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DE102008001640A1 - Photovoltaic concentrator for concentrating sunlight for use in e.g. photovoltaic panel, has mirror component allowing incident light to be deflected onto absorbing element that is statically mounted with respect to mirror component - Google Patents

Photovoltaic concentrator for concentrating sunlight for use in e.g. photovoltaic panel, has mirror component allowing incident light to be deflected onto absorbing element that is statically mounted with respect to mirror component Download PDF

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DE102008001640A1
DE102008001640A1 DE102008001640A DE102008001640A DE102008001640A1 DE 102008001640 A1 DE102008001640 A1 DE 102008001640A1 DE 102008001640 A DE102008001640 A DE 102008001640A DE 102008001640 A DE102008001640 A DE 102008001640A DE 102008001640 A1 DE102008001640 A1 DE 102008001640A1
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photovoltaic
solar cell
mirror component
mirror
light
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DE102008001640A
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German (de)
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Peter Dr.-Ing. Draheim
Robert Draheim
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Abstract

The concentrator (100) has a statically mounted channel or trough-shaped mirror component (10) for allowing incident light i.e. sunlight, to be deflected onto a photovoltaic absorbing element (20), a solar cell, a solar cell plate or a solar cell bar. The absorbing element is statically mounted with respect to the mirror component. A massive optically transparent body (50) or a hollow body is filled with gas e.g. air, or with fluid e.g. water. The mirror component and a cooling device are integrated into the body. The mirror component is covered by an optically transparent cover plate. The cover plate is made of acryl or glass.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, vorgesehene Vorrichtung, aufweisend mindestens einen statisch montierten rinnen- oder wannenförmigen Spiegelkörper, mittels dessen das einfallende Licht auf mindestens ein photovoltaisches Absorbermittel, insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel, umlenkbar ist. (vgl. Druckschrift DE 202 20 390 U1 aus dem Stand der Technik).The present invention relates to a device for concentrating incident light, in particular of sunlight, provided, comprising at least one statically mounted trough or trough-shaped mirror body, by means of which the incident light on at least one photovoltaic absorber means, in particular at least one solar cell, for example at least a solar cell plate or at least one solar cell latch, is deflectable. (see document DE 202 20 390 U1 from the prior art).

Stand der TechnikState of the art

Konventionelle, sich heutzutage im Einsatz befindliche planare Photovoltaiksysteme weisen großflächige Siliziummodule auf und sind in der Herstellung sehr kostspielig, wobei die Produktionskosten zur Zeit zu mehr als fünfzig Prozent durch die Kosten des Siliziums bestimmt sind.conventional Planar photovoltaic systems in use today have large-area silicon modules and are very expensive to manufacture, with production costs currently more than fifty percent by the cost of Silicon are intended.

Aus diesem Grunde kommen in letzter Zeit vermehrt Photovoltaikkonzentratoren zum Einsatz; hierbei werden als Konzentratoren der Lichtbündelung dienende Vorrichtungen der geometrischen Optik bezeichnet, mittels derer eine Vervielfachung der Strahlungsdichte und mithin eine Minimierung von Absorberverlusten erzielbar ist.Out For this reason, photovoltaic concentrators are increasing in recent times for use; Here, as concentrators of the light bundling serving devices of geometric optics, means derer a multiplication of the radiation density and thus a minimization of absorber losses can be achieved.

Aufgrund des erhöhten Wirkungsgrads der photovoltaischen Systeme kann durch eine verringerte Fläche an Solarzellen der Siliziumkostenanteil reduziert und damit das Verhältnis der Solarzellenkosten zu den Gesamtkosten gesenkt werden.by virtue of the increased efficiency of photovoltaic systems can reduce the silicon cost by a reduced area of solar cells and thus the ratio of solar cell costs to the total costs be lowered.

Derartige mit Linsen und/oder mit Spiegeln unterschiedlichster Art aufge baute Konzentratorsysteme reduzieren zwar das Problem der hohen Siliziumkosten um den Konzentrationsfaktor des Konzentrators (Faktor 10 bis zu Faktor 1.000); jedoch sind derartige Konzentratorsysteme mit einem wesentlich höheren mechanischen Aufwand verbunden, denn diese Art der Lichtkonzentration erfordert eine relativ komplexe mechanische Nachführung.such built up with lenses and / or with mirrors of various kinds Although concentrator systems reduce the problem of high silicon costs by the concentration factor of the concentrator (factor 10 up to Factor 1,000); However, such concentrator systems are with a connected much higher mechanical effort, because this Type of light concentration requires a relatively complex mechanical Tracking.

Zumindest in Mittel- und Nordeuropa haben sich derartige Konzentratoren aufgrund des dortigen wolkigen Klimas bislang noch nicht durchgesetzt, denn Konzentratoren nutzen hauptsächlich die direkte Strahlung. Obwohl der Anteil der diffusen Strahlung an der Gesamtstrahlung bis zu fünfzig Prozent betragen kann, bleibt die diffuse Strahlung zumindest in nachgeführten Konzentratoren zumeist ungenutzt.At least in Central and Northern Europe, such concentrators have due to the cloudy climate there has not yet been enforced because Concentrators mainly use direct radiation. Although the proportion of diffuse radiation in the total radiation can be up to fifty percent, the diffuse remains Radiation at least in tracking concentrators mostly unused.

Hierbei wird hinsichtlich der Bauform von Photovoltaikkonzentratoren primär zwischen statischen Systemen und nachgeführten Systemen unterschieden. Statische Konzentratoren werden wie übliche Flach- oder Planarkollektoren fest montiert, weisen aber bauartbedingt ein Konzentrationsverhältnis auf, das mit zunehmendem Akzeptanzwinkel der Strahlung abnimmt.in this connection becomes primary with regard to the design of photovoltaic concentrators between static systems and tracked systems distinguished. Static concentrators are as usual Flat or planar collectors permanently mounted, but have a design-related a concentration ratio that increases with the acceptance angle of the Radiation decreases.

Durch den großen Akzeptanzwinkel ist bei statischen Photovoltaiksystemen jedoch eine begrenzte Nutzung des diffusen Lichts möglich. Typischerweise liegt das Konzentrationsverhältnis bei eindimensionalen statischen Konzentratoren im Bereich bis etwa 2. Aus diesem Grunde sind der Platzbedarf und der Herstellungsaufwand bezogen auf den Konzentrationsfaktor relativ hoch.By the big acceptance angle is with static photovoltaic systems however, limited use of the diffused light is possible. Typically, the concentration ratio is one-dimensional static concentrators in the range up to about 2. For this reason are the space requirements and the production costs related to the Concentration factor relatively high.

Nachgeführte Photovoltaiksysteme erreichen Konzentrationsfaktoren von über 100, allerdings ist hierfür eine sehr aufwändige Mechanik und Steuerung erforderlich; dies gilt insbesondere für zweiachsig nachgeführte Sys teme, so dass sich die Entwicklung derartiger nachgeführter Photovoltaiksysteme hauptsächlich auf große Anlagen beschränkt.tracked Photovoltaic systems reach concentration factors of over 100, but this is a very elaborate Mechanics and control required; this is especially true for biaxial tracked systems, so that the development of such tracked photovoltaic systems mainly limited to large systems.

Durch die hohe Windlast ist bei nachgeführten Photovoltaiksystemen eine stabile Abstützung erforderlich, so dass nachgeführte Konzentratoren typischerweise einen hohen Flächenbedarf aufweisen und eine Integration in Gebäuden kaum möglich ist.By the high wind load is with tracked photovoltaic systems a stable support required so that tracked Concentrators typically require a large area and hardly possible integration in buildings is.

Obwohl auch diffuses Licht eine gewisse Helligkeit im Konzentrator erzeugt, können des Weiteren hochkonzentrierende nachgeführte Photovoltaiksysteme diese diffuse Strahlung kaum nutzen und eignen sich somit hauptsächlich für sonnige Klimazonen, zum Beispiel in Südeuropa.Even though even diffused light creates a certain brightness in the concentrator, can also be highly concentrated tracking Photovoltaic systems barely use this diffuse radiation and are suitable thus mainly for sunny climates, for example in southern Europe.

Prinzipiell können nachgeführte Systeme mit höherem Akzeptanzwinkel konzipiert werden, um diffuses Licht oder Streulicht zu nutzen. Allerdings verringert sich dann das Konzentrationsverhältnis und somit die Ausnutzung der direkten Strahlung. Hierdurch steigt der relative Mehraufwand für die Nachführung und für die Fixierung.in principle can tracked systems with higher Acceptance angles are designed to diffuse light or stray light to use. However, then decreases the concentration ratio and thus the utilization of direct radiation. This increases the relative overhead for tracking and for fixation.

Ausgehend davon, dass für kleine bis mittlere Photovoltaiksysteme vor allem in wolkigeren Klimazonen das Problem zugrunde liegt, dass statische Konzentratoren zu niedrige Konzentrationsverhältnisse erreichen, nachgeführte Konzentratoren jedoch einen sehr hohen Aufwand für Nachführung und für Fixierung benötigen, wird in der Druckschrift DE 202 20 390 U1 ein semistatischer Photovoltaik-Konzentrator vorgeschlagen, bei dem das Grundelement ein statischer, fest montierter Spiegel ist, wohingegen der Absorber mit den Solarzellen parallel zur Brennebene verschiebbar ist, wodurch die Fokussierung auf die Absorberfläche erreicht wird.Based on the fact that for small to medium-sized photovoltaic systems, especially in cloudy climates, the problem is that static concentrators reach too low concentration ratios, but tracking concentrators require a very high cost for tracking and fixation, is in the document DE 202 20 390 U1 proposed a semistatic photovoltaic concentrator, wherein the base member is a static, fixed mirror, whereas the absorber is movable with the solar cells parallel to the focal plane, whereby the focus on the absorber surface is achieved.

Aus der Druckschrift WO 89/05520 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der bei einem Solarzellenmodul mehrere beidseitig wirksame Solarzellen vorgesehen sind, die über einer Anordnung aus mehreren parallel zueinander verlaufenden rinnenförmigen und im Querschnitt halbkreisförmigen Spiegeln angeordnet sind; diese Spiegel lenken den neben den Solarzellen einfallenden Teil der Solarstrahlung auf die Unterseite der Solarzellen um.From the publication WO 89/05520 A1 an arrangement is known in which in a solar cell module a plurality of double-acting solar cells are provided, which are arranged above an array of a plurality of mutually parallel trough-shaped and semi-circular in cross-section mirrors; These mirrors redirect the part of the solar radiation incident on the underside of the solar cells next to the solar cells.

In der Druckschrift EP 0 059 464 A1 ist ein Solarkonzentrator mit einem Hohlspiegel offenbart, der die Sonnenstrahlung auf eine zwischen dem Spiegel und der Sonne befindliche Absorberfläche konzentriert. Der Spiegel wird von einem massiven Block durchsichtigen Materials gebildet, dessen Unterseite konvex gebogen und verspiegelt ist. In oder auf der Oberseite des Blocks ist die Absorberfläche angeordnet.In the publication EP 0 059 464 A1 discloses a solar concentrator with a concave mirror concentrating the solar radiation on an absorber surface located between the mirror and the sun. The mirror is formed by a solid block of transparent material whose bottom is convexly curved and mirrored. In or on the top of the block, the absorber surface is arranged.

Aus der Druckschrift DE 195 08 071 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der bei einer Solarzelle nach dem Prinzip der Thermovoltaik durch die Konzentration der Sonnenstrahlen im Brennpunkt oder in der Brennlinie einer spiegelnden Hohlrinne eine höhere Energieausbeute als bei flacher Anordnung der Zellen erreicht wird.From the publication DE 195 08 071 A1 an arrangement is known in which in a solar cell according to the principle of thermovoltaics by the concentration of the sun's rays in the focal point or in the focal line of a specular cavity a higher energy yield than in a flat arrangement of the cells is achieved.

Weitere Konzentratorsysteme aus dem Stand der Technik sind in den Druckschriften US 4 115 149 , US 4 191 164 , US 4 388 481 , US 5 062 899 , US 5 344 496 , WO 83/01292 A1 , WO 96/24014 A1 und WO 2004/109195 A2 offenbart.Other concentrator systems of the prior art are in the documents US 4,115,149 . US 4,191,164 . US 4,388,481 . US 5 062 899 . US 5,344,496 . WO 83/01292 A1 . WO 96/24014 A1 and WO 2004/109195 A2 disclosed.

Den vorstehend diskutierten Konzentratorsystemen ist ihr Effizienzverlust bei Temperaturerhöhung im Betrieb sowie auch die Widerstandserhöhung der Solarzellen bei Teilabschattung gemeinsam. Die Widerstandserhöhungen durch Wärme und/oder durch Teilabschattung ziehen eine Reduktion der Stromerzeugung nach sich, denn die Solarelemente sind in Reihe geschaltet.The The concentrator systems discussed above is their efficiency loss at temperature increase during operation as well as the increase in resistance the solar cells in Teilabschattung together. The resistance increases by heat and / or by Teilabschattung draw one Reduction of electricity generation, because the solar elements are connected in series.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die bekannten Konzentratorsysteme mechanisch komplex sind und einen hohen Wartungsaufwand erfordern, wohingegen die heutzutage erhältlichen planaren Systeme infolge des hohen Siliziumaufwands zu teuer sind.In summary can be found that the known concentrator systems are mechanically complex and require a high level of maintenance, whereas the planar systems available today are too expensive due to the high silicon cost.

Daneben gibt es auch Systeme, die aus Polysilizium-Photovoltaikmodulen und/oder aus Dickschicht-Photovoltaikmodulen aufgebaut sind. Ein derartiger Aufbau ist zwar preiswerter als ein Aufbau aus Silizium-Photovoltaikmodulen, hat jedoch regelmäßig einen geringeren Wirkungsgrad.Besides There are also systems made of polysilicon photovoltaic modules and / or are built from thick film photovoltaic modules. Such a Although construction is cheaper than a structure made of silicon photovoltaic modules, However, it regularly has a lower efficiency.

Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine signifikante Kostenreduktion durch Einsatz eines Konzentratorsystems ohne bewegliche Teile erzielbar ist.presentation of the present invention: object, solution, advantages from the disadvantages and shortcomings set out above, as well as is in appreciation of the outlined prior art The present invention is based on the object, a device of the aforementioned type so that a significant Cost reduction by using a concentrator system without moving Parts is achievable.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.These The object is achieved by a device with the specified in claim 1 Characteristics solved. Advantageous embodiments and expedient developments The present invention is defined in the subclaims characterized.

Die vorliegende Erfindung basiert grundsätzlich auf der Ausnutzung der Defokussierung von Lichteinstrahlung; dies bedeutet bei konkaven, insbesondere sphärisch gewölbten oder parabolisch gewölbten, Spiegeln die Anordnung der photovoltaischen Absorber oder Solarzellen unterhalb des Brennpunkts.The The present invention is basically based on utilization the defocusing of light radiation; this means at concave, especially spherical or parabolic domed, mirrors the arrangement of the photovoltaic Absorbers or solar cells below the focal point.

Bei sphärischen Spiegeln wird dieser Effekt durch die Kaustik in sehr wesentlicher Weise unterstützt. Die Form eines Parabolspiegels wird bei kleinen Öffnungswinkeln gut durch eine sphärische Spiegelform angenähert. Ein Parabolspiegel weist zwar im eigentlichen Sinne keine Kaustik auf, jedoch entsteht ebenfalls eine Brennfläche, wenn das zu beleuchtende Objekt, also die Solarzelle, unterhalb des Brennpunkts angebracht wird.at Spherical mirrors this effect by the Kaustik supported in a very substantial way. The shape of a Parabolic mirror goes well at small opening angles approximated a spherical mirror shape. A parabolic mirror Although, in the true sense, no caustic, but arises also a burning surface when the object to be illuminated, So the solar cell is mounted below the focal point.

Da das photovoltaische Absorbermittel in Bezug auf den Spiegelkörper erfindungsgemäß statisch montiert ist, ist für die erfindungsgemäße Photovoltaik-Konzentratorvorrichtung kein mechanisch-technologisch aufwändiges Herstellungsverfahren erforderlich; vielmehr ist der mechanische Aufwand zur Herstellung, insbesondere zur mechanischen Aufhängung, der einzelnen Module vergleichbar mit dem oder geringer als der mechanische Aufwand zur Herstellung heutzutage erhältlicher planarer Systeme.There the photovoltaic absorber means with respect to the mirror body Static mounted according to the invention is for the photovoltaic concentrator device according to the invention no mechanically-technologically complex manufacturing process required; Rather, the mechanical effort for the production, in particular for mechanical suspension, of the individual Modules comparable to or less than the mechanical effort for the production of planar systems available today.

Infolge der Nutzung der Kaustik und/oder der Brennfläche mindestens einer auf einfache Weise bereitstellbaren sphärischen oder parabolischen Spiegelfläche weist die vorliegende Erfindung in bevorzugter Weiterbildung weder komplizierte Linsensysteme noch geschliffene Oberflächen auf. Hierdurch wird ein mechanisch stabiler modularer Aufbau ohne bewegliche Teile ermöglicht, so dass eine Wartungsfreiheit des Gesamtsystems gegeben ist.As a result the use of the caustic and / or the fuel surface at least a readily available spherical or parabolic mirror surface, the present invention in a preferred development, neither complicated lens systems nor ground surfaces. This will be a mechanical stable modular construction without moving parts, so that a maintenance-free of the entire system is given.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird durch eine wannenförmigen Ausgestaltung der sphärischen oder parabolischen Spiegelfläche eine signifikante Reduktion der Abschattung erzielt. Hierbei kann die aktive Seite der Solarzellen mit Vorteil der Spiegelfläche zugewandt sein, also in das Innere des Spiegels gerichtet sein.According to one advantageous development of the present invention is achieved by a trough-shaped embodiment of the spherical or parabolic mirror surface a significant reduction achieved the shading. Here, the active side of the solar cells be facing with advantage the mirror surface, ie in the Be directed inside of the mirror.

Demzufolge ist eine direkte Abschattung innerhalb der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Konzentratorvorrichtung nicht möglich, so dass die Effizienz der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteigert werden kann.As a result, is a direct shadowing within the invention Photovoltaic concentrator device not possible, so that the efficiency of the arrangement according to the present Invention can be increased.

Aufgrund der vorzugsweise planaren Oberfläche des Konzentratorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Spiegel fest auf einem Gebäude, vorzugsweise auf dem Dach eines Gebäudes, montiert werden. Aufgrund der statischen Montage kann das Konzentratorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung sogar einen Teil des Dachs ersetzen, was wiederum einen erheblichen Kostenvorteil darstellt.by virtue of the preferably planar surface of the concentrator system According to the present invention, the mirror firmly on a building, preferably on the roof of a building Building, to be mounted. Due to the static mounting can the concentrator system according to the present Invention even replace a part of the roof, which in turn one represents significant cost advantage.

Da die erzielbare Leistung von Solarzellen mit steigender Temperatur sinkt, ist es zweckmäßig, bei der Konzentratorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine ausreichende Kühlung des Absorbers zu sorgen, zum Beispiel mittels mindestens eines im optischen Körper integrierten Wärmeabführungssystems, durch das nicht nur eine wesentliche Steigerung der Effizienz des Photovoltaikprozesses oder -vorgangs erreicht werden kann, sondern auch Wärmeenergie zur anderweitigen Nutzung, beispielsweise zu Erhitzungs- oder Heizzwecken, bereit gestellt werden kann.There the achievable performance of solar cells with increasing temperature decreases, it is expedient in the concentrator device according to the present invention for to ensure sufficient cooling of the absorber, for Example by means of at least one integrated in the optical body Heat dissipation system through which not only one Significant increase in the efficiency of the photovoltaic process or process can be achieved, but also heat energy for other use, for example for heating or heating purposes, can be provided.

Hierzu kann mindestens ein Kühlsystem, zum Beispiel mindestens ein in das optische System integrierter Kühlkörper, und/oder mindestens eine aktive Kühlung vorgesehen sein, bei der der Photovoltaikabsorber durch ein vorbei fließendes Kühlmittel gekühlt wird. Wie vorstehend bereits angedeutet, bringt die aktive Kühlung gleichzeitig den Vorteil mit sich, dass die aufgenommene Wärme beispielsweise für Erhitzungs- oder Heizzwecke zusätzlich genutzt werden kann.For this can be at least one cooling system, for example at least a heat sink integrated in the optical system, and / or at least one active cooling is provided, in which the photovoltaic absorber by a flowing over Coolant is cooled. As already mentioned above implied, the active cooling brings the same time Advantage with itself that the received warmth for example for Heating or heating purposes can be used in addition.

Insgesamt zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch einen Konzentratoreffekt in einem Körper oder Hohlkörper aus optisch transparentem Material auf, wobei es sich um ein mechanisch einfach herstellbares und ohne großen Aufwand montierbares System ohne mechanische Nachführung handelt.All in all the present invention is characterized by a concentrator effect in a body or hollow body of optically transparent Material, which is a mechanically simple to produce and easily assembled system without mechanical Tracking is.

Die vorliegende Photovoltaikkonzentratorvorrichtung weist eine Fokussierung auf eine Brennebene bzw. -fläche und/oder unterhalb einer Brennebene bzw. -fläche auf, wobei zumindest im Falle des Einsatzes einer sphärischen Verspiegelung des optischen Körpers zusätzlich die Wirkung der Kaustik zum Tragen kommt.The present photovoltaic concentrator device has a focus on a focal plane and / or below a focal plane Focal plane or surface, wherein at least in the case of use a spherical mirroring of the optical body In addition, the effect of Kaustik comes into play.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist eine Vervielfachung der Strahlungsdichte und mithin eine Minimierung von Verlusten im Photovoltaikabsorber erzielbar, womit eine Kostenreduktion der Photovoltaikmodule gegenüber konventionellen Systemen um mehr als den Faktor 2 einher geht.through The present invention is a multiplication of the radiation density and thus minimizing losses in the photovoltaic absorber, as opposed to a cost reduction of the photovoltaic modules conventional systems by more than a factor of two.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Photovoltaikfeld, ein Photovoltaikpanel oder eine Photovoltaikplatte, aufweisend mehrere Vorrichtungen gemäß der vorstehend dargelegten Art, die modulartig zum Feld, zum Panel bzw. zur Platte zusammengesetzt sein können und zweckmäßigerweise eine gemeinsame optisch transparente Abdeckung aufweisen.The The present invention further relates to a photovoltaic field, a photovoltaic panel or a photovoltaic panel comprising several Devices according to the above Art, the modular to the field, to the panel or to the plate composed can be and expediently one have common optically transparent cover.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens einer Vorrichtung gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens eines Photovoltaikfelds, mindestens eines Photovoltaikpanels oder mindestens einer Photovoltaikplatte gemäß der vorstehend dargelegten Art zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, auf mindestens ein photovoltaisches Absorbermittel, insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel.The The present invention finally relates to the use at least one device according to the above specified type and / or at least one photovoltaic array, at least a photovoltaic panel or at least one photovoltaic panel according to the type of concentration set forth above of incident light, in particular of sunlight, on at least a photovoltaic absorber, in particular at least one Solar cell, for example on at least one solar panel or on at least one solar cell latch.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand der durch 1A bis 5B veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.As already discussed above, there are various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made on the one hand to the claims subordinate to claim 1, on the other hand further embodiments, features and advantages of the present invention will be described below with reference to 1A to 5B illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1A in schematischer Querschnittdarstellung einen Bestandteil eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1A a schematic cross-sectional view of a component of an embodiment of a device according to the present invention;

1B in schematischer Querschnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1B a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a device according to the present invention;

2A in schematischer Querschnittdarstellung einen Bestandteil eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 2A a schematic cross-sectional view of a component of an embodiment of a device according to the present invention;

2B in schematischer Querschnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 B a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a device according to the present invention;

2C in schematischer Querschnittdarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 2C a schematic cross-sectional view of a third embodiment of an apparatus according to the present invention;

2D in schematischer Querschnittdarstellung ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 2D a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of a device according to the present invention;

3A in schematischer Querschnittdarstellung einen Bestandteil der Vorrichtung aus 1A und 1B; 3A in a schematic cross-sectional view of a part of the device 1A and 1B ;

3B in schematischer Querschnittdarstellung die Vorrichtung aus 3A bei zentralem Lichteinfall; 3B in a schematic cross-sectional view of the device 3A at central incidence of light;

4A in schematischer Querschnittdarstellung die Vorrichtung aus 3A bei schrägem Lichteinfall auf den in 4A linken Bereich der Vorrichtung; 4A in a schematic cross-sectional view of the device 3A at oblique incidence of light on the in 4A left area of the device;

4B in schematischer Querschnittdarstellung die Vorrichtung aus 4B in a schematic cross-sectional view of the device

4A bei schrägem Lichteinfall auf den in 4B rechten Bereich der Vorrichtung; 4A at oblique incidence of light on the in 4B right area of the device;

5A in schematischer Querschnittdarstellung die Berechnungsgrundlage für die Vorrichtung aus 5B; und 5A in a schematic cross-sectional view of the basis of calculation for the device 5B ; and

5B in schematischer Querschnittdarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 5B in a schematic cross-sectional view of a third embodiment of an apparatus according to the present invention.

Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in 1A bis 5B mit identischen Bezugszeichen versehen.Same or similar embodiments, elements or features are in 1A to 5B provided with identical reference numerals.

Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden ErfindungBest way to execute of the present invention

Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (soweit nicht anderweitig angegeben) auf sämtliche in 1A bis 5B dargestellten exemplarischen Ausgestaltungen von Vorrichtungen 100, 100', 100'' gemäß der vorliegenden Erfindung.In order to avoid superfluous repetitions, the following explanations concerning the embodiments, features and advantages of the present invention (unless stated otherwise) refer to all in 1A to 5B illustrated exemplary embodiments of devices 100 . 100 ' . 100 '' according to the present invention.

Wie 1A entnehmbar ist, weist der Photovoltaik-Konzentrator 100, 100', 100'' einen sphärischen oder parabolischen Hohlspiegel 10, zum Beispiel aus polierter Aluminiumoberfläche oder aus verspiegeltem Polysterol, wie etwa aus verspiegelten Polysterolplatten, auf, wobei der Hohlraum dieser Verspiegelung 10 mit einem Medium, wie etwa mit einem Gas, zum Beispiel mit Luft, oder mit einer transparenten Flüssigkeit, zum Beispiel mit Wasser, oder mit einem optisch transparenten Material, ausgefüllt sein kann.As 1A is removable, points the photovoltaic concentrator 100 . 100 ' . 100 '' a spherical or parabolic concave mirror 10 For example, from polished aluminum surface or from mirrored polystyrene, such as mirrored Polysterolplatten on, wherein the cavity of this mirror coating 10 may be filled with a medium such as a gas, for example with air, or with a transparent liquid, for example with water, or with an optically transparent material.

Die in Bezug auf den Spiegelkörper 10 statisch montierten (handelsüblichen Standard-)Solarzellen 20 befinden sich unterhalb des Brennpunkts des Spiegels 10 in seiner durch die Kaustik hervorgerufenen Brennfläche. In 1B ist eine der möglichen Anordnungen des photovoltaischen Absorbermittels, das heißt der Solarzellen 20 in der Brennebene oder -fläche des Spiegels 10 dargestellt.The in relation to the mirror body 10 statically mounted (standard commercial) solar cells 20 are located below the focal point of the mirror 10 in his caused by the Kaustik Brennfläche. In 1B is one of the possible arrangements of the photovoltaic absorber means, that is the solar cells 20 in the focal plane or surface of the mirror 10 shown.

Grundsätzlich kann das photovoltaische Absorbermittel 20 im Wesentlichen parallel (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 2B) oder im Wesentlichen senkrecht (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 2C) zur Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers 10 angeordnet sein. Auch eine beliebige,

  • – insbesondere beliebig zur Brennebene oder Brennfläche des Spiegel körpers 10 gewinkelte und/oder
  • – insbesondere beliebig zueinander gewinkelte Anordnung der photovoltaischen Absorbermittel 20 ist möglich (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 2D).
In principle, the photovoltaic absorber agent 20 essentially parallel (cf. 2 B ) or substantially perpendicular (cf. 2C ) to the focal plane or focal surface of the mirror body 10 be arranged. Also any,
  • - In particular arbitrary to the focal plane or focal surface of the mirror body 10 angled and / or
  • - In particular arbitrarily mutually angled arrangement of the photovoltaic absorber means 20 is possible (cf. 2D ).

In 1B bildet die gestrichelte Linie die sogenannte Hüllkurve (= Einhüllende oder Enveloppe) der Kaustik, wobei unter der Hüllkurve diejenige Kurve verstanden wird, die jede Kurve der Kurvenschar in einem Punkt berührt. Die Brennfläche ist die Verlängerung der strichpunktierten Linie.In 1B the dashed line forms the so-called envelope (= envelope or envelope) of the caustic, where the envelope is understood as the curve that touches each curve of the family of curves in a single point. The focal surface is the extension of the dot-dash line.

Der Darstellung in 2A ist entnehmbar, dass das Konzentratorsystem 100, 100', 100'' eine zum Zwecke der Lichtdurchlässigkeit bzw. der optischen Transparenz zum Beispiel aus (Acryl-)Glas gebildete Abdeckung 40 in Form einer Abdeckplatte aufweist, die mit dem Hohlspiegel 10 verschraubt ist und zum Beispiel einen optischen Brechungsindex n von etwa 1,5 oder höher aufweisen kann.The representation in 2A is removable, that the concentrator system 100 . 100 ' . 100 '' a cover formed for the purpose of translucence or optical transparency, for example, of (acrylic) glass 40 in the form of a cover plate, with the concave mirror 10 screwed and, for example, may have an optical refractive index n of about 1.5 or higher.

Um diffuses und/oder schräg einfallendes Licht besser auszunutzen, kann die planare Abdeckung 40 (vgl. 2A, 5B) mit mindestens einer dünnen Beschichtung, insbesondere mit mindestens einer dünnen Folie und/oder mit mindestens einer dünnen Schicht unterschiedlichster Herstellungsweise, zur Lichtumlenkung versehen sein. Hierdurch ergibt sich eine äquivalente oder vergleichbare Wirkungsweise wie bei Brechungseffekten an optisch unterschiedlich dichten Medien.To better exploit diffused and / or oblique incident light, the planar cover 40 (see. 2A . 5B ) be provided with at least one thin coating, in particular with at least one thin film and / or with at least one thin layer of different production methods for light deflection. This results in an equivalent or comparable mode of action as in the case of refraction effects on optically different dense media.

Durch diese optionale technische Maßnahme kann der Winkelbereich des schräg einfallenden Lichts vergrößert werden. Die dünnen Folien und/oder dünnen Schichten können

  • – an der Oberseite und/oder an der Unterseite der Abdeckung 40 oder
  • – an der Oberseite eines massiven, optisch transparenten Körpers 50 angeordnet sein.
By this optional technical measure, the angular range of the obliquely incident light can be increased. The thin films and / or thin layers can
  • - at the top and / or bottom of the cover 40 or
  • - at the top of a massive, optically transparent body 50 be arranged.

Um die Effizienz der Photovoltaik- oder Solarzellen 20 zu erhöhen, ist ein hohler, mit Gas, zum Beispiel mit Luft, durchströmter oder von Flüssigkeit, zum Beispiel von Wasser, durchflossener Kühlkörper 30 vorgesehen, auf den die eine exemplarische Dimensionierung von fünfzehn Millimetern aufweisenden Solarzellen 20 montiert sind (vgl. 2B).To the efficiency of photovoltaic or solar cells 20 To raise is a hollow, with gas, to Example with air, flowed through or by liquid, for example, water, heat sink passed through 30 provided on the one exemplary dimensioning of fifteen millimeters having solar cells 20 are mounted (see. 2 B ).

Kommerziell sind Solarzellen als Platten im Format von etwa 150 Millimeter auf etwa 150 Millimeter erhältlich; auch Solarzellen-Riegel mit einer Dimensionierung von etwa 15 Millimeter auf etwa 150 Millimeter sind kommerziell verfügbar und bei der vorliegenden Erfindung einsetzbar.Commercially are solar cells as plates in the format of about 150 millimeters up about 150 millimeters available; also solar cell bars with a dimension of about 15 millimeters to about 150 millimeters are commercially available and in the present invention used.

Dieses mit Gas, zum Beispiel mit Luft, und/oder mit Flüssigkeit, zum Beispiel mit Wasser, betriebene Kühlsystem ist grundsätzlich optional, denn beim in 2B erzielbaren Konzentratorfaktor kann zwar mit einem Kühlgehäuse, jedoch auch ohne Flüssigkeit gearbeitet werden kann.This cooling system, which is operated with gas, for example with air, and / or with liquid, for example with water, is basically optional, because at 2 B Although achievable concentrator factor can be used with a cooling housing, but also without liquid.

Zwei typische Strahlengänge der reflektierten Strahlung sind in 3B sowie in 4A, 4B gezeigt:Two typical beam paths of the reflected radiation are in 3B as in 4A . 4B shown:

3A veranschaulicht den prinzipiellen Strahlengang bei im Wesentlichen senkrecht einfallendem Sonnenlicht, wohingegen 4A und 4B den prinzipiellen Strahlengang bei einem Einfallwinkel der akzeptierten Sonnenstrahlung von etwa zwanzig Grad zeigen. 3A illustrates the principal ray path with substantially perpendicularly incident sunlight, whereas 4A and 4B show the principal ray path at an angle of incidence of the accepted solar radiation of about twenty degrees.

Wie 3A sowie 4A, 4B entnehmbar, werden die Lichtstrahlen in der Brennfläche des sphärischen oder parabolischen Spiegels 10 konzentriert und treffen auf die in der Brennebene oder unterhalb der Brennebene angeordneten Absorber oder Solarzellen 20, um einen großen Ak zeptanzwinkel und eine gleichmäßige Ausleuchtung der Absorberfläche 20 zu gewährleisten.As 3A such as 4A . 4B Removable, the light rays in the focal plane of the spherical or parabolic mirror 10 concentrated and hit the arranged in the focal plane or below the focal plane absorber or solar cells 20 To a large Acceptance angle and a uniform illumination of the absorber surface 20 to ensure.

Diese Anordnung im Photovoltaik-Konzentrator 100, 100', 100'' ermöglicht es, die Solarzellen 20 auch bei nicht senkrecht, sondern schräg einfallendem Licht ohne Nachführung des Konzentrators 100, 100', 100'' auszuleuchten. Der Kaustikeffekt bewirkt des Weiteren auch bei Streulicht und/oder bei diffusem Licht eine Lichtkonzentration in der Brennfläche und mithin ein optimales photovoltaisches Verhalten nicht nur bei direktem oder schrägem Lichteinfall, sondern auch bei diffusem Licht und/oder bei Streulicht. Hierbei ist zu bedenken, dass schräg einfallendes Licht und diffuses Licht den nordeuropäischen Lichtverhältnissen am ehesten entspricht.This arrangement in the photovoltaic concentrator 100 . 100 ' . 100 '' allows the solar cells 20 even with not perpendicular, but obliquely incident light without tracking the concentrator 100 . 100 ' . 100 '' illuminate. Furthermore, the caustic effect also causes scattered light and / or diffuse light a concentration of light in the focal surface and thus an optimal photovoltaic behavior not only in direct or oblique incidence of light, but also in diffused light and / or in scattered light. It should be remembered that obliquely incident light and diffused light are closest to northern European light conditions.

Da mit der Vorrichtung 100, 100', 100'' gemäß der vorliegenden Erfindung Konzentrationsverhältnisse zwischen etwa dem Faktor 2 und etwa dem Faktor 10 ohne weiteres realisierbar sind (der konkrete Konzentrationsfaktor hängt unter anderem von der Anordnung der Solarzellen 20 in der Brennfläche ab), reduziert sich der Siliziumaufwand bei der vorliegenden Erfindung gegenüber planaren Modulen um diesen Faktor, wodurch eine erhebliche Kostenreduktion bewirkt wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2B ist ein Verhältnis von etwa 1:3 wiedergegeben.As with the device 100 . 100 ' . 100 '' According to the present invention concentration ratios between about the factor 2 and about the factor 10 are readily feasible (the actual concentration factor depends inter alia on the arrangement of the solar cells 20 in the burning surface), the silicon cost in the present invention is reduced by this factor over planar modules, thereby causing a significant cost reduction. In the embodiment according to 2 B a ratio of about 1: 3 is reproduced.

In 5B ist der Querschnitt eines Photovoltaik-Konzentratormoduls 100 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese modulförmige Vorrichtung 100 weist einen konkaven rinnen- oder wannenförmigen, im Querschnitt sphärisch oder parabelförmig gewölbten Spiegel 10 sowie eine Deckplatte 40 auf, an deren dem Spiegel 10 zugewandter Unterseite mittig der im Querschnitt rechteckförmige Kühlkörper 30 befestigt ist, in dessen unterem Bereich wiederum die Solarzellen 20 riegelförmig seitlich angeordnet sind.In 5B is the cross section of a photovoltaic concentrator module 100 represented according to the present invention. This module-shaped device 100 has a concave trough-shaped or trough-shaped, in cross-section spherical or parabolic curved mirror 10 as well as a cover plate 40 on, at the mirror 10 facing bottom underside of the rectangular cross-section heat sink 30 is attached, in its lower part, in turn, the solar cells 20 are arranged laterally bar-shaped.

Das zum Beispiel unterhalb des Brennpunkts angeordnete Kühlelement 30 kann aus Aluminium gebildet sein und eine exemplarische Dimensionierung von fünfzehn Millimetern auf zwanzig Millimeter auf zwei Millimeter aufweisen.The cooling element arranged below the focal point, for example 30 may be formed of aluminum and have an exemplary dimension of fifteen millimeters to twenty millimeters to two millimeters.

Eine derartige, anhand 5B veranschaulichte Anordnung 100 ist mechanisch einfach und kostengünstig realisierbar, benötigt keine Nachführung und hat eine geschlossene, ebene Oberfläche in Form der Abdeckplatte 40, so wie dies auch bei konventionellen planaren Systemen nicht unüblich ist.Such, based 5B illustrated arrangement 100 is mechanically simple and inexpensive to implement, requires no tracking and has a closed, flat surface in the form of the cover plate 40 , as is not uncommon in conventional planar systems.

Da aufgrund der Wirkung des Spiegels 10 und der damit einher gehenden Kaustik der gesamte Konzentratorkörper 50 in seinem Inneren erhellt ist, ist das anhand 1A bis 5B veranschaulichte System auch im Wesentlichen unabhängig vom Problem der Teilabschattung, die die Funktionsweise konventioneller planarer Systeme negativ beeinflusst.Because of the effect of the mirror 10 and the associated caustics of the entire concentrator body 50 it is clear in its interior, that is 1A to 5B also illustrated the system essentially independently of the problem of partial shading, which adversely affects the operation of conventional planar systems.

Ein Konzentratorfeld oder -panel gemäß der vorliegenden Erfindung kann in seinem Aufbau eine Vielzahl der in 5B dargestellten modulartigen Photovoltaikvorrichtungen 100 unter einer geschlossenen Oberfläche aufweisen.A concentrator array or panel in accordance with the present invention may be constructed in a variety of ways 5B shown modular photovoltaic devices 100 have under a closed surface.

Der modulare Aufbau der vorliegenden Erfindung ermöglicht es nicht nur, den Trägerkörper direkt in einem Trägerrahmen zu montieren, sondern erlaubt auch den Einsatz von Solarzellen aus anderen Materialen als Silizium. Dies unterscheidet den vorliegenden Photovoltaik-Konzentrator sehr wesentlich von konventionellen Konzentratoraufbauten und ist auch Voraussetzung für eine ”Servicefreundlichkeit” des Systems.Of the Modular construction of the present invention makes it possible not only, the carrier body directly in a carrier frame but also allows the use of solar cells other materials than silicon. This distinguishes the present Photovoltaic concentrator very much of conventional concentrator setups and is also a prerequisite for a "service friendliness" of System.

Ein aufgebautes Photovoltaikfeld oder Photovoltaikpanel hat eine exem plarische Fläche von etwa einem Quadratmeter und kann zum Beispiel zwanzig Einzelmodule aufweisen, von denen jedes eine exemplarische Dimensionierung von etwa einhundert Millimetern auf etwa fünfhundert Millimeter aufweist. Eine äquivalente Anordnung kann auch mit Parabolspiegeln aufgebaut werden.A built-up photovoltaic array or photovoltaic panel has an area of about one square meter and may, for example, comprise twenty individual modules, each of which has an exemplary dimension of about one hundred millimeters to about five hundred millimeters. An equivalent arrangement can also be constructed with parabolic mirrors.

Aufgrund seiner planaren Oberfläche kann ein derartiges Photovoltaikfeld oder -panel fest auf einem Gebäude montiert werden, zum Beispiel in das Dach eines Gebäudes integriert werden.by virtue of its planar surface can be such a photovoltaic field or panel to be mounted firmly on a building, for Example to be integrated into the roof of a building.

100100
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 1B, 2B, 5B)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 1B . 2 B . 5B )
100'100 '
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 2C)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 2C )
100''100 ''
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 2D)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 2D )
1010
Hohlspiegel oder Spiegel, insbesondere Spiegelkörper oder Verspiegelungconcave mirror or mirrors, in particular mirror bodies or mirroring
2020
photovoltaisches Absorbermittel, insbesondere Photovoltaikelement oder Solarzelle, zum Beispiel Solarzellenplatte oder Solarzellenriegelphotovoltaic Absorber, in particular photovoltaic element or solar cell, for Example solar cell plate or solar cell latch
3030
Kühleinrichtung oder Kühlmittelcooling device or coolant
4040
Abdeckung, insbesondere Abdeckplatte oder DeckplatteCover, in particular cover plate or cover plate
5050
Hohlkörper oder Körperhollow body or body

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 20220390 U1 [0001, 0013] - DE 20220390 U1 [0001, 0013]
  • - WO 89/05520 A1 [0014] WO 89/05520 A1 [0014]
  • - EP 0059464 A1 [0015] EP 0059464 A1 [0015]
  • - DE 19508071 A1 [0016] - DE 19508071 A1 [0016]
  • - US 4115149 [0017] US 4115149 [0017]
  • - US 4191164 [0017] US 4191164 [0017]
  • - US 4388481 [0017] US 4388481 [0017]
  • - US 5062899 [0017] - US 5062899 [0017]
  • - US 5344496 [0017] - US 5344496 [0017]
  • - WO 83/01292 A1 [0017] WO 83/01292 A1 [0017]
  • - WO 96/24014 A1 [0017] WO 96/24014 A1 [0017]
  • - WO 2004/109195 A2 [0017] WO 2004/109195 A2 [0017]

Claims (12)

Zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, vorgesehene Vorrichtung (100; 100'; 100''), aufweisend mindestens einen statisch montierten rinnen- oder wannenförmigen Spiegelkörper (10), mittels dessen das einfallende Licht auf mindestens ein photovoltaisches Absorbermittel (20), insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel, umlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das photovoltaische Absorbermittel (20) in Bezug auf den Spiegelkörper (10) statisch montiert ist.For concentrating incident light, in particular sunlight, provided device ( 100 ; 100 '; 100 '' ), comprising at least one statically mounted channel or trough-shaped mirror body ( 10 ), by means of which the incident light on at least one photovoltaic absorber ( 20 ), in particular to at least one solar cell, for example to at least one solar cell plate or at least one solar cell latch, is deflectable, characterized in that the photovoltaic absorber means ( 20 ) with respect to the mirror body ( 10 ) is statically mounted. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet – durch mindestens einen massiven, optisch transparenten Körper (50) oder – durch mindestens einen mit Gas, zum Beispiel mit Luft, oder mit Flüssigkeit, zum Beispiel mit Wasser, gefüllten Hohlkörper.Device according to claim 1, characterized by at least one solid, optically transparent body ( 50 ) or - by at least one filled with gas, for example with air, or with liquid, for example with water, hollow body. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelkörper (10) – im Querschnitt zumindest annähernd sphärisch oder parabolisch ist und/oder – im Körper oder im Hohlkörper (50) integriert ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the mirror body ( 10 ) - is at least approximately spherical or parabolic in cross section and / or - in the body or in the hollow body ( 50 ) is integrated. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das photovoltaische Absorbermittel (20) in oder unterhalb der, insbesondere durch die Kaustik bewirkten, Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) angeordnet ist.Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the photovoltaic absorber means ( 20 ) in or below the focal plane or focal plane of the mirror body (in particular caused by the caustic) ( 10 ) is arranged. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, ge kennzeichnet durch mindestens eine, insbesondere im Körper oder im Hohlkörper (50) integrierte, Kühleinrichtung (30), zum Beispiel aus Aluminium.Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized by at least one, in particular in the body or in the hollow body ( 50 ) integrated, cooling device ( 30 ), for example made of aluminum. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das photovoltaische Absorbermittel (20) an der Kühleinrichtung (30), insbesondere – im Wesentlichen parallel oder – im Wesentlichen senkrecht oder – unter mindestens einem beliebigen Winkel zur Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10), angeordnet ist.Device according to claim 5, characterized in that the photovoltaic absorber means ( 20 ) at the cooling device ( 30 ), in particular - substantially parallel or - substantially perpendicular or - at least at an arbitrary angle to the focal plane or focal plane of the mirror body ( 10 ) is arranged. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eine den Spiegelkörper (10) einschließlich des photovoltaischen Absorbermittels (20) abdeckende, optisch transparente Abdeckung (40), insbesondere Abdeckplatte, zum Beispiel aus Acryl oder aus Glas.Device according to at least one of claims 1 to 6, characterized by at least one mirror body ( 10 ) including the photovoltaic absorber agent ( 20 ) covering, optically transparent cover ( 40 ), in particular cover plate, for example made of acrylic or glass. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (40) mit mindestens einer lichtumlenkenden Beschichtung, insbesondere mit mindestens einer lichtumlenkenden Folie und/oder mit mindestens einer lichtumlenkenden Schicht, versehen ist.Device according to claim 7, characterized in that the cover ( 40 ) is provided with at least one light-deflecting coating, in particular with at least one light-deflecting film and / or with at least one light-deflecting layer. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtumlenkende Beschichtung – an der dem photovoltaischen Absorbermittel (20) zugewandten Seite der Abdeckung (40) und/oder an der vom photovoltaischen Absorbermittel (20) abgewandten Seite der Abdeckung (40) oder – an der Oberseite des massiven, optisch transparenten Körpers (50) angeordnet ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that the light-deflecting coating - at the photovoltaic absorber means ( 20 ) facing side of the cover ( 40 ) and / or at the photovoltaic absorber means ( 20 ) facing away from the cover ( 40 ) or - at the top of the solid, optically transparent body ( 50 ) is arranged. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6 und gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) an der dem Spiegelkörper (10) zugewandten Unterseite der Abdeckung (40) angeordnet ist.Device according to claim 5 or 6 and according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that the cooling device ( 30 ) at the mirror body ( 10 ) facing the underside of the cover ( 40 ) is arranged. Photovoltaikfeld oder Photovoltaikpanel, aufweisend mehrere Vorrichtungen (100; 100'; 100'') gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10.Photovoltaic panel or photovoltaic panel, comprising a plurality of devices ( 100 ; 100 '; 100 '' ) according to at least one of claims 1 to 10. Verwendung mindestens einer Vorrichtung (100; 100'; 100'') gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder mindestens eines Photovoltaikfelds oder Photovoltaikpanels gemäß Anspruch 11 zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, auf mindestens ein photovoltaisches Absorbermittel (20), insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel.Use of at least one device ( 100 ; 100 '; 100 '' ) according to at least one of claims 1 to 10 and / or at least one photovoltaic panel or photovoltaic panel according to claim 11 for concentrating incident light, in particular sunlight, on at least one photovoltaic absorber means ( 20 ), in particular on at least one solar cell, for example on at least one solar cell plate or on at least one solar cell latch.
DE102008001640A 2008-05-07 2008-05-07 Photovoltaic concentrator for concentrating sunlight for use in e.g. photovoltaic panel, has mirror component allowing incident light to be deflected onto absorbing element that is statically mounted with respect to mirror component Withdrawn DE102008001640A1 (en)

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PCT/EP2009/055509 WO2009135892A2 (en) 2008-05-07 2009-05-07 Device and method for concentrating incident light
EP09742110A EP2294628B1 (en) 2008-05-07 2009-05-07 Device and method for concentrating incident light
DE202009012152U DE202009012152U1 (en) 2008-05-07 2009-09-09 Device for concentrating incident light

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011050812A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Kaustik Solar Gmbh Arrangement for retaining solar cell in photovoltaic concentrator, has V-shaped retaining element made of metallic material and including bent section and compensating geometry for compensation of thermal expansion
WO2014033179A1 (en) 2012-08-29 2014-03-06 Kaustik-Solar Gmbh Device and method for the photovoltaic absorption of incident light
DE102013100001A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Kaustik-Solar Gmbh Concentrating device for use in e.g. glass facade element for concentrating sun light to provide sun protection in outer regions of building, has absorber unit arranged asymmetrical relative to middle axis and in decentral or lateral region

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4115149A (en) 1976-03-12 1978-09-19 Varian Associates, Inc. Concentrator arrangement for photovoltaic cell
US4191164A (en) 1976-10-20 1980-03-04 Kelly Donald A Dual conversion steam and electric solar power system
EP0059464A1 (en) 1981-03-02 1982-09-08 Volksbank Remscheid eG Solar concentrator
WO1983001292A1 (en) 1981-10-01 1983-04-14 Tor Ask Apparatus for collecting solar energy
US4388481A (en) 1981-07-20 1983-06-14 Alpha Solarco Inc. Concentrating photovoltaic solar collector
WO1989005520A1 (en) 1987-12-08 1989-06-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewand Solar module
US5062899A (en) 1990-03-30 1991-11-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wide acceptance angle, high concentration ratio, optical collector
US5344496A (en) 1992-11-16 1994-09-06 General Dynamics Corporation, Space Systems Division Lightweight solar concentrator cell array
WO1996024014A1 (en) 1995-01-31 1996-08-08 Solar Raps Pty. Ltd. Solar flux enhancer
DE19508071A1 (en) 1995-02-27 1996-08-29 Horst Voigt Thermo-voltaic solar cell
DE20220390U1 (en) 2002-01-31 2003-06-05 Ahland, Andreas, Dr., 48308 Senden Collector system for sunlight to illuminate photovoltaic absorber has fixed two-dimensional mirror with frame on which light absorber strip moves
WO2004109195A2 (en) 2003-06-04 2004-12-16 Maarten Martinus Romijn Method and apparatus for achieving worldwide reduction of carbon dioxide emissions and deforestation

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4115149A (en) 1976-03-12 1978-09-19 Varian Associates, Inc. Concentrator arrangement for photovoltaic cell
US4191164A (en) 1976-10-20 1980-03-04 Kelly Donald A Dual conversion steam and electric solar power system
EP0059464A1 (en) 1981-03-02 1982-09-08 Volksbank Remscheid eG Solar concentrator
US4388481A (en) 1981-07-20 1983-06-14 Alpha Solarco Inc. Concentrating photovoltaic solar collector
WO1983001292A1 (en) 1981-10-01 1983-04-14 Tor Ask Apparatus for collecting solar energy
WO1989005520A1 (en) 1987-12-08 1989-06-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewand Solar module
US5062899A (en) 1990-03-30 1991-11-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wide acceptance angle, high concentration ratio, optical collector
US5344496A (en) 1992-11-16 1994-09-06 General Dynamics Corporation, Space Systems Division Lightweight solar concentrator cell array
WO1996024014A1 (en) 1995-01-31 1996-08-08 Solar Raps Pty. Ltd. Solar flux enhancer
DE19508071A1 (en) 1995-02-27 1996-08-29 Horst Voigt Thermo-voltaic solar cell
DE20220390U1 (en) 2002-01-31 2003-06-05 Ahland, Andreas, Dr., 48308 Senden Collector system for sunlight to illuminate photovoltaic absorber has fixed two-dimensional mirror with frame on which light absorber strip moves
WO2004109195A2 (en) 2003-06-04 2004-12-16 Maarten Martinus Romijn Method and apparatus for achieving worldwide reduction of carbon dioxide emissions and deforestation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011050812A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Kaustik Solar Gmbh Arrangement for retaining solar cell in photovoltaic concentrator, has V-shaped retaining element made of metallic material and including bent section and compensating geometry for compensation of thermal expansion
DE102011050812B4 (en) * 2010-06-02 2015-11-05 Kaustik Solar Gmbh Recording arrangement for receiving a photovoltaic absorber means, in particular solar cell
WO2014033179A1 (en) 2012-08-29 2014-03-06 Kaustik-Solar Gmbh Device and method for the photovoltaic absorption of incident light
DE102013100001A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Kaustik-Solar Gmbh Concentrating device for use in e.g. glass facade element for concentrating sun light to provide sun protection in outer regions of building, has absorber unit arranged asymmetrical relative to middle axis and in decentral or lateral region
DE202013012512U1 (en) 2012-08-29 2017-04-21 Peter Draheim DEVICE AND METHOD FOR PHOTOVOLTAIC ABSORBING OF EFFLUENT LIGHT

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