ЭКРАН РЕГУЛИРУЕМОЙ ДЛИНЫ, СОДЕРЖАЩАЯ ЕГО СИСТЕМА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
VARIABLE LENGTH SCREEN, SYSTEM COMPRISING SAME AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Область техники
Настоящее изобретение относится к экрану регулируемой длины.
Настоящее изобретение также относится к системе экрана регулируемой длины, содержащей такой экран.
Настоящее изобретение кроме того относится к способу изготовления такого экрана.
Известный уровень техники
В US 2012061029 раскрыт экран регулируемого размера, содержащий в целом плоский лист, имеющий переднюю поверхность, заднюю поверхность и множество удлиненных щелевых отверстий, проходящих через лист от передней поверхности до задней поверхности. Лист содержит материал с эффектом запоминания формы, что обеспечивает возможность открытия щелевых отверстий в отверстия, через которые способны проходить свет и текучая среда, при приложении растягивающей силы к листу в направлении, в целом перпендикулярном щелевым отверстиям, и кроме того обеспечивает возможность автоматического закрытия щелевых отверстий и отверстий при удалении растягивающей силы. Экран может содержать фотоэлектрические элементы для захвата света и преобразования его в электричество.
Недостаток известного устройства состоит в необходимости приложения растягивающего напряжения для образования отверстий. Кроме того, фотоэлектрические элементы на фольге деформированы.
Это обычно приводит к менее эффективному захвату солнечной энергии и возможности повреждения фотоэлектрических элементов со временем.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является смягчение одного или более из этих недостатков. В соответствии с этой задачей предложен экран регулируемой длины, описанный в пункте 1 формулы изобретения. Также предложена система экрана регулируемой длины, описанная в пункте 8 формулы изобретения.
В экране регулируемой длины по п. 1 соединительные части, соединяющие мостами части в форме пластины, обеспечивают экрану возможность изменять свою длину непрерывным образом между первым сжатым состоянием, в котором соединительные части искривлены, и вторым расширенным состоянием, в котором соединительные части линейны. При этом части в форме пластины, несущие фотоэлектрические элементы, по меньшей мере по существу остаются в одной и той же плоскости, избегая, тем самым, деформаций фотоэлектрических элементов. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения соединительные части выполнены с возможностью растяжения, что обеспечивает экрану возможность перехода в сверхрастянутое состояние, обеспечивающее наличие отверстий в экране и/или увеличение размера отверстий в экране.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в обеспечении эффективного способа изготовления такого экрана регулируемой длины. В соответствии с этой дополнительной задачей предложен способ, описанный в пункте 10 формулы изобретения. Способ по п. 10 обеспечивает возможность эффективного изготовления изделий в последовательности операций типа рулон-рулон.
Краткое описание чертежей
Эти особенности изобретения изложены более подробно со ссылками на чертежи, на которых:
На ФИГ. 1 показан вид сверху экрана 1 с регулируемой длиной L в первом направлении D1,
На ФИГ. 1А показано сечение АА экрана 1 регулируемой длины по ФИГ. 1А,
На ФИГ. 1В показано сечение согласно тому же самому виду, как на ФИГ. 1А, экрана 1 в его сжатом состоянии,
На ФИГ. 2 показан вариант реализации экрана,
На ФИГ. 3 показан альтернативный вариант реализации экрана,
На ФИГ. 4 показан еще один вариант реализации,
На ФИГ. 4А показан экран по ФИГ. 4 в сечении вдоль А-А на ФИГ. 4,
На ФИГ. 4В показан экран по ФИГ. 4 в его сжатом состоянии с той же самой точки наблюдения, что на ФИГ. 4А,
На ФИГ. 5, 5А и 5В показан еще одни вариант реализации в расширенном состоянии,
На ФИГ. 6, 6А и 6В показан экран по ФИГ. 5, 5А И 5В в сжатом состоянии,
На ФИГ. 7А-7С показан еще одни вариант реализации,
На ФИГ. 8 показан вариант реализации системы экрана регулируемой длины,
На ФИГ. 9A-9D показан вариант реализации способа изготовления экрана регулируемой длины согласно настоящему изобретению,
На ФИГ. 10А-10С показаны необязательные дополнительные этапы для этого способа,
На ФИГ. 11 схематично показан вариант реализации экрана, содержащего множество сегментов,
На ФИГ. 12 схематично показан альтернативный вариант реализации экрана, содержащего множество сегментов,
На ФИГ. 13А-13В показан этап варианта реализации способа изготовления экрана регулируемой длины,
На ФИГ. 14A-14G показан альтернативный вариант реализации этого этапа,
На ФИГ. 15А-15Е показан дополнительный альтернативный вариант реализации этого этапа,
На ФИГ. 16А-16В показан еще один дополнительный альтернативный вариант реализации этого этапа.
Осуществление изобретения
В дальнейшем аналогичные части обозначены одинаковой ссылкой.
⋅
3
Термин "фольга" относится к листу, выполненному в виде одного или более слоев материала. В предпочтительном варианте реализации гибкость фольги такова, что обеспечена возможность ее использования в последовательности операций типа рулон-рулон (R2R) или рулон-лист (R2S). Для такой цели фольгу можно полагать гибкой при возможности свертывания ее в рулон или сгибания с радиусом кривизны 50 см или меньше, например 12 см, без потери ее существенных функциональных особенностей, например, электронной функциональной особенности. В качестве альтернативы или во взаимодействии фольгу можно полагать гибкой при значении жесткости к изгибу, меньшем 500 Пам.
На ФИГ. 1 показан вид сверху экрана 1 с регулируемой длиной L в первом направлении D1. Экран выполнен в виде структурированной фольги 10 с передней поверхностью, задней поверхностью и внешними границами 14u, 14r, 14b, 14l. Структурированная фольга 10 содержит по меньшей мере первую и вторую части 11a1+11a2, 11b1+11b2, 11c1+11c2, 11d1+11d2 в форме пластин, которые проходят во втором направлении D2, поперечном первому направлению. Структурированная фольга 10, кроме того, содержит по меньшей мере первую и вторую соединительные части, например 12ab, 12ab'. Структурированная фольга 10 структурирована секциями, проходящими от указанной передней поверхности до указанной задней поверхности через фольгу 10, например секцией, выполненной в виде частей секции 13ab, 13ab', 13ab'' между первой и второй частями 11a1+11a2, 11b1+11b2 в форме пластин. Эти секции обеспечивают выполнение за одно целое по меньшей мере первой и второй частей 11a1+11a2, 11b1+11b2 в форме пластин вместе по меньшей мере с первой и второй соединительными частями 12ab, 12ab'. В показанном варианте реализации части в форме пластин содержат главную область 11a1, 11b1, 11c1, 11d1 и область 11а2, 11b2, 11с2, 11d2 расширения. Область расширения, например 11а2, представляет собой область части в форме пластины, которая проходит внутри выпуклой оболочки секции 13ab, 13ab', 13ab''.
Части 11а, 11bb… в форме пластин с возможностью скольжения соединены с парой вытянутых направляющих элементов. При этом части в форме пластин могут скользить в первом направлении вдоль направляющих элементов. В показанном варианте реализации вытянутые направляющие элементы представляет собой рельсы 81, 82, а каждая часть 11а, 11bb… в форме пластины с возможностью скольжения соединена с ними посредством пары ползунков 83, 84.
В варианте реализации по ФИГ. 3 вытянутые направляющие элементы представляют собой пару тросиков 28, 29, а части в форме пластин с возможностью скольжения соединены с ними, причем тросики 28, 29 проходят через отверстия, образованные заклепками 29. В варианте реализации по ФИГ. 3 тросики 28, 29 выполнены электрически проводящими и служат основными соединительными элементами, соединяющими фотоэлектрические элементы 20 с внешними контактами 25, 26. Кроме того, фотоэлектрические элементы 20 соединены с внешними контактами 25, 26 парой шин 23,24, проходящих вдоль соединительных частей 12ab, 12ab', 12bc, 12bc'. В других вариантах реализации обеспечена возможность только одного из этих электрических соединений.
Соединительные части выполнены с возможностью изгиба в направлении, поперечном первому и второму направлениям. Это обеспечивает возможность сдвига частей в форме пластины друг относительно друга в первом направлении. При этом экран может быть уменьшен в размере в первом направлении D1, как показано, например на ФИГ. 1В. Таким образом, он переходит в сжатое состояние.
Как может быть отмечено, например на ФИГ. 1А, по меньшей мере первая и вторая соединительные части 12ab, 12ab' независимо образуют мост между по меньшей мере первой и второй частями 11a1+11a2, 11b1+11b2 в форме пластин в соответствующих положениях в указанном втором направлении. В частности, соединительная часть, например 12ab, проходит между главной областью 11a1 части в форме пластины и главной областью 11b1 следующей части в форме пластины. На чертежах пунктирные линии внутри внешних границ 14u, 14r, 14b, 14l фольги 10 указывают на структурирование фольги 10 в (основная область и область расширения) части 11a1+11a2, 11b1+11b2, 11c1+11c2, 11d1+11d2 в форме пластин и соединительные части 12ab, 12ab'. В некоторых случаях эти пунктирные линии экстраполированы за пределы границ фольги 10 для указания размеров и т.п.
Каждая из по меньшей мере первой и второй соединительных частей 12ab, 12ab' обладает соответствующей парой краев, проходящих в первом направлении D1 на расстояние D от по меньшей мере первой части 11а в форме пластины до по меньшей мере второй части (11b) в форме пластины. Показанное на ФИГ. 1 расстояние D задано началом и концом секции 13ab (а также началом и концом секции 13ab').
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения для уменьшения кривизны части в форме пластины в сжатом состоянии полная ширина соединительных частей должна быть меньше пятой части полной ширины частей в форме пластин. В показанном варианте реализации настоящего изобретения полная ширина соединительных частей равна сумме ширины W двух соединительных частей, то есть равна 2W. В этом случае части в форме пластин проходят по полной ширине устройства. В этом случае относительная полная ширина, то есть полная ширина соединительных частей относительно ширины частей в форме пластин в направлении D2, составляет примерно 1/10. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения относительная полная ширина не меньше примерно 1/100. Существенно меньшая относительная полная ширина, например меньше 1/1000, привела бы к риску уменьшенной механической прочности.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения относительная длина соединительных частей, то есть их длина D, разделенная на толщину используемой фольги, составляет от 50 до 200. То есть, при значении относительной длины существенно меньшем 50, например меньшем 10, соединительные части будут относительно несгибаемыми и мешать оптимальному уменьшению экрана. При значении относительной длины существенно большем 200, например большем 1000, соединительные части будут иметь произвольную форму, что приводит к риску их застревания позади других частей устройства и получения повреждений.
Как показано на ФИГ. 1, секции, структурирующие фольгу 10, содержат центральную часть 13ab'' секции, которая в целом проходит во втором направлении D2, и оконечные части 13ab, 13ab' секции на обоих концах центральной части 13ab секции, которые в целом проходят в первом направлении D1. В показанном варианте реализации настоящего изобретения соединительные части ограничены в поперечном направлении внешней границей фольги и оконечной частью секции. Например, соединительная часть 12ab ограничена в поперечном направлении оконечной частью 13ab секции и внешней границей 14u. Соединительная часть 12ab' ограничена в поперечном направлении частями 13ab' и внешней границей 14b. Продольные концы соединительных частей заданы концами оконечных частей секций.
Например, в показанном варианте реализации настоящего изобретения продольные концы соединительной части 12ab заданы концами части 13ab секции. Продольные концы соединительной части 12ab' заданы концами части 13ab' секции.
В первом направлении D1 части 11a1+11a2, 11b1+11b2, 11c1+11c2, 11d1+11d2 в форме пластин частично отсоединены друг от друга на некоторое расстояние посредством центральных частей 13ab', … секции. В показанном на ФИГ. 1 варианте реализации настоящего изобретения области расширения, например область 11а2 расширения, проходят от главной области 11a1 до границы, заданной секцией, например 13ab, 13ab', 13ab''. Фотоэлектрические элементы 20 размещены на частях в форме пластин и существенно покрывают части в форме пластин, как показано для части 11a1+11a2 в форме пластины. В качестве другого варианта реализации настоящего изобретения фотоэлектрические элементы 20 могут лишь частично покрывать части в форме пластин, например, как показано заштрихованными областями на области 11b1 расширения или как показано заштрихованными областями на главной области 11d1. Возможны также другие расположения, как обозначено заштрихованными областями, показанными на части 11c1, 11с2 в форме пластины.
Степень, в которой фотоэлектрические элементы 20 перекрывают части в форме пластин, может быть задана в зависимости от климата, в котором используют устройство, и от конкретного использования экрана, например, в отношении типа сельскохозяйственной культуры, выращиваемой в парнике, содержащем экран.
В варианте реализации настоящего изобретения фотоэлектрические элементы 20 могут быть выполнены частично прозрачными, например, для пропускания солнечного излучения в диапазоне(-ах) длин волны, особенно полезных для сельскохозяйственной культуры, выращиваемой в оранжерее, и поглощения и преобразования солнечного излучения с длиной волны вне этого/этих диапазона(-ов). В качестве другого варианта реализации настоящего изобретения фотоэлектрические элементы могут обладать другими характеристиками пропускания для имитации дневного света (хотя и уменьшенной интенсивности), например, посредством по существу однородной характеристики пропускания, или посредством характеристики пропускания, обеспечивающей возможность сбалансированного пропускания частей спектра солнечного излучения, что имитирует дневной свет.
В качестве другого варианта реализации настоящего изобретения последнее может также быть достигнуто посредством использования полностью непрозрачных фотоэлектрических элементов 20, частично покрывающих экран.
На ФИГ. 1А показано сечение АА экрана 1 регулируемой длины, показанного на ФИГ. 1А. На ФИГ. 1 и ФИГ. 1А экран 1 показан в расширенном состоянии. В этом состоянии соединительные части 12ab, 12ab', 12bc, 12bc' и т.д. проходят в плоскости, заданной направлениями D1, D2.
На ФИГ. 1 В показано сечение согласно тому же самому виду, как и на ФИГ. 1А, экрана 1 в его сжатом состоянии. В этом состоянии части в форме пластин последовательно и поочередно выполняют поворот по часовой стрелке и против часовой стрелки вдоль оси, параллельной второму направлению D2, а соединительные части 12ab, 12ab', 12bc, 12bc' и т.д. искривлены.
В зависимости, например, от внешних условий экран способен к расширению, как показано на ФИГ. 1, 1А, или сжатию, как показано на ФИГ. 1В. Также экран может быть сжат частично, например, посредством частичного искривления соединительных частей или посредством искривления лишь подмножества соединительных частей.
На ФИГ. 2 показан вариант реализации экрана. В нем части 11a1, 11а2, 11b1, 11b2 и т.д. в форме пластин содержат соответствующие электрические соединения 22а, …, 22d, вдоль которых его фотоэлектрические элементы 20 размещены последовательно. Эти электрические соединения, в свою очередь, электрически связаны на своих концах с парой шин 23, 24, которые проходят вдоль соединительных частей 12ab, 12ab', 12bc, 12bc'. Шины 23, 24, в свою очередь, закончены на соответствующих электрических контактах 25, 26. Следует отметить, что фотоэлектрические элементы 20 не обязательно соединены последовательно. В качестве другого варианта реализации настоящего изобретения они могут быть соединены параллельно или размещены в виде групп последовательно соединенных подгрупп, содержащих параллельно соединенные фотоэлектрические элементы 20, или в виде групп параллельно соединенных подгрупп, содержащих последовательно соединенные фотоэлектрические элементы 20. Из этих вариантов соединения может быть выбран один вариант, который наилучшим образом удовлетворяет необходимым характеристикам экрана, таким как необходимое подаваемое напряжение, необходимая надежность и т.п.. Также следует отметить, что для оптимизации эффективности могут быть использованы плавкие предохранители и элементы управления, например, посредством шунтирования затененных фотоэлектрических элементов 20.
На ФИГ. 2 не показаны вытянутые направляющие элементы. В этом случае вытянутые направляющие элементы не должны быть выполнены электрически проводящими, поскольку уже существуют шины, и эти элементы могут быть выполнены, например, в форме рельсов, как на ФИГ. 1, или в форме рельсов, например, показанных на ФИГ. 3.
На ФИГ. 3 показан альтернативный вариант реализации экрана 1. Здесь фотоэлектрические элементы 20 выполнены с возможностью соединения с внешними контактами 25, 26 посредством пары удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28, несущих структурированную фольгу. В показанном варианте реализации настоящего изобретения элементы 27, 28 проходят через металлические заклепки 29 в фольге, которые электрически связаны с электрическим соединением 22а, …, 22d. Пара удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28 способна быть выполненной в форме тросиков или иным образом. В варианте реализации настоящего изобретения по ФИГ. 3 элементы 27, 28 выполнены в форме электрически проводящих лент. В показанном на ФИГ. 3 варианте реализации настоящего изобретения части в форме пластин содержат только главные области 11a1, 11b1, 11c1, 11d1, освобождая отверстия 15а, 15b, 15с вместо этого.
На ФИГ. 4 показан еще один вариант реализации настоящего изобретения. Здесь электрические соединения 22а, …, 22d на главной области 11a1, …, 11d1 частей в форме пластин электрически связаны на своих концах с парой шин 23,24, который проходит вдоль соединительных частей 12ab, 12ab', 12bc, 12bc'. Кроме того, электрические соединения 22а, …, 22-ой электрически связаны с электрически проводящими заклепками 29, которые, в свою очередь, обеспечивают возможность электрического соединения с парой удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28, переносящих структурированную фольгу. Этот вариант реализации настоящего изобретения выгоден тем, что очень надежное электрическое соединение обеспечено между фотоэлектрическими элементами 20 и электрическими контактами 25, 26. В случае отказа электрического соединения между заклепкой 29 и удлиненным электрически проводящим направляющим элементом, например 27, альтернативный путь тока все же обеспечен через шину, например 23 к другой заклепке, которая способна обеспечить электрические соединения с этим удлиненным электрически проводящим направляющим элементом 27. Однако в среднем токовая нагрузка на шины способна быть относительно низкой, поскольку удлиненные электрически проводящие направляющие элементы 27, 28 могут служить основным проводником. В варианте реализации настоящего изобретения по ФИГ. 4 части в форме пластин содержат области расширения, например 11а2, 11с2. В показанном здесь варианте реализации настоящего изобретения они снабжены перфорацией 16. Следует отметить, что такие перфорированные области расширения могут также быть применены в вариантах реализации, показанных на предыдущих чертежах. В качестве альтернативы вариант реализации настоящего изобретения, показанный на ФИГ. 4, способен содержать непрерывные, не перфорированные области расширения по ФИГ. 1, например с фотоэлектрическими элементами, размещенными на них, или области расширения могут отсутствовать или иметь более ограниченную ширину. Правильный выбор между такими вариантами может быть основан на приложении, в котором использован экран, и на других обстоятельствах, например, на климате.
На ФИГ. 2, 3 и 4 показан экран в расширенном состоянии. На ФИГ. 4А показан экран по ФИГ. 4 в сечении вдоль А-А на ФИГ. 4. На ФИГ. 4В показан экран по ФИГ. 4 в его сжатом состоянии с той же самой точки наблюдения, что и ФИГ. 4А.
На ФИГ. 5, 5А и 5В показан еще один вариант реализации настоящего изобретения в расширенном состоянии. Этот вариант реализации сопоставим с вариантом реализации по ФИГ. 3 и вариантом реализации по ФИГ. 4, 4А, 4В в том, что в высшей степени надежное электрическое соединение обеспечено между фотоэлектрическими элементами 20 и внешними контактами 25, 26 посредством пары удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28, здесь в форме тросиков, например, тросиков из нержавеющей стали, несущих структурированную фольгу. Этот вариант реализации дополнительно сопоставим с вариантом реализации по ФИГ. 4, 4А, 4В в том, что дополнительно обеспечена пара шин 23, 24, проходящих вдоль соединительных частей 12ab, 12ab', 12bc, 12bc'. В противоположность этим предыдущим вариантам реализации механическая и электрическая связь между парой удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28 и структурированной фольгой обеспечена не заклепками в фольге, а цилиндрическими элементами 30 скольжения, окружающими тросики 27, 28, которые электрически связаны с электрическими соединениями фотоэлектрических элементов 20 посредством соответствующего элемента перемычки. Следует отметить, что нет необходимости использования удлиненных направляющих элементов 27, 28 в качестве электрических проводников, поскольку пара шин 23, 24 уже предусматривает электрическое соединение в этом варианте реализации.
На ФИГ. 6, 6А и 6В показан экран по ФИГ. 5, 5А и 5В в сжатом состоянии. В сжатом состоянии соединительные части 12ab, 12ab', 12bc, 12bc' и т.д. выходят из плоскости, заданной направлениями D1, D2, обеспечивая частям в форме пластин возможность сдвига к одной стороне в первом направлении, обеспечивая, тем самым, доступ к солнечному излучению на противоположной стороне.
На ФИГ. 7А-7С показан еще один вариант реализации настоящего изобретения. Этот вариант реализации отличен от варианта реализации, показанного на ФИГ. 4, 4А, 4В, тем, что первая и вторая соединительные части 12ab, 12ab', 12bc, 12bc' выполнены упругими. Например, эти части могут быть упруго растянуты неразрушающим образом до, например, размера, превышающего в 1,5 раза их первоначальную длину или даже в 2 раза их первоначальную длину. Это может, например, быть достигнуто вследствие выполнения фольги, используемой для изготовления экрана, из упругого материала. Вследствие относительно малой ширины соединительных частей по сравнению с частями в форме пластин, воздействие силы натяжения на экран в первом направлении приводит к растяжению соединительных частей при сохранении по существу той же самой формы частей в форме пластин. При этом экран переходит в сверхрастянутое состояние, как показано на ФИГ. 7, 7А. В отсутствие силы натяжения происходит возврат экрана в обычное растянутое состояние, показанное, например, на ФИГ. 4, 4А. Аналогичным образом, экран может быть сжат, как показано, например, на ФИГ. 4В. В показанном на ФИГ. 7, 7А варианте реализации экран не содержит шин, как, например, в варианте реализации по ФИГ. 4, 4А, 4В. Такие шины могут, например, быть включены в вариант реализации, показанный на ФИГ. 7, 7А, в форме поддающихся растяжению электрически проводящих органических материалов, или в форме извилистых линий, выполненных, например, из металла.
Вместо использования упругого материала для соединительных частей (или в дополнение к этому) для обеспечения возможности перехода экрана в сверхрасширенное состояние, в качестве другого варианта реализации соединительные части могут иметь извилистую форму в (обычно) расширенном состоянии экрана.
На ФИГ. 7В показан пример, в котором соединительные части 12ab снабжены областями 17 пересечения, проходящими по меньшей мере по существу во втором направлении D2, то есть поперечно направлению D1, в котором экран должен быть выполнен с возможностью растяжения.
Как показано на ФИГ. 8, описанные выше варианты реализации экрана 1 могу быть частью системы экрана регулируемой длины, которая, в дополнение, содержит устройство 40 привода. Устройство 40 привода предназначено для воздействия силы F1 на экран согласно указанному первому направлению с целью изменения конфигурации указанного экрана из расширенного состояния (как показано на ФИГ. 8) в сжатое состояние. С этой целью устройство 40 привода выполнено в виде приводов 41, 42, которые прилагают силу F1 растяжения к направляющим элементам 27, 28, которые в свою очередь прилагают эту силу к экрану посредством элементов 61, 62 крепления, которыми они прикреплены к экрану. В показанном варианте реализации настоящего изобретения предусмотрено дополнительное устройство 50 привода, содержащее приводы 51, 52 и способное прилагать силу F2 растяжения в противоположном направлении. Поскольку экран закреплен на его левой стороне 14l, это приводит к изменению конфигурации экрана из сжатого состояния в расширенное состояние. В определенных вариантах реализации (как показано на ФИГ. 8) дополнительное устройство 50 привода способно дополнительно быть выполнено с возможностью приложения силы в противоположном направлении для изменения конфигурации экрана из расширенного состояния в сверхрасширенное состояние. Дополнительное устройство 50 привода имеет возможность, например, сохранять экран в сверхрасширенном состоянии с желаемой длиной посредством поддержания силы F2. В качестве альтернативного варианта реализации обеспечена возможность замены одного из устройств 50, 60 привода пассивными (неуправляемыми) средствами приложения силы, например, пружиной. Кроме того, обеспечена возможность использования силы тяжести в качестве пассивного средства приложения силы.
На ФИГ. 9A-9D показан вариант реализации способа изготовления экрана регулируемой длины согласно настоящему изобретению. Как показано на ФИГ. 9А, способ включает операцию S1, в ходе которой обеспечивают фольгу 10 из гибкого материала, содержащую переднюю поверхность и заднюю поверхность. В зависимости от конкретного приложения фольга имеет толщину от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Например, значение толщины попадает в диапазон от 100 микрон до 2 мм. Значение ширины попадает, например, в диапазон от 0,1 до 5 м, а значение длины попадает, например, в диапазон от нескольких метров до нескольких километров. Длина обычно задает первое направление D1, а ширина обычно задает второе направление D2. Используемый для фольги материал может быть полимером, например, полиэтиленнафталатом, полиэтилентерефталатом, полиэтиленом, но в качестве альтернативы обеспечена возможность использования металлической фольги. Также возможно использовать слоистый материал, содержащий множество слоев, например, комбинацию слоев металла и полимера. В ходе операции S2, показанной на ФИГ. 9 В, фольгу 10 снабжают множеством фотоэлектрических элементов 20 посредством нанесения на фольгу по меньшей мере слоя первого электрода, фотоэлектрического слоя и слоя второго электрода. Операции нанесения могут быть реализованы в ходе последовательности операций типа рулон-рулон. В ходе операции S3, показанной на ФИГ. 9С, фольгу снабжают электрическими проводниками 22а, …, 22d, 23, 24, которые обеспечивают возможность соединения фотоэлектрических элементов 20 с внешними контактами для подачи электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими элементами 20. В показанном варианте реализации настоящего изобретения электрические проводники соединены последовательно 22а…, 22d для последовательного соединения индивидуальных фотоэлектрических элементов в соответствующих подмножествах, а шины 23, 24 обеспечивают возможность соединения этих подмножеств параллельно с внешними контактами 25, 26. Следует отметить, что операции S2 и S3 не обязательно должны быть выполнены в указанном здесь порядке. Например, некоторые электрические соединения могут быть выполнены до нанесения слоев фотоэлектрических элементов, или могут быть нанесены между двумя последовательными операциями нанесения этих слоев. Следует также отметить, что могут быть нанесены дополнительные слои, например, для защиты от влажности и механического воздействия.
В идеальном варианте для фотоэлектрических интегральных экранов в теплицах должно быть предусмотрено производство типа рулон-рулон для обеспечения возможности эффективного по стоимости окончательного устройства. Для обеспечения возможности реализации этого фотоэлектрического интегрального устройства экрана, перпендикулярного к направлению рулона, предпочтительны полосчатые фотоэлектрические элементы (200, см. ФИГ. 13А), обладающие значением ширины в первом направлении D1 в диапазоне от 2 до 20 мм. Промежуток между этими фотоэлектрическими элементами в первом направлении D1 может составлять от 2 до 100 мм, в зависимости от желаемой окончательной степени затенения и от воздушной вентиляции, необходимой для разработанного экрана теплицы. Эти полосчатые фотоэлектрические элементы предпочтительны выполнены в качестве соответствующих цепочек последовательно размещенных модулей для ограничения тока в расчете на одну цепочку и увеличения выходного напряжения, а также для ограничения тока к главным соединительным элементам, например, к шинам, с целью оптимального сбора урожая. Как следствие, взаимосоединения фотоэлектрических ячеек должны быть реализованы во втором направлении D2, перпендикулярном к первому направлению D1 и, тем самым, перпендикулярном к направлению, в котором происходит перемещение рулона во изготовления типа рулон-рулон.
Соответствующие способы более подробно описаны со ссылками на ФИГ. 13 - ФИГ. 16.
Как показано на ФИГ. 9D, в ходе четвертой операции S4 фольга 10 разделена на части в по меньшей мере первой и второй частях 11a1, 11b1, 11c1, 11d1 в форме пластин и в соединительных частях 12ab, 12ab', 12bc, 12bc', 12cd, 12cd'. Части в форме пластины проходят во втором направлении D2, поперечном первому направлению D1.
В ходе операции S4 фольгу структурируют секциями 13ab, 13ab', 13ab'', проходящими через фольгу от указанной передней поверхности до указанной задней поверхности. Они обеспечивают выполнение за одно целое частей 11la1, 11b1 в форме пластин вместе с соединительной частью. В частности, целостность обеспечивается тем, что соединительные части независимо соединены мостами со взаимно последующей частью в форме пластины, например 11a1 и 11b1, в соответствующих положениях в указанном втором направлении. Кроме того, операция разделения на секции включает секцию 13а, которая удаляет часть частей в форме пластин так, что остается отверстие для пропускания света или вентиляции. Фольга разделена на секции таким образом, что фотоэлектрические элементы 20 размещены на части в форме пластины. Также может быть рассмотрено размещение фотоэлектрических элементов на соединительных частях, но эти части согнуты при переводе экрана в его сжатое состояние. Вследствие этого фотоэлектрические элементы в этих положениях более уязвимы для механических повреждений. Соединительные части 12ab, 12ab' обладают соответствующей парой краев, проходящих в первом направлении на расстояние (D) от части в форме пластины, например от 11a1, к следующей части в форме пластины, например 11b1. Один край образован секционной частью, например 13ab. Другой край может быть образован первоначальным краем фольги, но в качестве альтернативы, как показано здесь, другой секцией 14ab.
ФИГ. 10А и 10В поясняют операции S3A, S3B, в ходе которых обеспечены скользящие контактные элементы в качестве дополнительных электрически проводящих элементов, представляющих собой часть электрических проводников, соединенных с фотоэлектрическими элементами. Как показано на ФИГ. 10А, сюда включена операция S3A, в ходе которой происходит печать контактных областей 29а на поверхности фольги. Эти контактные области 29а могут быть напечатаны в то же самое время, как и другие проводящие элементы. В качестве другого варианта реализации настоящего изобретения контактные области, так же как и другие электрически проводящие элементы, могут быть выполнены посредством субтрактивного способа, например, посредством травления, начиная с непрерывного электрически проводящего слоя.
ФИГ. 10В поясняет операцию S3B, в ходе которой металлические заклепки 29 пробиты через фольгу в контактных областях 29а. Кроме того, могут быть предусмотрены другие скользящие контактные элементы, такие как элементы 30, показанные на ФИГ. 5В.
ФИГ. 10С поясняет дополнительную операцию S3C, в ходе которой структурированную фольгу 10 прикрепляют с возможностью скольжения к паре удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28. В собранном устройстве эти направляющие элементы несут структурированную фольгу 10 и выполнены с возможностью соединения с внешними контактами 25, 26.
Как показано на ФИГ. 11, на практике экран 1 может быть составлен из множества сегментов А, …, I, размещенных во втором направлении D2, причем каждый сегмент А, … I выполнен в виде множества секций, размещенных в первом направлении D1, как описано выше. ФИГ. 11 поясняет это для типа, показанного на ФИГ. 9D, причем фотоэлектрические элементы 20 выполнены с возможностью соединения с внешними контактами 25, 26 посредством пары шин 23,24, проходящих вдоль соединительных частей между частями в форме пластин. Внешние контакты 25, 26, в свою очередь, соединены через главные проводники 71, 72 с главными контактами 73, 74.
На ФИГ. 12 показан второй пример, в котором фотоэлектрические элементы 20 выполнены с возможностью соединения с внешними контактами 25, 26 посредством пары удлиненных электрически проводящих направляющих элементов 27, 28, несущих Структурированную фольгу, которые в свою очередь, соединены через главные проводники 71, 72 с главными контактами 73, 74.
На ФИГ. 13А, 13В показан пример изготовления типа рулон-рулон сегментированных фотоэлектрических модулей посредством непосредственного структурированного нанесения. С использованием печати типа рулон-рулон (как, например, глубокой печати, флексографической печати, струйной печати, офсетной печати, …), структурированного покрытия типа рулон-рулон (комбинации отрегулированного покрытия, выполненного щелевой экструзионной головкой, с прерывистым покрытием, выполненным щелевой экструзионной головкой) или даже нанесения с использованием маски сегментированные фотоэлектрические модули могут быть созданы на месте на гибкой подложке рулона. Структурированная печать обеспечивает возможность изготовления типа рулон-рулон модуля солнечной ячейки с внутренним соединением, реализованным посредством нанесения типа «плитка-накрест», перпендикулярно направлению рулона для последующих напечатанных электроактивных слоев. На ФИГ. 13В позиционное обозначение 200 указывает на цепочку последовательно размещенных фотоэлектрических модулей 20А, …, 20N, полученных таким образом. Она показана в сечении ВВ согласно ФИГ. 13А на ФИГ. 13В. Цепочки 200 последовательно размещенных фотоэлектрических модулей 20А, …, 20N получены посредством последовательного нанесения структуры 210 нижнего электрода, структуры 220 первого селективного к заряду транспортного слоя, структуры 230 фотоактивного слоя, структуры 240 второго селективного к заряду транспортного слоя, структуры 250 верхнего электрода и шин 23, 24 или других электрических контактов для цепочек 200, с использованием одного из указанных способов печати типа рулон-рулон.
Обычно это может быть достигнуто посредством того, что первое устройство нанесения выполняет нанесение структуры 210 нижнего электрода в вытянутой зоне нанесения, проходящей в направлении D2. Затем поток вниз ко второму устройству нанесения наносит структуру 220 первого селективного к заряду транспортного слоя в этой зоне нанесения, и в это время первое устройство нанесения наносит структуру 210 нижнего электрода в следующей зоне нанесения. Затем дальнейший поток вниз наносит структуру 230 фотоактивного слоя в зоне нанесения и т.д. Можно заметить, что электроды 210, 250 фотоэлектрических элементов также служат в качестве электрических проводников, соединяющих фотоэлектрические элементы 20 с шинами. То есть, в показанном примере шина 23 соединена с нижним электродом 210 первого фотоэлектрического элемента 20А, а верхний электрод этого фотоэлектрического элемента 20А электрически связан с нижним электродом следующего фотоэлектрического элемента. Верхний электрод предпоследнего фотоэлектрического элемента электрически связан с нижним электродом последнего фотоэлектрического элемента 20N, а верхний электрод последнего фотоэлектрического элемента 20N связан с шиной 24.
Печатные внутренние соединения между отдельными ячейками в большинстве случаев создают довольно большую мертвую зону вследствие необходимого нанесения (типа «планка-накрест») электроактивных фотоэлектрических слоев. Уменьшение мертвой зоны может быть реализовано посредством использования так называемого классического P1, Р2, Р3 пера (механического или лазерного), как показано на ФИГ. 14А-14G.
Здесь на ФИГ. 14А показана первая операция, в ходе которой материал, выполненный с возможностью использования в качестве нижнего электрода (анода или катода), нанесен как однородный слой 215. В ходе последующей операции, показанной на ФИГ. 14В, этот слой 215 структурируют по его полной глубине посредством канавок, проходящих поперечно второму направлению D2. При этом слой 215 становится структурой 210 нижнего электрода, содержащей множество сегментов, ориентированных друг относительно друга во втором направлении D2. В ходе последующих операций, результаты которых показаны на ФИГ. 14С, слои 225, 235, 245 нанесены однородно. Они представляют собой слой 225 первого селективного к заряду транспортного материала, слой 235 фотоактивного материала и слой 245 второго селективного к заряду транспортного материала. Здесь первый селективный к заряду транспортный материал 225 проникает в канавки, выполненные в ходе операции структурирования, показанной на ФИГ. 14В. Затем, как показано на ФИГ. 14D, выполнены канавки 260, например, посредством лазерного формирования структуры, через слои 225, 235 и 245, которые проходят в указанном втором направлении D2 и вверх до структуры 210 нижнего электрода. При этом эти однородные слои разделены на сегменты, ориентированные в направлении D2 друг относительно друга, для образования структуры 210 нижнего электрода, структуры 230 фотоактивного слоя и структуры 240 второго селективного к заряду транспортного слоя. В ходе последующей операции, показанной на ФИГ. 14Е, материал, выполненный с возможностью использования в качестве верхнего электрода (катода или анода) нанесен как однородный слой 255. Нанесенный материал проникает в канавки 260 и образует электрические контакты 265 с сегментами структуры 210 нижнего электрода. Затем, как показано на ФИГ. 14F, образованы канавки 270, например, посредством лазерного формирования структуры, через слои 225, 235 и 245, которые проходят в указанном втором направлении D2 и до структуры 210 нижнего электрода. Как показано на ФИГ. 14G, эти канавки заполнены изолирующим материалом для образования разделительных стенок 275. Кроме того, образованы фотоэлектрические элементы, каждый из которых выполнен в виде сегмента структуры 210 нижнего электрода, структуры 220 первого селективного к заряду транспортного слоя, структуры 230 фотоактивного слоя 230, структуры 240 второго селективного к заряду транспортного слоя, структуры 250 верхнего электрода. Образованные таким образом фотоэлектрические элементы соединены последовательно посредством электрических контактов 265, используемых для материала структуры 255 верхнего электрода. Кроме того, нанесены шины 23, 24 или другие электрические контакты для цепочек 200, с использованием одного из указанных способов печати типа рулон-рулон.
ФИГ. 15А-Е поясняют альтернативную последовательность операций с так называемым оконечным взаимосодинением. Оно способно уменьшить количество операций обработки, необходимых для реализации фотоэлектрического устройства в виде экрана парника. Как показано на ФИГ. 15А, в этом случае сначала происходит нанесение стопки однородных слоев 215, 225, 235, 245, 255 до выполнения любой (лазерной или другой) операции формирования структуры. После этого монолитного нанесения электроактивных слоев применена последовательность операций оконечного взаимосоединения для создания необходимых элементов фотоэлектрического модуля. Использование подхода оконечного взаимосоединения также обеспечивает возможность дальнейшего уменьшения мертвой зоны фотоэлектрических модулей. Взятое в качестве примера выполнение последовательности операций оконечного взаимосоединения изображено на ФИГ. 15В-15Е. Здесь сформированы первая и вторые бороздки 272, 274 (См. ФИГ. 15В). Первые бороздки 272 проходят до слоя 215 нижнего электрода, а вторые бороздки 274 проходят до подложки 10. И первые и вторые бороздки 272, 274 проходят по полной ширине нанесенных слоев для разбиения их на сегменты, размещенные вдоль второго направления D2. Как показано на ФИГ. 15С, и первые и вторые бороздки 272, 274 заполнены электрически изолирующим материалом для обеспечения электрически изолирующих стенок 275. Также изолирующие стенки 275 выполнены на концах стопки слоев, видимых в направлении D2. Затем, как показано на ФИГ. 15D, отверстия 280, например, бороздки или дырки, размечают между каждой парой первой и второй бороздок 272, 274, доходя до нижнего электрода 210, а затем наносят электрически проводящий материал, заполняющий эти отверстия и обеспечивающий электрическое соединение 280 между нижним электродом 210 фотоэлектрического элемента и верхним электродом 250 следующего фотоэлектрического элемента, соединяя, тем самым, их последовательно.
На ФИГ. 16А, 16В показан альтернативный вариант реализации настоящего изобретения. На первом этапе, поясняемом на ФИГ. 16А, происходит непосредственное структурированное нанесение стопки слоев, как показано на ФИГ. 13В. Однако в противоположность ситуации по ФИГ. 13В, это нанесение происходит в ходе непрерывной последовательности операций, так что на этом этапе структура в направлении D1 отсутствует. На следующем этапе, как показано на ФИГ. 16, происходит структурированное удаление, например, посредством лазерного скрайбирования или другого способа удаления.
Аналогичным образом может быть модифицирован способ, описанный со ссылками на ФИГ. 14А-14G. То есть, сначала этот ранее описанный способ используют для нанесения структурированных слоев, как показано на ФИГ. 14G. Однако в противоположность этому варианту реализации структура не ограничена зонами нанесения, показанными на ФИГ. 13А и проходящими только на расстояние нескольких мм или см, но расширена "бесконечно" в направлении D1. Затем полученную таким образом стопку структурируют в первом направлении D1 посредством лазерного скрайбирования или другого способа удаления.
Аналогичным образом может быть модифицирован способ, описанный со ссылками на ФИГ. 15А-15Е. То есть, способ по ФИГ. 15А - ФИГ. 15Е модифицирован для обеспечения непрерывного нанесения в направлении D1. На последующем этапе структура нанесенного слоя полученного устройства, также имеющего сечение, показанное на ФИГ. 15Е, разделена в направлении D1.
В еще одном варианте реализации настоящего изобретения предложена стопка слоев, равномерно проходящая в обоих направлениях, как и в предыдущей модификации. Затем, при структурировании слоев, как показано на ФИГ. 15 В, одновременно происходит удаление материала в областях, которые должны быть прозрачными. Например, на одном и том же этапе обработки последовательность операций структурирования разбивает стопку на сегменты, которые должны быть последовательно соединены, и на отдельные секции, размещенные вдоль первого направления D1.
В вариантах реализации по ФИГ. 13-16 выполнена фольга, несущая структурированную стопку слоев. Стопка структурирована и в направлении D1, и в направлении D2. Можно рассмотреть вариант с устранением операции структурирования в направлении D1, и структурированием, вместо этого, стопки в этом направлении на следующем этапе, в ходе которого фольга структурирована посредством разделения на секции. Однако поскольку необходимо защитить стопку от бокового просачивания атмосферных субстанций, таких как вода, кислород и т.п., может быть необходимо структурировать стопку независимо, то есть, перед разделением на секции. То есть, в этом случае возможно наложить дополнительные слои поверх стопки, которые выходят за пределы границы стопки.
В показанных вариантах реализации фотоэлектрическая стопка содержит структуру 210 нижнего электрода, структуру 220 первого селективного к заряду транспортного слоя, структуру 230 фотоактивного слоя, структуру 240 второго селективного к заряду транспортного слоя, структуру 250 верхнего электрода. Могут быть рассмотрены варианты реализации с меньшим количеством слоев, например, посредством комбинации определенных функциональных возможностей в одном слое. В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения могут быть использованы дополнительные слои для улучшения функциональных возможностей или для обеспечения защиты от повреждения атмосферными субстанциями и т.п.