DE102009055432A1 - Concentrating device for use in photovoltaic array or solar panel for concentrating incident light, particularly sunlight, has statically mounted gutter or trough-shaped mirror body - Google Patents

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Abstract

The concentrating device (100) has a statically mounted gutter or trough-shaped mirror body (10). The photovoltaic absorbing agent is arranged in or under the wandering focal point or focal plane or focal plane of the mirror body or between the focal point or focal plane or focal plane of the mirror body and the vertex of the mirror body. An independent claim is also included for a method for concentrating incident light, particularly sunlight.

Description

Technisches GebietTechnical area

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

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Verfahren zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht.The The present invention further relates to a corresponding method for concentrating incident light, in particular sunlight.

Hierbei soll vorstehend sowie im Folgenden unter einfallendem Licht dasjenige Licht verstanden werden, das durch die von außerhalb der Vorrichtung auftreffenden Lichtstrahlen, insbesondere durch die von außen auftreffenden Sonnenstrahlen, gebildet wird.in this connection is intended above and below under incident light that Be understood by the outside of the light Device incident light rays, in particular by the of outside incident sunbeams, is formed.

In diesem Zusammenhang wird jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff Licht nicht nur der für das Auge sichtbare Bereich der elektromagnetischen Strahlung verstanden, der sich in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 Nanometer bis etwa 780 Nanometer erstreckt (,was einer Frequenz von etwa 789 Terahertz bis herab zu etwa 385 Terahertz entspricht); vielmehr wird unter dem Begriff Licht das gesamte, also auch das für das Auge nicht sichtbare elektromagnetische Wellenlängen- bzw. Frequenzspektrum verstanden, insbesondere

  • – der I[nfra]R[ot]-Bereich (Wellenlängenbereich bis zu etwa 2.000 Nanometer bzw. Frequenzbereich bis herab zu etwa 150 Terahertz) und
  • – der U[ltra]V[iolett]-Bereich (Wellenlängenbereich bis herab zu etwa einem Nanometer bzw. Frequenzbereich bis zu etwa 300 Petahertz).
In this context, however, in the context of the present invention, the term light is understood to mean not only the visible to the eye region of the electromagnetic radiation, which extends in a wavelength range from about 380 nanometers to about 780 nanometers (which corresponds to a frequency of about 789 terahertz down to about 385 terahertz); Rather, the term light is understood to mean the entire, ie also the electromagnetic wavelength or frequency spectrum not visible to the eye, in particular
  • The I [nfra] R [ot] region (wavelength range up to about 2,000 nanometers or frequency range down to about 150 terahertz) and
  • - The U [ltra] V [iolett] range (wavelength range down to about one nanometer or frequency range up to about 300 petahertz).

Stand der TechnikState of the art

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

Hierbei beträgt der Kostenanteil des Photovoltaikmaterials (bei vergleichbarem mechanischem Aufbau und bei vergleichbarer Masse von etwa zehn Kilogramm pro Quadratmeter) an den Modulen

  • – bei monokristallinem Silizium (mit einem Wirkungsgrad von etwa sechzehn Prozent bis etwa zwanzig Prozent und mit einem Marktpreis von etwa 500 EUR pro Quadratmeter) etwa sechzig Prozent,
  • – bei polykristallinem Silizium (mit einem Wirkungsgrad von etwa zehn Prozent bis etwa fünfzehn Prozent und mit einem Marktpreis von etwa 350 EUR pro Quadratmeter) etwa vierzig Prozent und
  • – bei amorphem Silizium (mit einem Wirkungsgrad von etwa acht Prozent bis etwa zehn Prozent und mit einem Marktpreis von etwa 250 EUR pro Quadratmeter) oder bei anderen Halbleiter-Dünnschichtmaterialien etwa zwanzig Prozent.
Here, the cost portion of the photovoltaic material (with a comparable mechanical structure and a comparable mass of about ten kilograms per square meter) at the modules
  • - for monocrystalline silicon (with an efficiency of about sixteen percent to about twenty percent and a market price of about € 500 per square meter) about sixty percent,
  • - For polycrystalline silicon (with an efficiency of about ten percent to about fifteen percent and a market price of about 350 euros per square meter) about forty percent and
  • - For amorphous silicon (with an efficiency of about eight percent to about ten percent and a market price of about 250 EUR per square meter) or about twenty percent for other semiconductor thin-film materials.

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

Aufgrund des erhöhten Wirkungsgrads der photovoltaischen Systeme kann durch eine verringerte Fläche an Solarzellen der Siliziumkostenanteil reduziert und damit das Verhältnis der Solarzellenkosten zu den Gesamtkosten gesenkt werden; als Solarzellenmaterial können hierbei abgesehen von Silizium auch III/IV-Halbleiter, wie etwa Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphid (InP), verwendet werden.by virtue of the increased efficiency of photovoltaic systems can reduce the silicon cost by a reduced area of solar cells and thus the ratio of solar cell costs to the total costs be lowered; as a solar cell material can hereby apart from silicon also III / IV semiconductors, such as gallium arsenide (GaAs) or indium phosphide (InP).

Derartige mit Spiegeln und/oder mit Linsen unterschiedlichster Art, zum Beispiel mit parabolischen Spiegeln und/oder Linsen, aufgebaute Konzentratorsysteme reduzieren zwar das Problem der hohen Halbleitermaterialkosten, insbesondere der hohen Siliziumkosten oder der hohen Galliumarsenidkosten, um den Konzentrationsfaktor des Konzentrators (Faktor größer als 1 bis zu Faktor 1.000); jedoch sind derartige Konzentratorsysteme mit einem wesentlich höheren mechanischen Aufwand verbunden, denn diese Art der Lichtkonzentration erfordert eine relativ komplexe mechanische Nachführung.such with mirrors and / or lenses of various kinds, for example with parabolic mirrors and / or lenses, constructed concentrator systems reduce the problem of high semiconductor material costs, especially the high silicon costs or the high gallium arsenide costs, by the concentration factor of the concentrator (factor larger as 1 up to a factor of 1,000); however, such concentrator systems are associated with a much higher mechanical effort, because this type of light concentration requires a relatively complex mechanical tracking.

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

Hierbei wird hinsichtlich der Bauform von Photovoltaikkonzentratoren primär zwischen statischen Systemen und nachgeführten Systemen unterschieden. Statische Konzentratoren werden wie übliche Flach- oder Planarkollektoren fest montiert, weisen aber bauartbedingt ein Konzentrationsverhältnis auf, das mit zunehmendem Akzeptanzwinkel der Strahlung abnimmt.With regard to the design of photovoltaic concentrators, a distinction is primarily made between static systems and tracked systems. Static concentrators will be like conventional flat or Planar collectors permanently mounted, but have a design-related concentration ratio, which decreases with increasing acceptance angle of the radiation.

Hierbei wird unter dem Akzeptanzwinkel der maximale Einfallswinkel verstanden, in dem die der Strahlung aufgenommen werden kann.in this connection is understood as the maximum angle of incidence at the acceptance angle, in which the radiation can be absorbed.

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

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

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

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

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

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

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

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

Weitere Konzentratorsysteme aus dem Stand der Technik sind in den Druckschriften US 4 115 149 , US 4 173 968 , US 4 191 164 , US 4 388 481 , US 5 062 899 , US 5 344 496 , WO 78/00019 A1 , WO 83/01292 A1 , WO 90/10182 A1 , WO 96/24014 A1 , WO 97/00408 A2 und WO 2004/109195 A2 offenbart.Other concentrator systems of the prior art are in the documents US 4,115,149 . US 4 173 968 . US 4,191,164 . US 4,388,481 . US 5 062 899 . US 5,344,496 . WO 78/00019 A1 . WO 83/01292 A1 . WO 90/10182 A1 . WO 96/24014 A1 . WO 97/00408 A2 and WO 2004/109195 A2 disclosed.

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

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

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

Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileIllustration of the present invention: Task, solution, benefits

Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine signifikante Kostenreduktion durch Einsatz eines Konzentratorsystems ohne bewegliche Teile erzielbar ist.Based on the disadvantages and inadequacies set out above, as well as in appreciation of the state of the art outlined, the object of the present invention is to further develop a device of the type mentioned at the outset as well as a method of the aforementioned type that a significant cost reduction by using a concentrator system without moving parts can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.These The object is achieved by a device with the specified in claim 1 Characteristics and by a method with the specified in claim 9 Characteristics solved. Advantageous embodiments and expedient Further developments of the present invention are in the subclaims characterized.

Die vorliegende Erfindung basiert grundsätzlich auf der Ausnutzung der Defokussierung von Lichteinstrahlung; dies bedeutet bei konkaven, insbesondere sphärisch gewölbten oder parabolisch gewölbten, Spiegeln die Anordnung der photovoltaischen Absorber oder Solarzellen unterhalb des Brennpunkts. Alternativ oder ergänzend hierzu können die photovoltaischen Absorber oder Solarzellen zwischen dem Brennpunkt des Spiegels und dem Scheitelpunkt des Spiegels angeordnet sein.The The present invention is basically based on utilization the defocusing of light radiation; this means at concave, especially spherical or parabolic domed, mirrors the arrangement of the photovoltaic Absorbers or solar cells below the focal point. alternative or in addition to this, the photovoltaic Absorber or solar cells between the focus of the mirror and be arranged at the apex of the mirror.

Bei sphärischen Spiegeln wird dieser Effekt durch die sphärische Aberration und die dadurch hervorgerufene Kaustik in sehr wesentlicher Weise unterstützt (zum Phänomen der Kaustik vgl. zum Beispiel

  • http://de.wikipedia.org/wiki/Kaustik_(Optik) ,
  • – das von Carl Ernst Heinrich Grimsehl, Walter Schallreuter und Rudolf Seeliger verfasste ”Lehrbuch der Physik”, Band 3: Optik, Verlag Teubner, 14. Auflage (1962) ,
  • – das von Henrik Wann Jensen verfasste Buch ”Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping”, Verlag A. K. Peters, Wellesley (Juli 2001) oder
  • – das Manuskript zum von Johannes Koffer, Institut für Angewandte Physik der Johannes-Kepler-Universität Linz, am 31. März 2005 gehaltenen Vortrag ”Lichtfokussierung durch Mikrokugeln” ).
In the case of spherical mirrors, this effect is very substantially assisted by the spherical aberration and the resulting caustics (for the phenomenon of caustics, see for example
  • - http://de.wikipedia.org/wiki/Kaustik_(Optik) .
  • - that from Carl Ernst Heinrich Grimsehl, Walter Schallreuter and Rudolf Seeliger wrote "Textbook of Physics", Volume 3: Optics, Verlag Teubner, 14th Edition (1962) .
  • - that from Henrik Wann Jensen authored "Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping", published by AK Peters, Wellesley (July 2001) or
  • - the manuscript of Johannes Koffer, Institute of Applied Physics, Johannes-Kepler-University Linz, lecture "Light focusing by microspheres" held on March 31, 2005 ).

Die Form eines Parabolspiegels wird bei kleinen Öffnungswinkeln gut durch eine sphärische Spiegelform angenähert. Ein Parabolspiegel weist zwar im eigentlichen Sinne keine Kaustik auf, jedoch entsteht ebenfalls eine Brennfläche, wenn das zu beleuchtende Objekt, also die Solarzelle, unterhalb des Brennpunkts angebracht wird.The The shape of a parabolic mirror is at small opening angles well approximated by a spherical mirror shape. A parabolic mirror has no caustic in the true sense on, but also creates a burning surface, if the to be illuminated object, so the solar cell, below the focal point is attached.

Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung der Kaustikeffekt eines sphärischen Spiegels oder der Mischform eines sphärisch-parabolischen Spiegels für Konzentratoren in der Photovoltaik genutzt.in the In contrast, in the present invention, the Kaustikeffekt a spherical mirror or the mixed form of a spherical-parabolic Mirror used for concentrators in photovoltaics.

Der sphärische bzw. sphärisch-parabolische Spiegel kann hierbei in bevorzugter Weise die Form einer Rinne oder einer Kugelkalotte aufweisen, wobei der als Folge des Kaustikeffekts wandernde Brennpunkt des sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Spiegels zum Vorteil der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.Of the spherical or spherical parabolic mirrors Here, in a preferred manner, the shape of a groove or a Have spherical cap, wherein the migratory as a result of Kaustikeffekts Focus of the spherical or spherical-parabolic mirror is used for the benefit of the present invention.

Die Ausnutzung der Kaustik eines sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Spiegels basiert auf den Eigenschaften des konzentrierenden Elements, nämlich des sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Spiegels mit seinem ”wandernden” Brennpunkt, nicht jedoch auf den Eigenschaften des Absorberelements und/oder des Absorbermaterials; auf diese Weise ist eine Anwendung der Wirkungsweise der Kaustik eines sphärischen Konzentrators in der Photovoltaiktechnik möglich.The Exploitation of the caustics of a spherical or spherical parabolic Mirror is based on the properties of the concentrating element, namely the spherical or spherical-parabolic Mirror with his "wandering" focus, not however, on the properties of the absorber element and / or the absorber material; on this way is an application of the operation of the caustics one spherical concentrator in photovoltaic technology possible.

Wird also bei einem sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Konzentratorspiegel dessen Kaustik ausgenutzt, so ist nicht nur eine Reduktion der Siliziumkosten bei gleich bleibender Energieausbeute möglich, sondern auch ein Konzentrieren des einfallenden Lichts ohne Nachführung des Konzentrators (,so dass keine zusätzlichen Kosten für eine etwaige Spiegelnachführung entstehen).Becomes So in a spherical or spherical-parabolic Concentrator mirror whose Kaustik exploited, so is not only a reduction in silicon costs while maintaining the same energy yield possible, but also concentrating the incident Light without tracking the concentrator (so no additional costs for any mirror tracking arise).

Die Kaustik des sphärischen Konzentratorspiegels ermöglicht hierbei Verstärkungsfaktoren bis zur Größenordnung der Geometriefaktoren (,wobei unter dem Geometriefaktor das Verhältnis der Öffnungsfläche des konzentrierenden Spiegels und damit des maximalen Lichteinfalls zur Fläche der im Spiegel eingesetzten Photovoltaikabsorber verstanden wird):

  • – ohne Nachführung: Toleranzwinkel von etwa ± zehn Grad oder größer;
  • – mit unterstützender (konzentrierender) Optik direkt vor dem photovoltaischem Material: Toleranzwinkel von etwa ± fünfzehn Grad oder größer.
The caustics of the spherical concentrator mirror in this case enables amplification factors up to the order of the geometry factors (where the geometry factor is the ratio of the opening area of the concentrating mirror and thus the maximum light incidence to the area of the photovoltaic absorber used in the mirror):
  • - without tracking: tolerance angle of about ± ten degrees or greater;
  • - with supporting (concentrating) optics directly in front of the photovoltaic material: tolerance angle of about ± fifteen degrees or greater.

Gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung wird die Wirkungsweise des sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Konzentrators bei diffusem Licht durch Erhöhung seines Akzeptanz- oder Toleranzwinkels verbessert, und zwar unabhängig von der Art des Absorbers, jedoch abhängig von Form und Anordnung im Konzentrator, denn damit wird der Akzeptanz- oder Toleranzwinkel beeinflusst. Hierbei wird unter dem Akzeptanz- oder Toleranzwinkel der maximale Einfallswinkel verstanden, in dem die der Strahlung aufgenommen werden kann.According to the Principle of the present invention will be the operation of the spherical or spherical-parabolic concentrator in diffused light improved by increasing its acceptance or tolerance angle, regardless of the type of absorber, but dependent of shape and arrangement in the concentrator, because this will increase the acceptance or tolerance angle influenced. Here, under the acceptance or tolerance angle the maximum angle of incidence understood in the which can be absorbed by the radiation.

Unter Zugrundelegung der erfindungswesentlichen Tatsache, dass die Kaustik des sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Konzentratorspiegels eine Verstärkung der einfallenden Lichtstrahlen ermöglicht, kann die Akzeptanz oder Toleranz der Richtung des Lichteinfalls gerade bei diffusem (Sonnen-)Licht besonders groß sein, was insbesondere in nachführungsfreien Systemen vorteilhaft ist, weil dann unabhängig vom konkreten jahreszeitabhängigen Sonnenstand stets sehr gute Ergebnisse erzielbar sind.On the basis of the invention essential fact that the Kaustik the spherical or spherical-parabolic concentrator mirror allows amplification of the incident light rays, the acceptance or tolerance of the direction of light, especially in diffuse (solar) light can be particularly large, which is particularly in tracking systems is advantageous because then regardless of the specific season-dependent position in the sun always very good results can be achieved.

Bei einem mit einem sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Spiegelsystem aufgebauten Konzentratorsystem bedingt dessen Nachführungsfreiheit einen hohen Akzeptanzwinkel des konzentrierenden Elements gegenüber schräg einfallender Lichteinstrahlung. Durch Lage und Form des Absorbers sowie durch Einbringen optionaler zusätzlicher optischer Elemente, wie etwa von Linsen(systemen), Prismen oder dergleichen, kann der Akzeptanz- oder Toleranzwinkel beeinflusst bzw. vergrößert werden.at one with a spherical or spherical-parabolic Mirror system constructed concentrator system due to its Nachführfreiheit a high acceptance angle of the concentrating element obliquely incident light radiation. By location and shape of the absorber and by introducing optional additional optical Elements, such as lenses (systems), prisms or the like, the acceptance or tolerance angle can be influenced or increased become.

Dem im Wesentlichen linearen Zusammenhang zwischen Toleranzwinkel und Wirkungsgrad bei diffusem Licht ist entnehmbar, wie sich der Wirkungsgrad mit Zunahme des Akzeptanz- oder Toleranzwinkels erhöht. Dieser hohe Wirkungsgrad bei diffusem Licht macht den sphärischen Konzentrator sehr attraktiv.the essentially linear relationship between tolerance angle and Efficiency in diffused light is removable, as the efficiency increased as the acceptance or tolerance angle increases. This high efficiency in diffused light makes the spherical Concentrator very attractive.

Diese Eigenschaft unterscheidet den sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Konzentrator in sehr wesentlicher Weise von parabolischen Konzentratoren, die nur einen sehr geringen Akzeptanz- oder Toleranzwinkel und deshalb einen relativ geringen Wirkungsgrad bei diffusem Licht aufweisen. Die Erhöhung des Wirkungsgrads mit Zunahme des Akzeptanz- oder Toleranzwinkels ist die in der Thermovoltaik anwendbare Eigenschaft eines sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Konzentrators, und zwar unabhängig vom Absorberelement.These Property distinguishes the spherical or spherical-parabolic Concentrator in a very essential way of parabolic concentrators, the only a very low acceptance or tolerance angle and therefore have a relatively low efficiency in diffused light. Increasing the efficiency with increasing acceptance or tolerance angle is the applicable in the thermovoltaic property a spherical or spherical-parabolic Concentrator, regardless of the absorber element.

Im Ergebnis bedingt die optionale Nachführungsfreiheit der Photovoltaikvorrichtung einen hohen Akzeptanz- oder Toleranzwinkel, der wiederum eine gute Verarbeitung von diffusem Licht bzw. von Streulicht bewirkt; auch dieser Effekt ist unabhängig vom Absorberelement bzw. vom Absorbermittel.in the Result requires the optional tracking freedom of Photovoltaic device has a high acceptance or tolerance angle, in turn, a good processing of diffused light or stray light causes; This effect is also independent of the absorber element or from the absorber agent.

Da das photovoltaische Absorbermittel erfindungsgemäß

  • – in oder unterhalb der, insbesondere durch die Kaustik bewirkten, Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers oder
  • – zwischen der Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers und dem Scheitelpunkt des Spiegelkörpers oder
  • – bei Vorsehen mindestens eines dem photovoltaischen Absorbermittel in Richtung des einfallenden Lichts und/oder in Richtung von reflektiertem Licht vorgelagerten lichtbrechenden, insbesondere optisch transparenten, Elements, zum Beispiel mindestens eines Prismas oder mindestens einer Linse, wie etwa mindestens einer Sammellinse, optionalerweise auch in Kombination mit mindestens einer Zerstreuungslinse, zwischen der Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers und dem Mittelpunkt des Spiegelkörpers angeordnet, insbesondere in Bezug auf den Spiegelkörper statisch montiert, ist, ist für die erfindungsgemäße Photovoltaik-Konzentratorvorrichtung kein mechanisch-technologisch aufwändiges Herstellungsverfahren erforderlich; vielmehr ist der mechanische Aufwand zur Herstellung, insbesondere zur mechanischen Aufhängung, der einzelnen Module vergleichbar mit dem oder geringer als der mechanische Aufwand zur Herstellung heutzutage erhältlicher planerer Systeme.
As the photovoltaic absorber according to the invention
  • - In or below, caused in particular by the Kaustik, focal plane or focal surface of the mirror body or
  • - Between the focal plane or focal surface of the mirror body and the vertex of the mirror body or
  • - Providing at least one of the photovoltaic absorber means in the direction of the incident light and / or in the direction of reflected light upstream refractive, in particular optically transparent, element, for example at least one prism or at least one lens, such as at least one converging lens, optionally also in combination is arranged with at least one diverging lens, disposed between the focal plane or focal surface of the mirror body and the center of the mirror body, in particular mounted statically with respect to the mirror body, no mechanically-technologically complex manufacturing process is required for the photovoltaic concentrator according to the invention; Rather, the mechanical complexity for the production, in particular for mechanical suspension, of the individual modules is comparable to or less than the mechanical complexity for the production of planar systems available today.

Auch diese Anordnung in einem sphärischen bzw. sphärisch-parabolischen Konzentrator ist unabhängig vom Absorberelement und/oder vom Absorbermaterial und kann deshalb in der Photovoltaiktechnik angewandt werden.Also this arrangement in a spherical or spherical-parabolic Concentrator is independent of the absorber element and / or from the absorber material and can therefore be used in photovoltaic technology be applied.

Infolge der Nutzung der Kaustik und der dadurch hervorgerufenen Brennfläche mindestens einer auf einfache Weise bereitstellbaren sphärischen oder annähernd parabolischen Spiegelfläche weist die vorliegende Erfindung in bevorzugter Weiterbildung weder komplizierte Linsensysteme noch geschliffene Oberflächen auf. Hierdurch wird ein mechanisch stabiler modularer Aufbau ohne bewegliche Teile ermöglicht, so dass eine Wartungsfreiheit des Gesamtsystems gegeben ist.As a result the use of the caustic and the resulting burning surface at least one easily preparable spherical or approximately parabolic mirror surface has the present invention in a preferred embodiment neither complicated Lens systems still polished surfaces on. hereby becomes a mechanically stable modular construction without moving parts allows, so that a maintenance-free of the entire system given is.

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

Demzufolge kann eine direkte Abschattung innerhalb der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Konzentratorvorrichtung reduziert werden, so dass die Effizienz der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteigert werden kann.As a result, can be a direct shading within the invention Photovoltaic concentrator device can be reduced, so that the efficiency the arrangement according to the present invention can be increased.

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

In zweckmäßiger Weise entspricht die Bauhöhe des Konzentrators in etwa dem halben Radius des sphärischen Spiegels. Dies bedeutet beispielsweise bei einem Radius des sphärischen Spiegels von acht Zentimetern eine ungefähre Bauhöhe des Konzentrators von vier Zentimetern, was der Bauhöhe heutiger planarer Systeme entspricht.In expedient manner corresponds to the height of the concentrator in about half the radius of the spherical Mirror. This means, for example, at a radius of the spherical Mirror of eight centimeters an approximate height of the concentrator of four centimeters, what the height corresponds to today's planar systems.

Da die erzielbare Leistung von Solarzellen mit steigender Temperatur sinkt, ist es zweckmäßig, bei der Konzentratorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine ausreichende Kühlung des Absorbers zu sorgen, zum Beispiel mittels mindestens eines im optischen Körper integrierten Wärmeabführungssystems, durch das eine wesentliche Steigerung der Effizienz des Photovoltaikprozesses oder -vorgangs erreicht werden kann.There the achievable performance of solar cells with increasing temperature decreases, it is expedient in the concentrator device according to the present invention for to ensure sufficient cooling of the absorber, for Example by means of at least one integrated in the optical body Heat removal system, through which a significant increase the efficiency of the photovoltaic process or process can be.

Hierzu kann mindestens ein Kühlsystem, zum Beispiel mindestens ein in das optische System integrierter Kühlkörper, und/oder mindestens eine aktive Kühlung vorgesehen sein, bei der der Photovoltaikabsorber durch ein vorbei fließendes Kühlmittel gekühlt wird.For this can be at least one cooling system, for example at least a heat sink integrated in the optical system, and / or at least one active cooling is provided, in which the photovoltaic absorber by a flowing over Coolant is cooled.

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

Die vorliegende Photovoltaikkonzentratorvorrichtung weist eine Fokussierung auf eine Brennebene bzw. -fläche und/oder unterhalb einer Brennebene bzw. -fläche auf, wobei zumindest im Falle des Einsatzes einer sphärischen Verspiegelung des optischen Körpers zusätzlich die Wirkung der Kaustik zum Tragen kommt. Eine zweckmäßige Lage oder Positionierung der Photovoltaikmodule zwischen dem Brennpunkt des Spiegelkörpers und dem Scheitelpunkt des Spiegelkörpers sowie die Formgebung der Photovoltaikmodule bestimmen die Größe der Verstärkung und des Akzeptanzwinkels.The present photovoltaic concentrator device has a focus on a focal plane and / or below a focal plane Focal plane or surface, wherein at least in the case of use a spherical mirroring of the optical body In addition, the effect of Kaustik comes into play. A appropriate position or positioning of the photovoltaic modules between the focus of the mirror body and the vertex of the mirror body and the shape of the photovoltaic modules determine the size of the gain and the acceptance angle.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können die Photovoltaikabsorber oder Photovoltaikmodule auch auf mehr als einer Seite(nfläche), insbesondere auf beiden oder allen Seiten(flächen), der Absorber- oder Modulhalterung angeordnet sein. Auf diese Weise kann direkt einfallendes Licht, das ansonsten durch die Photovoltaikabsorber oder Photovoltaikmodule abgeschirmt würde, zusätzlich erfasst werden.According to one advantageous development of the present invention can the photovoltaic absorbers or photovoltaic modules on more than one side, especially on both or all Sides (surfaces), the absorber or module holder arranged be. In this way, directly incident light that otherwise shielded by the photovoltaic absorber or photovoltaic modules would be recorded in addition.

In zweckmäßiger Weise kann mittels mindestens eines dem Absorbermaterial oder Absorbermittel in Richtung des einfallenden Lichts vorgelagerten oder vorgeschalteten oder vorgesetzten lichtbrechenden, insbesondere optisch transparenten, Elements, zum Beispiel mittels mindestens einer Linse oder mittels mindestens eines Prismas, der durch die Kaustik bedingte Akzeptanzwinkel vergrößert werden.In Appropriately, by means of at least one the absorber material or absorber agent in the direction of the incident Light upstream or upstream or superset refractive, in particular optically transparent, element, for example by means at least one lens or by means of at least one prism, the increased by the Kaustik conditional acceptance angle become.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist eine Vervielfachung der Strahlungsdichte und mithin eine Minimierung der Fläche im Photovoltaikabsorber erzielbar, womit eine Kostenreduktion der Photovoltaikmodule gegenüber konventionellen Systemen einhergeht.through The present invention is a multiplication of the radiation density and thus a minimization of the area in the photovoltaic absorber achievable, whereby a cost reduction of the photovoltaic modules compared goes hand in hand with conventional systems.

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

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

Hierdurch ist im Vergleich zu bestehenden Photovoltaiksystemen, insbesondere zu bestehenden Photovoltaikmodulen, eine erhebliche Kostenreduktion erzielbar, wobei für den Photovoltaikkonzentrator keinerlei Nachführung erforderlich ist. Durch eine vorteilhafterweise abgeschlossene und/oder planare Oberfläche ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder das Photovoltaikfeld, das Photovoltaikpanel oder die Photovoltaikplatte gemäß der vorliegenden Erfindung für die Dachmontage geeignet.hereby is compared to existing photovoltaic systems, in particular to existing photovoltaic modules, a significant cost reduction achievable, with no for the photovoltaic concentrator Tracking is required. By an advantageous completed and / or planar surface is the device according to the present invention and / or the Photovoltaic field, the photovoltaic panel or the photovoltaic panel according to the present invention for the roof mounting suitable.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

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

Es zeigt:It shows:

1A in schematischer Querschnittdarstellung ein Herstellungsbeispiel für einen Spiegelkörper einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1A a schematic cross-sectional view of a production example of a mirror body of a device according to the present invention;

1B in schematischer Querschnittdarstellung ein alternatives Herstellungsbeispiel für einen Spiegelkörper einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 1B a schematic cross-sectional view of an alternative manufacturing example of a mirror body of a device according to the present invention;

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

2B in schematischer Querschnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie der diesbezüglichen Kaustik; 2 B a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a device according to the present invention and the related Kaustik;

2C in schematischer Querschnittdarstellung einen Brennpunkt im sphärischen Spiegel bei senkrecht einfallendem Licht; 2C a schematic cross-sectional view of a focal point in the spherical mirror with vertically incident light;

2D in schematischer Querschnittdarstellung eine konventionelle Kaustik; 2D in a schematic cross-sectional view of a conventional Kaustik;

2E in schematischer Querschnittdarstellung einen Brennpunkt im sphärischen Spiegel bei schräg einfallendem Licht; 2E a schematic cross-sectional view of a focal point in the spherical mirror with obliquely incident light;

2F in schematischer Querschnittdarstellung eine Brennpunktüberlagerung bei senkrecht und schräg einfallendem Licht; 2F a schematic cross-sectional view of a focal point superposition with perpendicular and obliquely incident light;

2G in schematischer Querschnittdarstellung die konventionelle Kaustik aus 2D mit leichter Abweichung von sphärischer Form in Richtung parabolischer Form in den äußeren Randbereichen des Spiegelkörpers; 2G in a schematic cross-sectional view of the conventional Kaustik 2D with slight deviation from spherical shape in the direction of parabolic shape in the outer edge regions of the mirror body;

2H in schematischer Querschnittdarstellung die konventionelle Kaustik aus 2D und aus 2G mit photovoltaischen Absorbermitteln derart angeordnet, dass keine Nachführung erforderlich ist; 2H in a schematic cross-sectional view of the conventional Kaustik 2D and from 2G arranged with photovoltaic absorber means such that no tracking is required;

2I in schematischer Querschnittdarstellung die konventionelle Kaustik aus 2D, aus 2G und aus 2H mit gemäß dem Sonnenstand wanderndem Brennpunkt; 2I in a schematic cross-sectional view of the conventional Kaustik 2D , out 2G and from 2H with the focal point moving according to the position of the sun;

2J in schematischer Querschnittdarstellung einen konventionellen Brennpunkt im Parabolspiegel bei senkrecht einfallendem Licht; 2J a schematic cross-sectional view of a conventional focal point in the parabolic mirror with perpendicular incident light;

2K in schematischer Querschnittdarstellung einen konventionellen Brennpunkt im Parabolspiegel bei schräg einfallendem Licht; 2K a schematic cross-sectional view of a conventional focus in the parabolic mirror with obliquely incident light;

3A in schematischer Querschnittdarstellung einen Bestandteil eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 3A a schematic cross-sectional view of a component of an embodiment of a device according to the present invention;

3B in schematischer Querschnittdarstellung einen zu 3A alternativen Bestandteil eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 3B in a schematic cross-sectional view one to 3A alternative component of an embodiment of a device according to the present invention;

3C in schematischer Querschnittdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 3C a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a device according to the present invention;

3D in schematischer Querschnittdarstellung ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 3D a schematic cross-sectional view of a third embodiment of an apparatus according to the present invention;

3E in schematischer Querschnittdarstellung ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 3E a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of a device according to the present invention;

4A in schematischer Querschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel für eine mit Abdeckung versehene Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 4A a schematic cross-sectional view of an embodiment of a covered device according to the present invention;

4B in schematischer Querschnittdarstellung die Vorrichtung aus 4A mit in den Bereich zwischen der Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers und dem Mittelpunkt des Spiegelkörpers verschobenem optischem Element in Form einer Linse; 4B in a schematic cross-sectional view of the device 4A with an optical element in the form of a lens displaced into the region between the focal plane or focal plane of the mirror body and the center of the mirror body;

4C in schematischer Längsschnittdarstellung entlang der in 4A und in 4B jeweils wiedergegebenen Schnittlinie A-A die Vorrichtung aus 4A und aus 4B; 4C in a schematic longitudinal section along the in 4A and in 4B respectively reproduced section line AA the device 4A and from 4B ;

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

5B in schematisch-perspektivischer Querschnittdarstellung die mit einer Abdeckung in Form einer Deckplatte versehene Vorrichtung aus 3C; und 5B in a schematic-perspective cross-sectional view of the provided with a cover in the form of a cover plate device 3C ; and

5C in schematisch-perspektivischer Querschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Konzentratorfeld oder -panel gemäß der vorliegenden Erfindung. 5C in schematic perspective cross-sectional view of an embodiment of a concentrator array or panel according to the present invention.

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

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

Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (soweit nicht anderweitig angegeben) auf sämtliche in 1A bis 5C dargestellten exemplarischen Ausgestaltungen von Vorrichtungen 100, 100', 100'', 100''' gemäß der vorliegenden Erfindung; hierbei ist die Darstellung in 1A bis 5C nicht notwendigerweise maßstabs- und/oder funktionsgetreu, sondern dient lediglich der exemplarischen Veranschaulichung.In order to avoid superfluous repetitions, the following explanations concerning the embodiments, features and advantages of the present invention (unless stated otherwise) refer to all in 1A to 5C illustrated exemplary embodiments of devices 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' according to the present invention; Here is the illustration in 1A to 5C not necessarily to scale and / or function, but is merely illustrative.

Wie 2A entnehmbar ist, weist der Photovoltaik-Konzentrator 100, 100', 100'', 100''' einen sphärischen oder annähernd parabolischen Hohlspiegel 10, zum Beispiel aus polierter Aluminiumoberfläche oder aus verspiegeltem Kunststoff, wie etwa aus verspiegelten Polysterolplatten, auf, wobei der Hohlraum dieser Verspiegelung 10 mit einem Medium, wie etwa mit einem Gas, zum Beispiel mit Luft, oder mit einer transparenten Flüssigkeit, zum Beispiel mit Wasser, oder mit einem optisch transparenten Material, ausgefüllt sein kann.As 2A is removable, points the photovoltaic concentrator 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' a spherical or nearly parabolic concave mirror 10 For example, from polished aluminum surface or from mirrored plastic, such as mirrored Polysterolplatten on, wherein the cavity of this mirror coating 10 may be filled with a medium such as a gas, for example with air, or with a transparent liquid, for example with water, or with an optically transparent material.

Bei der Herstellung sphärischer oder annähernd parabolischer Konzentratorspiegel 10 mit verspiegelten Polysterolplatten oder auch mit anderen verspiegelten Materialien kann eine spezielle Pressform eingesetzt und sodann mit dieser Pressform über Druck und/oder über Temperatur die gewünschte Form des Spiegels 10 erzeugt werden, wobei zum Beispiel die Form eines parabolischen Spiegels mittels Annäherung über einen sphärischen Spiegel (oder auch umgekehrt) bereit gestellt werden kann.When producing spherical or nearly parabolic concentrator mirrors 10 With mirrored Polysterolplatten or with other mirrored materials, a special mold can be used and then with this mold on pressure and / or over temperature the desired shape of the mirror 10 For example, the shape of a parabolic mirror may be provided by approaching through a spherical mirror (or vice versa).

Diese Vorgehensweise kann auch dazu genutzt werden, die Form der Spiegelkalotte 10 auf eine für den Absorber 20 optisch aktive Fläche 16 zu reduzieren (vgl. 3B). Die optisch nicht aktiven Flächen 18 sind hierzu senkrecht ausgebildet (vgl. 3B), wodurch die mögliche Packungsdichte eines ganzen (Photovoltaik-)Felds oder (Photovoltaik-)Panels 200 (vgl. 5C) wesentlich erhöht werden kann.This approach can also be used to the shape of the mirror 10 on one for the absorber 20 optically active surface 16 to reduce (cf. 3B ). The optically inactive surfaces 18 are formed perpendicular thereto (see. 3B ), whereby the possible packing density of a whole (photovoltaic) field or (photovoltaic) panel 200 (see. 5C ) can be significantly increased.

Diese annähernd parabolische Spiegelform ist erhaltbar, wenn zum Beispiel eine verspiegelte Polysterolplatte zwischen zwei festen Haltepunkten in Form von Befestigungsklötzen 12 (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 1A) oder Befestigungsnuten 14 (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 1B) eingespannt wird. Auch eine Realisierung mit einer Bodenplatte und mit unterschiedlichen Spiegeln ist möglich.This approximately parabolic mirror shape is obtainable when, for example, a mirrored Polysterolplatte between two fixed breakpoints in the form of Befestigungsklötzen 12 (See embodiment according to 1A ) or mounting grooves 14 (See embodiment according to 1B ) is clamped. A realization with a bottom plate and with different mirrors is possible.

Die Einspannung zwischen den zwei Haltepunkten 12 (vgl. 1A) oder 14 (vgl. 1B) ergibt in sehr guter Näherung eine Parabelform der Gleichung y = a·x2, die dann durch Druck auf den Scheitelpunkt in eine sphärische Form überführt werden kann. Dieser Druck kann über die Einspannung des Spiegels 10 in die Photovoltaikkonzentrator-Halterung erzeugt und aufrecht erhalten werden.The clamping between the two stops 12 (see. 1A ) or 14 (see. 1B ) yields, to a very good approximation, a parabolic form of the equation y = a × x 2 , which can then be converted into a spherical shape by pressure on the vertex. This pressure can be over the clamping of the mirror 10 be generated and maintained in the photovoltaic concentrator holder.

Dies ist eine Möglichkeit einer einfachen, kostengünstigen und flexiblen Herstellung von sphärischen und parabolischen Spiegeln 10 ohne die Gefahr einer Spiegelbeschädigung bei der Herstellung. Die transparente Einspannfläche 40 stellt außerdem einen guten Schutz des Spiegels 10 dar, womit das Konzept für Außenanwendungen geeignet ist.This is a possibility of simple, inexpensive and flexible production of spherical and parabolic mirrors 10 without the risk of mirror damage during production. The transparent clamping surface 40 also provides good protection of the mirror 10 which makes the concept suitable for outdoor applications.

Die in Bezug auf den Spiegelkörper 10 statisch montierten (handelsüblichen Standard-)Solarzellen 20 befinden sich unterhalb des Brennpunkts des Spiegels 10 in seiner durch die Kaustik hervorgerufenen Brennfläche. In 2B ist eine der möglichen Anordnungen des photovoltaischen Absorbermittels, das heißt der Solarzellen 20 in der Brennebene oder -fläche des Spiegels 10 dargestellt.The in relation to the mirror body 10 statically mounted (standard commercial) solar cells 20 are located below the focal point of the mirror 10 in his caused by the Kaustik Brennfläche. In 2 B is one of the possible arrangements of the photovoltaic absorber means, that is the solar cells 20 in the focal plane or surface of the mirror 10 shown.

Grundsätzlich kann das photovoltaische Absorbermittel 20 im Wesentlichen parallel (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 3C) oder im Wesentlichen senkrecht (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 3D) zur Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers 10 angeordnet sein.In principle, the photovoltaic absorber agent 20 essentially parallel (cf. 3C ) or substantially perpendicular (cf. 3D ) to the focal plane or focal surface of the mirror body 10 be arranged.

Auch eine beliebige,

  • – insbesondere beliebig zur Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers 10 gewinkelte und/oder
  • – insbesondere beliebig zueinander gewinkelte Anordnung der photovoltaischen Absorbermittel 20 ist möglich (vgl. Ausführungsbeispiel gemäß 3E). Hierbei bestimmen die geometrische Lage bzw. Positionierung der Photovoltaikmodule 20 sowie die Ausbildung der Photovoltaikmodule 20 die Konzentratorverstärkung und den Akzeptanzwinkel.
Also any,
  • - In particular arbitrary to the focal plane or focal plane of the mirror body 10 angled and / or
  • - In particular arbitrarily mutually angled arrangement of the photovoltaic absorber means 20 is possible (cf. 3E ). This is determined by the geometric position or positioning of the photovoltaic modules 20 as well as the training of the photovoltaic modules 20 the concentrator gain and the acceptance angle.

Aus der exemplarischen Darstellung der 3D und der 3E geht des Weiteren hervor, dass die Photovoltaikmodule 20 auch in Richtung des einstrahlenden Lichts (in 3D und in 3E also nach oben) angeordnet sein können. Auf diese Weise kann direkt einfallendes Licht, das ansonsten durch die Photovoltaikmodule 20 abgeschirmt würde, zusätzlich mit erfasst werden. Dies gilt auch für andere Anordnungen der photovoltaischen Absorber 20, wie zum Beispiel gemäß 2H.From the exemplary presentation of the 3D and the 3E further states that the photovoltaic modules 20 also in the direction of the incoming light (in 3D and in 3E So up) can be arranged. In this way, directly incident light, otherwise through the photovoltaic modules 20 shielded would be additionally recorded with. This also applies to other arrangements of the photovoltaic absorber 20 , as for example 2H ,

In 2B bildet die gestrichelte Linie die sogenannte Hüllkurve (= Einhüllende oder Enveloppe) der Kaustik, wobei unter der Hüllkurve diejenige Kurve verstanden wird, die jede Kurve der Kurvenschar in einem Punkt berührt. Die Brennfläche ist die Verlängerung der strichpunktierten Linie.In 2 B the dashed line forms the so-called envelope (= envelope or envelope) of the caustic, whereby the envelope is understood as the curve which touches each curve of the family of curves in a single point. The focal surface is the extension of the dot-dash line.

Wie 2E, 2F und 2I entnehmbar ist, wandert die Spitze der Kaustik-Hüllkurve oder Kaustik-Enveloppe mit dem Einfallswinkel der Strahlung, was bei einer sphärischen Spiegelanordnung in einem im Vergleich zu einem Parabolspiegel sehr großen Akzeptanzwinkel resultiert. Dieser Akzeptanzwinkel ist dann durch die geometrische Anordnung und Form der Photovoltaikmodule 20 bestimmt.As 2E . 2F and 2I is removable, the tip of the caustic envelope or caustic envelope moves with the angle of incidence of the radiation, resulting in a spherical mirror arrangement in a very large compared to a parabolic mirror acceptance angle. This acceptance angle is then due to the geometric arrangement and shape of the photovoltaic modules 20 certainly.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3D ist veranschaulicht, dass mittels eines dem Absorbermaterial oder Absorbermittel 20 in Strahlrichtung vorgelagerten oder vorgeschalteten oder vorgesetzten lichtbrechenden, optisch transparenten Elements 22 (= in 3D exemplarisch eine Linse) der durch die Kaustik bedingte Akzeptanzwinkel weiter vergrößert werden kann. Hierdurch wird berücksichtigt, dass die Brennspitze bzw. Brennfläche des sphärischen Spiegels 10 mit dem schräg einfallenden Licht (vgl. 2E und 2F) wandert (vgl. 2I). Durch An bringen eines derartigen Elements 22 kann also optisch die Wirkung der Kaustik vergrößert und somit ein größerer Akzeptanzwinkel erhalten werden.In the embodiment according to 3D is illustrated by means of a the absorber material or absorber means 20 upstream or upstream or upstream refractive, optically transparent element in the beam direction 22 (= in 3D an example of a lens) of the conditional by the Kaustik acceptance angle can be further increased. This takes into account that the focal point or focal surface of the spherical mirror 10 with the obliquely incident light (cf. 2E and 2F ) wanders (cf. 2I ). By bringing on such an element 22 can therefore visually increases the effect of Kaustik and thus a larger acceptance angle can be obtained.

Mittels einer zweckmäßig ausgebildeten Nachführung, zum Beispiel in Winkelschritten von etwa fünf Grad bis etwa zehn Grad, kann der Akzeptanzwinkel sehr viel größer werden. Hierbei wird in bevorzugter Weise das photovoltaische Modul 20 innerhalb der Spiegelkalotte 10 gemäß der Brennpunktwanderung (vgl. 2I) nachgeführt, jedoch nicht der gesamte Spiegel.By means of an appropriately trained tracking, for example in angular steps of about five degrees to about ten degrees, the acceptance angle can be much larger. Here, in a preferred manner, the photovoltaic module 20 inside the mirror calotte 10 according to the focal point migration (cf. 2I ), but not the entire mirror.

Dies ist ein wesentlicher Unterschied in der die Kaustik ausnützenden, dem wandernden Brennpunkt (vgl. 2I) folgenden Nachführung eines sphärischen Spiegels zu einem parabolischen Spiegel gemäß der vorliegenden Erfindung und liegt in der Symmetrie des sphärischen Spiegels und der Wirkung der Kaustik begründet.This is an essential difference in the Kaustik ausnützenden, the wandering focal point (see. 2I ) following a spherical mirror to a parabolic mirror according to the present invention and is due to the symmetry of the spherical mirror and the effect of Kaustik.

Gemäß 2D, 2G und 2H befindet sich die Spitze der Kaustik grundsätzlich auf dem Kreis mit Radius R/2. Bei schrägem Lichteinfall wandert die Spitze der Kaustik auf diesem Kreis (vgl. 2E, 2F, 2I).According to 2D . 2G and 2H the tip of the caustic is basically on the circle with radius R / 2. At oblique incidence of light, the tip of the caustic moves on this circle (cf. 2E . 2F . 2I ).

Werden nun gemäß 2H die Photoabsorber 20 auf einem Körper mit Radius R/2 und mit Radius größer als R/2 angebracht, so wandert bei schräg einfallendem Licht die Kaustikspitze auf diesem kreisförmigen Körper, und es wird wiederum keine Nachführung benötigt (vgl. 2H). Als Photoabsorptionsmittel 20 sind hierbei Dünnschicht-Photomodule am besten geeignet, denn derartige Dünnschicht-Photomodule lassen sich auf Körper beliebiger Form aufbringen.Will now according to 2H the photoabsorbers 20 mounted on a body with radius R / 2 and with a radius greater than R / 2, the caustic tip moves on obliquely incident light on this circular body, and in turn no tracking is required (see. 2H ). As a photoabsorber 20 Thin-film photomodules are best suited for this, because such thin-film photomodules can be applied to bodies of any shape.

Die Verstärkung über die Kaustik hängt nicht allein von der Geometrie und/oder von der Formgebung der photovoltaischen Module 20 ab, sondern auch von der Gestaltung des Spiegels 10. Wird gemäß 2G in den äußeren Randbereichen des Spiegels 10 von der exakt sphärischen Form des Spiegels 10 in Richtung einer leicht parabolischen Form des Spiegels 10 abgewichen, so hat diese leichte Abweichung durchaus Einfluss auf die Konzentration in der Spitze der Hüllkurve.The reinforcement over the caustic does not depend solely on the geometry and / or the shape of the photovoltaic modules 20 but also from the design of the mirror 10 , Is according to 2G in the outer marginal areas of the mirror 10 from the exact spherical shape of the mirror 10 towards a slightly parabolic shape of the mirror 10 Deviated, this slight deviation does affect the concentration at the top of the envelope.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass noch einen Kaustik-Effekt zeitigende Mischformen in der Gestaltung des Spiegels von erfindungswesentlichem Interesse sein können.This In other words, that still has a caustic effect Mixed forms in the design of the mirror essential to the invention Interest can be.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch aus einer parabolischen Form des Spiegels 10 durch Druck über mindestens eine (Druck-)Platte in eine sphärische Form des Spiegels 10 übergegangen werden. In dieser Weise ergibt sich kein eindeutig definierter sphärischer Spiegel, sondern in zweckmäßiger Weise eine Mischform aus parabolischem Spiegel und sphäri schem Spiegel. Soll ein eindeutig sphärischer Spiegel 10 bereit gestellt werden, hat die (Druck-)Platte eine sphärische Ausführung, oder der Kunststoffspiegel ist thermisch vorgeformt.Alternatively or in addition to this can also from a parabolic shape of the mirror 10 by pressure over at least one (pressure) plate in a spherical shape of the mirror 10 be transferred. In this way, there is no clearly defined spherical mirror, but expediently a mixed form of parabolic mirror and spherical mirror. Should be a clearly spherical mirror 10 provided, the (pressure) plate has a spherical design, or the plastic mirror is thermoformed.

Anhand 2J (= Brennpunkt im Parabolspiegel mit senkrecht einfallendem Licht) und 2K (= Brennpunkt im Parabolspiegel mit schräg, nämlich unter etwa fünfzehn Grad einfallendem Licht) können die Unterschiede zwischen dem Einsatz eines sphärischen Spiegels 10 und dem Einsatz eines parabolischen Spiegels veranschaulicht werden.Based 2J (= Focal point in the parabolic mirror with vertical incident light) and 2K (= Focal point in the parabolic mirror with oblique, namely about fifteen degrees of incident light), the differences between the use of a spherical mirror 10 and the use of a parabolic mirror.

Während beim parabolischen Spiegel Symmetrie bzw. Vollkommenheit (nur) bei senkrecht einfallendem Licht erzielt wird, wird beim sphärischen Spiegel 10 Symmetrie (auch) bei schräg einfallendem Licht erzielt, so dass bei schräg einfallendem Licht beim sphärischen Spiegel 10 kein Zerfallen des Brennpunkts, sondern lediglich ein Verschieben, das heißt ”Wandern” des Brennpunkts erfolgt (vgl. 2I).While in the parabolic mirror symmetry or perfection is achieved (only) with perpendicularly incident light, in the case of the spherical mirror 10 Symmetry (also) achieved with obliquely incident light, so that when obliquely incident light at the spherical mirror 10 no disintegration of the focal point, but only a shift, that is, "wandering" of the focal point takes place (see. 2I ).

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Nutzung dieses aus der Kaustik resultierenden wandernden, aber stabilen Brennpunkts bzw. dieser aus der Kaustik resultierenden wandernden, aber stabilen Brennfläche, wobei der wandernde Brennpunkt bzw. die wandernde Brennfläche den Vorteil hat, dass der sphärische Spiegel 10 grundsätzlich nicht nachgeführt werden muss.The present invention is based on the use of this resulting from Kaustik migratory, but stable focus or this resulting from the Kaustik migratory, but stable focal surface, the wandering focal point or the migrating focal surface has the advantage that the spherical mirror 10 basically does not need to be tracked.

Der Darstellung in 3A ist ebenso wie der alternativen Darstellung in 3B entnehmbar, dass das Konzentratorsystem 100, 100', 100'', 100''' eine zum Zwecke der Lichtdurchlässigkeit bzw. der optischen Transparenz zum Beispiel aus (Acryl-)Glas gebildete Abdeckung 40 in Form einer Abdeckplatte aufweist, die mit dem Hohlspiegel 10 verbunden, insbesondere verschraubt, ist und zum Beispiel einen optischen Brechungsindex n von etwa 1,5 oder höher aufweisen kann.The representation in 3A is as well as the alternative representation in 3B removable, that the concentrator system 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' a cover formed for the purpose of translucence or optical transparency, for example, of (acrylic) glass 40 in the form of a cover plate, with the concave mirror 10 connected, in particular screwed, and may for example have an optical refractive index n of about 1.5 or higher.

Um diffuses und/oder schräg einfallendes Licht besser auszunutzen, kann die planare Abdeckung 40 (vgl. 1A, 1B, 3A, 3B, 5B) mit mindestens einer dünnen Beschichtung, insbesondere mit mindestens einer dünnen Folie und/oder mit mindestens einer dünnen Schicht unterschiedlichster Herstellungsweise, zur Lichtumlenkung versehen sein. Hierdurch ergibt sich eine äquivalente oder vergleichbare Wirkungsweise wie bei Brechungseffekten an optisch unterschiedlich dichten Medien.To better exploit diffused and / or oblique incident light, the planar cover 40 (see. 1A . 1B . 3A . 3B . 5B ) be provided with at least one thin coating, in particular with at least one thin film and / or with at least one thin layer of different production methods for light deflection. This results in an equivalent or comparable effect as refractive effects of optically different you the media.

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

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

Um die Effizienz der Photovoltaik- oder Solarzellen 20 zu erhöhen, ist ein hohler, mit Gas, zum Beispiel mit Luft, durchströmter oder von Flüssigkeit, zum Beispiel von Wasser, durchflossener Kühlkörper 30 vorgesehen, auf den die eine exemplarische Dimensionierung von fünfzehn Millimetern aufweisenden Solarzellen 20 montiert sind (vgl. 3C).To the efficiency of photovoltaic or solar cells 20 is a hollow, with gas, for example, with air flowing through or by liquid, for example, water, heat sink passed through 30 provided on the one exemplary dimensioning of fifteen millimeters having solar cells 20 are mounted (see. 3C ).

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

Dieses mit Gas, zum Beispiel mit Luft, und/oder mit Flüssigkeit, zum Beispiel mit Wasser, betriebene Kühlsystem ist grundsätzlich optional, denn beim in 3C erzielbaren Konzentratorfaktor kann zwar mit einem Kühlgehäuse, jedoch auch ohne Flüssigkeit gearbeitet werden kann.This cooling system, which is operated with gas, for example with air, and / or with liquid, for example with water, is basically optional, because at 3C Although achievable concentrator factor can be used with a cooling housing, but also without liquid.

Diese Anordnung im Photovoltaik-Konzentrator 100, 100', 100'', 100''' ermöglicht es, die Solarzellen 20 auch bei nicht senkrecht (vgl. 2C), sondern schräg (vgl. 2E) einfallendem Licht ohne Nachführung des Konzentrators 100, 100', 100'', 100''' auszuleuchten. Der Kaustikeffekt bewirkt des Weiteren auch bei Streulicht und/oder bei diffusem Licht eine Lichtkonzentration in der Brennfläche und mithin ein optimales photovoltaisches Verhalten nicht nur bei direktem oder schrägem Lichteinfall, sondern auch bei diffusem Licht und/oder bei Streulicht. Hierbei ist zu bedenken, dass schräg einfallendes Licht und diffuses Licht den nordeuropäischen Lichtverhältnissen am ehesten entspricht.This arrangement in the photovoltaic concentrator 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' allows the solar cells 20 even when not vertical (cf. 2C ), but diagonally (cf. 2E ) incident light without tracking the concentrator 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' illuminate. Furthermore, the caustic effect also causes scattered light and / or diffuse light a concentration of light in the focal surface and thus an optimal photovoltaic behavior not only in direct or oblique incidence of light, but also in diffused light and / or in scattered light. It should be remembered that obliquely incident light and diffused light are closest to northern European light conditions.

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

In 4A, 4B und 4C ist der Querschnitt eines mit einer Abdeckung 40 in Form einer aus Acrylglas gebildeten Deckplatte versehenen Photovoltaik-Konzentratormoduls 100''' gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Photoelement-Platten ermöglichen es, unter schiedliche Breiten für den Photovoltaikabsorber 20 vorzusehen.In 4A . 4B and 4C is the cross section of one with a cover 40 in the form of a cover plate made of acrylic glass provided photovoltaic concentrator module 100 ' represented according to the present invention. The photoelement plates make it possible to have different widths for the photovoltaic absorber 20 provided.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das photovoltaische Absorbermittel 20 grundsätzlich

  • – in oder unterhalb der, insbesondere durch die Kaustik K bewirkten, Brennebene oder Brennfläche F des Spiegelkörpers 10 und/oder
  • – zwischen der Brennebene oder Brennfläche F des Spiegelkörpers 10 und dem Scheitelpunkt des Spiegelkörpers 10 angeordnet, nämlich in Bezug auf den Spiegelkörper 10 statisch montiert sein.
In the present invention, the photovoltaic absorber agent 20 in principle
  • - In or below, in particular caused by the Kaustik K, focal plane or focal plane F of the mirror body 10 and or
  • Between the focal plane or focal plane F of the mirror body 10 and the vertex of the mirror body 10 arranged, namely with respect to the mirror body 10 be statically mounted.

Gemäß dem anhand 4A, 4B und 4C veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100''' ist dem als Photovoltaikmodul einer exemplarischen Dimensionierung von etwa zwei Zentimeter auf etwa zehn Zentimeter ausgebildeten photovoltaischen Absorbermittel 20 in Richtung des einfallenden Lichts L (und in Richtung von reflektiertem Licht) ein lichtbrechendes, optisch transparentes Element 22 in Form einer (Sammel-)Linse aus Acrylglas vorgelagert (in 4C ist entsprechend eine Linsenmontagestütze 32 zwischen der Sammellinse 22 und der Acrylglas-Deckplatte 40 angeordnet).According to the 4A . 4B and 4C illustrated embodiment of the device 100 ' is the photovoltaic module designed as an exemplary dimensioning of about two centimeters to about ten centimeters photovoltaic absorber means 20 in the direction of the incident light L (and in the direction of reflected light) a refractive, optically transparent element 22 in the form of a (collecting) lens made of acrylic glass upstream (in 4C is accordingly a lens mounting post 32 between the condenser lens 22 and the acrylic cover plate 40 arranged).

In diesem Falle eines vorgelagerten optischen Elements 22 ist das photovoltaische Absorbermittel 20 zwischen der Brennebene oder Brennfläche F des Spiegelkörpers 10 und dem Mittelpunkt M des Spiegelkörpers 10 angeordnet, nämlich in Bezug auf den Spiegelkörper 10 statisch montiert. Gemäß 4A und 4B bemisst sich der Radius der Linse 22 zu R/2, wobei R der Radius des als Polysterol-Spiegelkalotte ausgebildeten Spiegelkörpers 10 ist. Die mindestens eine (Sammel-)Linse 22 kann optionalerweise auch mit mindestens einer vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Zerstreuungslinse kombiniert werden. Bei gewissen Anwendungen ist es auch sinnvoll, das Absorbermittel 20 defokussiert, das heißt etwas versetzt zum Kalottenmittelpunkt M anzuordnen.In this case, an upstream optical element 22 is the photovoltaic absorber agent 20 between the focal plane or focal surface F of the mirror body 10 and the center M of the mirror body 10 arranged, namely with respect to the mirror body 10 statically mounted. According to 4A and 4B the radius of the lens is measured 22 to R / 2, where R is the radius of the designed as Polysterol Spiegelkalotte mirror body 10 is. The at least one (collecting) lens 22 Optionally, it can also be combined with at least one upstream and / or downstream diverging lens. In certain applications, it is also useful to the absorber 20 defocused, that is slightly offset to the dome center M to arrange.

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

Alternativ oder ergänzend kann eine Befestigung der Kühlkörper 30 auch am Boden des Spiegels 10 im Scheitelpunkt vorgenommen werden.Alternatively or additionally, an attachment of the heat sink 30 also at the bottom of the mirror 10 be made in the vertex.

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

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

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

Ein anhand 5C veranschaulichtes Photovoltaikkonzentratorfeld oder -panel 200 gemäß der vorliegenden Erfindung weist in seinem Aufbau eine Vielzahl (in 5C exemplarisch drei) der in 5B dargestellten modulartigen Photovoltaikvorrichtungen 100 unter einer geschlossenen planaren Oberfläche 40 auf.A based 5C illustrated photovoltaic concentrator array or panel 200 According to the present invention, a plurality of (in 5C three examples) of the 5B shown modular photovoltaic devices 100 under a closed planar surface 40 on.

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

Das aufgebaute Photovoltaikfeld oder Photovoltaikpanel 200 (vgl. 5C) hat eine exemplarische Fläche von etwa einem Quadratmeter und kann zum Beispiel zwanzig Einzelmodule aufweisen, von denen jedes eine exemplarische Dimensionierung von etwa einhundert Millimetern auf etwa fünfhundert Millimeter aufweist.The constructed photovoltaic field or photovoltaic panel 200 (see. 5C ) has an exemplary area of about one square meter and may, for example, comprise twenty individual modules, each having an exemplary dimension of about one hundred millimeters to about five hundred millimeters.

Aufgrund seiner planaren Oberfläche kann ein derartiges Photovoltaikfeld oder -panel 200 (vgl. 5C) fest auf einem Gebäude montiert werden, zum Beispiel in das Dach eines Gebäudes integriert werden.Due to its planar surface, such a photovoltaic panel or panel can 200 (see. 5C ) are mounted firmly on a building, for example integrated into the roof of a building.

Mit der vorliegenden Erfindung sind Solarstromverstärkungsfaktoren zwischen etwa 3 (<-> höherer Akzeptanzwinkel) und etwa 6 erzielbar. Typische Radien der sphärischen Spiegel 10 können zwischen etwa sechs Zentimetern und etwa zehn Zentimetern liegen, was einer typischen Bauhöhe des Konzentrators zwischen etwa vier Zentimetern und etwa sechs Zentimetern entspricht.With the present invention, solar current gain factors between about 3 (<-> higher acceptance angle) and about 6 can be achieved. Typical radii of the spherical mirrors 10 can be between about six centimeters and about ten centimeters, which corresponds to a typical height of the concentrator between about four centimeters and about six centimeters.

Bei einem Solarstromverstärkungsfaktor von etwa vier kann mit der vorliegenden Erfindung eine Siliziumersparnis von etwa 75 Prozent erzielt werden; bei höheren Verstärkungsfaktoren verbessert sich die Kostenreduktion.at a solar power amplification factor of about four can with The present invention provides a silicon savings of about 75 percent be achieved; at higher amplification factors the cost reduction improves.

Insgesamt beinhaltet die vorliegende Erfindung bei monokristallinen Photovoltaikmodulen ein Einsparpotential von etwa 25 Prozent bis etwa 35 Prozent (,wobei eine Effizienzerhöhung des Konzentrators durch Verbesserung des Arbeitspunkts des Photovoltaikmoduls hierbei noch gar nicht berücksichtigt ist).All in all includes the present invention in monocrystalline photovoltaic modules a savings potential of about 25 percent to about 35 percent (where an increase in efficiency of the concentrator by improvement the working point of the photovoltaic module not yet is taken into account).

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass die sphärische Form der Spiegelkalotte 10 als Konzentrator für die Photovoltaikmodule

  • – in einer Kostenreduktion für das photovoltaische Material,
  • – durch die Kaustik in einem Konzentratoraufbau ohne Notwendigkeit der Nachführung des konzentrierenden Elements,
  • – in einem flachen Aufbau des Konzentrators (exemplarische Bauhöhe: etwa fünf Zentimeter) und
  • – in einer planaren Oberfläche resultiert.
In summary, it can be stated that the spherical shape of the mirror calotte 10 as a concentrator for the photovoltaic modules
  • In a cost reduction for the photovoltaic material,
  • By the caustic in a concentrator structure without the need for tracking the concentrating element,
  • - in a flat construction of the concentrator (exemplary height: about five centimeters) and
  • - results in a planar surface.

100100
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 2B, 3C, 5B)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 2 B . 3C . 5B )
100'100 '
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 3D)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 3D )
100''100 ''
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 3E)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 3E )
100'''100 '
Vorrichtung zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht (= Ausführungsbeispiel gemäß 4A, 4B, 4C)Device for concentrating incident light, in particular sunlight (= embodiment according to 4A . 4B . 4C )
200200
Photovoltaikfeld oder Photovoltaikpanelphotovoltaic field or photovoltaic panel
1010
Hohlspiegel oder Spiegel, insbesondere Spiegelkörper oder Verspiegelungconcave mirror or mirrors, in particular mirror bodies or mirroring
1212
Haltepunkt, insbesondere Befestigungsklotz (= Ausführungsbeispiel gemäß 1A)Breakpoint, in particular mounting block (= embodiment according to 1A )
1414
Haltepunkt, insbesondere Befestigungsnut (= Ausführungsbeispiel gemäß 1B)Breakpoint, in particular Befestigungsnut (= embodiment according to 1B )
1616
optisch aktive Fläche, insbesondere des Hohlspiegels oder Spiegels 10 (= Ausführungsbeispiel gemäß 3B)optically active surface, in particular the concave mirror or mirror 10 (= Embodiment according to 3B )
1818
optisch inaktive Fläche, insbesondere des Hohlspiegels oder Spiegels 10 (= Ausführungsbeispiel gemäß 3B)optically inactive surface, in particular of the concave mirror or mirror 10 (= Embodiment according to 3B )
2020
photovoltaisches Absorbermittel, insbesondere Photovoltaikelement oder Solarzelle, zum Beispiel Solarzellenplatte oder Solarzellenriegelphotovoltaic Absorber, in particular photovoltaic element or solar cell, for Example solar cell plate or solar cell latch
2222
lichtbrechendes Element, insbesondere optisch transparenter lichtbrechender Körper, zum Beispiel Linse oder Prismaphotorefractive Element, in particular optically transparent refractive body, for Example lens or prism
3030
Kühleinrichtung oder Kühlmittelcooling device or coolant
3232
Abstandshalter oder Montagestütze, insbesondere zwischen lichtbrechendem Element 22 und Abdeckung 40 Spacer or mounting post, in particular between refractive element 22 and cover 40
4040
Abdeckung, insbesondere (Ab-)Deckplatte oder Einspannfläche oder (Ober-)Fläche, zum Beispiel planare und/oder transparente (Ab-)Deckplatte oder Einspannfläche oder ebene geschlossene Oberfläche, wie etwa Acrylglasplatte oder Plexiglasplatte oder Polyesterplatte oder Polysterolplatte oder PolystyrolplatteCover, in particular (Ab-) cover plate or clamping surface or (top) surface, for Example planar and / or transparent (Ab-) cover plate or clamping surface or level closed surface, such as acrylic sheet or plexiglass plate or polyester plate or polysterol plate or polystyrene sheet
5050
Hohlkörper oder Körperhollow body or body
FF
Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche (= Ausführungsbeispiel gemäß 4A)Focal point or focal plane or focal plane (= embodiment according to 4A )
KK
Kaustik (= Ausführungsbeispiel gemäß 4A)Kaustik (= embodiment according to 4A )
LL
Licht oder Lichteinfall (= Ausführungsbeispiel gemäß 4A)Light or incidence of light (= embodiment according to 4A )
MM
Mittelpunkt (= Ausführungsbeispiel gemäß 4A)Center point (= embodiment according to 4A )
RR
Radius (= Ausführungsbeispiel gemäß 4A)Radius (= embodiment according to 4A )

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Claims (10)

Zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, vorgesehene Vorrichtung (100; 100'; 100''; 100'''), aufweisend mindestens einen statisch montierten rinnen- oder wannenförmigen Spiegelkörper (10), mittels dessen das einfallende Licht auf mindestens ein photovoltaisches Absorbermittel (20), insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel, umlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das photovoltaische Absorbermittel (20) – in oder unterhalb des/r, insbesondere durch die Kaustik bewirkten wandernden, Brennpunkts oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) oder – zwischen dem/r Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) und dem Scheitelpunkt des Spiegelkörpers (10) oder – bei Vorsehen mindestens eines dem photovoltaischen Absorbermittel (20) in Richtung des einfallenden Lichts und/oder in Richtung von reflektiertem Licht vorgelagerten lichtbrechenden, insbesondere optisch transparenten, Elements (22), zum Beispiel mindestens eines Prismas oder mindestens einer Linse, wie etwa mindestens einer Sammellinse, optionalerweise auch in Kombination mit mindestens einer Zerstreuungslinse, zwischen dem/r Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) und dem Mittelpunkt des Spiegelkörpers (10) angeordnet, insbesondere in Bezug auf den Spiegelkörper (10) statisch montiert, ist.For concentrating incident light, in particular sunlight, provided device ( 100 ; 100 '; 100 ''; 100 ' ), comprising at least one statically mounted channel or trough-shaped mirror body ( 10 ), by means of which the incident light on at least one photovoltaic absorber ( 20 ), in particular to at least one solar cell, for example to at least one solar cell plate or at least one solar cell latch, is deflectable, characterized in that the photovoltaic absorber means ( 20 ) - in or below the / r, in particular caused by the Kaustik wandering, focal point or focal plane or focal surface of the mirror body ( 10 ) or - between the focal point or focal plane or focal plane of the mirror body ( 10 ) and the vertex of the mirror body ( 10 ) or - if at least one of the photovoltaic absorber means ( 20 ) in the direction of the incident light and / or in the direction of reflected light upstream refractive, in particular optically transparent, element ( 22 ), for example at least one prism or at least one lens, such as at least one converging lens, optionally also in combination with at least one diverging lens, between the focal point or focal plane or focal plane of the mirror body ( 10 ) and the center of the mirror body ( 10 ), in particular with respect to the mirror body ( 10 ) is statically mounted. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet – durch, insbesondere – durch die Kaustik und/oder – durch den/die aus der Kaustik resultierende(n) wandernde(n) Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) bewirkte, Nachführungsfreiheit, insbesondere des photovoltaischen Absorbermittels (20), oder – durch mindestens eine Nachführeinrichtung zum, insbesondere gemäß der Brennpunkt- oder Brennebenen- oder Brennflächenwanderung erfolgenden, Nachführen des photovoltaischen Absorbermittels (20), insbesondere innerhalb der Kalotte des Spiegelkörpers (10), zum Beispiel in Winkelschritten von etwa fünf Grad bis etwa zehn Grad.Device according to claim 1, characterized by, in particular, by the caustic and / or by the curving focal point or focal plane or focal plane of the mirror body resulting from the caustic (s) ( 10 ), tracking freedom, in particular of the photovoltaic absorber ( 20 ), or - by at least one tracking device for, in particular according to the focus or focal plane or Brennflächenwanderung carried out, tracking the photovoltaic absorber means ( 20 ), in particular within the dome of the mirror body ( 10 ), for example in angular increments of about five degrees to about ten degrees. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet – durch mindestens einen mit Gas, zum Beispiel mit Luft, oder mit Flüssigkeit, zum Beispiel mit Wasser, gefüllten Hohlkörper oder – durch mindestens einen massiven, optisch transparenten Körper (50), wobei der Spiegelkörper (10) im Hohlkörper oder im Körper (50) integriert sein kann.Device according to claim 1 or 2, characterized by at least one hollow body filled with gas, for example with air, or with liquid, for example with water, or by at least one solid, optically transparent body ( 50 ), wherein the mirror body ( 10 ) in the hollow body or in the body ( 50 ) can be integrated. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der Spiegelkörper (10) im Querschnitt zumindest sphärisch und/oder zumindest annähernd parabolisch ist, insbesondere im Querschnitt in seinen äußeren Randbereichen von einer sphärischen Form in eine, zum Beispiel annähernd oder leicht, parabolische Form übergeht oder umgekehrt, oder – dass – der Spiegelkörper (10) im Wesentlichen oder nahezu auf mindestens eine für das photovoltaische Absorbermittel (20) optisch aktive Fläche (16) reduziert ist und – mindestens eine optisch nicht aktive Fläche (18), insbesondere des Spiegelkörpers (10), zur optisch aktiven Fläche (16) im Wesentlichen oder etwa senkrecht ausgebildet ist, insbesondere um eine hohe Packungsdichte der Spiegelkörper (10) und/oder der photovoltaischen Absorbermittel (20) zu ermöglichen.Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that - the mirror body ( 10 ) is at least spherically and / or at least approximately parabolic in cross-section, in particular in cross-section in its outer edge regions of a spherical shape in one, for example approximately or slightly, parabolic shape passes or vice versa, or - that - the mirror body ( 10 ) substantially or almost at least one of the photovoltaic absorber means ( 20 ) optically active surface ( 16 ) and - at least one optically inactive surface ( 18 ), in particular the mirror body ( 10 ), to the optically active surface ( 16 ) is formed substantially or approximately perpendicular, in particular to a high packing density of the mirror body ( 10 ) and / or the photovoltaic absorber agent ( 20 ). Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eine, insbesondere im Körper oder im Hohlkörper (50) integrierte, Kühleinrichtung (30), zum Beispiel aus Aluminium, wobei das photovoltaische Absorbermittel (20) an der Kühleinrichtung (30), insbesondere – im Wesentlichen parallel oder – im Wesentlichen senkrecht oder – unter mindestens einem beliebigen Winkel zum/r Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10), angeordnet sein kann.Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized by at least one, in particular in the body or in the hollow body ( 50 ) integrated, cooling device ( 30 ), for example of aluminum, wherein the photovoltaic absorber ( 20 ) at the cooling device ( 30 ), in particular - substantially parallel or - substantially perpendicular or - at least an arbitrary angle to the focal point or focal plane or focal plane of the mirror body ( 10 ), can be arranged. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens eine den Spiegelkörper (10) einschließlich des photovoltaischen Absorbermittels (20) abdeckende, optisch transparente Abdeckung (40), insbesondere Abdeckplatte oder Einspannfläche, zum Beispiel aus Acryl oder aus Glas, wobei die Abdeckung (40) mit mindestens einer lichtumlenkenden Beschichtung, insbesondere mit mindestens einer lichtumlenkenden Folie und/oder mit mindestens einer lichtumlenkenden Schicht, versehen sein kann, wobei die lichtumlenkende Beschichtung – an der dem photovoltaischen Absorbermittel (20) zugewandten Seite der Abdeckung (40) und/oder an der vom photovoltaischen Absorbermittel (20) abgewandten Seite der Abdeckung (40) oder – an der Oberseite des massiven, optisch transparenten Körpers (50) angeordnet sein kann.Device according to at least one of claims 1 to 5, characterized by at least one mirror body ( 10 ) including the photovoltaic absorber agent ( 20 ) covering, optically transparent cover ( 40 ), in particular cover plate or clamping surface, for example made of acrylic or glass, wherein the cover ( 40 ) can be provided with at least one light-deflecting coating, in particular with at least one light-deflecting film and / or with at least one light-deflecting layer, wherein the light-deflecting coating - on the photovoltaic absorber means ( 20 ) facing side of the cover ( 40 ) and / or at the photovoltaic absorber means ( 20 ) facing away from the cover ( 40 ) or - at the top of the solid, optically transparent body ( 50 ) can be arranged. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 und insbesondere gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) – an der dem Spiegelkörper (10) zugewandten Unterseite der Abdeckung (40) und/oder – am Spiegelkörper (10), insbesondere im Scheitelpunkt des Spiegelkörpers (10), zum Beispiel am Boden des Spiegelkörpers (10), angeordnet ist.Device according to claim 5 and in particular according to claim 6, characterized in that the cooling device ( 30 ) - at the mirror body ( 10 ) facing the underside of the cover ( 40 ) and or - on the mirror body ( 10 ), in particular at the vertex of the mirror body ( 10 ), for example at the bottom of the mirror body ( 10 ) is arranged. Photovoltaikfeld oder Photovoltaikpanel (200), aufweisend mehrere Vorrichtungen (100; 100'; 100''; 100''') gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7.Photovoltaic field or photovoltaic panel ( 200 ), comprising a plurality of devices ( 100 ; 100 '; 100 ''; 100 ' ) according to at least one of claims 1 to 7. Verfahren zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, mittels des Kaustikeffekts mindestens eines statisch montierten rinnen- oder wannenförmigen Spiegelkörpers (10), durch den das einfallende Licht auf mindestens ein in Bezug auf den Spiegelkörper (10) statisch montiertes photovoltaisches Absorbermittel (20), insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel, umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich das photovoltaische Absorbermittel (20) – in oder unterhalb des/r, insbesondere durch die Kaustik bewirkten wandernden, Brennpunkts oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) oder – zwischen dem/r Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) und dem Scheitelpunkt des Spiegelkörpers (10) oder – bei Vorsehen mindestens eines dem photovoltaischen Absorbermittel (20) in Richtung des einfallenden Lichts und/oder in Richtung von reflektiertem Licht vorgelagerten lichtbrechenden, insbesondere optisch transparenten, Elements (22), zum Beispiel mindestens einer Linse, wie etwa mindestens einer Sammellinse, oder mindestens eines Prismas, zwischen dem/r Brennpunkt oder Brennebene oder Brennfläche des Spiegelkörpers (10) und dem Mittelpunkt des Spiegelkörpers (10) befindet.Method for concentrating incident light, in particular sunlight, by means of the caustic effect of at least one statically mounted trough-shaped or trough-shaped mirror body ( 10 ), through which the incident light is directed to at least one relative to the mirror body ( 10 ) statically mounted photovoltaic absorber ( 20 ), in particular to at least one solar cell, for example to at least one solar cell plate or at least one solar cell latch, is deflected, characterized in that the photovoltaic absorber ( 20 ) - in or below the / r, in particular caused by the Kaustik wandering, focal point or focal plane or focal surface of the mirror body ( 10 ) or - between the focal point or focal plane or focal plane of the mirror body ( 10 ) and the vertex of the mirror body ( 10 ) or - if at least one of the photovoltaic absorber means ( 20 ) in the direction of the incident light and / or in the direction of reflected light upstream refractive, in particular optically transparent, element ( 22 ), for example at least one lens, such as at least one converging lens, or at least one prism, between the focal point or focal plane or focal plane of the mirror body ( 10 ) and the center of the mirror body ( 10 ) is located. Verwendung mindestens einer Vorrichtung (100; 100'; 100''; 100''') gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mindestens eines Photovoltaikfelds oder Photovoltaikpanels (200) gemäß Anspruch 8 zum Konzentrieren von einfallendem Licht, insbesondere von Sonnenlicht, auf mindestens ein photovoltaisches Absorbermittel (20), insbesondere auf mindestens eine Solarzelle, zum Beispiel auf mindestens eine Solarzellenplatte oder auf mindestens einen Solarzellenriegel.Use of at least one device ( 100 ; 100 '; 100 ''; 100 ' ) according to at least one of claims 1 to 7 and / or at least one photovoltaic panel or photovoltaic panel ( 200 ) according to claim 8 for concentrating incident light, in particular sunlight, on at least one photovoltaic absorber means ( 20 ), in particular on at least one solar cell, for example on at least one solar cell plate or on at least one solar cell latch.
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