DE102008020815A1 - Photovoltaic solar module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Solarmodul, umfassend mindestens eine Solarzelle mit einem optischen Strahlungskonzentrator, wobei das Modul mit einer Antriebseinheit zum gesteuerten, sonnenstandsabhängigen Nachführen in Verbindung steht. Erfindungsgemäß weist die Solarzelle des Moduls bei Standardabmessungen industriell gefertigter Siliziumzellen eine erhöhte Ausgangsspannung auf, wobei der Strahlungskonverter so ausgelegt ist, dass bei einer Anordnung von Solarzelle und Strahlungskonverter an im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten des Moduls der erhaltene Leuchtfleck eine konzentrierte Beleuchtung bis hin zum Solarzellenrand ermöglicht.The invention relates to a photovoltaic solar module, comprising at least one solar cell with an optical radiation concentrator, wherein the module is in communication with a drive unit for controlled, sunlight-dependent tracking. According to the invention, the solar cell of the module has an increased output voltage in the case of standard dimensions of industrially manufactured silicon cells, the radiation converter being designed in such a way that, with an arrangement of solar cell and radiation converter on essentially opposite sides of the module, the light spot obtained enables concentrated illumination up to the solar cell edge.
Description
Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Solarmodul, umfassend mindestens eine Solarzelle mit einem optischen Strahlungskonzentrator, wobei das Modul mit einer Antriebseinheit zum gesteuerten, sonnenstandsabhängigen Nachführen in Verbindung steht, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a photovoltaic solar module comprising at least a solar cell with an optical radiation concentrator, wherein the module with a drive unit for controlled, sunlight-dependent Tracking is related, according to the preamble of claim 1
Aus
der
Bei
der Konzentrator-Photovoltaik-Vorrichtung mit Positionierungshilfe
nach
Bei
dem thermischen Solarkollektor nach
Der
Solarkollektor zur Konzentration des Sonnenlichts auf eine Solarzelle
nach
Aufgrund der Siliziumknappheit und des hohen Anteils der Kosten für die Halbleiter an den Gesamtkosten eines standardmäßigen Photovoltaikmoduls ist die Konzentration von Sonnenlicht auf eine kleinere Fläche des relativ teuren Halbleitermaterials eine wichtige Methode, um die Investitionskosten für Photovoltaiksysteme und in der Folge auch die Stromgestehungskosten aus Sonnenenergie weiter zu reduzieren.by virtue of the silicon shortage and the high proportion of costs for the semiconductors at the total cost of a standard Photovoltaic module is the concentration of sunlight on one smaller area of the relatively expensive semiconductor material an important method to reduce the investment costs for photovoltaic systems and subsequently the electricity production costs from solar energy continue to reduce.
Bisherige Bemühungen in dieser Richtung sind auf extreme Konzentrationsfaktoren von 500 und mehr gerichtet auch und besonders, um die hohen Kosten für die hier üblicherweise eingesetzten III-V Multijunction-Solarzellen auf der Basis von Verbindungshalbleitern zu kompensieren.Previous Efforts in this direction are on extreme concentration factors from 500 and more also and especially to the high cost for the III-V commonly used here Multijunction solar cells based on compound semiconductors to compensate.
Die Chipgrößen derartiger Konzentratormodule liegen im Bereich von wenigen Quadratmillimetern. Um die entstehende Wärme aus diesen Chips abzuführen, sind aufwendige Wärmespreizungs- und Kühlungstechniken anzuwenden. Darüber hinaus müssen derartige Konzentratormodule durch höchst präzise zweiachsige mechanische Nachführungssysteme bewegt werden, weil der Fokusfleck der eingesetzten Konzentratorlinsen in etwa nur so groß wie die Solarzellenchips ist. Auch geringste Abweichungen vom optimalen Sonnenstand lassen daher den Lichtfleck vom Solarzellenchip herunterwandern.The Chip sizes of such concentrator modules are in the range of a few square millimeters. To the resulting heat remove from these chips are consuming heat spreading and apply cooling techniques. Furthermore Such concentrator modules must by highest precise biaxial mechanical tracking systems be moved, because the focal spot of the concentrator lenses used just about as big as the solar cell chips. Also The slightest deviations from the optimal position of the sun can therefore be avoided Walk down the light spot from the solar cell chip.
Zweiachsige Nachführungseinrichtungen, sogenannte Mover, werden außer für die oben beschriebenen Konzentratorsolarmodule auch mit Standardmodulen in Anordnungen von vielen Quadratmetern verwendet. Die Nachführung durch einen entsprechenden motorischen Antrieb gestattet jedoch nur eine mehr oder weniger kontinuierliche Bestrahlung mit Sonnenlicht unter einem Einfallswinkel von im Wesentlichen 90°. Die Präzisionsanforderungen bezogen auf eine solche Nachführung sind allerdings wesentlich geringer, da kleinere Winkelabweichungen vom exakten Sonnenstand zu keiner nennenswerten Leistungseinbuße der Solarzellenmodule führen, dafür sind jedoch die bewegten Massen sehr groß, so dass stabile Fundamente und entsprechend aufwendige Tragkonstruktionen erforderlich sind.Biaxial tracking devices, so-called movers, will also use standard modules in many square meter arrangements except for the concentrator solar modules described above det. The tracking by a corresponding motor drive, however, allows only a more or less continuous irradiation with sunlight at an angle of incidence of substantially 90 °. However, the precision requirements related to such tracking are much lower, since smaller angular deviations from the exact position of the sun lead to no significant loss of performance of the solar cell modules, but the moving masses are very large, so that stable foundations and correspondingly expensive supporting structures are required.
Ein weiterer Nachteil ist die sehr große Fläche der Modulpaletten mit der sich hieraus ergebenden extremen Windlast.One Another disadvantage is the very large area of Modular pallets with the resulting extreme wind load.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes photovoltaisches Solarmodul, umfassend mindestens eine Solarzelle mit einem optischen Strahlungskonzentrator anzugeben, wobei das Modul mit einer Antriebseinheit zum gesteuerten, sonnenstandsabhängigen Nachführen in Verbindung steht. Bei dem zu schaffenden Solarmodul sollen die Gestehungskosten bei erhöhtem Wirkungsgrad reduziert werden, so dass sich neue Anwendungsgebiete erschließen.Out The above, it is therefore an object of the invention, an evolved Photovoltaic solar module comprising at least one solar cell specify with an optical radiation concentrator, wherein the Module with a drive unit for controlled, sunlight-dependent Tracking communicates. In the to be created Solar module should the production costs with increased efficiency be reduced so that open up new applications.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Solarmodul gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The Solution of the object of the invention is achieved by a solar module according to the combination of features according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient Represent refinements and developments.
Demnach besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, dass die für das weiterentwickelte Solarmodul eingesetzte Solarzelle Standardabmessungen industriell und damit kostengünstig gefertigter Siliziumzellen mit erhöhter Ausgangsspannung aufweist, wobei der Strahlungskonzentrator insbesondere in Form einer Linse so ausgelegt ist, dass bei einer Anordnung von Solarzelle und Strahlungskonzentrator an im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten des Moduls bzw. Modulgehäuses der erhaltene Lichtfleck eine konzentrierte Beleuchtung bis zum Solarzellenrand ermöglicht.Therefore The basic idea of the invention is that the for the advanced solar module used solar cell standard dimensions industrially and thus inexpensively manufactured silicon cells with having increased output voltage, wherein the radiation concentrator is designed in particular in the form of a lens that at a Arrangement of solar cell and radiation concentrator at substantially opposite Pages of the module or module housing the resulting light spot a concentrated lighting allows up to the solar cell edge.
Die eingesetzten Silizium-Solarzellen sollen einen Durchmesser bzw. eine quasi diagonale Ausdehnung im Bereich zwischen 100 mm und 300 mm aufweisen, und zwar in Abhängigkeit von Standardwafern, wie sie üblicherweise bei monokristallinen Zellen Verwendung finden.The used silicon solar cells should have a diameter or a quasi-diagonal extent in the range between 100 mm and 300 mm, depending on standard wafers, such as they are commonly used in monocrystalline cells Find.
Bei dem photovoltaischen Solarmodul wird das eingefangene Sonnenlicht bevorzugt mit einer Fresnel-Linse so auf eine Solarzelle mit Standardabmessungen fokussiert, dass diese vollflächig mit mehr als einer Sonne beschienen wird. Typische Größenordnungen sind hier eine 5- bis 10-fache Sonnenkonzentration, so dass nicht die thermischen Probleme auftreten, wie sie bei Konzentratormodulen mit hoch effizienten III-V-Verbindungs-Halbleiterdioden gegeben sind.at the photovoltaic solar module becomes the captured sunlight preferably with a Fresnel lens so on a solar cell with standard dimensions focussed that this is completely covered with more than one sun is illuminated. Typical orders of magnitude are here a 5 to 10 times the solar concentration, so not the Thermal problems occur, as with concentrator modules given with highly efficient III-V compound semiconductor diodes are.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Konzentrator und Solarzelle auf einer gemeinsamen Achse, einander gegenüberliegend und konzentrisch angeordnet.at A preferred embodiment of the invention are concentrators and solar cell on a common axis, opposite each other and arranged concentrically.
Der Konzentrator ist, wie bereits dargelegt, als plankonvexe Linse, planare Fresnel-Linse oder als sphärische Fresnel-Linse ausbildbar.Of the Concentrator is, as already explained, as plano-convex lens, planar Fresnel lens or as a spherical Fresnel lens formable.
Die Brennweite der Linse ist bevorzugt so gewählt, dass bei vorgegebenem Abstand zwischen Linse und Solarzelle der Durchmesser des Linsenflecks an dieser Abstandsposition gleich oder unwesentlich größer als der Zellendurchmesser ist.The Focal length of the lens is preferably chosen so that at predetermined distance between lens and solar cell diameter the lens spot at this distance position equal or insignificant greater than the cell diameter.
Die Solarzelle des erfindungsgemäßen Solarmoduls ist rückseitig mit einer Kühlplatte verbunden, die gleichzeitig zur Stabilisierung der Zelle dient.The Solar cell of the solar module according to the invention connected at the back with a cooling plate, at the same time serves to stabilize the cell.
Die Flächenabmessungen der Kühlplatte entsprechen im Wesentlichen derjenigen der eingesetzten Linse.The Area dimensions of the cooling plate correspond essentially that of the lens used.
Bei einer kreisrunden Linse entspricht der Linsendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des ebenfalls kreisförmigen Kühlplattenteils.at a circular lens substantially corresponds to the lens diameter the diameter of the likewise circular cooling plate part.
Das Modulgehäuse kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Form einer Kugel aufweisen, wobei innerhalb der Kugel die Solarzelle und der Strahlungskonverter angeordnet sind.The Module housing can in a particularly preferred embodiment the invention have the shape of a sphere, wherein within the Ball the solar cell and the radiation converter are arranged.
Das Modulgehäuse kann aber auch ausgestaltend die Form eines Hohlzylinders besitzen, wobei innerhalb des Hohlzylinders die Solarzelle und der Strahlungskonzentrator angeordnet werden.But the module housing can also ausgestaltend have the shape of a hollow cylinder, wherein in be arranged within the hollow cylinder, the solar cell and the radiation concentrator.
Bei einer sphärischen Fresnel-Linse als Strahlungskonzentrator kann die Linse bevorzugt in den Kugelmantel eingebettet werden und damit quasi Bestandteil der Kugel selbst sein.at a spherical Fresnel lens as a radiation concentrator the lens can be preferably embedded in the ball jacket and so that virtually be part of the ball itself.
Die Solarzelle mit Kühlplatte ist bevorzugt entlang eines eine Kugelkappe abtrennenden Abschnitts in den Kugelmantel eingesetzt und schließt die hierdurch entstandene Öffnung ab.The Solar cell with cooling plate is preferably along a Ball cap separating section inserted into the ball jacket and closes the resulting opening from.
Auch besteht die Möglichkeit, bei Anwendung einer planaren Linse diese entlang eines eine Kugelkappe abtrennenden Abschnitts in den Kugelmantel an einer Stelle einzusetzen, die der Position der Solarzelle parallel gegenüberliegend ist.Also there is the possibility of using a planar lens this along a part separating a spherical cap in the Insert ball jacket in one place, parallel to the position of the solar cell is opposite.
Der Abstand zwischen Strahlungskonzentrator und Solarzelle ist in etwa gleich dem Durchmesser des Konzentrators.Of the Distance between radiation concentrator and solar cell is about equal to the diameter of the concentrator.
Der
Kugeldurchmesser wiederum ist mindestens um den Faktor √
Der Abstand zwischen Strahlungskonzentrator und Solarzelle innerhalb des Hohlzylinders ist gleich oder kleiner als der Durchmesser des in diesem Falle eingesetzten Strahlungskonzentrators.Of the Distance between radiation concentrator and solar cell inside of the hollow cylinder is equal to or smaller than the diameter of the used in this case radiation concentrator.
Der Strahlungskonzentrator kann bei einem Modulgehäuse in Form eines Hohlzylinders die Bodenfläche und die Solarzelle die Deckfläche des Hohlzylinders bilden, wobei die Längsachse des Hohlzylinders zur Strahlungsquelle gerichtet nachgeführt wird.Of the Radiation concentrator can be in a module housing in shape a hollow cylinder, the bottom surface and the solar cell form the top surface of the hollow cylinder, wherein the longitudinal axis the hollow cylinder directed to the radiation source tracked becomes.
Das Modulgehäuse besteht zur Vereinfachung der Fertigungstechnologie und im Interesse einer unkomplizierten Handhabung z. B. aus zwei Halbkugeln oder zwei halbschalenförmigen Körpern und kann entsprechend zusammengesetzt werden.The Module housing is to simplify the manufacturing technology and in the interest of uncomplicated handling z. B. from two Hemispheres or two half-shell-shaped bodies and can be assembled accordingly.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Vielzahl von Einzelmodulen auf oder in einem gemeinsamen flächigen Träger angeordnet werden, wobei der Träger dann über eine einzige Nachführungs-Antriebseinheit verfügt.at An embodiment of the invention can be a plurality of individual modules on or in a common flat carrier are arranged, the carrier then over a single tracking drive unit has.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to embodiments and explained in more detail with the aid of figures become.
Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:
Gemäß Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass eine Standard-Solarzelle bei Bestrahlung mit mehreren, also n = 2, 3 ... 10 Sonnen, eine n-fache elektrische Leistung produzieren kann.According to embodiment It is assumed that a standard solar cell when irradiated with several, so n = 2, 3 ... 10 suns, an n-fold electric Can produce power.
Wenn pro Watt installierter Leistung nur der Bruchteil 1/n an Siliziummaterial benötigt wird, können die Systemkosten und die Energiegestehungskosten reduziert werden.If per watt of installed power only the fraction 1 / n of silicon material is needed, the system costs and the Energy production costs are reduced.
Kombiniert mit einer Sonnenstandsverfolgung kann zudem pro installierter Leistung bis zu 30% mehr Energie erzeugt werden.combined Sun tracking can also be per installed power Up to 30% more energy is generated.
Bei
der Lösung gemäß Ausführungsbeispiel
befindet sich die Solarzelle
Da der Beleuchtungsfleck kreisförmig ist, ist es vorteilhaft, auch die Solarzelle kreisrund auszuführen. Das heißt, eine ansonsten anfallende Quadrierung der Ingots vor der Waferherstellung kann entfallen. Damit wird einerseits ein teurer Arbeitsgang eingespart und zusätzlich wird pro Fresnel-Linse eine um 4/π höhere Leistung produziert als bei quasi quadratischen Zellen.There the illumination spot is circular, it is advantageous also to carry out the solar cell circular. This means, an otherwise occurring squaring of the ingots before wafer production can be omitted. This saves on the one hand an expensive operation and in addition, a 4 / π higher power per Fresnel lens produced as in quasi-square cells.
Bei
einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine Beleuchtungsstärke
von n Sonnen angestrebt wird, ist der Durchmesser der Linse DFresnel zunächst grob um √
Soll auch der Intensitätsverlust durch die Extinktion α (ca. 0,1) der Fresnel-Linse kompensiert werden, wird zusätzlich die Fläche der Linse um den Faktor 1/(1 – α) vergrößert, d. h. es wird der Durchmesser DFresnel um den Faktor erhöht.If the intensity loss is also to be compensated by the extinction α (about 0.1) of the Fresnel lens, the area of the lens is additionally increased by the factor 1 / (1-α), ie the diameter D Fresnel is increased by the factor elevated.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des nachgeführten Konzentratormoduls besteht darin, dass jeder Solarzelle eine eigene Linse und eine eigene Nachführungseinrichtung zugeordnet wird. Dabei wird die Solarzelle im Abstand x = DFresnel = hinter der Linse auf einer wärmespreizenden Kühlplatte mit gleichem Durchmesser wie dem der Fresnel-Linse DFresnel = x angebracht.An inventive embodiment of the tracked concentrator module is that each solar cell is assigned its own lens and its own tracking device. The solar cell is spaced x = D Fresnel = behind the lens on a heat-dissipating cooling plate with the same diameter as that of the Fresnel lens D Fresnel = x attached.
Bei
einer ersten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße
Modul als Kunststoff-Hohlkugel ausgebildet, die im vorderen Bereich
eine plane Fresnel-Linse (
In diesem Fall ist die Brennweite f = x + y der Fresnel-Linse über dem Durchmesser der Hohlkugel fest an den Linsendurchmesser x = DFresnel = gekoppelt.In this case, the focal length f = x + y of the Fresnel lens over the diameter of the hollow sphere is fixed to the lens diameter x = D Fresnel = coupled.
Nach
dem Strahlensatz gilt unter Hinweis auf
Das heißt: alle Geometriedaten des nachgeführten Konzentratormoduls lassen sich aus dem Durchmesser der Zelle ableiten.The means: all geometry data of the tracked concentrator module can be derived from the diameter of the cell.
Für
eine runde Zelle mit
Für
n = 10 und α = 0,9 folgt:
Für
eine Konzentration auf 10 Sonnen ist also die Brennweite der Linse
bis auf 1% gleich dem Durchmesser der Kugel und √
Bei
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Strahlungskonzentrator
in Form einer Fresnel-Linse und die Kühlplatte
Der Modulkörper für die genannten Ausführungsformen kann vorteilhaft durch Fügung von Halbkugeln oder Halbschalen zusammengesetzt werden, um sowohl bei der Fertigung als auch bei dem Transport Vorteile zu gewinnen.Of the Module body for the aforementioned embodiments can be advantageous by addition of hemispheres or half shells be assembled to both in the production and at to gain advantages in transport.
Durch
die n-fach höhere Lichteinstrahlung wird in der Solarzelle
ein n-fach höherer Strom pro Quadratzentimeter Fläche
generiert. Wenn erfindungsgemäß Solarzellen mit
erhöhter Ausgangsspannung eingesetzt werden (Prinzipdarstellung
gemäß
Die erfindungsgemäße Modulkonstruktion vereint ein Gehäuse für die Solarzellen, das den Konzentrator, d. h. eine Linse und Abstandshalterung aufnimmt. Das Modul kann, auch teilweise in das Gehäuse integriert, die Antriebseinheit und notwendige Mechanik zum gesteuerten, sonnenstandsabhängigen Nachführen aufweisen.The module construction according to the invention combines a housing for the solar cells, the Konzent rator, ie a lens and spacer receives. The module can also partially integrated into the housing, have the drive unit and the necessary mechanism for controlled, sunlight-dependent tracking.
Wie
aus den Darstellungen insbesondere nach den
Ebenso
können die vorgestellten Varianten mit kugelförmigem
oder zylinderförmigem Modul bzw. Modulgehäuse
auch vorteilhaft in Freilandanlagen und langen Reihen einschließlich
an Hügel- oder Berghängen aufgestellt werden (siehe
Das Signal für die anzupeilende Position der Strahlungsquelle, d. h. der Sonne, kann aus einem einzigen einfachen Prozessormodul an alle Nachführungseinrichtungen der Anlage gleichzeitig vergeben werden, wodurch sich die Kosten für die Positionserrechnung und Signalausgabe reduzieren.The Signal for the position of the radiation source to be applied, d. H. the sun, can be made from a single simple processor module to all tracking devices of the system at the same time be forgiven, thereby reducing the cost of the position calculation and reduce signal output.
Das Gewicht der einzelnen Module kann sehr gering gehalten werden. Da die Module insbesondere bei der Kugel- und Hohlzylinderform im Schwerpunkt aufgehängt werden, sind die für die notwendigen Nachführungs- und Verstellbewegungen erforderlichen Kräfte und Momente äußerst klein. Damit kann die notwendige Motorisierung einfacher und preiswerter ausfallen.The Weight of the individual modules can be kept very low. There the modules especially in the spherical and hollow cylindrical shape in the center of gravity are hung for the necessary Nachführungs- and adjustment movements required forces and moments extremely small. This can be the necessary Motorization will be easier and cheaper.
Bei
einer ergänzenden Ausführungsform kann das erfindungsgemäße
Prinzip der Beleuchtung von einzelnen Silizium-Großzellen
mit n-fach konzentriertem Licht auch in einem gemeinsamen Modulträgerkasten mit
vielen Fresnel-Linsen
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- - DE 19804469 A1 [0002] - DE 19804469 A1 [0002]
- - DE 102006002465 A1 [0003] - DE 102006002465 A1 [0003]
- - DE 20210881 U1 [0004] DE 20210881 U1 [0004]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2610649A4 (en) * | 2010-08-27 | 2017-06-28 | Chengdu Zsun Science and Technology Developing Co., Ltd. | Condensing lens, compound-eye lens condenser, and compound-eye concentrating solar cell assembly |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011109227A1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-09 | First Solar, Inc. | Photovoltaic module manufacture |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4187123A (en) * | 1975-10-21 | 1980-02-05 | Diggs Richard E | Directionally controlled array of solar power units |
DE19804469A1 (en) | 1998-02-05 | 1999-08-12 | Wolfgang Koebler | Photovoltaic solar module with solar cells |
JP2002198556A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Canon Inc | Light condensing solar power generation |
DE20210881U1 (en) | 2002-07-12 | 2002-11-14 | Kabella Klaus | solar collector |
US20030213514A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-20 | Ugur Ortabasi | Concentrating photovoltaic cavity converters for extreme solar-to-electric conversion efficiencies |
US6686533B2 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-03 | Israel Aircraft Industries Ltd. | System and method for converting solar energy to electricity |
DE202007001865U1 (en) * | 2007-02-08 | 2007-05-10 | Wang, Pei-Choa, Pingzhen City | Solar cell for semiconductor industry, has solar chip assembly arranged in housing below collecting unit for absorbing light bundled by unit and for converting light into electric energy, and radiator discharging heat produced by assembly |
DE102006000682A1 (en) | 2006-01-03 | 2007-07-12 | Joachim Aurich | Solar collector for collecting sunlight, has carrier body that is made of light-conductive plastic material and is designed such that sunlight penetrates into plastic material and reflects light into plastic material |
DE102006002465A1 (en) | 2006-01-18 | 2007-07-26 | Solartec Ag | Concentrator photovoltaic device with positioning aid |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58135683A (en) * | 1982-02-08 | 1983-08-12 | Yoshimoto Ukita | Power generation device by solar battery |
JPS59123277A (en) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Toki Nagai | Composite electromotive device utilizing solar energy, etc. |
JP3173400B2 (en) * | 1996-12-13 | 2001-06-04 | トヨタ自動車株式会社 | Concentrating solar cell device |
US20020062856A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-05-30 | Stellar Technologies, Llc | Solar collector unit |
ITTO20030734A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-03-25 | Fiat Ricerche | MULTIFOCAL LIGHT CONCENTRATOR FOR A DEVICE FOR RADIATION CONVERSION, AND IN PARTICULAR FOR THE CONVERSION OF SOLAR RADIATION IN ELECTRICAL, THERMAL OR CHEMICAL ENERGY. |
IL176618A0 (en) * | 2006-06-29 | 2006-10-31 | Zalman Schwartzman | A solar cocentrating device for photovoltaic energy generation |
US20080041440A1 (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-21 | O'connell Daniel G | Solar panel condenser |
DE102006044601A1 (en) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Solar Dynamics Gmbh | spherical optics |
-
2008
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-
2009
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4187123A (en) * | 1975-10-21 | 1980-02-05 | Diggs Richard E | Directionally controlled array of solar power units |
DE19804469A1 (en) | 1998-02-05 | 1999-08-12 | Wolfgang Koebler | Photovoltaic solar module with solar cells |
JP2002198556A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Canon Inc | Light condensing solar power generation |
US6686533B2 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-03 | Israel Aircraft Industries Ltd. | System and method for converting solar energy to electricity |
US20030213514A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-20 | Ugur Ortabasi | Concentrating photovoltaic cavity converters for extreme solar-to-electric conversion efficiencies |
DE20210881U1 (en) | 2002-07-12 | 2002-11-14 | Kabella Klaus | solar collector |
DE102006000682A1 (en) | 2006-01-03 | 2007-07-12 | Joachim Aurich | Solar collector for collecting sunlight, has carrier body that is made of light-conductive plastic material and is designed such that sunlight penetrates into plastic material and reflects light into plastic material |
DE102006002465A1 (en) | 2006-01-18 | 2007-07-26 | Solartec Ag | Concentrator photovoltaic device with positioning aid |
DE202007001865U1 (en) * | 2007-02-08 | 2007-05-10 | Wang, Pei-Choa, Pingzhen City | Solar cell for semiconductor industry, has solar chip assembly arranged in housing below collecting unit for absorbing light bundled by unit and for converting light into electric energy, and radiator discharging heat produced by assembly |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
FAIMAN,D. (u.a.): Natural sunlight tests at PETAL, of a trial MIM string at concentracions up to 1000X. In: Conf. Record of the 2006 IEEE 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. ISBN 1-4244-0016-3. S. 710-713 * |
FAIMAN,D. (u.a.): Natural sunlight tests at PETAL, of a trial MIM string at concentracions up to 1000X. In: Conf. Record of the 2006 IEEE 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. ISBN 1-4244-0016-3. S. 710-713 LOECKENHOFF,R. (u.a.): 1000 sun, compact receiver based on monolithic interconnected modules (MIMS). In: Conf. Record of the 2006 IEEE 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. ISBN 1-4244-0016-3, S. 737-740 |
LOECKENHOFF,R. (u.a.): 1000 sun, compact receiver based on monolithic interconnected modules (MIMS). In: Conf. Record of the 2006 IEEE 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. ISBN 1-4244-0016-3, S. 737-740 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2610649A4 (en) * | 2010-08-27 | 2017-06-28 | Chengdu Zsun Science and Technology Developing Co., Ltd. | Condensing lens, compound-eye lens condenser, and compound-eye concentrating solar cell assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009112571A3 (en) | 2010-12-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Owner name: BOSCH SOLAR ENERGY AG, 99099 ERFURT, DE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ROBERT BOSCH GMBH, 70469 STUTTGART, DE |
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8131 | Rejection | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20110204 |