DE102009032575A1 - Optical arrangement for deflecting and concentrating sunlight on solar cell in solar power plant, has plate aligned to light source so that light is transmitted to Fresnel-structure and enters through boundary surface to medium i.e. air - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zum Beeinflussen der Ausbreitungsrichtung von Licht. Sie ist in einer ersten Ausführungsform insbesondere dazu geeignet, aus unterschiedlichen, sich zeitlich verändernden Richtungen eingestrahltes Licht zu bündeln und konzentriert auf die Empfangsfläche einer Photozelle umzulenken. In einer zweiten, hierzu alternativen Ausführungsform ist die Erfindung bevorzugt zur Streuung oder Homogenisierung des von einer flächigen Lichtquelle abgestrahlten Lichtes anwendbar.The The invention relates to an optical arrangement for influencing the propagation direction of light. It is in a first embodiment particularly suitable, from different, temporally to bundle incoming light in changing directions and focused on the receiving surface of a photocell redirect. In a second, this alternative embodiment the invention is preferred for scattering or homogenizing the applicable to a surface light source emitted light.
Die erste Ausführungsform ist beispielsweise im Zusammenhang mit Photovoltaiksystemen von Interesse, bei denen das im Tagesverlauf aus unterschiedlichen Richtungen einstrahlende Sonnenlicht konzentriert auf Solarzellen gerichtet wird, um die Energieeffizienz der Solarzellen zu erhöhen.The first embodiment is for example in connection with photovoltaic systems of interest, where during the day focused sunlight from different directions concentrated On solar cells is directed to the energy efficiency of solar cells to increase.
Die Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht mit Hilfe von Photovoltaiksystemen ist nach heutigem Stand der Technik mit weniger umweltschonenden Systemen zur Energiegewinnung aus Aufwands- und Kostengründen nicht wettbewerbsfähig, da das Silizium als Ausgangsmaterial bei der Herstellung der Solarzellen verhältnismäßig teuer ist. Deshalb besteht unter anderem ein Ziel der Forschung und Entwicklung auf diesem technischen Gebiet darin, Methoden zu finden, die den Ertrag derzeit üblicher Solarzellen erhöhen.The Generation of electrical energy from sunlight with the help of Photovoltaic systems is in the current state of the art with less Environmentally friendly systems for generating energy from Expenditure and Cost reasons not competitive because the silicon as a starting material in the production of solar cells relatively is expensive. Therefore, among other things, there is an objective of research and development in this technical field in methods to find that increase the yield of currently common solar cells.
Diesbezüglich sind bereits Anordnungen entwickelt worden, die das Sonnenlicht konzentriert auf Solarzellen richten.In this regard, Arrangements have already been developed that use the sunlight focus on solar cells.
Die Konzentration erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Spiegeln oder Linsen, die den Solarzellen in Einstrahlrichtung vorgeordnet sind und das Sonnenlicht bis zu 1000fach verstärkt auf die Solarzellen richten.The Concentration takes place for example with the aid of mirrors or Lenses that are upstream of the solar cells in the direction of irradiation and direct sunlight up to 1000 times more intensely onto the solar cells.
Bei derart hochkonzentrierenden Anordnungen wird jedoch vorwiegend nur dasjenige Sonnenlicht in Strom umgewandelt, das in Richtung der Normalen der Empfangsfläche der Solarzelle, also nur im Einfallslot, auf die Solarzelle trifft. Da sich die Einfallsrichtung aber mit dem Sonnenstand ändert, muß die Solarzelle der Sonne so nachgeführt werden, daß die Richtung der Normalen auch mit sich änderndem Sonnenstand stets oder möglichst lange der Richtung zur Sonne entspricht, da sonst der Effekt nicht wirksam wird, der mit der Konzentration beabsichtigt ist.at However, such highly concentrated arrangements becomes predominantly only that sunlight is converted into electricity in the direction of Normals of the receiving surface of the solar cell, ie only in the incidence solder, meets the solar cell. Since the direction of incidence but with changes the position of the sun, the solar cell of the Sun tracked so that the direction the normal also always with changing sun position or as long as the direction corresponds to the sun, otherwise the effect will not take effect, with the concentration is intended.
Im Stand der Technik sind Nachführeinrichtungen bekannt, die allerdings so material- und kostenaufwendig sind, daß die Energiebilanz den Aufwand für die Nachführung nicht rechtfertigt.in the State of the art tracking devices are known which However, so material and cost are that the Energy balance the effort for tracking not justified.
Eine bevorzugte Entwicklungsrichtung besteht deshalb darin, Photovoltaiksysteme zu schaffen, bei denen das Sonnenlicht trotz stetiger Veränderung des Sonnenstandes auch ohne eine aufwendige Nachführeinrichtung fortgesetzt konzentriert und in Richtung des Einfallslotes auf die Solarzelle gerichtet ist.A Therefore, preferred development direction is photovoltaic systems to create sunlight in spite of constant change the sun even without a complicated tracking device continued concentrated and in the direction of the idea solder on the Solar cell is addressed.
Dies
wird beispielsweise mit so genannten optischen Nachführeinrichtungen
erreicht. Eine solche Nachführeinrichtung ist in
In
Diese Konzentrator-Photovoltaiksysteme sind immer noch zu aufwendig und zu teuer, so daß es damit nicht gelingt, die Effizienz wesentlich zu erhöhen. Insbesondere Einrichtungen, bei denen Hologramme zur Richtungsänderung der Solarstrahlung verwendet werden, erreichen nicht die Effizienz herkömmlicher, mit Spiegeln oder Linsen arbeitender Konzentratoren. Hologramme verstärken das auf die Solarzellen treffende Licht lediglich um einen Faktor 10, während mit klassischen Systemen Faktoren zwischen 100 und 1000 erreicht werden. Hinzu kommt, daß die Kosten für holographische Systeme ebenfalls verhältnismäßig hoch sind.These Concentrator photovoltaic systems are still too expensive and too expensive, so it does not succeed, the efficiency significantly increase. In particular, facilities which holograms used to change the direction of solar radiation will not reach the efficiency of conventional, with Mirrors or lenses working concentrators. Reinforce holograms the light striking the solar cells only by a factor of 10, while with classic systems factors between 100 and 1000 can be achieved. On top of that, the cost of holographic systems also relatively are high.
Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung ist insbesondere zur Streuung von Licht bzw. zur Homogenisierung der Intensität des von einer flächigen Lichtquelle abgestrahlten Lichtes nutzbar. Mit dieser Ausführungsform wird eine gleichmäßige Leuchtdichte bei einer Licht abstrahlenden Fläche erzielt, wie dies zum Beispiel im Zusammenhang mit Projektionseinrichtungen wünschenswert ist.The second embodiment of the invention optical arrangement is particularly for the scattering of light or to homogenize the intensity of a plane Light source radiated light usable. With this embodiment becomes a uniform luminance in a light achieved radiating surface, as for example in Connection with projection devices desirable is.
Die bekannten, über verhältnismäßig gute Homogenisierungseigenschaften verfügenden LCD-LED-Panels, Lichttunnel oder sonstigen Licht streuenden optischen Einrichtungen genügen höheren Ansprüchen nicht.The known LCD-LED panels, light tunnels or other light having relatively good homogenization properties scattering optical devices do not meet higher demands.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung zum Beeinflussen der Ausbreitungsrichtung von Licht zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik weitestgehend überwindet.From that Based on the invention, the object is an optical Arrangement for influencing the propagation direction of light to create which overcomes the disadvantages of the prior art as far as possible.
Erfindungsgemäß umfaßt eine optische Anordnung der vorgenannten Art
- – mindestens eine durch zwei sich parallel gegenüber liegende Großflächen und umlaufende Schmalflächen begrenzte Platte aus einem transparenten Material, das im Vergleich zu einem umgebenden Medium optisch dichter ist, wobei
- – eine der beiden Großflächen als Grenzfläche für den Übergang des Lichtes aus dem umgebenden Medium in die Platte oder umgekehrt aus der Platte in das umgebende Medium vorgesehen ist,
- – die zweite Großfläche mit einer nach innen reflektierenden Fresnel-Struktur versehen ist, und
- – die Platte zu einer Lichtquelle so ausgerichtet ist, daß das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht durch die Grenzfläche hindurch in die Platte eintritt, innerhalb der Platte von der Fresnel-Struktur so zur Grenzfläche zurück reflektiert wird, daß es innerhalb der Platte durch Totalreflexion bis zu mindestens einer der Schmalflächen fortgeleitet wird und dort austritt, oder die Platte zu einer Lichtquelle so ausgerichtet ist, daß das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht durch mindestens eine der Schmalflächen in die Platte eintritt, innerhalb der Platte durch Totalreflexion zu der Fresnel-Struktur geleitet wird, von dieser zu der Grenzfläche hin reflektiert wird und infolge dessen durch die Grenzfläche in das umgebende Medium austritt.
- - At least one limited by two parallel large surfaces and circumferential narrow surfaces plate of a transparent material, which is visually denser compared to a surrounding medium, wherein
- One of the two large surfaces is provided as an interface for the passage of the light from the surrounding medium into the plate or vice versa out of the plate into the surrounding medium,
- - The second large area is provided with an inwardly reflective Fresnel structure, and
- - The plate is aligned with a light source so that the light emitted by the light source through the interface penetrates through the plate is reflected within the plate of the Fresnel structure back to the interface that within the plate by total reflection up to at least one of the narrow surfaces is passed and exits there, or the plate is aligned with a light source so that the light emitted by the light source passes through at least one of the narrow surfaces in the plate, is passed inside the plate by total reflection to the Fresnel structure, is reflected from this to the interface and as a result exits through the interface into the surrounding medium.
In einer ersten Ausführungsform dieser Anordnung ist an mindestens einer der Schmalseiten eine Photozelle vorgesehen, und die Grenzfläche ist der Lichtquelle so zugewandt, daß die Lichteinfallsrichtung mit der Normalen der Grenzfläche Winkel in einem Bereich ±φ1 einschließt. Bei jedem der Winkel φ1 in diesem Bereich ±φ1 wird das Licht beim Eintritt in die Platte zum Einfallslot hin gebrochen, es tritt unter einem von φ1 abhängigen Winkel φ2 in die Platte ein. Die Fresnel-Struktur reflektiert das Licht unter einem Winkel φ3 so zur Grenzfläche zurück, daß es an der Grenzfläche total reflektiert und innerhalb der Platte durch Totalreflexion zu der Schmalseite hin fortgeleitet wird, an der die Photozelle angeordnet ist.In a first embodiment of this arrangement is at least one of the narrow sides provided a photocell, and the interface is the light source facing so that the light incident direction with the normal of the interface angle in a range ± φ1 includes. At each of the angles φ1 in this Range ± φ1 will be the light entering the Broken plate to the incidence slot, it comes under one of φ1 dependent angle φ2 in the plate. The Fresnel structure reflects the light at an angle φ3 to the interface back that it's totally at the interface reflected and inside the plate by total reflection to the Narrow side is forwarded, arranged at the photocell is.
Dabei kann die Lichtquelle ihre Position zeitlich ändern, wodurch die Lichteinfallsrichtung mit der Normalen der Grenzfläche einen sich in zeitlicher Folge ändernden Winkel φ1 einschließt, der in dem bereits genannten Bereich ±φ1 liegt. Die Größen der Winkel φ2 und φ3 sind in Abhängigkeit von der Größe des jeweils aktuellen Winkels φ1 verschieden.there For example, the light source can change its position over time the light incidence direction with the normal of the interface an angle φ1 changing in chronological order included in the range already mentioned ± φ1 lies. The sizes of the angles φ2 and φ3 are dependent on the size of the each current angle φ1 different.
Der Winkel φ1 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von –45 grd bis +45 grd. In Abhängigkeit davon liegt der Winkel φ2 in einem Bereich von –25.9 grd bis 25.9 grd und der Winkel φ3 in einem Bereich von 0.001 grd bis 55.2 grd, wobei φ3 = 0.001 grd einen streifenden Einfall des Lichtes auf die Grenzfläche bedeutet.Of the Angle φ1 is preferably within a range from -45 grd to +45 grd. Depending on it the angle φ2 is in a range of -25.9 grd to 25.9 grd and the angle φ3 in a range of 0.001 grd to 55.2 grd, where φ3 = 0.001 grd a grazing Incidence of light on the interface means.
In einer zweiten Ausführungsform ist an mindestens einer der Schmalseiten eine Lichtquelle angeordnet, und das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht tritt durch diese Schmalseite in die Platte ein. Innerhalb der Platte wird das Licht durch Totalreflexion fortgeleitet, trifft dabei auf die Fresnel-Struktur und wird von dieser unter verschiedenen Richtungen, die mit der Normalen der Grenzfläche Winkel in einem Bereich ±φ2 einschließt, so zur Grenzfläche zurück reflektiert, daß das Licht durch die Grenzfläche hindurch tritt, dabei vom Einfallslot weg gebrochen wird und infolge dessen in verschiedene Richtungen, die mit der Normalen der Grenzfläche Winkel in einem Bereich ±φ1 einschließen, gestreut aus der Platte austritt.In a second embodiment is at least one of Narrow sides arranged a light source, and that of the light source radiated light enters through this narrow side in the plate. Within the plate, the light is propagated by total reflection, meets the Fresnel structure and is subject to this different directions, with the normal of the interface Includes angle in a range ± φ2, so reflected back to the interface that the Light passes through the interface, while the incident solder is broken away and as a result in different directions, with the normal of the interface angle in a range ± φ1 Include scattered from the plate.
Die planparallele Platte besteht beispielsweise aus Glas mit einer Brechzahl im Bereich n = 1.47 bis 1.75, während das umgebende Medium Luft oder ein anderes, im Vergleich zu diesem Glas optisch dünneres Medium mit ebenfalls einer Brechzahl n ≈ 1 ist. An der Stelle von Glas kann selbstverständlich auch ein anderes Material, etwa Kunststoff, verwendet werden, sofern es die beschriebenen optischen Voraussetzungen erfüllt.The plane-parallel plate consists for example of glass with a refractive index in the range n = 1.47 to 1.75, while the surrounding medium Air or another, visually thinner compared to this glass Medium with also a refractive index n ≈ 1. At the Of course, glass can also be another Material, such as plastic, can be used, as far as it is described optical requirements met.
Im Rahmen der Erfindung liegt die Verwendung der ersten Ausführungsform der optischen Anordnung zum Umlenken und Konzentrieren des aus der sich im Tagesverlauf stetig ändernden Richtung einfallenden Sonnenlichtes auf eine Solarzelle. Ebenfalls eingeschlossen in die Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen optischen Anordnung in Einfallsrichtung des Sonnenlichtes mehrfach hintereinander.in the The invention is based on the use of the first embodiment the optical arrangement for deflecting and concentrating of the Incoming during the course of the day constantly changing direction Sunlight on a solar cell. Also included in the Invention is the use of the invention optical arrangement in the direction of incidence of sunlight several times in succession.
Mit einer solchen Mehrfachanordnung aus übereinander geschichteten und dabei durch Lufträume voneinander getrennten Glasscheiben ist der Aufbau eines kompletten Solarkraftwerkes möglich.With such a multi-layered arrangement of superimposed and thereby separated by air spaces glass panes is the construction of a complete solar power plant possible.
An Stelle der mehrfach übereinander geschichteten Scheiben kann auch eine einzelne dickere Scheibe verwendet werden, die auf der der Grenzfläche gegenüber liegenden Fläche treppenförmig abgestuft und in den einzelnen Stufen mit verspiegelten, reflektierenden Fresnel-Strukturen versehen ist, wie weiter unten näher erläutert wird.At Place the multi-layered discs Also, a single thicker slice can be used on it the surface opposite the interface Stepped stepped and with each step mirrored, reflective Fresnel structures, such as will be explained in more detail below.
Auf diese Weise wird der Ertrag derzeit üblicher Solarzellen so weit erhöht, daß mit einer geringeren Anzahl von Solarzellen mehr elektrische Energie gewonnen wird als bisher im Stand der Technik möglich. Mit den Fresnel-Strukturen wird ein deutlich besserer Wirkungsgrad erzielt als mit den aus dem Stand der Technik bekannten Hologrammstrukturen.In this way, the yield is currently übli Solar cells so far increased that is obtained with a smaller number of solar cells more electrical energy than previously possible in the prior art. With the Fresnel structures, a significantly better efficiency is achieved than with the hologram structures known from the prior art.
Anstelle einer vergleichsweise großen Anzahl teurer Solarzellen kann beispielsweise ein Hausdach mit preiswerten Glasscheiben bestückt werden, die das Sonnenlicht aufsammeln, aufgrund ihrer Ausrichtung relativ zur Sonne mittels der Fresnel-Struktur umlenken und dann konzentriert auf eine geringere Anzahl Solarzellen richten. Damit ergibt sich eine besonders kostengünstige Lösung.Instead of a comparatively large number of expensive solar cells For example, a house roof can be equipped with inexpensive glass panes, which collect the sunlight, relative to their orientation divert to the sun by means of the Fresnel structure and then concentrated to a smaller number of solar cells. This results a particularly cost-effective solution.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die der Sonne zugewandte Grenzfläche der Platte mit einer Schicht versehen, die IR-Strahlung reflektiert. Damit wird das Eindringen dieser Strahlung in die Platte vermieden und somit eine unerwünscht hohe Erwärmung der Solarzelle verhindert. In weiterführenden Ausgestaltungen kann die abgespaltene IR-Strahlung nutzbringend zur Warmwasserbereitung oder Gebäudeheizung verwendet werden.In an advantageous embodiment is the sun-facing interface the plate provided with a layer that reflects IR radiation. In order to the penetration of this radiation is avoided in the plate and thus an undesirably high heating of the solar cell prevented. In further embodiments, the split off IR radiation useful for hot water or Building heating to be used.
Der auf diese Weise mit der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zum Stand der Technik erreichte Vorteil wird insofern noch weiter verstärkt, als auch diffuses Sonnenlicht innerhalb des bereits angegebenen Winkelbereiches von etwa –45 grd bis +45 grd aufgesammelt werden kann, was besonders bei Anwendung in nördlicheren Breitengraden Vorteile bietet.Of the in this way with the inventive arrangement In comparison with the prior art achieved advantage is so far even further intensified, as well as diffused sunlight within the already specified angular range of about -45 grd can be collected to +45 grd, which is especially useful offers advantages in more northerly latitudes.
Im Rahmen der Erfindung liegt die Verwendung der zweiten Ausführungsform als flächige Lichtquelle, die bezüglich seiner Intensität homogenisiertes Licht abstrahlt.in the The invention is based on the use of the second embodiment as a surface light source that respects its Intensity radiates homogenized light.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be described below with reference to embodiments explained in more detail. In the accompanying drawings demonstrate
In
Vorzugsweise entspricht diese Situation und die Ausrichtung der Scheibe S dem Stand der Sonne im Zenit. Das Sonnenlicht L tritt hierbei durch die Grenzfläche G hindurch unter gleich bleibender Richtung und damit gleichem Winkel φ2 = ±0 grd in die Scheibe S ein.Preferably, this situation and the orientation of the disc S corresponds to the state of the sun in the zenith. The sunlight L passes through the boundary surface G in the same direction and thus the same angle φ2 = ± 0 grd in the disc S a.
Die der Grenzfläche G parallel gegenüber liegende Fläche der Scheibe S ist mit einer sich über einen Bereich B erstreckenden Fresnel-Struktur versehen. Die Fresnel-Struktur reflektiert das in die Scheibe S eindringende Sonnenlicht L zur Grenzfläche G zurück, wobei die Reflexionsrichtung mit der Grenzfläche G einen Winkel φ3 = 25 grd einschließt. Der Winkel bzw. die Reflexionsrichtung ist mit dem Flankenwinkel ε der Fresnel-Struktur festgelegt, der in dem hier gewählten Beispiel 32,5 grd betragen soll.The the boundary G parallel opposite Area of the disc S is with a itself over a Area B extending Fresnel structure provided. The Fresnel structure reflects the sunlight L entering the window S. Interface G back, with the reflection direction with the interface G includes an angle φ3 = 25 grd. Of the Angle or the direction of reflection with the flank angle ε of Fresnel structure set in the one chosen here Example should be 32.5 grd.
Der Winkel φ3 weicht vom Grenzwinkel der Totalreflexion so weit ab, daß das Licht an der Grenzfläche G in die Scheibe S zurück reflektiert und innerhalb der Scheibe S durch Totalreflexion fortgeleitet wird und schließlich auf eine Solarzelle Z trifft, die an einem schmalseitigen Austrittsende der Scheibe S angeordnet ist.Of the Angle φ3 differs from the critical angle of total reflection far from the fact that the light at the interface G in the disc S is reflected back and inside the disc S is passed through total reflection and finally meets a solar cell Z, which at a narrow-side outlet end the disc S is arranged.
Die auf diese Weise mit der Solarzelle Z gewonnene Menge an elektrischer Energie ist um ein Vielfaches höher als bei direkter, ungebündelter Einstrahlung des Sonnenlichtes L auf dieselbe Solarzelle Z.The in this way with the solar cell Z obtained amount of electrical Energy is many times higher than direct, unbundled Irradiation of the sunlight L on the same solar cell Z.
Aus
Der
Winkel φ1, den die Einfallsrichtung E mit der Normalen
N der Einstrahlfläche der Scheibe S einschließt,
beträgt hier, wie oben bereits beschrieben, ±0
grd. In Abhängigkeit davon beträgt gemäß der
Funktion
Die Breite des Bereiches B ist zu begrenzen, damit das Licht nach der Reflexion an der Grenzfläche G auf möglichst wenige gleichgerichtete Flanken der Fresnel-Struktur trifft, was in einem unerwünscht hohem Maße zu einer Veränderung des Winkels φ3 und damit zu weniger Energieertrag an führen würde.The Width of the area B must be limited so that the light after the Reflection at the interface G on as few rectified flanks of the Fresnel structure hits, resulting in a undesirably high degree to a change the angle φ3 and thus lead to less energy would.
Auch
die in
Tritt
das Sonnenlicht, wie in
Im
Verlaufe des sich weiter verändernden Sonnenstandes ergeben
sich Situationen wie beispielhaft in
In
In
Es sind die Winkel φ1 und φ2 immer dann positiv, wenn das Sonnenlicht aus dem ersten Quadranten der Zeichenebene auf die Grenzfläche G einfällt.It the angles φ1 and φ2 are always positive, if the sunlight is from the first quadrant of the drawing plane incident on the interface G.
In
die Erfindung eingeschlossen sind auch Ausgestaltungen wie beispielhaft
in
Es
sei ausdrücklich betont, daß die Anzahl von sechs
Scheiben in den vorbeschriebenen Ausgestaltungen lediglich beispielhaft
gewählt worden ist. Eine größere oder
auch geringere Anzahl liegt selbstverständlich im Rahmen
der Erfindung. Ebenso Ausgestaltungen, bei denen mehrere der in
Weitere
Ausgestaltungen ergeben sich mit Anordnungen, bei denen anstelle
von übereinander gelegten Scheiben Glas- oder Kunststoffplatten
verwendet werden, die, wie in
Konkrete
Ausgestaltungen sind sowohl analog zu den Darstellungen in
Bei
den bisher beschriebenen Ausgestaltungen sind Fresnel-Strukturen
mit einem Flankenwinkel ε = 32,5 grd vorgesehen. Ergänzend
dazu zeigt
Mit der Verwendung erfindungsgemäßen optischen Anordnung auf diese Weise wird das aus einer sich stetig ändernden Richtung einfallende Sonnenlicht allein mit optischen Mitteln umgelenkt und gebündelt auf eine Photozelle gerichtet; eine mechanische Einrichtung zur Nachführung der Photozelle zur deren Ausrichtung auf die jeweilige Lichteinfallsrichtung ist nicht erforderlich.With the use of optical arrangement according to the invention In this way, that will turn out to be a constantly changing one Direction of incident sunlight deflected by optical means alone and focused on a photocell; a mechanical one Device for tracking the photocell for alignment to the respective light incident direction is not required.
Wie
aus
In
diesen Ausbreitungsrichtungen trifft das Licht auf die Flanken F
einer verspiegelten Fresnel-Struktur mit beispielsweise einem Flankenwinkel ε =
32,5 grd und wird von den Flanken F zur Grenzfläche G zurück
reflektiert. Da das Licht unter verschiedenen Ausbreitungsrichtungen
auf die Flanken F trifft, sind auch die Reflexionsrichtungen chaotisch verschieden
und vom jeweiligen Winkel φ3 abhängig. Von der
hier ebenfalls sägezahnförmigen Fresnel-Struktur
ist in
Aufgrund des vorgegebenen Flankenwinkels ε schließen die Reflexionsrichtungen mit der Normalen N der Grundfläche G Winkel φ2 ein, die in Bezug auf die Grenzfläche G die Bedingung der Totalreflexion nicht erfüllen, so daß das Licht durch die Grenzfläche G hindurch aus der Scheibe S austritt. Beim Übergang in das die Scheibe umgebende weniger dichte Medium werden die Reflexionsrichtungen, außer der jeweils parallel zur Normalen N verlaufenden Reflexionsrichtung, von der Normalen N weg gebrochen, so daß sich das Licht außerhalb der Scheibe S in den mit R bezeichneten Richtungen mit chaotischer Verteilung ausbreitet.On the basis of the predetermined flank angle ε, the reflection directions with the normal N of the base area G include angles φ2 which are related to each other on the interface G do not meet the condition of total reflection, so that the light exits through the interface G through from the disc S. In the transition into the less dense medium surrounding the disc, the reflection directions, except for the reflection direction parallel to the normal N, are refracted away from the normal N, so that the light outside the disc S propagates in the directions designated R in a chaotic distribution ,
Die
in
Die
Strahlung verläuft innerhalb und außerhalb der
Scheibe S bei der Ausführungsform nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- AA
- Achseaxis
- Ee
- Einfallsrichtungincidence direction
- FF
- Flankeflank
- GG
- Grenzflächeinterface
- LL
- Sonnenlichtsunlight
- NN
- Normalenormal
- Lichtquellelight source
- RR
- Richtungendirections
- S, S1 bis S6S, S1 to S6
- Scheibenslices
- ZZ
- Solarzellesolar cell
- φ1, φ2, φ3φ1, φ2, φ3
- Winkelangle
- εε
- Flankenwinkelflank angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 20030015233 A1 [0009] US 20030015233 A1 [0009]
- - US 5877874 [0010] US 5877874 [0010]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009032575A DE102009032575A1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Optical arrangement for deflecting and concentrating sunlight on solar cell in solar power plant, has plate aligned to light source so that light is transmitted to Fresnel-structure and enters through boundary surface to medium i.e. air |
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DE102009032575A1 true DE102009032575A1 (en) | 2011-02-17 |
Family
ID=43448092
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102009032575A Ceased DE102009032575A1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Optical arrangement for deflecting and concentrating sunlight on solar cell in solar power plant, has plate aligned to light source so that light is transmitted to Fresnel-structure and enters through boundary surface to medium i.e. air |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009032575A1 (en) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |