba de ellas. Gon el fin de completar el arreglo sin fin de celdas PV conectadas en serie, se proporcionan bastidores 30 sencillos en sus extremos, en donde el bastidor 30 sencillo proporcionado en el extremo izquierdo del arreglo está provisto también con barras 31. La construcción se completa por un electrodo 16 superior con mallas 6 de electrodo, los alambres 5' de las cuales están perforados y después de calentar y presionar se conectan con la superficie superior de la oblea 3 y bastidores 28 y 30. El electrodo 16 inferior tiene secciones de alambre 5" o campos de alambre 5" perforados corriendo en dirección longitudinal, dichas secciones de alambre o campos de alambre estando conectados en la celda PV completa con las barras 31 y el bastidor 30. Aquí, toman la función de los alambres 5", es decir de los alambres que están conectados solamente de manera directa con la superficie inferior de la oblea 3. La Figura 18 muestra una modalidad similar a la de la Figura 17 con la diferencia de que se proporciona una película polimérica 10 transparente en lugar del electrodo 16 inferior a la cual se aplica un adhesivo 11. Finalmente, en la Figura 19 se muestra una modalidad similar a la representada en las Figuras 17 y 18. El electrodo 16 superior tiene una malla 6 no interrumpida. Con el fin de que los alambres 5' del electrodo 6 puedan ser perforados después del término de la conexión en serie de las celdas PV en la barra izquierda y en la barra central del bastidor 28 así como también en las barras izquierda y derecha del bastidor -30 superior e inferior se proporciona una ranura 33. Esta ranura 33 corre paralela al escalón. Estas ranuras 33 permiten que los alambres 5' del electrodo 16 superior se corten completamente después de ensamblar el módulo PV. El ancho de la ranura 33 se calcula de tal modo que los alambres 5' después de la perforación queden permanentemente interrumpidos y aislados entre ellos.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un electrodo para hacer contacto con una superficie eléctricamente conductora, en particular para hacer contacto con por lo menos una superficie de un elemento fotovoltaico (oblea 3), el electrodo que comprende una película 10 ópticamente transparente, eléctricamente aislante, una capa (11) de adhesivo provista en una superficie de dicha película 10, y una primera pluralidad de alambres (5') eléctricamente conductores, sustancialmente paralelos que están empotrados en la capa (11) de adhesivo, una parte de las superficies de dichos alambres (5') que sobresale de la capa (11) de adhesivo y por lo menos en la superficie que sobresale de la capa 11 de adhesivo que está cubierta por un recubrimiento (2) que consiste de una aleación con un bajo punto de fusión, en donde los alambres (5') de esta primera pluralidad están conectados eléctricamente a una primera barra (20) terminal. -2. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una segunda pluralidad de alambres (5") que corren sustancialmente paralelos entre ellos está dispuesta entre la película transparente (10) y los alambres (5') de dicha primera pluralidad, los alambres (5\ 5") de las primera y segunda pluralidades formando juntos una malla (6), y los alambres (5") de la segunda pluralidad que están conectados eléctricamente a una segunda barra (22) terminal. 3. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las primera y segunda barras (20, 22) terminales están conectadas eléctricamente entre ellas. 4. El electrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones précedentes, en donde Ia(s) barra(s) (20, 22) terminal(es) está(n) provista(s) en los extremos respectivos de los alambres (5\ 5"). 5. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la(s) barra(s) (20, 22) terminal(es) está(n) provista(s) en extremos opuestos de los alambres de la primera o de las primera y segunda pluralidades de alambres (5', 5") fuera del contorno del elemento fotovoltaico (oblea 3), a la superficie de las cuales se van a conectar los alambres (5', 5"). 6. El electrodo de acuerdo con cualquiera de tas reivindicaciones 1 a 5, en donde las primera y segunda barras (20, 22) terminales están conectadas para formar un ángulo (Figura 8). 1. El electrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde las barras (20, 22) terminales están formadas como un bastidor en forma de U, los alambres de una de las dos pluralidades (5') que se conectan a la base y los alambres de la otra pluralidad (5") se conectan a las patas libres de la U (Figura 13). 8. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque las barras (32) terminales se extienden sobre la longitud de dos elementos (3) -fotovoJtaieos adyacentes a ser eoneetados y que se proporciona un escalón en sus centros, de manera que una pluralidad de barras (32) terminales puede ser acomodada conjuntamente formando una hilera, en la cual se dispone la mitad de una barra (32) terminal debajo o arriba de las mitades inferior o superior, respectivamente, de la barra (32) terminal en la vecindad, en donde se proporciona una película (19) aislante entre las barras (32) terminales. 9. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 5, en donde las barras terminales están formadas como un bastidor (17) cerrado, el área abierta (ventana) de dicho bastidor (17) que excede las dimensiones del elemento (3) fotovoltaico correspondiente (Figura 9). 10. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la(s) barra(s) terminal(es) se forma(n) como un bastidor (17) doble con dos ventanas adyacentes, cuya área abierta excede las dimensiones de los elementos (3) fotovoltaicos correspondientes. 11. El electrodo de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10, en donde el bastidor (17) comprende dos bastidores (18) metálicos con una película (19) aislante provista entre ellos. 12. El electrodo de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11, en donde se proporciona un escalón en la barra central del bastidor (17) doble, de manera que una pluralidad de bastidores (17) puede ser acomodada junta formando una hilera, en la cual la mitad de un bastidor (17) doble está dispuesta debajo o arriba de las mitades inferior o superior, respectivamente, del bastidor (17) doble vecino. 13. El electrodo de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en donde se proporciona una ranura (33) en la barra central del bastidor (28) doble, dicha ranura que eorre paralela a dicho escalón, de manera que a la terminación de un módulo PV los alambres (5') transversales de) electrodo (16) pueden ser cortados. 14. El electrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde barras (31) metálicas están abarcando por lo menos una ventana del (de los) bastidor(es), dichas barras (31) que están conectadas integralmente con el bastidor (18) metálico correspondiente. 15. Un pluralidad de electrodos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en dónde los electrodos están formados como una cinta continua, sin fin, la cual puede ser cortada a una longitud que corresponde a la longitud de un arreglo de elementos (3) fotovoitaicos adyacentes a ser conectados para formar un módulo PV, en donde los alambres 5' que corren en dirección longitudinal de (a cinta se cortan en distancias que corresponden a las distancias de las celdas PV (Figura 14). 16. La cinta de electrodo de acuerdo con la reivindicación 5, en donde se proporciona una barra (22) terminal sin fin a lo largo de por lo menos uno de los bordes de la película transparente (10). 17. La cinta de electrodo de acuerdo con la reivindicación 16, en donde a lo largo de cada borde la película transparente (10) están dispuestas barras (23) terminales como peine, cuyos dientes (25) que alcanzan respectivamente desde un lado entre dos elementos (3) fotovoitaicos adyacentes sobre el ancho de los alambres (5') de la primera pluralidad y alternativamente que están en contacto eléctrico con los lados superior e inferior de elementos (3) fotovoitaicos correspondientes y que están aislados de la otra superficie. 18. Una celda PV o un módulo PV que comprende por lo menos un electrodo (16) o una cinta (16) de electrodos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una o más celdas (3) fotoyoltaicas con un recubrimiento (4) ópticamente transparente, antirreflejante, eléctricamente conductor en por lo menos una de sus superficies, los alambres (5') de la primera pluralidad que están soldados sobre el recubrimiento (4) y sobre las barras (20) terminales respectivas én bastidores (17) terminales por medio de la aleación (2). 19. Una celda PV o un módulo PV de acuerdo con fa reivindicación 18, que comprende un electrodo (16) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde los alambres (5', 5") de las primera y segunda pluralidades están unidos conjuntamente en sus puntos de cruce y sobre las barras terminales o bastidores terminales respectivos por medio de la aleación (2). RESUMEN Se describe un electrodo para hacer contacto con una superficie eléctricamente conductora, en particular para hacer contacto con por lo menos una superficie de una oblea 3 de elemento fotovoltaico, el electrodo que comprende una película 10 ópticamente transparente, eléctricamente aislante, una capa 11 de adhesivo provista en una superficie de dicha película 10, y una primera pluralidad de alambres 5' eléctricamente conductores, sustancialmente paralelos que están empotrados en la capa 11 de adhesivo, una parte de las superficies de dichos alambres 5' que sobresale de la capa 11 de adhesivo y por lo menos en la superficie que sobresale de la capa 11 de adhesivo estando cubierta por un recubrimiento 2 que consiste de una aleación con un bajo punto de fusión, en donde los alambres 5' de la primera pluralidad están conectados eléctricamente a una primera barra 20 terminal. Se puede formar una pluralidad de dichos electrodos como una cinta continua, sin fin, la cual se puede cortar a una longitud que corresponde a aquella de un arreglo de elementos 3 fotovoltaicos adyacentes a ser conectados para formar un módulo de PV, en donde los alambres 5' que corren en dirección longitudinal de la cinta se cortan en distancias que corresponden a las distancias de las celdas PV. Una celda PV o un módulo PV que comprende por lo menos un electrodo 16 o una cinta 16 de electrodo como se describió antes puede comprender una o más celdas 3 fotovoltaicas con un recubrimiento 4 ópticamente transparente, antirreflejante, eléctricamente co nductor en por lo menos una de sus superficies, los alambres 5' de la primera plu ralidad estando soldad os sobre el recubrimiento 4 y sobre las barras 20 terminales o bastidores 1 7 term inales respectivos por medio de la aleación 2.