Tesla a patenty #3: Speciál o solárních taškách

V minulých dvou dílech série o patentech jsme se zabývali především těmi, jež souvisí s hlavním odvětvím Tesly, automobilovým průmyslem. Tesla každopádně po akvizici společnosti SolarCity, kterou v roce 2006 založili Muskovi bratranci Peter a Lyndon Rive, získala pod sebe též vývoj a výrobu solárních produktů. Elon Musk se ale nespokojil s obyčejnými solárními panely a SolarCity se pod Teslou pustila do vývoje takzvaných solárních střešních tašek. Tato přelomová technologie s sebou samozřejmě přinesla spoustu patentů. Kromě principu fungování střešních tašek se podíváme také na vynálezy, jež usnadňují výrobu a zvyšují spolehlivost výrobku.

Solární střešní tašky

Tím produktem, který odlišuje Teslu od ostatních společností zabývajících se solární energií, jsou právě solární střešní tašky. Jedná se vlastně o solární panely vypadající jako jednotlivé střešní tašky. Díky tomu je možné generovat energii ze slunečního záření, aniž by přitom vzhled domu kazily klasické solární panely. Tohle řešení ale přineslo spoustu technických výzev, pracovníci v SolarCity (v té době již vlastněném Teslou) museli přijít na to, jak zpřístupnit jednotlivé fotovoltaické články světlu aniž by přitom narušily vzhled střechy. Zároveň se muselo docílit co nejmenší ztráty efektivity oproti klasickým solárním střechám. Díky patentu zveřejněnému minulý rok je nyní možnost se podívat, jak solární střecha od Tesly funguje.

Jednotlivé vrstvy solárního panelu (Zdroj: Electrek)

Solární střešní tašky od Tesly se skládají z několika vrstev. Tou vrchní je tvrzené sklo, které zajišťuje odolnost střechy vůči kroupám či jiným objektům a zároveň může mít pomocí hydrotisku určitý design. Druhou vrstvou od shora je speciální sklo, které Tesla navrhla tak, aby při pohledu z velkého úhlu (typicky z ulice) nepropouštělo světlo, díky čemuž nejsou fotovoltaické články vidět. Naopak při pohledu z malého úhlu (tedy z vrchu) sklo světlo propouští a to tak dopadá na fotovoltaické články.

Tesla zároveň pro solární tašky, které zatím nejsou masově vyráběny, vyvinula ve spolupráci s Panasonicem nové fotovoltaické články a nový způsob jejich pospojování, což by mělo značně zkrátit čas instalace.  Co se týče efektivity, Tesla tvrdí, že u jejích solárních tašek dosahuje hodnot, které jsou z 98 % srovnatelnév s klasickými solárními panely.

Využití ohřívače pro vytvrzení vodivé pasty

Tesla bude pro své solární tašky nejspíše využívat kaskádové propojení (viz obrázek). To dle tvrzení automobilky v jedné žádosti o patent umožňuje dosáhnout při spojení článků nižšího elektrického odporu a zároveň ušetřit nějaké místo. Jednotlivé kaskády se pak mezi sebou propojí buď do série nebo paralelně a dohromady pak vytvoří solární střechu.

Zapojení solárních tašek do kaskády (Zdroj: Patentscope)

V patentu s názvem „Systems, method and apparatus for curing conductive paste“ Tesla rozebírá propojení jednotlivých solárních tašek do kaskády. K němu se využívá takzvané elektricky vodivé lepidlo (či pasta), které je ale potřeba nejprve vytvrdit. Tesla v žádosti o patent uvádí, že její metoda s využitím tepelného ohřívače je efektivnější a má delší životnost než při využití pájení či konvenčních pecí. Efektivita a životnost jsou přitom jedny z hlavních prvků potřebných k návratnosti celé investice v podobě pořízení solárních tašek.

Balení střešních tašek

Dle Tesly je umisťování vysoce efektivních fotovoltaických systémů do modulů střešních tašek poměrně složitou záležitostí. Od finálního výrobku se totiž kromě efektivity a dlouhé životnosti očekává také odolnost vůči extrémním teplotám a vodě, zároveň musí být solární tašky dostatečně lehké na instalaci. Právě z toho důvodu přišli technici v Tesle s patentem nazvaným „Packaging for solar roof tiles“, který by měl zmíněné problémy řešit. V popisu patentu Tesla uvádí, že pracuje s modulem, který obsahuje několik střešních tašek umístěných vedle sebe. Mezi jednotlivými taškami jsou umístěny distanční podložky, které brání vniknutí vody. Odolnost vůči teplotám je pak zajišťována speciálními kryty.

Detail solární střechy (Zdroj: Electrek)

Zaoblené střešní tašky

Při vyvíjení solárních střešních tašek musela Tesla myslet též na situace, během nichž nebudou tašky rovné, nýbrž zaoblené. Tento problém pak popisuje před pár dny zveřejněný patent nazvaný „Non-flat solar roof tiles“. Technici v Tesle se rozhodli nevyvíjet zaoblené fotovoltaické články a místo toho přišli se střešní taškou, jejíž vnější vrstva je zaoblená, zatímco ta druhá, vnitřní, obsahuje plochá místa sloužící k umístění fotovoltaických článků.

Toto řešení s sebou přináší některé výhody a nevýhody. Zaoblené tašky umožňují Tesle umístit fotovoltaické články též do míst, kde by to jinak nebylo možné, zároveň je zde ale problém, jelikož ne všechny články jsou v určitou chvíli vystaveny přímému slunečnímu svitu.

Metoda výroby tvarovaného skla

Výroba solárních střešních tašek může vyžadovat využití reliéfního skla a i v této oblasti prováděla Tesla svůj vlastní výzkum, což dokazuje patent nazvaný „Process to make textured glass“. Americká automobilka v něm uvádí, že tradiční metody neumožňují velkou přesnost vytváření reliéfního povrchu při zachování vysoké propustnosti výroby, přičemž právě propustnost a kvalita jsou klíčovými vlastnostmi.

Z toho důvodu automobilka přišla s vlastními metodami výroby reliéfního skla. Jedna metoda (obrázek č. 1) počítá s využitím zařízení na způsob lisu, kde je na jeho vrchní části vymodelován potřebný tvar. Stlačením na sklo poté dochází k vytvoření reliéfu. U druhé metody (obrázek č. 2) výroby pak sklo projíždí mezi dvěma otáčejícími se povrchy, přičemž každý z nich může razit jinou texturu.

Urychlení výroby

K tomu, aby Tesla mohla úspěšně instalovat solární tašky, je prvně nutné zvládnout výrobu ve velkém množství. Automobilka v jedné žádosti o patent uvádí, že současné fotovoltaické články nejsou navržené pro výrobu v řádu stovek megawattů či jednotek gigawattů ročně. A právě tento problém by dle Tesly měl řešit jejich patent nazvaný „System and method for manufacturing photovoltaic structures with a metal seed layer“.

Problém dle Tesly spočívá konkrétně v tom, že při výrobě fotovoltaické struktury s galvanickým pokovováním (které zvyšuje účinnost a umožňuje zpracovávat i difuzní sluneční záření) je kvůli slabému spojení pokovování a transparentního vodivého oxidu (TCO) nutno nanést další TCO pomocí metody zvané PVD, neboli fyzikální depozicí z plynné fáze. Při té je materiál nanášen v plynném skupenství, což právě dle Tesly může snižovat propustnost výroby. Nový způsob výroby by pak měl umožnit, aby nanášení obou vrstev TCO probíhalo ve stejné komoře ve vysoké teplotě a rychlosti. To dle tvrzení Tesly jednak zvýší výrobní kapacitu a jednak zlepší elektrické vlastnosti TCO vrstvy.

Předchozí díly seriálu o patentech Tesly:




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
15 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře