光伏设施和安置光伏设施的方法

摘要

本发明涉及一种光伏设施(1)，其特征在于，其包括旨在至少部分地覆盖废物堆的密封篷布(3)和至少两个柔性光伏模块(4)，所述柔性光伏模块(4)包括基于单晶或多晶硅的光伏单元(5)，所述至少两个柔性光伏模块(4)相互连接并通过粘接固定到所述密封篷布(3)上。本发明还涉及一种安置这样的光伏设施的方法(100)，其中，在已将所述密封篷布(3)放置在所述废物堆(2)上之后粘接所述至少两个柔性光伏模块(4)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于废物堆的光伏设施。本发明还涉及一种安置这种类型的光伏设施的方法。

背景技术

一些废物，例如采矿作业产生的废物堆，以堆的形式存储，堆可能变得很大，并且可能会分布在大的表面面积上。这些由此专用于仅存储废物的大的表面面积的价值非常小。

而且，这些堆暴露于降雨。雨水可渗入堆中，并由于在该废物中可能存在污染成分而影响地下水的质量。因此在将渗入的雨水重新引入含水层之前，必须对其进行处理，这成本高昂。

为了避免这种情况，如例如在专利申请WO2011/148139中解释的，用密封篷布覆盖堆，在该专利申请中废物堆尤其包括分解材料，如果雨水与积累的碎屑接触，该分解材料可能会潜在地污染所述雨水。

堆的坡度和篷布能够使雨水改向以收集雨水，由此防止雨水渗入。篷布还配备有设计为将太阳能转换成电能的柔性光伏模块，由此从废物堆的大的表面面积创造价值。与篷布关联的该类型的光伏模块尤其是在专利申请WO2015/192126中公开。然而，所述模块的光伏单元包括呈非晶硅薄层形式的硅。所述硅结构在通过光伏效应进行能量转换方面的产率不是很高，且相对成本高昂。而且，在旨在弯曲的柔性衬底上沉积该类型的光伏单元可能会导致所述光伏单元的故障或破裂。

发明内容

本发明旨在提供一种成本较低且具有改善的产率的装置，以用于在由惰性和不可分解的材料构成的废物堆的情况下由所述大的可用表面面积创造更高的价值。

为了该目的，本发明涉及一种光伏设施，其特征在于，其包括旨在至少部分地覆盖废物堆的密封篷布和至少两个柔性光伏模块，所述柔性光伏模块包括基于单晶或多晶硅的光伏单元，所述至少两个柔性光伏模块相互连接并通过粘接固定到密封篷布上。

由此，可以理解，密封篷布使得能够密封废物堆，从而防止雨水渗入，而布置在篷布上的柔性光伏模块使得能够以更高的产率生产太阳能。

该光伏设施由此受益于废物堆的可用坡度，该坡度一般被增大以收集雨水，例如大约为20°至40°。该坡度为柔性模块提供有利的取向，以成功地生产太阳能电力和通过坡度排出雨水来自然地进行清洗。

该光伏设施还受益于大的可用废物存储表面面积，该表面面积以前几乎没有价值。

而且，柔性光伏模块重量轻的性质使得密封篷布有可能不受到机械应力。

将密封篷布布置在表面上可防止渗入结构，这种渗入可能会导致密封故障和废物堆或垃圾堆基部的质量问题。

模块的柔性还允许模块适应于地形的拓扑。

硅的单晶或多晶结构允许比非晶硅结构的情况更好的产率。

而且，通过粘接来固定柔性模块是一种低侵略性的组装工艺。由此，降低了在固定模块时损坏密封篷布的风险。而且，通过粘接来固定可以容易地拆除，使得在必要时能够取下柔性模块以进行替换，而不会损坏篷布的密封性，或甚至能够在故障模块上重新附接新的模块。

该光伏设施的夹在柔性光伏模块与密封篷布之间的胶水例如包括丁基胶。该类型的胶水在涂抹之后就不会蠕动。

根据一个实施例，所述至少两个柔性光伏模块分别由光伏单元的柔性层压板形成，所述光伏单元的柔性层压板包括一层相互连接的光伏单元、夹着该光伏单元层的前部和后部封装层。

根据一个具体实施例，所述至少两个柔性光伏模块分别包括至少一个按以下布置的层的堆叠：

-位于面板前部的半透明层；

-玻璃纤维干织物层；

-预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层；

-光伏单元层；

-第二玻璃纤维干织物层；和

-第二预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层；

-位于面板后部的层。

所述光伏设施可包括至少一个大致呈平行六面体形状的接线盒，所述接线盒包括：

-设计为与所述柔性光伏模块的表面接触地布置的接触面；

-布置为与所述接触面垂直并具有至少一个开口的连接面，所述开口被设计为允许至少一条连接电缆穿过；

-包括至少一个固定装置的固定面，所述固定装置用于将所述光伏设施的链返回电缆固定到所述接线盒，所述固定面被布置为与所述接触面和所述连接面垂直。

本发明还涉及一种安置如上所述的光伏设施的方法，其中，在已将密封篷布放置在废物堆上之后粘接所述至少两个柔性光伏模块。

由此便利了光伏设施在废物堆上的安置。

实际上，当篷布已在废物堆上放置好时，通过粘接将模块固定到篷布上实施起来是最简单的，尤其是与通过焊接的固定方式相比，后者在现场实施起来较为复杂。

同样地，在不事先固定模块的情况下将密封篷布安置到堆上实施起来最简单。之后安置模块允许运输和安置时的密封篷布更轻，而且这些篷布在这些操作期间可以折叠。

而且，在放置篷布之后固定柔性模块允许与拓扑的实际情况相比更加准确的布设和有效地定位篷布，尤其是防止可能的缝隙。

而且，在安置篷布之后粘接的柔性模块承受较少的机械应力，这使得所述设施更加牢固。

而且，可以将粘接在密封篷布上的柔性光伏模块的曲率半径限制为20cm。

附图说明

通过阅读以下参照附图和作为非限制性例子给出的对实施例的说明，本发明的其它特征和优点将变得清晰，在附图中：

图1是布置在废物堆上的光伏设施的示意图。

图2是光伏设施的局部的示意性截面图。

图3是柔性光伏模块的示意性仰视图。

图4是根据第一实施例的柔性光伏模块的示意性截面图。

图5是根据第二实施例的柔性光伏模块的示意性截面图。

图6是光伏设施的另一示意图。

图7是根据一个实施例的接线盒的示意图。

图8是用于安置光伏设施的方法的步骤的示意图。

在这些图中，相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

以下实施例是举例。尽管说明书提及一个或更多个实施例，但这不一定意味着每次提及都涉及相同的实施例，或是这些特征仅适用于一个实施例。不同实施例的个体特征还可组合和/或互换以提供其它实施例。

在以下说明中，“前部层”指柔性模块的在柔性模块安装好时首先暴露于太阳光射线的表面。类似地，在以下说明中，“后部层”指与前部层相对的层，即太阳光射线在其穿过安装好的模块行进期间最后照射的表面。

在以下说明中，“柔性”指在施加一定曲率半径时模块不会开裂。在本发明中，模块应能够无损地承受50cm的曲率半径。

而且，参照图4和图5，形成柔性模块的各个层彼此间隔开。提供该图示仅是为了更好地辨识各个层。在安装状态下，所示出的各个层彼此接触。

图1示出布置在废物堆2上的光伏设施1。该废物堆主要由惰性固体废物和矿物质构成，比如源自采石场的废物。

光伏设施1包括旨在至少部分地覆盖废物堆2的密封篷布3。篷布3也可覆盖例如形成于堆2的底部以排泄雨水18的通道17。

密封篷布3是不可渗透的。它例如包括一种或多种聚合物，比如聚乙烯(PE)、沥青、聚烯烃(TPO)、乙烯丙烯二烃单体(EPDM)或聚氯乙烯(PVC)。这些聚合物材料可能地可以用纤维增强和/或是多层的。

光伏设施1还包括至少两个柔性光伏模块(或柔性光伏面板)4，这些柔性光伏模块包括基于单晶或多晶硅的光伏单元5，这两个柔性光伏模块4相互连接并通过粘接固定到密封篷布3。夹在柔性光伏模块4和密封篷布3之间的胶水9(见图2)例如包括丁基胶。该类型的胶水在涂抹之后就不会蠕动。

柔性光伏模块4包括例如基于单晶或多晶硅的光伏单元5，这些光伏单元能够借助于所述光伏单元的部件的光伏效应将太阳的电磁辐射转换成电能。

根据图3和图4所示的一个实施例，柔性光伏模块4分别由光伏单元5的柔性层压板形成，该柔性层压板包括相互连接的光伏单元5的层、夹着该光伏单元5的层的前部封装层6和后部封装层7。该柔性层压板可例如通过常规层压方法来获得，即通过提高形成层压板的不同层的堆叠的温度，然后例如在真空下或在惰性气氛中给所述堆叠施加压强一段预定时间。

参照图4，前部封装层6和后部封装层7每个包括玻璃纤维织物51、71和封装树脂53、73。更具体地说，封装树脂53、73被布置在光伏单元5的层与玻璃纤维织物51、71之间，以确保玻璃纤维织物51、71与光伏单元5的层之间的结合。作为变型，前部层6和后部层7中的每个都可由单个浸渍玻璃纤维织物的层形成。

至少前部封装层6是透明的，以允许太阳光射线到达光伏单元5的层，从而允许它们将光伏能转换成电能。

当安装好柔性层压板时，太阳光射线首先穿过前部封装层6，然后穿过光伏单元5的层，然后穿过(如果它们没有被吸收)后部封装层7。

柔性模块4还可以包括布置在前部封装层6上的由柔性且透明的材料制成的外部膜8。该外部膜使得能够增大层压板对湿度的密封性，和/或提供对紫外线辐射的屏障，和/或限制模块4的由于柔性层压板4暴露于气候侵扰和尘埃而造成的结垢。

前部封装层6和后部封装层7每个具有例如介于0.05mm至3mm之间的厚度E。前部封装层6和后部封装层7的这样的厚度E使得能够获得具有小厚度的柔性层压板，这尤其使得能够降低与其运输和其重量相关的成本。

根据一个具体实施例，柔性光伏模块4分别如在专利申请WO2018/060611中所述地设计，该专利申请的内容通过引用并入本申请中。

柔性光伏模块4(或专利申请WO2018/060611中的光伏面板)包括至少一个多个层的堆叠，这些层具有以下布置(图5)：

-位于面板前部的半透明层C1；

-玻璃纤维干织物层C2；

-预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C3；

-光伏单元层C4；

-第二玻璃纤维干织物层C5；

-第二预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C6；

-位于面板后部的层C7。

前部层C1和/或后部层C7可由聚合物形成。

位于面板前部的半透明层C1、玻璃纤维干织物层C2、预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C3形成前部封装层6。玻璃纤维干织物层C5、预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C6和面板的后部层C7形成后部封装层7。

所述模块4可通过在专利申请WO2018/060611中描述的光伏单元面板制造方法来获得。该制造方法包括加热和堆叠包括不同材料的多个层的步骤，其包括放置以下层：

-半透明前部层C1；

-至少两个玻璃纤维干织物层C2、C5；

-至少两个预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C3、C6；

-光伏单元层C4；

-后部层C7，半透明前部层C1和光伏单元层通过玻璃纤维干织物层C2、C5中的一个和预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C3、C6中的一个分隔开，光伏单元层C4和后部层也通过玻璃纤维干织物层C2、C5中的一个和预浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物层C3、C6中的一个分隔开。

为了将光伏设施1连接到尤其是逆变器，光伏设施1可包括至少一个接线盒10(图6和7)。

该接线盒10大致呈平行六面体形状，其包括：

-设计为与柔性光伏模块4的表面接触地布置的接触面11；

-布置为与接触面11垂直并包括至少一个开口的连接面12，该开口被设计为允许至少一条连接电缆13穿过；

-包括至少一个固定装置15的固定面14，该固定装置用于将光伏设施1的链返回电缆16固定到接线盒10，该固定面14被布置为与接触面11和连接面12垂直。

固定装置15可包括一个或更多个用于链返回电缆16的保持钩，比如弹性夹。接线盒10可以螺固、粘接、或夹固到柔性光伏模块4的表面。

接线盒10可以排齐。

光伏设施1可包括一个或多个接线盒10，例如每个柔性光伏模块4两个接线盒10。

使用这种类型的接线盒10使得能够确保链返回电缆16的固定，并且保证在柔性模块4与逆变器之间往返时产生的能量的相同路径。而且，固定装置15的存在使得能够省去可能会导致存在感应环路的复杂、显著、昂贵的布线。

由此，可以理解，密封篷布3使得能够密封废物堆2，从而防止雨水渗入，同时布置在篷布3上的柔性光伏模块4使得能够生产太阳能。

光伏设施1由此受益于废物堆2的可用坡度，其一般被增大以收集雨水，例如大约为20°至40°。该坡度为柔性模块4提供有利的取向，以成功地生产太阳能电力和通过坡度排出雨水来自然地进行清洗。

光伏设施1还受益于大的可用废物存储表面面积，该表面面积以前几乎没有价值。

柔性光伏模块4重量轻的性质还使得密封篷布3有可能不受到机械应力。

将密封篷布3布置在表面上可防止渗入结构，这种渗入可能会导致密封故障和废物堆或垃圾堆基部的质量问题。

模块4的柔性还允许模块4适应于地形的拓扑。

而且，通过粘接来固定柔性模块4是一种低侵略性的组装工艺。由此，降低了在固定模块4时损坏密封篷布3的风险。而且，通过粘接来固定可以容易地拆除，使得在必要时可取下柔性模块4以行替换，而不会损坏篷布3的密封性，或甚至能够在故障模块上重新附接新的模块。

在安置光伏设施1期间，还可以在密封篷布3已被布置在废物堆2上(图8，步骤101)之后将柔性光伏模块4粘接到密封篷布3上(图8，用于安置光伏设施的方法100的步骤102)。

实际上，当篷布3已在废物堆2上放置好时，通过粘接将模块4固定到篷布3上实施起来是最简单的，尤其是与通过焊接的固定方式相比，后者在现场实施起来较为复杂。

同样地，在不事先固定柔性模块4的情况下将密封篷布3安置到堆2上实施起来最简单。之后安置模块允许运输和安置时的密封篷布更轻，而且这些篷布在这些操作期间可以折叠。

而且，在放置篷布3之后固定柔性模块4允许与拓扑的实际情况相比更加准确地布设和有效地定位篷布3，尤其是防止可能的缝隙。

类似地，在安置篷布3之后粘接的柔性模块4承受较少的机械应力，这使得光伏设施1更加牢固。

而且，可以将粘接在布置于废物堆2上的密封篷布3上的柔性光伏模块4的曲率半径限制为20cm，以提高模块4的耐久性和机械强度。