Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности



Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности
Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности
Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности
Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности
Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности
Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности
Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности

Владельцы патента RU 2576348:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт вычислительных комплексов им. М.А. Карцева" (RU)

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии, использующих солнечное излучение для генерирования экологически чистой электроэнергии в больших объемах. Объемный фотоэлектрический модуль выполнен в виде плоских фотоэлектрических элементов, вертикально расположенных на внутренних сторонах полого многогранника с соотношением размеров ширины к длине как 1/6. Для выполнения условий максимального использования внутренней поверхности многогранника и площади мест установки объемных фотоэлектрических модулей в качестве основы модуля выбрана трехгранная призма. Внутренние поверхности призмы, за исключением торцов, покрываются фотоэлектрическими элементами. Применение объемных модулей большой мощности позволит: повысить КПД преобразования солнечной энергии в электрическую до 0,8; снизить цены на электроэнергию, генерируемую объемными ФЭП, до уровня 0,1-0,4 евроцента/кВт·ч.; повысить в 10-12 раз эффективность использования площади, занимаемой солнечной электроустановкой; исключить необходимость использования системы слежения за Солнцем. 7 ил.

 

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии, использующих солнечное излучение для генерирования экологически чистой электроэнергии в больших объемах.

Из предшествующего уровня техники известны фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) на основе плоских фотоэлектрических элементов. Солнечные панели, конструктивно построенные на плоских ФЭП, имеют коэффициент преобразования солнечной энергии в электрическую (коэффициент полезного действия (КПД) фотоэлектрического преобразователя) в диапазоне от 0,09 до 0,25, который зависит от:

- типа используемого фоточувствительного материала;

- конструкции солнечной панели (качества защитного покрытия);

- рабочей температуры солнечной панели.

Широко известны различные способы повышения КПД фотоэлектрических преобразователей (патенты РФ №2453013, МПК H01L 31/042, опубликован 10.06.2012 г., №2475888, МПК H01L 31/042, опубликован 22.02.2013 г., №2483390, МПК H01L 31/042, опубликован 27.05.2013 г., №2488915, МПК H01L 31/042, опубликован 27.07.2013 г., №2503895, МПК H01L 31/042, опубликован 10.01.2014 г., №2496181, МПК H01L 31/052, опубликован 20.10.2013 г., №2426198, МПК H01L 31/052, опубликован 10.08.2011 г., №2353865, МПК F24J 2/08, опубликован 27.04.2009 г., №2382952, МПК F24J 2/08, опубликован 27.02.2010 г., №2406043, МПК F24J 2/16, опубликован 10.12.2010 г.).

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в создании фотоэлектрического модуля большой мощности для конструирования установок фотоэлектрического преобразования энергии солнечного излучения в электрическую, соответствующих жестким требованиям условий эксплуатации по номинальной электрической мощности, температурному режиму работы, безопасности, энергосбережению, долговечности, удобству транспортировки, монтажа, эксплуатации и ремонтопригодности.

Применение объемных ФЭП большой мощности позволит:

- повысить КПД преобразования солнечной энергии в электрическую до 0,8;

- снизить цены на электроэнергию, генерируемую объемными ФЭП, до уровня 0,1-0,4 евроцента/кВт·ч.;

- повысить в 10-12 раз эффективность использования площади, занимаемой солнечной электроустановкой.

Поставленная задача решается за счет того, что объемный фотоэлектрический модуль выполнен в виде вертикально расположенных на внутренних сторонах полого многогранника (призмы) плоских ФЭП (фиг. 1, 1 - вид спереди, 2 - вид с боку) с соотношением размеров ширины к длине как 1/6. Для выполнения условий максимального использования внутренней поверхности многогранника и площади мест установки объемных фотоэлектрических модулей в качестве основы модуля выбрана трехгранная призма. Внутренние поверхности призмы, за исключением торцов, покрываются плоскими ФЭП (фиг. 1), из которых формируются односторонние (фиг. 2) и двусторонние (фиг. 3) фотоэлектрические элементы. При этом данные фотоэлектрические элементы состоят из следующих элементов: 3 - металлическое основание; 4 - ФЭП; 5 - горизонтальные токосъемные шины; 6 - горизонтальные токосъемные шины, контакт «-»; 7 - токосъемная шина, контакт «+».

Для снижения потерь преобразования солнечной энергии в электрическую ФЭП не покрываются дополнительным защитным слоем. Для группы объемных элементов, объединенных в один объемный солнечный модуль (фиг. 4, где: 8 - вертикальные направляющие стойки, 9 - односторонний фотоэлектрический элемент, 10 - двусторонний фотоэлектрический элемент), устанавливается единый защитный элемент (флоат-стекло толщиной 2 мм).

В нижней части призмы фотоэлектрического модуля установлен сферический сегмент радиусом, равным половине ширины ФЭП. Данный элемент (16 элемент на фиг. 6 и 7) предназначен для дополнительного равномерного распределения внутри призмы энергии солнечного потока.

За счет многократного (k>8) отражения (12, 13) светового потока от внутренних стенок призмы (14) и сферы на ее дне достигается близкий к 0,8 КПД преобразования солнечной энергии в электрическую.

Полученный с фотоэлектрических элементов электрический потенциал поступает на встроенный в объемный фотоэлектрический модуль контроллер. Контроллер выполняет функции:

- сопряжения электрических параметров фотоэлектрических элементов объемного фотоэлектрического модуля;

- промежуточного накопления электроэнергии;

- формирования выходных электрических параметров объемного фотоэлектрического модуля.

Из отдельных солнечных модулей формируется солнечная панель (фиг. 5) необходимой мощности преобразования солнечной энергии в электрическую.

Достигаемый технический результат позволит:

- увеличить номинальную электрическую мощность объемной фотоэлектрической панели до 2,0 Вт·ч/см2 вместо 0,12 Вт·ч/см2;

- от 10 до 12 раз уменьшить площадь, занимаемую одной солнечной энергоустановкой (при одинаковой рабочей мощности установок);

- за счет отсутствия воздействия прямых солнечных лучей снизить температурную зависимость выходных электрических параметров объемной фотоэлектрической панели;

- за счет модульной конструкции повысить ремонтопригодность объемной фотоэлектрической панели;

- за счет использования принципа многократного переотражения солнечной энергии от внутренних ФЭП и сферы на дне призмы (фиг. 6, 7) исключить затраты на систему ориентации солнечной энергоустановки на Солнце.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.

На фиг. 1 - внешний вид фотоэлектрического элемента размером 26×156 мм с контактной группой.

На фиг. 2 - внешний вид одностороннего фотоэлектрического элемента.

На фиг. 3 - внешний вид двустороннего фотоэлектрического элемента.

На фиг. 4 - объемный солнечный модуль из 84 фотоэлектрических элементов.

На фиг. 5 - внешний вид солнечной панели размером 99×111 см, состоящей из 36 солнечных модулей.

На фиг. 6 - переотражение солнечного потока при малом угле входа в объемный ФЭП.

На фиг. 7 - переотражение солнечного потока при вертикальном входе в объемный ФЭП.

Объемный фотоэлектрический модуль изготавливают следующим образом.

На металлические полосы (3) размером 32×165 мм на одну сторону для одностороннего (фиг. 2) или две стороны для двустороннего элемента (фиг. 3) монтируются стандартные ФЭП (фиг. 1) размером 26×156 мм с заранее подготовленными минусовыми контактами. Для получения высокой теплоотдачи желательно применение металла с высокой теплопроводностью.

Изготовленные таким образом элементы монтируются при помощи пайки на нижнем конструктиве (печатной плате с заранее смонтированными на ней сферами (16)) и объединяются (14 односторонних и 35 двусторонних элементов) в единый объемный модуль. Следующим этапом производится установка ограждения высотой 170 мм и толщиной 3 мм. Далее устанавливаются изготовленные из изолирующего материала опорные стойки (8) в количестве 22 штук. Они предназначены для придания объемной структуре модуля требуемой жесткости конструкции и служат опорой для внешнего защитного элемента из флоат-стекла. После установки контроллера в нижней части модуля проводится окончательное формирование солнечного модуля с крепежным конструктивном, силовыми и управляющими выводами.

Таким образом, заявленная конструкция объемного фотоэлектрического элемента позволяет быстро и технологично его изготавливать и производить из них сборку солнечных панелей необходимых размеров и электрических параметров.

Заявляемый объемный фотоэлектрический элемент (фиг. 4) имеет следующие расчетные параметры:

- размер 165×185×185 мм;

- вес до 1,0 кг;

- количество ФЭП размером 26×156 мм - 84 шт.;

- номинальное рабочее напряжение - 0,5 V;

- максимальный рабочий ток до 94,0 А;

- максимальная мощность до 47,0 Вт;

- занимаемая площадь - 0,03 м2;

- эффективная площадь элемента - 0,341 м2;

- КПД - до 80%.

При этом стандартная солнечная панель (фиг. 5) площадью около 1 м2 будет иметь параметры:

- размер 990×1110×185 мм;

- вес до 40,0 кг;

- количество объемных солнечных элементов - 36 шт.;

- количество ФЭП размером 26×156 мм - 3024 шт.;

- номинальное рабочее напряжение - 9,0 V;

- максимальный рабочий ток до 188,0 А;

- максимальная мощность до 1692,0 Вт;

- занимаемая площадь - 1 м2;

- эффективная площадь элемента - 12,5 м2;

- КПД - до 80%.

Объемный фотоэлектрический модуль большой мощности, отличающийся тем, что построен на принципе многократного переотражения потока солнечной энергии от фотоэлектрических преобразователей, расположенных на внутренних поверхностях формирующих модуль призм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам энергопитания космического аппарата, предназначенным для преобразования солнечной энергии в электрическую с максимальной эффективностью и удельной мощностью.

Изобретение относится к способу получения структурированного электропроводящего покрытия на подложке. Технический результат - предоставление способа получения структурированного металлического покрытия на подложке, при реализации которого формируют структурированный металлический слой с четко определенными кантами и краями, что позволяет напечатать картину с высоким разрешением и структурами малых размеров, применимую в солнечных батареях.

Изобретение относится к области создания детекторов излучения и касается фотоприемника ик-излучения с диафрагмой. Фотоприемник содержит держатель, фоточувствительный элемент, приклеенный на растре, и диафрагму.

Изобретение относится к области фотогальванических устройств, в частности тонкопленочных композитных материалов, пригодных для изготовления гибких высокоэффективных преобразователей солнечной энергии, и касается нанокристаллических слоев на основе диоксида титана с низкой температурой отжига для применения в сенсибилизированных красителем солнечных элементах и способов их получения.

Группа изобретений относится к области медицины. Искусственная сетчатка представляет собой матрицу сенселей, каждый из которых содержит светочувствительный элемент в виде фотодиода и электрод.

Изобретение относится к электротехнике альтернативных источников энергии, в частности к устройствам для генерирования электрической и тепловой энергии путем преобразования энергии светового излучения, и предназначено для использования в конструкциях солнечных панелей.

Изобретение обеспечивает фотогальваническое устройство и способ изготовления такого устройства. Фотогальваническое устройство согласно изобретению включает в себя комбинацию полупроводниковых структур и защитный слой.

Изобретение относится к композиционным материалам, используемым в сверхлегких каркасах солнечных батарей и элементов конструкций космических аппаратов, и касается трехслойной панели.

Изобретение относится к области солнечной энергетики. Устройство для преобразования солнечной энергии содержит, по крайней мере, одну пару подложек, каждая из которых выполнена в виде полосы, при этом, по крайней мере, одна из полос выполнена профилированной с периодически повторяющимся профилем, образующим полости траншейного типа, и установлена с возможностью соединения своей лицевой поверхностью с тыльной поверхностью второй полосы, при этом полосы выполнены из материала, обеспечивающего возможность формирования их профилированными посредством изгибания, полоса, выполненная профилированной с периодически повторяющимся профилем, образующим полости траншейного типа, установлена с возможностью соединения своей лицевой поверхностью с тыльной поверхностью второй полосы и образования их профилями, по крайней мере, одного ряда траншей, а из полос одной пары - гибкого устройства для преобразования солнечной энергии, профили, по крайней мере, одного ряда траншей выполнены с возможностью образования части окружности, и/или части гиперболы, и/или части параболы, и/или траншеи с плоским, выпуклым или вогнутым дном и наклонными расширяющимися боковыми стенками, при этом все траншеи выполнены с направленными наружу перпендикулярными или наклонными относительно воображаемой плоскости, наложенной на края соответствующей траншеи первой полосы, бортами по контуру соответствующей траншеи, причем траншеи выполнены с нанесенным на их рабочую поверхность фотоприемным слоем, а борты траншей - с нанесенным на их поверхность фотоприемным слоем или отражающим покрытием.

Устройство относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение прочности.

Изобретение относится к области солнечной энергетики. Фотоэлектрический модуль (1) содержит боковые стенки (2), фронтальную панель (3) с линзами Френеля (4) на ее внутренней стороне, светопрозрачную тыльную панель (5), солнечные фотоэлементы (б) с байпасными диодами, планки (11), выполненные из диэлектрического материала с двусторонним металлическим покрытием (12), (13), и металлические платы (9) с регулярно расположенными углублениями (8) для солнечных фотоэлементов (6) и параллельными канавками (10) для планок (11). Металлические платы (9) прикреплены к светопрозрачной тыльной панели (5), солнечные фотоэлементы (6) установлены в центрах углублений (8) металлических плат (9), служащих нижним контактом солнечных фотоэлементов (6) и нижних металлических покрытий (12) планок (11). Изобретение обеспечивает увеличенный срок эксплуатации при сохранении эффективности преобразования солнечного излучения. 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к герметизирующему материалу для солнечных батарей и модулю солнечной батареи, полученному при использовании герметизирующего материала. Герметизирующий материал содержит, по меньшей мере, адгезивный слой (I) и слой (II) композиции смолы (С), который содержит статистический сополимер этилена-α-олефина (А) с теплотой плавления кристаллов от 0 до 70 Дж/г, измеренной при скорости нагрева 10° С/мин посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), и блок-сополимер этилена-α-олефина (В), который имеет измеренные при скорости нагрева 10° С/мин посредством ДСК максимальную температура плавления кристаллов 100° С или выше и теплоту плавления кристалла от 5 до 70 Дж/г. При этом адгезивный слой (I) выполнен из композиции смолы (Z), которая имеет теплоту плавления кристаллов от 0 до 70 Дж/г, измеренную при скорости нагрева 10° С/мин посредством ДСК, и содержит смолу на основе полиэтилена (X) и смолу на основе силан-модифицированного этилена (Y). Герметизирующий материал по изобретению удовлетворяет высоким требованиям адгезивности, долговременной стабильности адгезионной прочности, прозрачности и термостойкости, а также облегчает изготовление модулей солнечных батарей. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 12 пр.

Солнечный модуль в раме включает в себя солнечный модуль, имеющий солнечные элементы между парой листов. Солнечный модуль устанавливается в раме, предпочтительно замкнутой раме, имеющей непрерывное основание и V-образные вырезы или частично V-образные вырезы в вертикальных полках, где должны располагаться углы модуля. Между внутренней поверхностью рамы и периферийным краем и боковыми краевыми участками солнечного модуля наносится слой пластичного влагостойкого герметика. Проставка, имеющая несколько расположенных на некотором расстоянии друг от друга выпуклостей, образованных на внутренней поверхности замкнутой рамы, контактирует с наружной поверхностью солнечного модуля для получения слоя равномерной толщины между рамой и солнечным модулем. Изобретение обеспечивает улучшенную защиту от проникновения влаги. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

Настоящее изобретение относится к новым соединениям общей формулы (1), которые используются в качестве основы тонкой полупроводниковой пленки в структуре солнечной батареи, к композиции, содержащей соединения формулы (1), и к применению новых соединений. В формуле (1): C2n - углеродный каркас фуллерена С60 или С70 с присоединенным циклопропановым аддендом; Y - заместитель, представляющий собой алкильную группу C1-C20, незамещенную фенильную группу, фенильную группу с заместителями в положениях 2 и 4 или 3 и 4, представляющими собой алкоксигруппы C1-C8; R1 и R2 представляют собой алкильную группу С2-С20, если Х=Н; R1 и R2 представляют собой алкильную группу C1-C20, если X является алкоксигруппой C1-C20. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 2 пр.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, в частности к кремниевым солнечным элементам и технологии их изготовления. В кремниевом двухстороннем солнечном элементе, выполненном в виде матрицы из последовательно скоммутированных микрофотопреобразователей с n+-p-p+ (p+-n-n+) структурой, у которых ширина базы соизмерима с диффузионной длиной неосновных носителей заряда базовой области, а плоскости p-n переходов перпендикулярны рабочим поверхностям, на рабочих поверхностях солнечного элемента размещены пассивирующие покрытия из изолирующего материала со встроенным электрическим зарядом, противоположным по знаку типу проводимости низлежащих слоев кремния, рабочие поверхности ориентируются в кристаллографической плоскости (111). Для пассивации p-областей фотопреобразователя используется покрытие из оксида алюминия, для n-областей - покрытие из нитрида кремния. Наноструктурированное покрытие из оксида алюминия получают методом атомно-слоевого осаждения. Изобретение обеспечивает получение больших значений встроенного заряда и тем самым уменьшение скорости поверхностной рекомбинации и увеличение кпд кремниевого двухстороннего солнечного элемента. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к многослойному пакету на подложке для использования в качестве капсулы. Многослойный пакет содержит: один или более неорганических барьерных слоев для снижения переноса через них молекул газа или пара; неорганический химически активный слой, содержащий неорганический связующий материал и расположенный смежно с одним или более неорганическими барьерными слоями, и химически активный слой обладает способностью вступать в реакцию с молекулами газа или пара. При этом в рабочем состоянии многослойного пакета молекулы газа или пара диффундируют через один или более неорганических барьерных слоев, вступают в реакцию с неорганическим химически активным слоем. Изобретение позволяет эффективно защитить изделия, находящиеся в капсуле, чувствительные к влаге и газам окружающей среды, за счет непроницаемости для молекул газа или пара многослойного пакета. 8 н. и 27 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к приборам, преобразующим энергию электромагнитного излучения в электрическую, в частности к кремниевым солнечным элементам и технологии их изготовления. Согласно изобретению в кремниевом двухстороннем солнечном элементе, выполненном в виде матрицы из последовательно скоммутированных микрофотопреобразователей с n+-р-р+ (р+-n-n+)-структурой, у которых ширина базы соизмерима с диффузионной длиной неосновных носителей заряда в базовой области, а плоскости р-n-переходов перпендикулярны рабочим поверхностям, на рабочих поверхностях размещены изолирующая пассивирующая пленка хлорида одного из металлов цинка, алюминия, тантала, бериллия, гафния, циркония или тория, наносимая методом химического осаждения из органических растворов, и просветляющее покрытие из полимерной силановой пленки, наносимой методом химического осаждения из органозамещенных низкомолекулярных силанов. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования и КПД кремниевого двухстороннего матричного солнечного элемента и снизить его стоимость. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую, к конструкции солнечных электростанций с концентраторами. Солнечная электростанция содержит концентраторы, систему слежения и фотоприемники в фокальной области каждого концентратора, установленные в прозрачной для солнечного излучения оболочке и снабженные устройством для отвода теплоты, прозрачная оболочка содержит гомогенизатор концентрированного солнечного излучения из набора плоских тонких пластин из оптически прозрачного материала, размеры поперечного сечения гомогенизатора соизмеримы с размерами рабочей поверхности фотоприемника, ширина каждой пластины равна расстоянию между токоотводами, произведение толщины пластин на их количество определяет размер гомогенизатора вдоль плоскости р-n переходов диодных структур, длина гомогенизатора в 2-10 раз больше размеров рабочей поверхности фотоприемника, плоскости диодных структур параллельны двум из четырех граней гомогенизатора, а устройство отвода тепла выполнено в виде тонких пластин из теплопроводящего материала, присоединенных к токоподводам каждой секции твердотельной матрицы путем пайки или сварки параллельно плоскости р-n переходов диодных структур, размер секций между пластинами теплообменника составляет 4-20 мм, а суммарная их площадь при естественном охлаждении равна площади миделя концентратора. Технический результат заключается в снижении потерь электроэнергии, увеличении КПД и срока службы солнечной электростанции. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей. Концентратор солнечных лучей для солнечной батареи выполнен в форме полуцилиндра с веерным расположением зеркальных отражающих электродов и прозрачных полупроводниковых солнечных батарей. Причем концентратор и солнечная батарея являются интегрально единым устройством. Если расположить солнечную батарею таким образом, чтобы ось полуцилиндра была направлена параллельно оси вращения земного шара, то вне зависимости от угла падения солнечных лучей в течение дня излучение будет проходить через все p-n-переходы, причем практически все фотоны будут поглощены и преобразованы в электрический ток. Изобретение должно повысить эффективность солнечной батареи. 1 ил.

Изобретение относится к солнечной панели, используемой в хронометре стрелочного типа, таком как наручные часы, или в измерительном устройстве стрелочного типа, таком как счетчик, и к хронометру, включающему в себя солнечную панель. Солнечная панель (3) согласно настоящему изобретению, над которой движется указатель (7), закрепленный на валике (6) указателя, вставленном в сквозное отверстие (3a) в центральной части солнечной панели, включает в себя множество солнечных элементов (11-16), расположенных по существу в форме круга, и эти солнечные элементы (11-16) образуют с разделением по существу спиральную форму таким образом, чтобы указатель был расположен поверх двух из множества солнечных элементов (11-16). Соответственно, указатель (7) может быть всегда расположен поверх двух из множества солнечных элементов (11-16), и поэтому уменьшение площади светопринимающей поверхности из-за влияния указателя (7) может быть распределено между двумя солнечными элементами (11-16). В результате может быть исключено понижение выходного тока множества солнечных элементов (11-16), поверх которых расположен указатель (7), и может быть повышен выходной ток всего множества солнечных элементов (11-16). Таким образом изобретение направлено на создание солнечной панели, пригодной для повышения выходного тока за счет ослабления уменьшения площади светопринимающей поверхности из-за влияния указателя посредством множества солнечных элементов, и хронометра, включающего в себя солнечную панель. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-02-27 2016-02-29T20:26:25
Наверх