AT508646B1 - DEVICE FOR CONVERTING SUNBURNING ENERGY - Google Patents
DEVICE FOR CONVERTING SUNBURNING ENERGY Download PDFInfo
- Publication number
- AT508646B1 AT508646B1 AT0129709A AT12972009A AT508646B1 AT 508646 B1 AT508646 B1 AT 508646B1 AT 0129709 A AT0129709 A AT 0129709A AT 12972009 A AT12972009 A AT 12972009A AT 508646 B1 AT508646 B1 AT 508646B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- heat medium
- heat
- solar cell
- cavity
- housing
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 206010003402 Arthropod sting Diseases 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
- H01L31/0521—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
- F24S80/56—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by means for preventing heat loss
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
österreichisches Patentamt AT508 646 B1 2012-01-15Austrian Patent Office AT508 646 B1 2012-01-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in thermische und elektrische Energie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Description: [0001] The invention relates to a device for converting solar radiation energy into thermal and electrical energy according to the preamble of claim 1.
[0002] Derartige Vorrichtungen werden im Bereich der Energiegewinnung, insbesondere bei privaten Haushalten und kleinen Unternehmen, eingesetzt.Such devices are used in the field of energy, especially in private households and small businesses.
[0003] Hintergrund der Erfindung ist die Optimierung des Wirkungsgrads von Solarzellen bei gleichzeitiger Nutzung der Energie des Sonnenlichts für die Wärmeerzeugung und für die Erzeugung von elektrischer Energie.Background of the invention is the optimization of the efficiency of solar cells while using the energy of sunlight for heat generation and for the generation of electrical energy.
[0004] Aus dem Stand der Technik sind sowohl photovoltaische Zellen als auch thermische Sonnenkollektoren zur Aufbereitung von Warmwasser bekannt. Derartige Vorrichtungen sind meist sehr teuer und benötigen eine große Fläche, beispielsweise auf Hausdächern. Photovoltaische Zellen werden zumeist bei hohen Temperaturen von etwa 80°C betrieben, wobei der optimale Wirkungsgrad dieser Zellen bei wesentlich geringeren Temperaturen erzielt werden kann. Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, die Solarzelle in einer Kühlflüssigkeit zu lagern und die entstehende Wärme abzuführen. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, dass gängige für Solarzellen optimierte Kühlflüssigkeiten relativ teuer sind und in einem Kühlkreislauf große Mengen an Kühlflüssigkeit benötigt werden.Both photovoltaic cells and thermal solar panels for the treatment of hot water are known from the prior art. Such devices are usually very expensive and require a large area, for example on rooftops. Photovoltaic cells are usually operated at high temperatures of about 80 ° C, the optimum efficiency of these cells can be achieved at much lower temperatures. From the prior art, it is also known to store the solar cell in a cooling liquid and dissipate the resulting heat. However, there is the disadvantage that common cooling liquids optimized for solar cells are relatively expensive and large quantities of cooling liquid are required in a cooling circuit.
[0005] Auf dem Stand der Technik ist die japanische Patentanmeldung JP 07253249 A bekannt, die ein Hybridpaneel zeigt, das gleichzeitig Wärmeenergie in Form von Warmwasser als auch zum Schmelzen von Schnee auf dem Dach verwendet werden kann.Japanese Patent Application JP 07253249 A discloses a hybrid panel that can simultaneously use thermal energy in the form of hot water as well as to melt snow on the roof.
[0006] Weiters ist aus dem US-Patent US 4278829 eine Vorrichtung zur Umwandlung von Solarenergie in thermische und elektrische Energie dargestellt. Eine derartige Vorrichtung umfasst eine Anzahl von fotovoltaischen Zellen, Mittel zur Konzentration der Sonnenenergie auf den fotovoltaischen Zellen und Mittel zum Zirkulieren einer Flüssigkeit zwischen den Solarzellen und den Mitteln zur Konzentration der Sonnenenergie.Furthermore, from the US patent US 4278829 a device for the conversion of solar energy into thermal and electrical energy is shown. Such a device comprises a number of photovoltaic cells, means for concentrating the solar energy on the photovoltaic cells and means for circulating a liquid between the solar cells and the means for concentrating the solar energy.
[0007] Weiters ist in der deutschen Patentanmeldung DE 2501907 eine Vorrichtung zum Nutzen der Sonnenenergie mit wenigstens einer Solarzelle offenbart, der eine das einfallende Licht bündelnde Linse zugeordnet ist.Furthermore, in the German patent application DE 2501907 discloses a device for the benefit of solar energy with at least one solar cell, which is associated with a lens bundling the incident light.
[0008] Ziel der Erfindung ist es, eine Solarzelle zu schaffen, die sowohl thermische als auch elektrische Energie zur Verfügung stellt und stets bei einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden kann und mit einer geringen Menge der mit der Solarzelle stehenden Flüssigkeit auskommt.The aim of the invention is to provide a solar cell which provides both thermal and electrical energy available and can always be operated at an optimum efficiency and manages with a small amount of liquid standing with the solar cell.
[0009] Die Erfindung löst diese Aufgabe bei der eingangs genannten Vorrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1.The invention solves this problem in the aforementioned device with the characterizing part of claim 1.
[0010] Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in elektrische und thermische Energie mit zumindest einer Solarzelle, deren Nutzfläche zumindest teilweise thermisch an ein wärmeleitendes fluides erstes Wärmemedium gekoppelt ist, über das die entstehende Abwärme der Nutzfläche abführbar ist, vorgesehen, dass die Rückfläche der Solarzelle thermisch an ein zweites wärmeleitendes, fluides Wärmemedium koppelbar ist, über das die entstehende Abwärme der Rückfläche abführbar ist, wobei das erste Wärmemedium vom zweiten Wärmemedium getrennt ist und wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Wärme des ersten Wärmemediums auf das zweite Wärmemedium übertragbar ist.According to the invention is provided in a device for converting solar energy into electrical and thermal energy with at least one solar cell, the effective surface is at least partially thermally coupled to a thermally conductive fluid first heat medium through which the resulting waste heat of the effective surface is discharged, provided that the Rear surface of the solar cell is thermally coupled to a second heat-conducting, fluid heat medium, via the waste heat of the rear surface is discharged, wherein the first heat medium from the second heat medium is separated and wherein the device is configured such that the heat of the first heat medium to the second Heat medium is transferable.
[0011] Hierdurch wird die Solarzelle bei einem optimalen Wirkungsgrad betrieben und es besteht zusätzlich der Vorteil, dass der Anteil der erzielten thermischen Energie gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung überträgt die Wärme der Solarzelle über das erste Wärmemedium auf das zweite Wärmemedium. Dadurch ist nur eine 1/10 österreichisches Patentamt AT508 646 B1 2012-01-15 sehr geringe Menge des ersten Wärmemediums erforderlich, während für den Abtransport der thermischen Energie das zweite Wärmemedium genutzt werden kann. Weitere besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.As a result, the solar cell is operated at an optimum efficiency and there is also the advantage that the proportion of the thermal energy obtained is improved over the prior art. The device according to the invention transfers the heat of the solar cell via the first heat medium to the second heat medium. As a result, only a very small amount of the first heat medium is required, whereas for the removal of the thermal energy, the second heat medium can be used. Further particular embodiments of the invention are described in the subclaims.
[0012] Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das erste Wärmemedium zumindest für spektrale Bereiche der Sonnenstrahlung transparent ist. Dadurch wird die gewonnene Strahlungsleistung weiter verbessert.A further aspect of the invention provides that the first heat medium is transparent at least for spectral regions of the solar radiation. As a result, the radiation power obtained is further improved.
[0013] Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Wärmemedium und/oder das zweite Wärmemedium mit der Solarzelle in unmittelbarem, direktem Kontakt stehen. Dies verbessert die Wärmeabfuhr und ermöglicht die Kühlung der Solarzelle. Ein bevorzugter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das erste Wärmemedium und das zweite Wärmemedium durch die Solarzelle voneinander getrennt sind. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Trennung der beiden Wärmemedien und bewirkt zusätzlich eine verbesserte Kühlung der Solarzelle.Furthermore, it can be provided that the first heat medium and / or the second heat medium are in direct, direct contact with the solar cell. This improves the heat dissipation and allows the cooling of the solar cell. A preferred aspect of the invention provides that the first heat medium and the second heat medium are separated from each other by the solar cell. This arrangement allows easy separation of the two heat media and additionally causes improved cooling of the solar cell.
[0014] Bevorzugterweise kann vorgesehen werden, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass das zweite Wärmemedium an der Rückfläche der Solarzelle vorbeiströmt. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Wärmeabfuhr.Preferably, it can be provided that the device is designed such that the second heat medium flows past the rear surface of the solar cell. This allows a particularly efficient heat dissipation.
[0015] Weiters sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass das erste Wärmemedium und das zweite Wärmemedium, gegebenenfalls das Gehäuse, gegenüber ihrer Umgebung isoliert sind. Dies verhindert den unerwünschten Abfluss von thermischer Energie in die Umgebung, was einerseits den Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert und andererseits die Erwärmung der Umgebung der Vorrichtung verhindert. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste Wärmemedium mit dem zweiten Wärmemedium über das Gehäuse in thermische Wirkverbindung bringbar ist. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Wärmeübertragung und Wärmeabfuhr von der Solarzelle.Furthermore, a preferred embodiment of the invention provides that the first heat medium and the second heat medium, optionally the housing, are insulated from their environment. This prevents the unwanted outflow of thermal energy into the environment, which on the one hand improves the efficiency of the device and on the other hand prevents the heating of the environment of the device. A further preferred embodiment of the invention provides that the first heat medium can be brought into thermal operation with the second heat medium via the housing. This allows a particularly efficient heat transfer and heat dissipation from the solar cell.
[0016] Ein besonderer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das erste Wärmemedium in zumindest einem geschlossenen ersten Hohlraum vorliegt, der auf einer Seite zumindest teilweise durch die Nutzfläche der Solarzelle begrenzt ist. Eine derartige Vorrichtung ist besonders leicht herzustellen, wobei die Menge des verwendeten ersten Wärmemediums gering gehalten wird.A particular aspect of the invention provides that the first heat medium is present in at least one closed first cavity, which is bounded on one side at least partially by the effective area of the solar cell. Such a device is particularly easy to manufacture, wherein the amount of the first heat medium used is kept low.
[0017] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass zumindest ein, insbesondere kanalförmiger, zweiter Hohlraum vorgesehen ist, in den das zweite Wärmemedium einbringbar ist, wobei insbesondere der zweite Hohlraum auf einer Seite zumindest teilweise durch die Rückfläche der Solarzelle begrenzt ist. Dies vereinfacht den Aufbau der Vorrichtung und ermöglicht eine besonders gute Temperaturabfuhr.A further embodiment of the invention may provide that at least one, in particular channel-shaped, second cavity is provided, in which the second heat medium can be introduced, wherein in particular the second cavity is bounded on one side at least partially by the rear surface of the solar cell. This simplifies the structure of the device and allows a particularly good temperature dissipation.
[0018] Weiters kann vorgesehen werden, dass der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum in einem gemeinsamen, vorzugsweise metallischen, Gehäuse angeordnet sind. Dies bietet eine besonders kompakte und einfach aufbaubare Vorrichtung mit vorteilhaften Wärmeleitungseigenschaften.Furthermore, it can be provided that the first cavity and the second cavity are arranged in a common, preferably metallic, housing. This provides a particularly compact and easy to build device with advantageous thermal conduction properties.
[0019] Ein weiterer besonderer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der erste Hohlraum den zweiten Hohlraum umgibt. Eine solche Vorrichtung erzielt einen sehr hohen thermischen Wirkungsgrad und weist nur geringe Wärmeverluste auf. Zudem kann mit einer solchen Vorrichtung die Wärmeabfuhr bzw. Kühlung der Solarzelle besonders wirkungsvoll realisiert werden.Another particular aspect of the invention provides that the first cavity surrounds the second cavity. Such a device achieves a very high thermal efficiency and has only low heat losses. In addition, the heat dissipation or cooling of the solar cell can be realized particularly effectively with such a device.
[0020] Weiters kann vorgesehen werden, dass der zweite Hohlraum im Innenraum eines die Solarzelle tragenden kanalförmigen Profilteils ausgebildet ist. Dies erlaubt eine strömungste-chisch besonders vorteilhafte Ausgestaltung des zweiten Hohlraums und ermöglicht ferner einen guten Wärmetransport im zweiten Hohlraum. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an der Innenseite des Profilteils eine Anzahl von in den Hohlraum ragenden Lamellen vorgesehen ist. Dies verbessert die Wärmeübertragung vom Gehäuse bzw. dem Außenbereich des zweiten Hohlraums auf das zweite Wärmemedium. Zudem kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, zumindest ein Steg zum Stützen des Profilteils vorgesehen ist. Dies erhöht die Stabilität des zweiten Hohlraums und erlaubt höhere Strömungsgeschwindigkeiten. 2/10 österreichisches Patentamt AT508 646B1 2012-01-15 [0021] Eine weitere besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Profilteil über eine Anzahl von Befestigungsmitteln mit dem Gehäuse verbunden ist. Dabei wird eine besonders stabile und einfach herzustellende Ausführungsform erzielt.Furthermore, it can be provided that the second cavity is formed in the interior of a solar cell supporting channel-shaped profile part. This allows a flow-stich particularly advantageous embodiment of the second cavity and also allows a good heat transfer in the second cavity. In particular, it can be provided that a number of projecting into the cavity slats is provided on the inside of the profile part. This improves the heat transfer from the housing or the outer region of the second cavity to the second heating medium. In addition, can advantageously be provided, at least one web is provided for supporting the profile part. This increases the stability of the second cavity and allows higher flow rates. Another special embodiment of the invention provides that the profile part is connected to the housing via a number of fastening means. In this case, a particularly stable and easy to manufacture embodiment is achieved.
[0022] Ein weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der erste Hohlraum zumindest eine fensterförmige Ausnehmung aufweist, welche die Nutzfläche der Solarzelle freilegt, wobei die Ausnehmung vorzugsweise von einer Abdeckplatte abgedeckt ist, die zumindest für spektrale Bereiche der Sonnenstrahlung transparent ist. Dies verbessert den Wirkungsgrad der Solarzelle und ermöglicht eine einfache Handhabung des ersten Wärmemediums.Another preferred aspect of the invention provides that the first cavity has at least one window-shaped recess which exposes the useful surface of the solar cell, wherein the recess is preferably covered by a cover plate which is transparent at least for spectral regions of the solar radiation. This improves the efficiency of the solar cell and allows easy handling of the first heat medium.
[0023] Zudem kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Wärmeleiter vorgesehen ist, über den die Wärme des ersten Wärmemediums zum zweiten Wärmemedium abführbar ist. Dies verbessert zusätzlich die Wärmeübertragung und Wärmeabfuhr.In addition, it can be provided that at least one heat conductor is provided, via which the heat of the first heat medium to the second heat medium can be discharged. This additionally improves the heat transfer and heat dissipation.
[0024] Weiters kann vorgesehen sein, dass der Wärmeleiter im ersten Hohlraum oberhalb der Nutzfläche der Solarzelle angeordnet ist. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Abgreifen der thermischen Energie in derjenigen Region, in der typischerweise die höchste thermische Energiedichte vorliegt.Furthermore, it can be provided that the heat conductor is arranged in the first cavity above the effective area of the solar cell. This enables a particularly efficient tapping of the thermal energy in the region in which typically the highest thermal energy density is present.
[0025] Eine weitere Fortbildung der Erfindung sieht vor, dass der Wärmeleiter zumindest teilweise vom ersten und vom zweiten Wärmemedium umgeben bzw. umspülbar ist und insbesondere mit dem Gehäuse verbunden bzw. im Gehäuse angeordnet ist. Dies erhöht die thermische Leitfähigkeit und verringert den Wärmeübergangswiderstand an den Grenzflächen zwischen den Wärmemedien und dem Wärmeleiter.A further development of the invention provides that the heat conductor is at least partially surrounded by the first and second heat medium or is umspülbar and in particular connected to the housing or disposed in the housing. This increases the thermal conductivity and reduces the heat transfer resistance at the interfaces between the heat media and the heat conductor.
[0026] Weiters sieht ein bevorzugter Aspekt der Erfindung vor, dass der Wärmeleiter zumindest teilweise, insbesondere im ersten Hohlraum oder im zweiten Hohlraum, eine gitterförmige Struktur aufweist. Dies erhöht die thermische Leitfähigkeit des Wärmeträgers und ermöglicht die Abfuhr einer größeren Wärmemenge aus dem ersten Hohlraum bzw. in den zweiten Hohlraum.Furthermore, a preferred aspect of the invention provides that the heat conductor has a lattice-shaped structure at least partially, in particular in the first cavity or in the second cavity. This increases the thermal conductivity of the heat carrier and allows the removal of a larger amount of heat from the first cavity or in the second cavity.
[0027] Weiters kann vorgesehen werden, dass zumindest eine optische Linse vorgesehen ist, deren Brennfläche auf die Nutzfläche der Solarzelle gerichtet ist, und die vorzugsweise als Fresnell-Linse ausgebildet ist. Dies erhöht die mit der Solarzelle gewonnene elektrische Energie sowie die Ausbeute an thermischer Energie.Furthermore, it can be provided that at least one optical lens is provided, whose focal surface is directed to the effective surface of the solar cell, and which is preferably formed as a Fresnel lens. This increases the electrical energy generated by the solar cell and the yield of thermal energy.
[0028] Schließlich sieht ein bevorzugter Aspekt der Erfindung vor, dass zumindest ein gekrümmter Spiegel zur Bündelung des Lichts vorgesehen ist, dessen Brennpunkt oder Brennfläche auf die Nutzfläche der Solarzelle gerichtet ist. Dies erhöht die nutzbare Sonnenfläche und erhöht die umgewandelte thermische und elektrische Leistung der Vorrichtung.Finally, a preferred aspect of the invention provides that at least one curved mirror for focusing the light is provided, the focal point or focal surface is directed to the effective area of the solar cell. This increases the usable solar area and increases the converted thermal and electrical performance of the device.
[0029] Ein besonderes Ausführungsbeispiele Erfindung wird nicht einschränkend anhand der Figuren beschrieben.A particular embodiment of the invention will not be described by way of limitation with reference to the figures.
[0030] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischerFig. 1 shows a device according to the invention for the production of electrical
Energie und thermischer Energie aus der Energie von Sonnenstrahlen.Energy and thermal energy from the energy of the sun's rays.
[0031] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.Fig. 2 shows a further embodiment of the invention.
[0032] Fig. 3 zeigt die Ausführungsform der Fig. 2 mit einer Linse analog zur Ausführungs form der Fig. 1.Fig. 3 shows the embodiment of Fig. 2 with a lens analogous to the embodiment form of FIG. 1st
[0033] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie und thermischer Energie aus der Energie von Sonnenstrahlen. Diese Vorrichtung weist ein metallisches Gehäuse 10 auf, an dessen Oberseite eine Abdeckplatte 2 angeordnet ist. Die Abdeckplatte 2 ist zumindest für Teile des Spektrums des Sonnenlichts transparent.Fig. 1 shows an apparatus for obtaining electrical energy and thermal energy from the energy of solar radiation. This device has a metallic housing 10, on the upper side of a cover plate 2 is arranged. The cover plate 2 is transparent at least for parts of the spectrum of sunlight.
[0034] Innerhalb des Gehäuses 10 befindet sich eine Solarzelle 1, die mit Befestigungsmitteln an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Die Befestigung der Solarzelle 1 am Gehäuse 10 kann dabei insbesondere durch Anschrauben oder Annieten aber auch durch Einstecken der Solarzelle 1 in eine am Gehäuse 10 befestigte Fassung bewerkstelligt werden. 3/10 österreichisches Patentamt AT508 646B1 2012-01-15 [0035] Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist einen schichtartigen Aufbau auf, wobei zwischen der Solarzelle 1 und der Abdeckplatte 2, die zueinander parallel stehen, ein Hohlraum 3 ausgebildet ist, der von den Seitenwänden des Gehäuses 10 begrenzt ist und somit dicht abgeschlossen ist. Im Bereich, an dem die Abdeckplatte 2 auf dem Gehäuse 10 aufliegt, bzw. im Bereich in dem die Solarzelle 1 auf dem Gehäuse 10 anliegt, sind Dichtungen vorgesehen, um die Dichtheit des Hohlraums 3 zu gewährleisten. Das Gehäuse 10 weist dabei einen wannenartigen Aufbau mit stufenförmigem Querschnitt auf. Durch Befestigen der Solarzelle 1 im Bereich der Stufe wird ein Teil des Gehäuses 10, nämlich der Hohlraum 3 vom restlichen Innenraum des Gehäuses 10 abgetrennt. Der Hohlraum 3 ist mit einem transparenten hoch wärmeleitfähigen ersten fluiden Wärmemedium, insbesondere mit Glycerin gefüllt. Die Sonnenstrahlung gelangt durch die Abdeckplatte 2 und die im Hohlraum 3 befindliche Flüssigkeit zur Solarzelle 1 und wird von dieser teilweise in elektrische Energie umgewandelt. Das Gehäuse 10 weist eine fensterförmige Ausnehmung 12 auf, die die Nutzfläche 19 der Solarzelle 1 freilegt. Da sowohl die Abdeckplatte 2 als auch die Flüssigkeit im Inneren des Hohlraums 3 für Teile des Spektrums des Sonnenlichts transparent sind, gelangen Sonnenstrahlen zur Solarzelle 1, die die Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie umwandelt.Within the housing 10 is a solar cell 1, which is fastened with fastening means on the housing 10. The attachment of the solar cell 1 to the housing 10 can be accomplished in particular by screwing or riveting but also by inserting the solar cell 1 in a mounted on the housing 10 socket. The embodiment of the invention shown in FIG. 1 has a layered construction, wherein a cavity 3 is formed between the solar cell 1 and the cover plate 2 which are parallel to one another , which is bounded by the side walls of the housing 10 and thus sealed. In the area where the cover plate 2 rests on the housing 10, or in the area in which the solar cell 1 rests on the housing 10, seals are provided to ensure the tightness of the cavity 3. The housing 10 has a trough-like construction with a stepped cross-section. By fixing the solar cell 1 in the region of the stage, a part of the housing 10, namely the cavity 3 is separated from the remaining interior of the housing 10. The cavity 3 is filled with a transparent highly heat-conductive first fluid heating medium, in particular with glycerol. The solar radiation passes through the cover plate 2 and the liquid contained in the cavity 3 to the solar cell 1 and is partially converted by this into electrical energy. The housing 10 has a window-shaped recess 12 which exposes the useful surface 19 of the solar cell 1. Since both the cover plate 2 and the liquid in the interior of the cavity 3 are transparent to parts of the spectrum of sunlight, solar rays reach the solar cell 1, which converts the energy of the sunlight into electrical energy.
[0036] Die Solarzelle 1 weist nicht dargestellte Anschlüsse auf, mittels derer sie an ein Energieversorgungsnetz angeschlossen werden kann. Im Hohlraum 3 befinden sich weiters gitterförmig angeordnete bzw. ausgebildete Wärmeträger 4. Die Wärmeträger 4 weisen eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, wobei ein gut leitfähiger Wärmeübergang zwischen den Wärmeträgern 4 und der Flüssigkeit ausgebildet ist. Die Wärmeträger 4 bestehen aus Metall, insbesondere aus Kupfer, und sind mit dem Gehäuse 10 im Hohlraum 3 thermisch leitfähig und mechanisch stabil verbunden. Eine derartige Verbindung zwischen dem Gehäuse 10 und den Wärmeträgern 4 kann beispielsweise durch Anlöten oder Anschweißen erfolgen. An der der Nutzfläche 19 abgewandten Rückfläche 18 der Solarzelle 1 ist ein durchgängiger Kanal 5 ausgebildet, der vom Gehäuse 10 und von der Solarzelle 1 begrenzt wird. Der Kanal 5 weist zwei nicht dargestellte das Gehäuse 10 durchdringende Ausnehmungen auf, mit denen ein zweites fluides Wärmemedium durch den Kanal 5 hindurchgeleitet werden kann. Das Gehäuse 10 ist von einer wannenförmigen Isolierschicht 8 umgeben bzw. ist in diese eingebettet, wobei die Isolierschicht 8 die an ihrer äußeren Mantelseite mit einer Metallschicht 9 umgeben ist. Die durch die Isolierschicht 8 gebildete Wanne ist an ihrer Oberseite mit einer Fresnell-Linse 6 abgeschlossen, sodass der Bereich zwischen der Fresnell-Linse 6 und der durch die Isolierschicht 8 gebildeten Wanne abgeschlossen ist. Das Gehäuse 10 ist dabei so in die Isolierschicht 8 eingebettet, dass die Solarzelle 1 auf einer Brennfläche der Fresnell-Linse 6 angeordnet ist.The solar cell 1 has connections, not shown, by means of which they can be connected to a power supply network. In the cavity 3 are further arranged grid-shaped or formed heat transfer medium 4. The heat transfer medium 4 have good thermal conductivity, wherein a good conductive heat transfer between the heat transfer media 4 and the liquid is formed. The heat transfer medium 4 are made of metal, in particular copper, and are connected to the housing 10 in the cavity 3 thermally conductive and mechanically stable. Such a connection between the housing 10 and the heat carriers 4 can be done for example by soldering or welding. On the back surface 18 of the solar cell 1 facing away from the useful surface 19, a continuous channel 5 is formed, which is delimited by the housing 10 and by the solar cell 1. The channel 5 has two, not shown, the housing 10 penetrating recesses with which a second fluid heating medium can be passed through the channel 5. The housing 10 is surrounded by a trough-shaped insulating layer 8 or is embedded in this, wherein the insulating layer 8 is surrounded on its outer shell side with a metal layer 9. The well formed by the insulating layer 8 is terminated at its upper side with a Fresnel lens 6, so that the area between the Fresnel lens 6 and the well formed by the insulating layer 8 is completed. The housing 10 is embedded in the insulating layer 8 such that the solar cell 1 is arranged on a focal surface of the Fresnel lens 6.
[0037] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem wannenförmig ausgebildeten Gehäuse 10, das von einer Abdeckplatte 2 abgedeckt ist. Im vorliegenden Fall ist die Abdeckplatte 2 mit dem Gehäuse 10 fest verschraubt und aus transparentem Glas. Der Innenraum des Gehäuses 10 ist mit einem ersten fluiden Wärmemedium gefüllt. Weiters ist ein Profilteil 22 vorgesehen, der über eine Anzahl von Befestigungsmitteln 25 mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Der Profilteil 22 liegt im wannenförmigen Gehäuse 10 und ist von der Abdeckplatte 2 sowie dem Gehäuse 10 vollständig umgeben. An der der Abdeckplatte 2 zugewandten Außenseite des Profilteils 22 befindet sich eine Solarzelle 1, deren Nutzfläche 19 der Abdeckplatte 2 zugewandt ist und deren Rückfläche 18 mit dem Profilteil 22 wärmeleitend verbunden ist. Zwischen dem Profilteil 22 und der Innenwand des Gehäuses 10 bildet sich ein erster Hohlraum 3 aus, in dem sich das erste fluide Wärmemedium befindet. Das erste fluide Wärmemedium ist im abgeschlossenen ersten Hohlraum 3 gegen Auslaufen gesichert bzw. an den Stoßstellen zwischen der Abdeckplatte 2 und dem Gehäuse 10 über Dichtungen 7 abgedichtet.Fig. 2 shows another embodiment of the invention with a trough-shaped housing 10 which is covered by a cover plate 2. In the present case, the cover plate 2 is firmly screwed to the housing 10 and made of transparent glass. The interior of the housing 10 is filled with a first fluid heat medium. Furthermore, a profile part 22 is provided, which is connected via a number of fastening means 25 with the housing 10. The profile part 22 is located in the trough-shaped housing 10 and is completely surrounded by the cover plate 2 and the housing 10. At the cover plate 2 facing the outside of the profile part 22 is a solar cell 1, the effective surface 19 of the cover plate 2 faces and the rear surface 18 is connected to the profile part 22 thermally conductive. Between the profile part 22 and the inner wall of the housing 10, a first cavity 3 is formed, in which there is the first fluid heat medium. The first fluid heat medium is secured in the closed first cavity 3 against leakage or sealed at the joints between the cover plate 2 and the housing 10 via seals 7.
[0038] Im Zwischenbereich zwischen der Solarzelle 1 und der Abdeckplatte 2 ist ein Wärmeleiter 4 angeordnet, der gitterförmig ausgebildet ist und mit seinen Enden mit dem Gehäuse 10 und dem Profilteil 22 verbunden ist. Der Profilteil 22 weist einen zweiten Hohlraum 5 auf, in dem ein zweites fluides Wärmemedium geführt ist. Der Innenraum des Profilteils 22 ist kanalförmig ausgebildet, wobei das zweite Wärmemedium von außen über eine Fluidleitung an den Profilteil 4/10In the intermediate region between the solar cell 1 and the cover plate 2, a heat conductor 4 is arranged, which is formed like a lattice and is connected at its ends to the housing 10 and the profile part 22. The profile part 22 has a second cavity 5, in which a second fluid heating medium is guided. The interior of the profile part 22 is channel-shaped, wherein the second heat medium from the outside via a fluid line to the profile part 4/10
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0129709A AT508646B1 (en) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | DEVICE FOR CONVERTING SUNBURNING ENERGY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0129709A AT508646B1 (en) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | DEVICE FOR CONVERTING SUNBURNING ENERGY |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT508646A1 AT508646A1 (en) | 2011-03-15 |
AT508646B1 true AT508646B1 (en) | 2012-01-15 |
Family
ID=43646092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
AT0129709A AT508646B1 (en) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | DEVICE FOR CONVERTING SUNBURNING ENERGY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT508646B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG185829A1 (en) | 2011-05-06 | 2012-12-28 | Choon Sen Soon | Apparatus lens and back support plate for cooling solar energy collectors and method of fabrication thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2501907A1 (en) * | 1975-01-18 | 1976-07-22 | Werner H Prof Dr Ing Bloss | Solar energy utilising assembly - has solar cell(s) with associated lens and lumines cent layer emitting light of specified wavelength |
US4278829A (en) * | 1979-03-12 | 1981-07-14 | Powell Roger A | Solar energy conversion apparatus |
JPH07253249A (en) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Yazaki Corp | Hybrid panel and apparatus for using solar energy |
-
2009
- 2009-08-17 AT AT0129709A patent/AT508646B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2501907A1 (en) * | 1975-01-18 | 1976-07-22 | Werner H Prof Dr Ing Bloss | Solar energy utilising assembly - has solar cell(s) with associated lens and lumines cent layer emitting light of specified wavelength |
US4278829A (en) * | 1979-03-12 | 1981-07-14 | Powell Roger A | Solar energy conversion apparatus |
JPH07253249A (en) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Yazaki Corp | Hybrid panel and apparatus for using solar energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT508646A1 (en) | 2011-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2537099A1 (en) | SOLAR CELL UNIT | |
CA2653293A1 (en) | Heat sink for photovoltaic cells | |
DE10296508T5 (en) | Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems | |
DE2629641A1 (en) | DEVICE FOR THE CONVERSION OF LIGHT ENERGY INTO HEAT ENERGY BY LIGHT CONCENTRATION WITH THE HELP OF FLUORESCENT LAYERS | |
DE102007032196A1 (en) | Photovoltaic thermal (PVT) collector | |
WO2000008690A2 (en) | Photovoltaic device | |
DE102011051507A1 (en) | solar device | |
CH698966A2 (en) | Use of solar energy. | |
EP2408018B1 (en) | Solar roof or solar facade construction | |
DE2806337C2 (en) | Solar collector system for the direct conversion of the supplied thermal energy into electrical energy | |
DE102010036393A1 (en) | Hybrid collector mounted in roof for solar-power generation, has collector module having circular transparent tube in which metallic carrier for heat-transferring is located with heat conducting pipe | |
DE202007000529U1 (en) | Solar energy collection system uses photovoltaic cells to generate electricity and also provides heating of a fluid | |
DE112005000132T5 (en) | Solar hybrid module | |
DE102011056877B4 (en) | Apparatus and method for direct generation of electrical energy from thermal energy | |
DE102008029676A1 (en) | Solar collector e.g. solar thermal collector, for heating e.g. industrial water, has fluid channels packed in absorber surface in sealed manner and running parallel to each other, where channels completely grip absorber surface | |
WO2014122224A1 (en) | Receiver for solar plants and solar plant | |
DE102012000209A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR EFFICIENT STORAGE OF SOLAR ENERGY | |
AT506684A1 (en) | PHOTOVOLTAIC MODULE | |
DE69232897T2 (en) | SOLAR ENERGY SYSTEM | |
DE102008049538A1 (en) | Liquid cooling for dissipating heat from photovoltaic module, involves cooling photovoltaic modules and applying photovoltaic cells on coolant suitable for cooling | |
AT508646B1 (en) | DEVICE FOR CONVERTING SUNBURNING ENERGY | |
WO1995002793A1 (en) | Hybrid solar collector | |
DE10322048A1 (en) | Thermal/electric power production device for converting solar energy has a module with an absorber for yielding thermal energy and a solar module for producing electric energy | |
AT516574B1 (en) | Heat transfer device and device for converting radiant energy into usable energy | |
EP1366527A2 (en) | Hybrid solar collector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20150817 |