Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии (варианты)

 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами излучения для получения электричества. Задачей изобретения является повышение степени концентрации солнечного излучения в фотоэлектрическом модуле и снижение его стоимости. Указанный технический результат достигается тем, что оптический элемент выполнен в виде концентратора энергии из прозрачного для солнечного излучения материала в виде призмы 1 полного внутреннего отражения, при этом гранью входа излучения 3 служит большее основание призмы 1, имеющее форму прямоугольника, а гранью выхода 4 излучения служит меньшее основание оптического элемента, имеющее форму круга, на котором установлен фотопреобразователь 5, повторяющий форму грани выхода 4. Фотопреобразователь 5 может быть выполнен согласно второму варианту с двусторонней чувствительностью и установлен с примыканием второй стороной к выходной грани 4 дополнительного концентратора. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами излучения для получения электричества.

Известен фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор солнечной энергии, выполненный в виде оптически прозрачной призмы полного внутреннего отражения, имеющей форму усеченной пирамиды (а.с. СССР N 1620784б МКИ⁶ F 24J 2/08, БИ N2, 1991г.).

Разновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения. Фотопреобразователь установлен в контакте с гранью выхода излучения, т.Е. в контакте с меньшим основанием. Отношение площадей граней призмы, содержащих рабочую поверхность и солнечные элементы, определяет коэффициент концентрации солнечного фотоэлектрического модуля.

Недостатком данного конструктивного решения является необходимость обрезать круглые пластины кремния, что приводит к увеличению стоимости модуля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является фотоэлектрический модуль, содержащий оптический элемент с трапециевидным поперечным сечением, боковые грани которого выполнены отражающими излучение, а разновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения, имеющий форму усеченного конуса (а.с. СССР N1048260, МКИ⁶ F24J3/02, БИ N38, 1983 г.).

Коэффициент заполнения поверхности в этом случае мал, следовательно, значительная часть солнечного излучения не попадает на поверхность фотопреобразователя, что приводит к снижению выходной мощности фотоэлектрического модуля.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени концентрации солнечного излучения в фотоэлектрическом модуле и снижение его стоимости за счет рационального использования площади рабочей поверхности концентратора и упрощения технологии изготовления фотоэлектрического модуля.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается удельная мощность оптического элемента, упрощается технология изготовления фотоэлектрического модуля и снижается его стоимость.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном фотоэлектрическом модуле с концентратором энергии, имеющем оптически прозрачный элемент с входной и выходной гранями, фотопреобразователь, выходная грань выполнена в форме круга. Фотопреобразователь с двухсторонней чувствительностью установлен на выходных гранях двух концентраторов, направленных в противоположные стороны.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3.

На фиг.1 представлена общая схема солнечного фотоэлектрического модуля с концентратором энергии с ходом лучей.

На фиг.2 изображен общий вид солнечного фотоэлектрического модуля.

На фиг. 3 представлен сдвоенный солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии.

Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии содержит оптический прозрачный элемент 1, выполненный из материала с коэффициентом преломления n, коническую отражающую поверхность 2, прямоугольную входную грань 3 и выходную грань 4, на которой установлен фотопреобразователь 5. Причем выходная грань 4 выполнена меньшего размера по отношению к входной грани 3 и выполнена в форме круга.

Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии работает следующим образом: Солнечное излучение попадает на входную грань 3 входа концентратора, проникает внутрь, достигая конических отражающих поверхностей 2, на которых нанесено отражающее покрытие, отражается к грани 3 входа излучения под углом полного внутреннего отражения, после чего отражается к выходной грани 4 выхода оптического излучения из концентратора, где установлен фотопреобразователь 5, который преобразует излучение в электрический ток. В сдвоенном солнечном фотоэлектрическом модуле с концентратором энергии фотопреобразователь 5 с двухсторонней чувствительностью установлен на выходных гранях 4 двух концентраторов, направленных в противоположные стороны. Работает солнечный фотоэлектрический модуль аналогичным образом.

Угол α между конической поверхностью и поверхностью входа излучения подбирается из соотношения ϕ = 2α, где ϕ - угол полного внутреннего отражения для материала концентратора, с коэффициентом преломления n, причем ϕ = arcsin 1/n.

При этом максимальная концентрация излучения будет достигнута при выполнении условия: d = 2h · tg2α, где h - высота поперечного сечения оптического элемента; d - ширина меньшего основания оптического элемента.

Формула изобретения

1. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде оптически прозрачного элемента из материала с коэффициентом преломления n, имеющего коническую отражающую поверхность, входную грань и выходную грань меньшего размера в форме круга с установленным на ней фотопреобразователем, отличающийся тем, что входная грань концентратора выполнена в виде прямоугольника.

2. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде оптически прозрачного элемента из материала с коэффициентом преломления n с боковой отражающей поверхностью, входную грань и меньшего размера выходную грань с установленным на ней фотопреобразователем, отличающийся тем, что фотопреобразователь выполнен с двусторонней чувствительностью, а на его другой стороне с примыканием выходной гранью установлен дополнительный концентратор энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.02.2008

Извещение опубликовано: 27.02.2008        БИ: 06/2008