DE102011112395B4 - Radiation energy converter for generating electrical energy - Google Patents

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Abstract

Strahlungsenergiewandler (100) mit:einer Absorbereinheit (110) undeiner Deflektoreinheit (120) mit einer Oberflächengestalt, die zumindest in einer Richtung gekrümmt ist und als Konzentratorfläche dient und einen photovoltaisch aktiven Bereich (121) aus amorphem Silizium aufweist, und die ausgebildet ist, elektrische Energie aus einem ersten Teil (101a) auf die Deflektoreinheit (120) einfallender Strahlungsenergie (101) zu erzeugen und einen zweiten Teil (101b) der einfallenden Strahlungsenergie zur Konzentrierung durch Reflexion auf die Absorbereinheit (110) zu lenken, um zumindest einen Teil davon in Prozesswärme (130) umzuwandeln,wobei die in der Absorbereinheit (110) zumindest zum Teil anfallende Prozesswärme (130) genutzt wird, um mittels eines Systems (133), das Prozesswärme mit einer Temperatur von 150°C oder höher bereitstellt, das amorphe Silizium in dem aktiven Bereich (121) auszuheizen.A radiant energy converter (100) comprising: an absorber unit (110) and a deflector unit (120) having a surface shape curved in at least one direction and serving as a concentrator surface and having a photovoltaic active region (121) of amorphous silicon and configured to conduct electrical Generating energy from a first portion (101a) on the deflector unit (120) of incident radiant energy (101) and directing a second portion (101b) of the incident radiant energy for concentration by reflection onto the absorber unit (110) to form at least a portion thereof Converting process heat (130), wherein the process heat (130) at least partially obtained in the absorber unit (110) is utilized to produce the amorphous silicon in a system (133) providing process heat at a temperature of 150 ° C or higher to heat the active area (121).

Description

Generell betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Umwandlung von Strahlungsenergie, beispielsweise von solarer Strahlungsenergie, in eine andere Energieform, vorzugsweise zumindest teilweise in elektrische Energie.In general, the present invention relates to a device for converting radiant energy, for example of solar radiation energy, into another form of energy, preferably at least partially into electrical energy.

Durch die extreme Verteuerung fossiler Energieträger und insbesondere durch deren Begrenztheit werden zunehmend alternative Möglichkeiten ausgelotet, um Energie in kosteneffizienter und umweltverträglicher Weise zu erzeugen. Insbesondere nimmt zunehmend die Umwandlung von solarer Strahlungsenergie in andere geeignete Energieformen, insbesondere in elektrische Energie, einen bedeutsamen Platz in der Energieversorgung ein. Gegenwärtig werden viele Konzepte praktisch entwickelt oder auch bereits kommerziell eingesetzt, um solare Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Beispielsweise gibt es eine Vielzahl von solarthermischen Kraftwerken, in denen zunächst die Strahlungsenergie möglichst effizient in Wärme umgewandelt wird, die dann über geeignete Wärmeübertragungsmedien als Prozesswärme diversen Kreisprozessen zugeführt wird. Es werden dabei viele Arten der Wärmeerzeugung eingesetzt, in denen beispielsweise die solare Strahlung in konzentrierter Weise auf einen Absorber gelenkt wird, in welchem dann eine Aufheizung des Wärmeübertragungsmediums oder auch direkt eines Arbeitsmediums stattfindet. Durch die Konzentration der Solarstrahlung lassen sich dabei Temperaturen von über 1000 °C erreichen, so dass der thermische Wirkungsgrad eines nachgeordneten Kreisprozesses entsprechend hoch sein kann, sofern die hohen Temperaturen mit den praktischen Gegebenheiten des vorgesehenen Kreisprozesses verträglich sind. Insbesondere werden zunehmend solarthermische Kraftwerke installiert, in denen Konzentratorflächen, etwa in Form von Parabolrinnen, et cetera zumindest einachsig der Sonne nachgeführt werden, um damit bei vertretbarem Aufwand eine effiziente Verdampfung eines Arbeitsmediums zu erreichen, das nachfolgend direkt über eine Turbine entspannt wird.The extreme increase in the cost of fossil fuels, and in particular their limited availability, is increasingly exploring alternative options for generating energy in a cost-efficient and environmentally sound manner. In particular, the conversion of solar radiation energy into other suitable forms of energy, in particular into electrical energy, is becoming increasingly important in the energy supply. At present, many concepts are being developed in practice or are already being used commercially to convert solar energy into electrical energy. For example, there are a large number of solar thermal power plants in which the radiant energy is first of all converted into heat as efficiently as possible, which is then fed via various heat transfer media as process heat to various cycle processes. There are many types of heat generation used in which, for example, the solar radiation is directed in a concentrated manner to an absorber, in which then takes place a heating of the heat transfer medium or directly a working medium. By concentrating the solar radiation, temperatures of over 1000 ° C can be reached, so that the thermal efficiency of a downstream cycle can be correspondingly high, provided that the high temperatures are compatible with the practical conditions of the proposed cycle. In particular, solar thermal power plants are increasingly being installed, in which concentrator surfaces, for example in the form of parabolic troughs, et cetera at least uniaxially track the sun so as to achieve an efficient evaporation of a working medium at a reasonable cost, which is subsequently relaxed directly via a turbine.

Des weiteren werden zunehmend auch große Kraftwerke mit Photovoltaikmodulen installiert, die somit eine direkte Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie ermöglichen, wobei jedoch im Gegensatz zu den solarthermischen Kraftwerken, die eine effiziente Speicherung von Prozesswärme ermöglichen, ein kontinuierlicher Betrieb zumindest unter ökonomischen Aspekten bislang nicht möglich ist. Ferner sind insbesondere zur Steigerung der Effizienz von Photovoltaikmodulen zum Teil aufwändige Herstellungsverfahren erforderlich, die einen ökonomischen Einsatz sowohl in kleinen lokalen Anlagen sowie auch in größeren Kraftwerken wenig aussichtsreich erscheinen lassen. Zwar gibt es viel versprechende Entwicklungen, etwa die Anwendung konzentrierter Solarstrahlung in Solarzellen, die mehrere gestapelte PN-Übergänge aufweisen, so dass die benötigte Halbleiterfläche insgesamt deutlich reduziert wird, jedoch sind die Ausgangsmaterialien und insbesondere die Herstellungsverfahren gegenwärtig und in der näheren Zukunft sehr aufwändig und damit kostenintensiv, so dass es fraglich ist, ob mit diesem zusätzlichen Aufwand insgesamt ein preiswertere Erzeugung von Strom möglich ist. Andererseits leidet die gut etablierte Halbleitertechnologie auf der Grundlage von Silizium, das in nahezu unbegrenzter Menge, zumindest theoretisch, verfügbar ist, an einem relativ geringen Wirkungsgrad, da in Silizium die optischen Eigenschaften und insbesondere die Bandlückenenergie nicht in beliebiger Weise eingestellt werden können. Bekanntlich hängt die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie in einem Halbleitermaterial davon ab, in welchem Grade Elektron/Lochpaare in der Nähe eines PN-Übergangs erzeugt, von dem in der Raumladungszone vorherrschenden elektrischen Feld getrennt und über geeignete Kontakte als elektrischer Strom zur Verfügung gestellt werden können.Furthermore, large power plants with photovoltaic modules are increasingly installed, thus allowing a direct conversion of radiant energy into electrical energy, but in contrast to the solar thermal power plants, which allow efficient storage of process heat, a continuous operation, at least from an economic point of view not possible is. Furthermore, in particular to increase the efficiency of photovoltaic modules, in some cases expensive production processes are required which make economical use appear less promising, both in small local plants and in larger power plants. While there are promising developments, such as the use of concentrated solar radiation in solar cells having multiple stacked PN junctions, the overall semiconductor surface area required is significantly reduced, however, the starting materials and, in particular, the manufacturing processes are present and very time-consuming in the near future thus costly, so that it is questionable whether with this additional effort overall a cheaper generation of electricity is possible. On the other hand, the well established semiconductor technology based on silicon, which is available in almost unlimited quantities, at least theoretically, suffers from a relatively low efficiency, since in silicon the optical properties and in particular the bandgap energy can not be adjusted in any way. As is known, the conversion of radiant energy into electrical energy in a semiconductor material depends on the extent to which electron / hole pairs are generated in the vicinity of a PN junction, separated from the electric field prevailing in the space charge zone, and provided as an electrical current via suitable contacts can.

Um ein Elektron/Lochpaar in einem Halbleiter zu erzeugen, ist es also erforderlich, dass die eintreffenden Photonen zumindest die Energie der Bandlücke aufweisen, so dass ein Elektron vom Valenzband in das Leitungsband angeregt werden kann. Bei kristallinem Silizium liegt die Bandlückenenergie bei etwa 1,1 eV, so dass Strahlung im nahen Infrarotbereich und darüber absorbiert werden kann. Andererseits führt die Absorption von Photonen mit einer deutlich größeren Energie zwar zur Erzeugung eines Elektron/Lochpaares, jedoch wird die überschüssige Energie an das Elektron übertragen, das dann im Gitter durch Streuung die zusätzliche Energie verliert, so dass ein wesentlicher Teil der Photonenenergie in Wärme umgesetzt wird.In order to generate an electron / hole pair in a semiconductor, it is therefore necessary for the arriving photons to have at least the energy of the band gap, so that an electron can be excited from the valence band into the conduction band. For crystalline silicon, the bandgap energy is about 1.1 eV, so that near infrared radiation and above can be absorbed. On the other hand, the absorption of photons with a much greater energy leads to the generation of an electron / hole pair, but the excess energy is transferred to the electron, which then loses the additional energy in the lattice through scattering, so that a significant portion of the photon energy is converted into heat becomes.

Aus diesem Grunde wird versucht, mehrere Halbleitermaterialien so vorzusehen, dass jeweils eine andere Bandlückenenergie die effiziente Absorption von einfallender Strahlung ermöglicht, ohne dass der wesentliche Anteil in Wärme umgesetzt wird. Derartige Solarzellen besitzen einen deutlich höheren Wirkungsgrad als übliche Siliziumsolarzellen, erfordern jedoch wesentlich höhere Kosten für die Bereitstellung der Materialien und den Prozess der Herstellung der mehreren übereinander angeordneten Halbleiterschichten.For this reason, it is attempted to provide a plurality of semiconductor materials in such a way that in each case a different bandgap energy enables the efficient absorption of incident radiation, without the substantial portion being converted into heat. Such solar cells have a significantly higher efficiency than conventional silicon solar cells, but require significantly higher costs for the provision of the materials and the process of producing the plurality of stacked semiconductor layers.

Im Hinblick auf die Verringerung der Kosten für Solarzellen werden auch sehr dünne Halbleiterschichten mit einer Dicke von wenigen Mikrometer bis zu mehreren 100 nm in Form amorpher oder mikro-kristalliner Schichten eingesetzt, die auf einem geeigneten Trägermaterial unter Anwendung kostengünstiger Verfahren aufgebracht werden. Beispielsweise kann amorphes Silizium sehr effizient auf großen Flächen aufgebracht werden, so dass aufgrund der deutlichen Kostenvorteile bei der Herstellung entsprechender Solarzellen der deutlich geringere Wirkungsgrad in Kauf genommen wird, insbesondere in Anwendungen, in denen die verfügbare Fläche für die Aufständerung der Solarmodule verfügbar ist. Daher werden insbesondere bei großen Solaranlagen bevorzugt amorphe Solarmodule verwendet. Jedoch ist auch in diesen Solarmodulen das Problem gegeben, dass unterschiedliche Wellenlängenbereiche der einfallenden Strahlung nur bedingt effizient in elektrische Energie umgewandelt werden können, da auch in diesem Falle eine aufwändige Anpassung und Bereitstellung mehrerer unterschiedlicher Bandlückenenergien erforderlich ist.With a view to reducing the cost of solar cells, very thin semiconductor layers as thin as a few microns to several hundreds of nanometers are used in the form of amorphous or microcrystalline layers deposited on a suitable substrate using low cost techniques. For example, amorphous silicon can be applied very efficiently over large areas, so that the significantly lower efficiency is accepted due to the significant cost advantages in the production of corresponding solar cells, in particular in applications in which the available area for the mounting of the solar modules is available. Therefore, amorphous solar modules are preferably used, especially in large solar systems. However, in these solar modules there is also the problem that different wavelength ranges of the incident radiation can be converted only to a limited extent into electrical energy, since a complex adaptation and provision of several different bandgap energies is required in this case.

Generell ist also häufig die Situation anzutreffen, dass eine möglichst effiziente Ausnutzung eines großen Wellenlängenbereichs zwar angestrebt wird in Anlagen zur Energiewandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie, die effiziente Umwandlung jedoch zum Teil mit großem technischen Aufwand verknüpft ist. In solarthermischen Anlagen kann zwar der überwiegende Teil des einfallenden Spektrums letztlich in Prozesswärme umgewandelt werden, dies erfordert jedoch erheblichen Aufwand im Hinblick auf die Wartung, den Aufbau und den Betrieb einer entsprechenden Anlage, wobei auch längere Standzeiten etwa bei Ausfall einer komplexen Einheit im Kreisprozess, beispielsweise in Form einer Turbine, und dergleichen auftreten, was zu einer deutlich reduzierten Rendite insbesondere in Verbindung mit den generell höheren Installationskosten führen kann. Andererseits bieten Photovoltaikanlagen den Vorteil geringerer Installationskosten, einer ausgeprägteren Modularität in Verbindung mit geringerem Wartungsaufwand, wobei jedoch eine Steigerung der Effizienz der einzelnen Solarzellen nur mit großem Aufwand erreichbar scheint.In general, therefore, the situation is often that the most efficient use of a large wavelength range is sought in systems for energy conversion of radiant energy into electrical energy, but the efficient conversion is sometimes associated with great technical effort. In solar thermal systems, although the vast majority of the incident spectrum can be ultimately converted into process heat, but this requires considerable effort in terms of maintenance, construction and operation of a corresponding system, with longer service life, for example in case of failure of a complex unit in the cycle, For example, in the form of a turbine, and the like occur, which can lead to a significantly reduced return, especially in connection with the generally higher installation costs. On the other hand, photovoltaic systems offer the advantage of lower installation costs, a more pronounced modularity in conjunction with lower maintenance, but an increase in the efficiency of the individual solar cells seems attainable only with great effort.

Die Druckschrift US 4 284 839 A beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sammlung von Solarenergie, wobei ein Linsensystem aus Fresnel-Linsen und ein Spiegelsystem vorgesehen sind, um solare Strahlung direkt auf eine Absorber-Vorrichtung zu bündeln.The publication US 4,284,839 describes a solar energy collection device and method wherein a Fresnel lens system and a mirror system are provided to direct solar radiation to an absorber device.

Die Druckschrift US 2003 / 0 213 514 A1 beschreibt ein Fotovoltaikmodul, das eine Konzentration im Bereich von ungefähr 500 bis über 1000 Einheiten der solaren Strahlungsintensität in einem Leistungsbereich von einigen kW bis zu 50 kW konzentrieren kann.The document US 2003/0 213 514 A1 describes a photovoltaic module that can concentrate in the range of about 500 to more than 1000 units of solar radiation intensity in a power range of several kW up to 50 kW.

Die Druckschrift DE 10 2008 009 477 A1 beschreibt eine solarthermische, elektrische Stromerzeugungseinrichtung, die einen Absorber aufweist, der zumindest teilweise innerhalb eines evakuierten Gehäuses angebracht ist.The publication DE 10 2008 009 477 A1 describes a solar thermal electric power generation device having an absorber mounted at least partially within an evacuated housing.

Die Druckschrift DE 28 55 553 A1 beschreibt eine Sonnenenergie-Umwandlungsanlage mit einem System zur Bündelung der Strahlen, wobei die gebündelten Strahlen von Solarzellen und mindestens einem Wärmeabsorber aufgenommen werden.The publication DE 28 55 553 A1 describes a solar energy conversion system with a system for focusing the beams, wherein the focused beams are received by solar cells and at least one heat absorber.

Die Druckschrift DE 10 2006 032 876 A1 beschreibt eine Wärmeplatte, die so ausgebildet ist, dass sie hinter jeder beliebigen Solarplatte eingebaut oder nachgerüstet werden kann.The publication DE 10 2006 032 876 A1 describes a heat plate that is designed to be installed or retrofitted behind any solar panel.

Die Druckschrift DE 10 2007 062 378 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der Wirkungsgrad von fotovoltaischen Solarenergieanlagen gesteigert wird, indem auf der zur Bestrahlungsseite abgewandten Seite ein gekühlter Bereich vorgesehen ist, dessen Abwärme weiter zur Energieerzeugung verwendet wird.The publication DE 10 2007 062 378 A1 describes a method and a device for generating electrical energy, wherein the efficiency of photovoltaic solar energy systems is increased by a cooled region is provided on the side facing away from the irradiation side, the waste heat is further used for energy production.

Die Druckschrift EP 2 148 377 A1 beschreibt ein System zur Erzeugung von Energie durch Solarleistung, an welchem ein zweidimensionaler Reflektor mit einem Halter und einer folienartigen Solarbatterie vorgesehen ist. Die Folie bildet eine teilweise absorbierende und eine teilweise reflektierende Oberfläche des Reflektors.The publication EP 2 148 377 A1 describes a system for generating energy by solar power, on which a two-dimensional reflector is provided with a holder and a foil-like solar battery. The film forms a partially absorbing and a partially reflecting surface of the reflector.

Die Druckschrift DE 101 34 901 A1 beschreibt ein Dünnschicht-Solarzellenmodul mit einem lichtdurchlässigen Substrat, einer Schicht als Vorderseitenelektrode, einer Schicht für die fotovoltaische Wandlung und einer Schicht auf der Rückseite in Form einer Elektrode, wobei diese Schichten aufeinander folgend auf das Substrat aufgebracht sind.The publication DE 101 34 901 A1 describes a thin film solar cell module having a transparent substrate, a front side electrode layer, a photovoltaic conversion layer, and a backside layer in the form of an electrode, these layers being sequentially deposited on the substrate.

Die Druckschrift US 4 371 738 A beschreibt amorphe Siliziumsolarzellen, in denen eine Alterung reduziert wird, indem derartige Zellen bei einer Temperatur von ungefähr 200 °C für mindestens 30 Minuten lang ausgeheizt werden.The publication US 4,371,738 A describes amorphous silicon solar cells in which aging is reduced by annealing such cells at a temperature of about 200 ° C for at least 30 minutes.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, um bei der Umwandlung von Strahlungsenergie in eine andere Energieform, insbesondere in elektrische Energie, unter Vermeidung oder Verringerung der zuvor dargelegten Probleme eine insgesamt höhere Effizienz durch Berücksichtigung der Alterung von amorphem Silizium zu erreichen.It is an object of the present invention to provide means for achieving overall higher efficiency in the conversion of radiant energy to another form of energy, particularly electrical energy, by avoiding or reducing the problems set forth above by taking into account the aging of amorphous silicon.

Erfindungsgemäß wird die zuvor genannte Aufgabe durch einen Strahlungsenergiewandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Varianten sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.According to the invention, the aforementioned object is achieved by a radiation energy converter having the features of claim 1. Advantageous variants can be found in the dependent claims.

Der Strahlungsenergiewandler der vorliegenden Erfindung ermöglicht u.a. eine effiziente Aufteilung der einfallenden Strahlung durch die Deflektoreinheit, die räumlich getrennt von der Absorbereineit angeordnet ist, so dass bereits ein Teil dieser Strahlung in der Deflektoreinheit in elektrische Energie umgewandelt wird, wodurch schon in der Deflektoreinheit eine geeignete Anpassung, beispielsweise in Form von Halbleitermaterialien und deren Bandlückenenergien, und dergleichen, an einen Teil des einfallenden Spektrums stattfinden kann, ohne dass der zweite Teil der einfallenden Strahlung wesentlich beeinflusst wird und damit für eine weitere Prozessierung in der Absorbereinheit zur Verfügung steht. Beispielsweise kann die Deflektoreinheit eine oder mehrere geeignete Materialschichten aufweisen, die zur Konversion von Strahlungsenergie eines eingeschränkten Wellenlängenbereichs verwendbar sind, jedoch entsprechende Reflexionseigenschaften oder Durchlasseigenschaften besitzen, so dass der zweite Teil der einfallenden Strahlung durch weitere Materialschichten, beispielsweise blanke Metallschichten, in der optischen Dicke angepasste dielektrische Schichten, und dergleichen, auf die Absorbereinheit gelenkt wird. Die Absorbereinheit kann dabei wiederum in geeigneter Weise an die eintreffende Strahlung angepasst sein, so dass sich beispielsweise gegenüber konventionellen Photovoltaikanlagen ein höherer Wirkungsgrad ergibt, ohne dass jedoch aufwändige Halbleitermaterialien erforderlich sind.The radiant energy converter of the present invention allows, among other things, an efficient distribution of the incident radiation through the Deflector unit, which is arranged spatially separated from the absorber line, so that already a part of this radiation is converted in the deflector unit into electrical energy, whereby even in the deflector unit a suitable adaptation, for example in the form of semiconductor materials and their bandgap energies, and the like, to a Part of the incident spectrum can take place without the second part of the incident radiation being significantly influenced and thus available for further processing in the absorber unit. For example, the deflector unit may comprise one or more suitable material layers usable for conversion of radiation energy of a restricted wavelength range but having corresponding reflection properties or transmission properties such that the second portion of the incident radiation is matched in optical thickness by further material layers, for example bare metal layers dielectric layers, and the like, is directed to the absorber unit. The absorber unit can in turn be adapted in a suitable manner to the incoming radiation, so that, for example, compared to conventional photovoltaic systems results in a higher efficiency, but without elaborate semiconductor materials are required.

Die Deflektoreinheit weist einen photovoltaisch aktiven Bereich auf. D.h., zumindest ein großer Teil der optisch aktiven Fläche der Deflektoreinheit kann als photovoltaisch aktiver Bereich genutzt werden, wobei eine geeignete Anpassung an den gewünschten Wellenlängenbereich zu einer relativ hohen Effizienz des photovoltaisch aktiven Bereichs führt, während die restliche Strahlung oder zumindest ein großer Teil davon effizient auf die Absorbereinheit gelenkt wird. Wenn beispielsweise eine Reflexion des zweiten Teils der einfallenden Strahlung im Wesentlichen an einer Rückseite des photovoltaisch aktiven Bereichs erfolgt, wird dieser vorzugsweise so eingestellt, dass seine Empfindlichkeit im unteren Wellenlängenbereich der einfallenden Strahlung liegt, so dass keine übermäßige Erzeugung von Abwärme aufgrund der Absorption von Photonen mit kurzer Wellenlänge stattfindet.The deflector unit has a photovoltaically active area. That is, at least a large part of the optically active area of the deflector unit can be used as a photovoltaic active area, with a suitable adaptation to the desired wavelength range leads to a relatively high efficiency of the photovoltaically active area, while the remaining radiation or at least a large part of it efficiently is directed to the absorber unit. For example, if reflection of the second portion of the incident radiation occurs substantially at a backside of the photovoltaic active region, it is preferably adjusted so that its sensitivity is in the lower wavelength region of the incident radiation, so that excessive generation of waste heat due to absorption of photons takes place with a short wavelength.

Der photovoltaisch aktive Bereich weist eine Halbleiterschicht in Form von amorphem Silizium auf, beispielsweise mit einer Dicke von 10 µm oder weniger, die über einer Metallfläche der Deflektoreinheit ausgebildet ist. Der photovoltaisch aktive Bereich wird somit in Form einer sehr dünnen Halbleiterschicht aus amorphen Silizium vorgesehen, so dass insbesondere effiziente Herstellungsverfahren, etwa in Form von chemischer Dampfabscheidung (CVD), oder anderen Verfahren, beispielsweise durch Aufrollen, angewendet werden können, die eine großflächige Aufbringung ermöglichen, wobei andererseits der Materialverbrauch gering ist. Beispielsweise gibt es effiziente Verfahren zum Herstellen von Silizium auf großflächigen Trägermaterialien, wobei auch die in amorphem Silizium einstellbare Bandlückenenergie bzw. Beweglichkeitslücke eine Absorption insbesondere im sichtbaren Bereich des Spektrums ermöglicht und die untere Grenzwellenlänge deutlich kleiner ist im Vergleich zu beispielsweise kristallinem Silizium. Daher kann die Absorption des Anteils mit kleineren Wellenlängen bewerkstelligt werden, ohne dass eine hohe Verlustleistung durch Wärme in dem photovoltaisch aktiven Bereich entsteht.The photovoltaic active region has a semiconductor layer in the form of amorphous silicon, for example, having a thickness of 10 μm or less formed over a metal surface of the deflector unit. The photovoltaically active region is thus provided in the form of a very thin semiconductor layer of amorphous silicon, so that in particular efficient production methods, such as in the form of chemical vapor deposition (CVD), or other methods, for example by rolling, can be applied, which allow a large area application On the other hand, the material consumption is low. For example, there are efficient methods for producing silicon on large-area carrier materials, wherein the bandgap energy or mobility gap that can be set in amorphous silicon also enables absorption, in particular in the visible region of the spectrum, and the lower limit wavelength is significantly smaller compared to, for example, crystalline silicon. Therefore, the absorption of the smaller wavelength portion can be accomplished without high heat dissipation in the photovoltaic active area.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Absorbereinheit einen zweiten photovoltaisch aktiven Bereich auf. Auf diese Weise kann das einfallende Spektrum in geeigneter Weise aufgeteilt werden, so dass in der Absorbereinheit ebenfalls eine effiziente Anpassung des verwendeten photovoltaisch aktiven Materials erfolgen kann. Dabei sind vorteilhafter Weise die Deflektoreinheit und die Absorbereinheit räumlich ausreichend getrennt, so dass beispielsweise die Verlustleistung in der Deflektoreinheit bei der Konversion von Strahlungsenergie in elektrische Energie den zweiten photovoltaisch aktiven Bereich in der Absorbereinheit nicht beeinflusst.In a further advantageous embodiment, the absorber unit has a second photovoltaically active region. In this way, the incident spectrum can be divided in a suitable manner, so that an efficient adaptation of the photovoltaically active material used can also take place in the absorber unit. In this case, the deflector unit and the absorber unit are advantageously sufficiently separated spatially so that, for example, the power loss in the deflector unit during the conversion of radiant energy into electrical energy does not affect the second photovoltaically active region in the absorber unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich eine untere Grenzfrequenz für die Konversion von einfallender Strahlung in elektrische Energie in dem zweiten photovoltaisch aktiven Bereich von der unteren Grenzfrequenz des photovoltaisch aktiven Bereichs in der Deflektoreinheit. D.h., diese Grenzfrequenzen sind unterschiedlich, so dass insgesamt durch beide photovoltaisch aktiven Bereiche ein größerer Bereich des einfallenden Spektrums effizienter abgedeckt werden kann. Beispielsweise sind in der Deflektoreinheit geeignete Materialien so vorgesehen, dass ein Anteil mit kleineren Wellenlängen effizient absorbiert und in elektrische Energie umgewandelt wird, während ein Bereich mit größeren Wellenlängen, beispielsweise rotes Licht, naher Infrarotbereich, ferner Infrarotbereich, auf die Absorbereinheit gelenkt wird, wobei dort die untere Grenzfrequenz vorteilhafter Weise so ausgewählt ist, dass Licht im nahen Infrarotbereich und im roten Bereich effizient absorbiert wird. Beispielsweise kann für diese Zwecke Siliziummaterial verwendet werden, so dass dieser Anteil effizient konvertiert werden kann, wobei jedoch der fehlende Bereich mit kleineren Wellenlängen nunmehr nicht zu der Erzeugung einer hohen Verlustleistung beitragen kann. Selbstverständlich können auch photovoltaisch aktive Bereiche mit mehreren unterschiedlichen Grenzfrequenzen eingesetzt werden, so dass die Breite des Bereichs der effizient absorbierten Wellenlängen vergrößert wird. In anderen Ausführungsformen wird etwa der Bereich mit kleineren Wellenlängen effizient von der Deflektoreinheit abgelenkt, während der langwellige Bereich absorbiert wird, so dass auch in diesem Falle eine gezielte Anpassung in der Absorbereinheit möglich ist, wobei jedoch durch die Aufteilung des einfallenden Spektrums in zumindest zwei Teilbereiche dazu führt, dass die Komplexität in jedem der photovoltaisch aktiven Bereiche reduziert werden kann, so dass insgesamt die Herstellungskosten deutlich geringer sind im Vergleich zu aufwändigen Solarzellen mit mehreren PN-Übergängen.In a preferred embodiment, a lower limit frequency for the conversion of incident radiation into electrical energy in the second photovoltaically active region differs from the lower limit frequency of the photovoltaic active region in the deflector unit. That is, these cut-off frequencies are different, so that a larger area of the incident spectrum can be covered more efficiently overall by both photovoltaically active areas. For example, in the deflector unit, suitable materials are provided so that a smaller wavelength fraction is efficiently absorbed and converted into electrical energy, while a larger wavelength region, for example, red light, near infrared, far infrared, is directed to the absorber unit the lower limit frequency is advantageously selected so that light in the near infrared region and in the red region is efficiently absorbed. For example, silicon material may be used for these purposes so that this proportion can be efficiently converted, but the lack of smaller wavelength range now can not contribute to the generation of high power dissipation. Of course, photovoltaic active regions having a plurality of different cut-off frequencies can also be used so that the width of the region of the efficiently absorbed wavelengths is increased. In other embodiments, for example, the smaller wavelength region is efficiently deflected by the deflector unit while the long wavelength region is absorbed, so that in this case too, a targeted adaptation in the absorber unit is possible, but by dividing the incident spectrum into at least two subregions results in that the complexity in each of the photovoltaically active regions can be reduced, so that overall the manufacturing costs are significantly lower compared to complex solar cells with multiple PN junctions.

Die Absorbereinheit ist ferner ausgebildet, aus dem zweiten Teil der einfallenden Strahlung Prozesswärme für die weitere Umwandlung von Strahlungsenergie in eine andere Energieform bereitzustellen. In diesem Falle kann beispielsweise eine effiziente Nutzung der Prozesswärme dadurch erfolgen, dass etwa die Wärme selbst genutzt wird oder aber zumindest ein Teil der Prozesswärme verwendet wird, mechanische oder elektrische Energie bereitzustellen. Dazu können entsprechende Kreisprozesse auf der Grundlage der Prozesswärme implementiert werden, um zusätzlich zu der bereits in der Deflektoreinheit erzeugten elektrischen Energie weitere elektrische Energie zu erzeugen, etwa über den Antrieb von Dampfturbinen, Flüssigkeitsturbinen, und dergleichen. Auch lässt sich die Prozesswärme oder ein Teil davon gegebenenfalls speichern, so dass bei Bedarf die Prozesswärme auch in Zeiten ohne solare Einstrahlung verfügbar ist. Auf diese Weise kann somit ein Hybrid-Energiewandler bereitgestellt werden, in welchem Photovoltaik und Prozesswärme gleichzeitig oder nacheinander zur Energieerzeugung genutzt werden. Diese gleichzeitige Bereitstellung von elektrischer Energie durch Photovoltaik und von Prozesswärme, die in vielseitiger Weise nutzbar ist, ergibt sich eine synergetische Wirkung in Anwendungen, in denen die Bereitstellung von Prozesswärme ein wesentlicher Aspekt ist. D.h., in derartigen Anwendungen ist das Bereitstellen einer Absorbereinheit erforderlich, um aus der solaren Strahlung Prozesswärme mit hoher Temperatur zu erzeugen, so dass die technischen Komponenten für die Aufständerung der Deflektoreinheit und der Absorbereinheit ohnehin erforderlich sind. Im Gegensatz zu konventionellen Anlagen erlaubt die Hybrid-Anlage jedoch bereits nach Installation der Deflektoreinheit die Erzeugung elektrischer Energie, die insbesondere auch in einem Installationsstadium nutzbar ist, in welchem gegebenenfalls die Prozesswärme auf längere Zeiträume hinweg noch nicht zur Verfügung steht. D.h., insbesondere für Anlagen mit großer Ausgangsleistung kann eine modulare Installation erfolgen, wobei zumindest aus der Deflektoreinheit bereits Energie bezogen werden kann, so dass sich gegebenenfalls eine höhere Rentabilität für eine entsprechende Anlage ergibt. Ferner sind in der Regel derartige Anlagen zum Erzeugen einer relativ hohen Prozesswärme mit einem höheren Wartungsaufwand verknüpft, so dass gegebenenfalls in entsprechenden Wartungsphasen insbesondere für den Bereich, der für die Prozesswärme zuständig ist, dennoch die Erzeugung elektrischer Energie über die Deflektoreinheit möglich ist.The absorber unit is further configured to provide process heat for the further conversion of radiant energy into another energy form from the second part of the incident radiation. In this case, for example, an efficient use of the process heat can take place in that, for example, the heat itself is used or at least part of the process heat is used to provide mechanical or electrical energy. For this purpose, corresponding cycle processes can be implemented on the basis of the process heat in order to generate additional electrical energy in addition to the electrical energy already generated in the deflector unit, for instance via the drive of steam turbines, liquid turbines, and the like. It is also possible to store the process heat or a part thereof, so that the process heat is also available in times when there is no solar irradiation, if required. In this way, a hybrid energy converter can thus be provided, in which photovoltaic and process heat are used simultaneously or successively for energy generation. This simultaneous provision of photovoltaic electrical energy and process heat, which can be used in many ways, results in a synergistic effect in applications in which the provision of process heat is an essential aspect. That is, in such applications, providing an absorber unit is required to generate process heat from the solar radiation at high temperature, so that the technical components are required for the elevation of the deflector unit and the absorber unit anyway. In contrast to conventional systems, however, the hybrid system allows the generation of electrical energy already after installation of the deflector unit, which can also be used in particular in an installation stage in which, where appropriate, the process heat is not yet available for longer periods of time. In other words, in particular for systems with high output power, a modular installation can take place, it being possible for energy to be drawn from at least the deflector unit, so that, if appropriate, higher profitability results for a corresponding installation. Furthermore, such systems for generating a relatively high process heat are usually associated with a higher maintenance, so that optionally in appropriate maintenance phases, especially for the area that is responsible for the process heat, yet the generation of electrical energy via the deflector is possible.

In einer anschaulichen Ausführungsform weist der Strahlungsenergiewandler ferner einen thermo-elektrischen Wandler auf, der thermisch mit der Absorbereinheit verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich zumindest ein Teil der Prozesswärme ohne mechanisch aufwändige Komponenten in elektrische Energie umwandeln. Dabei kann gegebenenfalls Prozesswärme mit einer „geringen“ Temperatur noch zu einem gewissen Grade „verwertet“ werden, die sich ansonsten nur unter größerem Aufwand, beispielsweise mittels eines thermodynamischen Kreisprozesses, der für niedrige Temperaturen ausgelegt ist, nutzen ließe.In one illustrative embodiment, the radiant energy converter further comprises a thermoelectric transducer thermally connected to the absorber unit. In this way, at least part of the process heat can be converted into electrical energy without mechanically complex components. If necessary, process heat with a "low" temperature can still be "recycled" to a certain degree, which would otherwise be used only at great expense, for example by means of a thermodynamic cycle process which is designed for low temperatures.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Strahlungsenergiewandler ferner ein in der Absorbereinheit geführtes Wärmeübertragungsmedium auf. D.h., in dieser Ausführungsform wird ein geeignetes Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise Thermoöl, Wasser, und dergleichen, als effizientes Medium genutzt, um die Prozesswärme in geeigneter Weise bereitzustellen und/oder zu speichern. Hier gilt insbesondere auch der zuvor genannte Aspekt, dass der erfindungsgemäße Strahlungsenergiewandler auch elektrische Energie bereitstellt, wenn sich etwa der Bereich für die Bereitstellung der Prozesswärme mittels des Wärmeübertragungsmediums noch in der Installationsphase oder in einer Wartungsphase befindet.In an advantageous embodiment, the radiation energy converter further comprises a heat transfer medium guided in the absorber unit. That is, in this embodiment, a suitable heat transfer medium, for example, thermal oil, water, and the like is used as an efficient medium to suitably provide and / or store the process heat. Here, in particular, the aforementioned aspect also applies that the radiation energy converter according to the invention also provides electrical energy when, for example, the area for providing the process heat by means of the heat transfer medium is still in the installation phase or in a maintenance phase.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Deflektoreinheit Teil einer Konzentratoreinrichtung zur Konzentrierung des zweiten Teils der einfallenden Strahlungsenergie. D.h., der Strahlungsenergiewandler ermöglicht die Konzentration des zweiten Anteils der einfallenden Strahlung, so dass insbesondere im Absorber eine relativ hohe Temperatur erreicht werden kann, auch wenn ein Teil des einfallenden Spektrums und damit der damit transportierten Energie bereits in der Deflektoreinheit absorbiert wurde, um Prozesswärme bereitzustellen, die vielfältig einsetzbar ist. Beispielsweise können durch die höhere Temperatur der durch die konzentrierte Strahlung gewonnenen Prozesswärme Kreisprozesse mit höherem Wirkungsgrad ausgeführt werden, wenn die Prozesswärme über entsprechende mechanische Wandler prozessiert wird. In anderen Ausführungsformen, in denen alternativ oder zusätzlich zum Erzeugen von Prozesswärme ein photovoltaisch aktiver Bereich vorgesehen ist, kann die konzentrierte Strahlung auch dem photovoltaisch aktiven zweiten Bereich in der Absorbereinheit zugeführt werden, so dass dort deutlich kleinere Flächen für die notwendigen Halbleitermaterialien erforderlich sind, was einerseits zu einem höheren Gesamtwirkungsgrad des zweiten photovoltaisch aktiven Bereichs beiträgt und andererseits generell die Kosten für die Herstellung des zweiten photovoltaisch aktiven Bereichs im Vergleich zu Modulen reduziert, die nicht mit konzentrierter Strahlung betrieben werden.In a preferred embodiment, the deflector unit is part of a concentrator device for concentrating the second part of the incident radiation energy. That is, the radiant energy converter allows the concentration of the second portion of the incident radiation, so that a relatively high temperature can be achieved in particular in the absorber, even if a part of the incident spectrum and thus the energy thus transported was already absorbed in the deflector to provide process heat , which is versatile. By way of example, as a result of the higher temperature of the process heat obtained by the concentrated radiation, higher efficiency cycle processes can be carried out if the process heat is processed via corresponding mechanical transducers. In other embodiments in which a photovoltaically active region is provided as an alternative or in addition to generating process heat, the concentrated radiation can also be supplied to the photovoltaically active second region in the absorber unit, so that significantly smaller areas are required there for the necessary semiconductor materials on the one hand contributes to a higher overall efficiency of the second photovoltaically active area and on the other hand generally reduces the costs for the production of the second photovoltaically active area in comparison with modules which are not operated with concentrated radiation.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Strahlungsenergiewandler eine zumindest einachsige Nachführeinrichtung, die zumindest mit der Deflektoreinheit gekoppelt ist. Durch diese Nachführung zumindest der Deflektoreinheit lässt sich insgesamt die Ausbeute sowohl in der Deflektoreinheit als auch in der Absorbereinheit erhöhen. Eine einachsige Nachführung ist dabei ein geeigneter Kompromiss zwischen technischem Aufwand zur Implementierung der Nachführung und der dadurch erreichten Steigerung der Gesamteffizienz des Strahlungsenergiewandlers. Bei einer einachsigen Nachführung ist es beispielsweise vorteilhaft, die Deflektoreinheit in langen Reihen aufzubauen, so dass bei den verschiedenen Sonnenständen durch die Anpassung des Neigungswinkels der Deflektoreinheit dennoch eine hohe Ausbeute erreicht wird. Beispielsweise kann die Deflektoreinheit in Form einer oder mehrerer Parabolrinnen vorgesehen werden, wobei auch die Absorbereinheit in einer entsprechenden länglichen Gestaltung vorgesehen wird, die in oder zumindest in unmittelbarer Nähe der Brennlinie der Parabolrinnen angeordnet ist. In an advantageous embodiment, the radiation energy converter comprises an at least uniaxial tracking device which is coupled at least to the deflector unit. As a result of this tracking of at least the deflector unit, the overall yield can be increased both in the deflector unit and in the absorber unit. A uniaxial tracking is a suitable compromise between technical effort to implement the tracking and the resulting increase in the overall efficiency of the radiant energy converter. In the case of uniaxial tracking, it is advantageous, for example, to construct the deflector unit in long rows, so that a high yield is nevertheless achieved in the various sun positions by adjusting the inclination angle of the deflector unit. For example, the deflector unit can be provided in the form of one or more parabolic troughs, wherein the absorber unit is also provided in a corresponding elongate configuration which is arranged in or at least in the immediate vicinity of the focal line of the parabolic troughs.

Die Bereitstellung der Prozesswärme dient auch zur Aufheizung zumindest eines Teils der Deflektoreinrichtung. Dadurch kann insbesondere eine Beaufschlagung mit Prozesswärme in der Deflektoreinheit erfolgen, um beispielsweise eine Anpassung an bestimmte Prozessbedingungen zu erreichen. Es ist etwa bekannt, dass photovoltaisch aktive Bereiche, die aus amorphem Silizium aufgebaut sind, eine durch Licht hervorgerufene Degradation erfahren, die jedoch reversibel ist, wenn das amorphe Siliziummaterial bei Temperaturen von 150 °C und höher ausgeheizt wird. Auf diese Weise kann die in dem Strahlungsenergiewandler bereitgestellte Prozesswärme effizient genutzt werden, um etwa den Wirkungsgrad des photovoltaisch aktiven Bereichs in der Deflektoreinheit auf einem hohen Niveau zu halten, indem eben regelmäßig oder nach Bedarf eine Aufheizung der Deflektoreinheit, etwa der darin vorgesehenen Halbleiterschichten, erfolgt. Beispielsweise kann die Prozesswärme effizient gespeichert werden und in Zeiten, beispielsweise nachts, der Deflektoreinheit zugeführt werden, so dass die reversible Rücksetzung der Eigenschaften des photovoltaisch aktiven Bereichs möglich ist.The provision of process heat also serves to heat at least a part of the deflector device. As a result, it is possible, in particular, to apply process heat in the deflector unit in order, for example, to achieve adaptation to specific process conditions. It is well known that photovoltaic active regions made of amorphous silicon undergo photo-induced degradation, which is reversible when the amorphous silicon material is annealed at temperatures of 150 ° C and higher. In this way, the process heat provided in the radiant energy converter can be used efficiently to maintain the efficiency of the photovoltaic active region in the deflector unit at a high level by heating the deflector unit, such as the semiconductor layers, regularly or as needed , For example, the process heat can be stored efficiently and fed to the deflector unit at times, for example at night, so that the reversible resetting of the properties of the photovoltaically active area is possible.

In weiteren anschaulichen Ausführungsformen können die Gerätekomponenten, die zum Aufheizen eines Teils der Deflektoreinheit dienen, auch vorteilhaft für die Kühlung eines Teils der Deflektoreinheit dienen, so dass während des Betriebs des photovoltaisch aktiven Bereichs in der Deflektoreinheit steuerbare Temperaturbedingungen vorherrschen. Insbesondere kann dadurch in Phasen mit maximaler Einstrahlung eine deutliche Verringerung des Konversionswirkungsgrad des vermieden oder zumindest entschärft werden.In further illustrative embodiments, the device components that serve to heat a portion of the deflector unit may also be advantageous for cooling a portion of the deflector unit such that controllable temperature conditions prevail during operation of the photovoltaic active area in the deflector unit. In particular, this can be avoided or at least mitigated in phases with maximum irradiation a significant reduction in the conversion efficiency of.

Weitere Details gehen aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen hervor, in denen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Systems zur Energieerzeugung aus Solarstrahlung zeigt, wobei ein Strahlungsenergiewandler vorgesehen ist,
  • 2 schematisch den Strahlungsenergiewandler der Erfindung zeigt, in dem photovoltaisch aktive Bereiche sowohl in der Deflektoreinheit als auch in der Absorbereinheit vorgesehen sind,
  • 3 und 4 schematisch Darstellungen der Absorbereinheit zeigen, wobei photovoltaisch aktive Bereiche und/oder thermo-elektrische Bereiche in der Absorbereinheit vorgesehen sind,
  • 5 und 6 schematische Querschnittsansichten des photovoltaisch aktiven Bereichs der Deflektoreinheit gemäß anschaulichen Ausführungsformen zeigen,
  • 7 schematisch den Strahlungswandler mit einer Nachführung zeigt und
  • 8 den Strahlungswandler gemäß anschaulichen Ausführungsformen zeigt, in denen die Absorbereinheit Prozesswärme bereitstellt, die zum Aufheizen der eines Teils der Deflektoreinheit genutzt wird.
Further details will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
  • 1 shows a schematic representation of a known system for generating energy from solar radiation, wherein a radiant energy converter is provided,
  • 2 schematically shows the radiant energy converter of the invention, are provided in the photovoltaic active regions in both the deflector unit and in the absorber unit,
  • 3 and 4 show schematically representations of the absorber unit, wherein photovoltaically active areas and / or thermo-electric areas are provided in the absorber unit,
  • 5 and 6 show schematic cross-sectional views of the photovoltaically active region of the deflector unit according to illustrative embodiments,
  • 7 schematically shows the radiation converter with a tracking and
  • 8th the radiation converter according to illustrative embodiments, in which the absorber unit provides process heat, which is used to heat a part of the deflector unit.

1 zeigt schematisch einen Strahlungsenergiewandler, der nicht Gegenstand der Erfindung ist und der eine Deflektoreinheit 120 und eine Absorbereinheit 110 aufweist. Die Deflektoreinheit 120 ist geeignet aufgebaut, um einen Teil 101a einer einfallenden Strahlung 101, die in Form von Solarstrahlung, auftritt, in elektrische Energie umzuwandeln. Des weiteren ist die Deflektoreinheit 120 ausgebildet, zumindest einen zweiten Teil 101b der einfallenden Strahlung 101 zu reflektieren und auf die Absorbereinheit 110 zu lenken. In der dargestellten Form ist dabei die Deflektoreinheit 120 so gestaltet, dass sie zumindest in einer Richtung als Konzentratorfläche dient, so dass zumindest der zweite Teil 101b als konzentrierte Strahlung an der Absorbereinheit 110 eintrifft. In diesem Falle weist die Deflektoreinheit 120 eine Oberflächengestalt auf, die zumindest in einer Richtung gekrümmt ist, um damit die konzentrierende Wirkung zu erreichen. Beispielsweise ist die Oberflächengestalt zumindest annähernd kugelförmig, parabelförmig, oder dergleichen in der in 1 gezeigten Ebene, so dass sich ein länglicher Bereich mit konzentrierter Strahlung an oder in der Nähe der Absorbereinheit 110 ergibt. In einer Ausführungsform ist die Deflektoreinheit 120 im Wesentlichen als eine oder mehrere Parabolrinnen ausgebildet, während in anderen Ausführungsformen auch andere Oberflächen verwendet werden können, um Strahlung auf die Absorbereinheit 110 zu lenken. Beispielsweise können mehrere Deflektoreinheiten 120 mit planer Oberfläche so angeordnet sein, dass sich insgesamt ebenfalls eine konzentrierte Strahlung an der Absorbereinheit 110 ergibt. 1 schematically shows a radiant energy converter, which is not the subject of the invention and a deflector unit 120 and an absorber unit 110 having. The deflector unit 120 is suitably constructed to be a part 101 an incident radiation 101 , which occurs in the form of solar radiation, to convert into electrical energy. Furthermore, the deflector unit 120 formed, at least a second part 101b the incident radiation 101 to reflect and on the absorber unit 110 to steer. In the illustrated form, the deflector unit 120 is designed so that it serves as a concentrator at least in one direction, so that at least the second part 101b as concentrated radiation arrives at the absorber unit 110. In this case, the deflector unit 120 a surface shape that is curved in at least one direction to achieve the concentrating effect. For example, the surface shape is at least approximately spherical, parabolic, or the like in FIG 1 shown level, so that an elongated area with concentrated radiation at or near the absorber unit 110 results. In one embodiment, the deflector unit 120 formed substantially as one or more parabolic troughs, while in other embodiments, other surfaces can be used to radiation to the absorber unit 110 to steer. For example, several deflector units 120 be arranged with a flat surface, that in total also a concentrated radiation at the absorber unit 110 results.

Die Deflektoreinheit 120 weist einen photovoltaisch aktiven Bereich 121 auf, der beispielsweise auf einem geeigneten Trägermaterial 122 aufgebracht ist. Der photovoltaisch aktive Bereich 121 ist aus einem geeigneten Halbleitermaterial oder mehreren Halbleitermaterialien hergestellt, so dass eine Konversion der Strahlungsenergie 101a in elektrische Energie erfolgt. Ferner sind dabei die einzelnen Materialschichten in dem Bereich 121 etwa in Verbindung mit dem Trägermaterial 122 so vorgesehen, dass gleichzeitig eine effiziente Reflexion der Strahlung 101b erreicht wird. Dies wird beispielsweise bewerkstelligt, indem der photovoltaisch aktive Bereich 121 in Verbindung mit geeigneten optisch wirksamen Schichten so vorgesehen wird, dass etwa die Bandlückenenergie geeignet ist, um effizient Photonen der Strahlung 101a zu absorbieren, während Photonen der Strahlung 101b wirksam reflektiert werden. Wie eingangs bereits erläutert ist, können die elektronischen und optischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien auf vielfältige Weise so eingestellt werden, dass eine effiziente Umwandlung von Strahlungsenergie in Elektron/Lochpaare auf einen bestimmten Wellenlängenbereich beschränkt ist.The deflector unit 120 has a photovoltaic active area 121 on, for example, on a suitable substrate 122 is applied. The photovoltaic active area 121 is made of a suitable semiconductor material or a plurality of semiconductor materials, so that a conversion of the radiation energy 101 into electrical energy. Furthermore, the individual material layers are in the range 121 about in connection with the carrier material 122 so provided that at the same time an efficient reflection of the radiation 101b is reached. This is done, for example, by the photovoltaic active area 121 is provided in conjunction with suitable optically active layers such that, for example, the bandgap energy is suitable for efficiently photons of the radiation 101 absorb while photons of radiation 101b effectively reflected. As already explained, the electronic and optical properties of semiconductor materials can be adjusted in many ways such that an efficient conversion of radiation energy into electron / hole pairs is restricted to a certain wavelength range.

In einer Ausführungsform ist beispielsweise der photovoltaisch aktive Bereich 121 so gestaltet, dass ein relativ kurzwelliger Anteil der Strahlung 101 wirksam absorbiert und teilweise in elektrische Energie umgesetzt wird, während der langwellige Bereich effizient reflektiert wird. Zu diesem Zweck wird beispielsweise der photovoltaisch aktive Bereich 121 in Form mit Bandlückenenergien, im Bereich von etwa 1,7-2,5 eV vorgesehen, wie dies etwa mit amorphem Silizium bewerkstelligt wird. Andererseits ist dieses Halbleitermaterial dann relativ durchlässig für die langwelligere Strahlung, die dann durch das Trägermaterial 122, das beispielsweise in Form von Aluminium, dergleichen vorgesehen ist, oder eine oder mehrere Materialschichten, die auf dem Trägermaterial aufgebracht sind, reflektiert wird.In one embodiment, for example, the photovoltaically active region 121 designed so that a relatively short-wave fraction of the radiation 101 effectively absorbed and partially converted into electrical energy, while the long-wavelength region is efficiently reflected. For this purpose, for example, the photovoltaic active region 121 is provided in the form of bandgap energies in the range of about 1.7-2.5 eV, as is accomplished with amorphous silicon, for example. On the other hand, this semiconductor material is then relatively permeable to the longer-wave radiation, which then passes through the carrier material 122 , which is provided, for example, in the form of aluminum, the like, or one or more layers of material that are applied to the substrate, is reflected.

Geeignete Halbleitermaterialien und Schichten zum Aufbau des photovoltaisch aktiven Bereichs 121 werden nachfolgend detaillierter erläutert. Anzumerken ist, dass in weiteren Ausführungsformen Strahlung mit einer kurzen Wellenlänge reflektiert werden kann, während Strahlung mit einer größeren Wellenlänge effizient in der Deflektoreinheit 120 absorbiert und in elektrische Energie umgewandelt werden kann, wenn eine derartige Anordnung als insgesamt vorteilhaft erachtet wird.Suitable semiconductor materials and layers for the construction of the photovoltaically active region 121 will be explained in more detail below. It should be noted that in further embodiments, radiation having a short wavelength may be reflected, while radiation having a longer wavelength may be efficiently absorbed in the deflector unit 120 and converted into electrical energy, if such an arrangement is considered to be generally advantageous.

Die Absorbereinheit 110, die räumlich von der Deflektoreinheit 120 getrennt ist mit einem Abstand von mehreren cm bis zu mehreren Metern oder mehreren 10 Metern, ist in einigen Ausführungsformen so ausgebildet, dass zumindest ein Teil der dort eintreffenden Strahlung, d.h. zumindest ein Teil der Strahlung 101b, in der Absorbereinheit 110 weiter genutzt wird, um effizient Energie zu erzeugen. Dazu weist die Absorbereinheit 110 geeignete Mittel auf, um in einigen Ausführungsformen durch die eintreffende Strahlung 101b Prozesswärme 130 zu erzeugen, die beispielsweise gespeichert werden kann unter Anwendung geeigneter thermischer Speicher 131 und/oder die auch direkt in einem System 132 umgewandelt werden kann, um beispielsweise elektrische Energie 132b bereitzustellen, während die weitere Wärme bei geringerer Temperatur 132a weiterverwendet werden kann oder als Abwärme auftritt. Die Prozesswärme 130 kann das direkte Ergebnis der eintreffenden Strahlung 101b sein, also durch die möglichst vollständige Absorption und Umwandlung in innerer Energie eines Absorbermaterials erzeugt werden, oder kann Abwärme eines zwischengeschalteten Prozesses sein, der ebenfalls zur Energiegewinnung dient. Beispielsweise ist in einigen Ausführungsformen, wie dies nachfolgend detaillierter beschreiben ist, ein weiterer photovoltaisch aktiver Bereich in der Absorbereinheit 110 vorgesehen sein, der durch Abführen der Wärme 130 auf einer gewünschten Betriebstemperatur gehalten wird. Selbstverständlich kann auch nur ein Teil der in der Absorbereinheit 110 eintreffenden Strahlung 101b durch Photovoltaik und/oder thermo-elektrische Umwandlung in elektrische Energie konvertiert werden, während ein weiterer Teil effizient in Prozesswärme umgesetzt wird, um damit gegebenenfalls Prozesswärme mit einer gewünschten hohen Temperatur bereitzustellen.The absorber unit 110 spatially from the deflector unit 120 is separated by a distance of several cm to several meters or several tens of meters, is formed in some embodiments that at least a part of the incident there radiation, ie at least a portion of the radiation 101b in the absorber unit 110 continues to be used to generate energy efficiently. For this purpose, the absorber unit 110 suitable means for, in some embodiments by the incoming radiation 101b process heat 130 which can be stored, for example, using appropriate thermal storage 131 and / or directly in a system 132 can be converted to, for example, electrical energy 132b provide while the additional heat at a lower temperature 132a can continue to be used or as waste heat occurs. The process heat 130 can be the direct result of the incoming radiation 101b be so produced by the most complete absorption and conversion in internal energy of an absorber material, or may be waste heat of an intermediate process, which also serves to generate energy. For example, as described in more detail below, in some embodiments, another photovoltaically active region is in the absorber unit 110 be provided by removing the heat 130 is maintained at a desired operating temperature. Of course, only a part of the absorber unit 110 incoming radiation 101b be converted by photovoltaic and / or thermo-electrical conversion into electrical energy, while another part is efficiently converted into process heat, thereby optionally provide process heat at a desired high temperature.

2 zeigt schematisch einen Strahlungsenergiewandler 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, in welchem der Bereich 121 als ein photovoltaisch aktiver Bereich in der Deflektoreinheit 120 vorgesehen ist und auch ein photovoltaisch aktiver Bereich 111 in der Absorbereinheit 110 zur direkten Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie vorgesehen ist. Zu beachten ist, dass generell in der vorliegenden Anmeldung ein photovoltaisch aktiver Bereich als ein Bereich zu verstehen ist, in welchem eine Erzeugung von Elektron/Lochpaaren und deren Trennung in einem eingebauten elektrischen Feld aufgrund des Vorhandenseins eines PN-Übergangs stattfinden, wobei dieser Vorgang nicht auf einen speziellen Wellenlängenbereich beschränkt ist. Auch die Elektron/Lochpaarerzeugung für Wellenlängen im tiefen Infrarotbereich wird hierin als photovoltaische Aktivität betrachtet. 2 schematically shows a radiation energy converter 100 according to the present invention, in which the range 121 as a photovoltaic active area in the deflector unit 120 is provided and also a photovoltaic active area 111 in the absorber unit 110 is intended for the direct conversion of radiant energy into electrical energy. Note that generally in the present application, a photovoltaic active region is to be understood as a region in which generation of electron / hole pairs and their separation take place in a built-in electric field due to the presence of a PN junction, which process does not is limited to a specific wavelength range. Electron / hole pair generation for deep infrared wavelengths is also considered photovoltaic activity herein.

Der zweite Bereich 111 ist dabei vorteilhafter Weise so an die einfallende Strahlung angepasst, dass sich ein hoher Absorptionsgrad in Verbindung mit einer möglichst hohen Konversionseffizienz ergibt. Dazu wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen ein kristallines Halbleitermaterial verwendet, da hierbei die Konversionseffizienz in der Regel deutlich höher ist als in amorphen Halbleitermaterialien. Beispielsweise kann kristallines Siliziummaterial effizient für den zweiten Bereich 111 verwendet werden, wobei die Bandlückenenergie von ca. 1,1 eV eine effiziente Absorption im nahen Infrarotbereich und für langwelliges Licht im sichtbaren Bereich ermöglicht, ohne dass jedoch der kurzweilige Bereich des sichtbaren Lichts absorbiert werden muss, da dieser bereits in dem photovoltaisch aktiven Bereich 121 der Deflektoreinheit 120 absorbiert wurde. D.h., es können amorphes Silizium für den Bereich 121 und geeignete Halbleitermaterialien für den Bereich 111 verwendet werden, wobei beide Bereiche unabhängig voneinander hergestellt werden können und sich aufgrund der räumlichen Trennung dieser beiden Bereiche, die mindestens einige Zentimeter bis mehrere Meter betragen kann, keine direkte thermische Beeinflussung stattfindet.The second area 111 is thereby advantageously adapted to the incident radiation, that results in a high degree of absorption in conjunction with the highest possible conversion efficiency. For this purpose, in some illustrative embodiments, a crystalline semiconductor material is used, since in this case the conversion efficiency is generally significantly higher than in amorphous semiconductor materials. For example, crystalline silicon material can be efficient for the second region 111 The band gap energy of about 1.1 eV allows efficient absorption in the near infrared range and for long wavelength light in the visible range, but without having to absorb the entertaining portion of the visible light, since this is already present in the photovoltaically active region 121 the deflector unit 120 was absorbed. That is, it can be amorphous silicon for the field 121 and suitable semiconductor materials for the field 111 can be used, both areas can be made independently and takes place due to the spatial separation of these two areas, which can be at least a few inches to several meters, no direct thermal influence.

Beispielsweise können beide Bereiche aus Siliziummaterial hergestellt werden, wobei sich amorphes Material für den Bereich 121 anbietet, das in sehr effizienten Abscheideverfahren mit geringer Schichtdicke großflächig aufgebracht werden kann. Da die Deflektoreinheit 120 eine Konzentratorfläche bildet, kann daher der zweite aktive Bereich 111 mit reduzierter Fläche und daher mit geringem Materialaufwand hergestellt werden, so dass auch die Verwendung von kristallinem Halbleitermaterial nicht zu hohen Herstellungskosten führt. Insbesondere bei Verwendung von kristallinem Siliziummaterial für den zweiten Bereich 111 können gut etablierte Herstellungsverfahren und Materialressourcen eingesetzt werden, wobei aufgrund der Unterteilung der einfallenden Strahlung durch die Deflektoreinheit 120 in beiden Bereichen 121, 111 ein höherer Wirkungsgrad im Vergleich zu konventionellen Solarmodulen auf Siliziumbasis erwartet werden darf. Durch die Steigerung der Gesamteffizienz und insbesondere die Vermeidung einer großen Verlustwärme in dem kristallinen Siliziummaterial kann beispielsweise der Einsatz teurer Halbleitermaterialien, etwa auf der Grundlage von Galliumarsenid, und dergleichen vermieden werden. Um einen hohen Wirkungsgrad bei Silizium in dem zweiten aktiven Bereich 111 zu gewährleisten, kann dieser Bereich thermisch wirksam mit einem Bereich 112 gekoppelt werden, durch den Wärme effizient als Prozesswärme bei einer gewünschten Arbeitstemperatur des aktiven Bereichs abgeführt werden kann, so dass thermisch stabile Bedingungen in dem zweiten Bereich 111 vorliegen.For example, both regions may be made of silicon material, with amorphous material for the region 121 which can be applied over a large area in a very efficient deposition process with a low layer thickness. Because the deflector unit 120 forming a concentrator surface can therefore be the second active region 111 be made with a reduced area and therefore with low cost of materials, so that the use of crystalline semiconductor material does not lead to high production costs. Especially when using crystalline silicon material for the second region 111 For example, well-established manufacturing processes and material resources may be employed, due to the subdivision of the incident radiation by the deflector unit 120 in both areas 121 . 111 a higher efficiency compared to conventional solar modules based on silicon may be expected. For example, by increasing the overall efficiency, and particularly avoiding large heat loss in the crystalline silicon material, the use of expensive semiconductor materials, such as gallium arsenide based, and the like, can be avoided. For a high efficiency with silicon in the second active area 111 To ensure this area can be thermally effective with one area 112 can be coupled by the heat efficiently as process heat at a desired operating temperature of the active region can be dissipated, so that thermally stable conditions in the second region 111 are present.

In anderen Ausführungsformen wird der photovoltaisch aktive zweite Bereich 111 in Form von Halbleitersolarzellen vorgesehen, in denen zwei oder mehr PN-Übergänge optisch hintereinander geschaltet sind, so dass insgesamt die Konversionseffizienz auf einen größeren Wellenlängenbereich ausgedehnt werden kann. Aufgrund der Aufteilung durch die Deflektoreinheit 120 können jedoch im Vergleich zu konventionellen Konzentrator-Solarzellen gegebenenfalls die Anzahl der erforderlichen PN-Übergänge und damit insgesamt der Materialaufwand und der Herstellungsaufwand reduziert werden.In other embodiments, the photovoltaically active second region becomes 111 in the form of semiconductor solar cells, in which two or more PN junctions are optically connected in series, so that overall the conversion efficiency can be extended to a larger wavelength range. Due to the division by the deflector unit 120 However, in comparison to conventional concentrator solar cells, if necessary, the number of PN junctions required, and thus the total material cost and the production cost can be reduced.

3 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung der Absorbereinheit 110 gemäß einer Ausführungsform, in der der photovoltaisch aktive Bereich 111 so vorgesehen ist, dass die eintreffende Strahlung 101b unter relativ gut definierten Einfallswinkeln auftrifft, so dass beispielsweise die optischen Eigenschaften des Bereichs 111 in relativ präziser Weise an die eintreffende Strahlung 101b angepasst werden können. Zu diesem Zweck ist die Oberfläche des Bereichs 111 der Geometrie des eintreffenden Strahls angepasst, was mit vielen kleinen Oberflächenbereichen mit im Wesentlichen planer Oberfläche oder durch eine insgesamt gekrümmte Oberfläche gelingt. In einer Ausführungsform ist dabei der Bereich 111 so aufgebaut, dass ein Teil der Strahlung 101b mit kürzerer Wellenlänge effizient absorbiert wird, etwa aufgrund der entsprechenden Einstellung der Bandlückenenergie, wie dies zuvor erläutert ist, während ein Teil 101c mit längerer Wellenlänge der eintreffenden Strahlung 101b durchgelassen wird und auf eine weitere Komponente 112 trifft, in der sodann Prozesswärme mit relativ hoher Temperatur erzeugt werden kann, wobei die Bereiche 111 und 112 thermisch relativ gut voneinander entkoppelt sind. In dieser Anordnung können beispielsweise preisgünstige gut bewährte Halbleitermaterialien, etwa in Form von Silizium als kristallines Material, verwendet werden, wobei die Erzeugung von Verlustwärme in dem Bereich 111 verringert ist, da ein Bereich mit Wellenlängen in der ursprünglich eintreffenden solaren Strahlung, die unterhalb der Grenzwellenlänge liegen, bereits in der Deflektoreinheit 120 absorbiert wurde, während andererseits der Strahlungsanteil 101c im Wesentlichen nur zur Erwärmung der Komponente 112 beiträgt, da der Bereich 111 so ausgebildet ist, dass er für den Anteil 101c im Wesentlichen transparent ist. 3 schematically shows a cross-sectional view of the absorber unit 110 according to an embodiment in which the photovoltaically active region 111 is provided so that the incoming radiation 101b impinges at relatively well defined angles of incidence so that, for example, the optical properties of the area 111 in a relatively precise manner to the incoming radiation 101b can be adjusted. For this purpose, the surface of the area 111 adapted to the geometry of the incoming beam, which succeeds with many small surface areas with a substantially planar surface or by an overall curved surface. In one embodiment, this is the range 111 so constructed that part of the radiation 101b is absorbed efficiently with shorter wavelength, for example due to the corresponding adjustment of the bandgap energy, as previously explained, while a part 101c with longer wavelength of incident radiation 101b is passed through and on to another component 112 in which then process heat can be generated at a relatively high temperature, the areas 111 and 112 thermally relatively well decoupled from each other. In this arrangement, for example, inexpensive well-proven semiconductor materials, such as in the form of silicon as a crystalline material, can be used, with the generation of heat loss in the range 111 is reduced, since a range of wavelengths in the original incoming solar radiation, which are below the cut-off wavelength, already in the deflector unit 120 while, on the other hand, the proportion of radiation 101c essentially only for heating the component 112 contributes, as the area 111 is designed so that he is responsible for the share 101c is essentially transparent.

Es können selbstverständlich auch andere geeignete Halbleitermaterialien für den zweiten Bereich 111 verwendet werden, und auch die Oberflächengestalt des Bereichs 111 wird in geeigneter Weise gewählt, wenn etwa unterschiedliche Einfallswinkel als nicht negativ oder sogar als vorteilhaft erachtet werden.Of course, other suitable semiconductor materials may also be used for the second region 111 and also the surface shape of the region 111 is suitably chosen, if for example different angles of incidence are considered to be non-negative or even advantageous.

4 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht der Absorbereinheit 110 in einer Ausführungsform, in der mehrere Schichten 111a, 111b, 111c des photovoltaisch aktiven Bereichs 111 auf bzw. über der Komponente 112 ausgebildet sind. Beispielsweise ist die Schicht 111b eine kristalline Halbleiterschicht mit einem PN-Übergang, wobei eine Bandlückenenergie so gewählt ist, dass sie für die eintreffende Strahlung geeignet ist, wie dies auch zuvor erläutert ist. Zum Beispiel ist die Schicht 111b als eine kristalline Siliziumsschicht vorgesehen, so dass zur Herstellung des aktiven Bereichs 111 gut bewährte Prozesstechnologien und Materialquellen eingesetzt werden können, wie sie in der Halbleiterfertigung verwendet werden. Wie zuvor erläutert ist, kann bei Bedarf auch eine Tandem-Anordnung oder auch eine Anordnung mit drei oder mehr PN-Übergängen in einer gestapelten Konfiguration vorgesehen werden, wenn dies für die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie als geeignet erachtet wird. Die Schicht 111c ist beispielsweise eine Passivierungsschicht mit geeigneten optischen Eigenschaften, in der auch eine Elektrodenstruktur 113 eingebettet ist, um damit einen Kontakt zu beispielsweise einem n-dotierten Bereich in der Schicht 111b herzustellen. Selbstverständlich kann auch ein anderes Anschlussschema angewendet werden, in der etwa die Ableitung der elektrischen Ladungen generell an der Rückseite erfolgt und die dotierte Halbleiterschicht an der Vorderseite über geeignete Kontaktelemente mit der Rückseite in Verbindung steht. 4 schematically shows a cross-sectional view of the absorber unit 110 in an embodiment in which multiple layers 111 . 111b . 111c of the photovoltaic active area 111 on or above the component 112 are formed. For example, the layer 111b a crystalline semiconductor layer with a PN junction, wherein a bandgap energy is chosen so that it is suitable for the incoming radiation, as also explained above. For example, the layer is 111b provided as a crystalline silicon layer, allowing for the preparation of the active region 111 well proven process technologies and material sources used in semiconductor manufacturing can be used. As previously explained, if desired, a tandem arrangement or even an arrangement having three or more PN junctions in a stacked configuration may also be provided, as appropriate for the conversion of radiant energy to electrical energy. The layer 111c is, for example, a passivation layer with suitable optical properties, in which also an electrode structure 113 is embedded in order to make contact with, for example, an n-doped region in the layer 111b manufacture. Of course, another connection scheme can also be used in which, for example, the discharge of the electrical charges generally takes place at the rear side and the doped semiconductor layer at the front side is connected to the rear side via suitable contact elements.

Die Schicht 111a ist zumindest teilweise als Elektrodenmaterial vorgesehen, um damit einen Kontakt zu beispielsweise einem P-dotierten Bereich der Schicht 111b herzustellen. Die Dotierung der Schicht 111b wird in der üblichen Weise eingebracht, etwa durch Implantation, Diffusion, und dergleichen oder auch durch epitaktischen Schichtaufbau. Als Ausgangsmaterial dienen dabei bekannte Halbleiterscheiben oder auch polykristallines Ausgangsmaterial, das mit geeigneter Größe und elektronischen Eigenschaften verfügbar ist. In gleicher Weise wird die Elektrode 113 sowie die Schicht 111c unter Anwendung bekannter Materialien und Verfahren hergestellt, wobei auch eine geeignete Kontaktierung einzelner Solarzellen in dem Bereich 111 in bekannter Weise so erfolgen kann, das eine gewünschte Reihen- und/oder Parallelschaltung erreicht wird. Wenn mehrere unterschiedliche Halbleitermaterialien, beispielsweise in Form von Silizium/Germanium, Galliumarsenid mit diversen III-Komponenten und/oder V-Komponenten, und dergleichen vorzusehen sind, können dazu ebenfalls bekannte Verfahren, beispielsweise epitaktisches Aufwachsen der gewünschten Halbleiterverbindung, angewendet werden, so dass die erforderlichen Bandlückenenergien in dem jeweiligen Halbleitermaterial zu der gewünschten hohen Konversionseffizienz führen.The layer 111 is at least partially provided as an electrode material in order to make contact with, for example, a P-doped region of the layer 111b manufacture. The doping of the layer 111b is introduced in the usual way, such as by implantation, diffusion, and the like or by epitaxial layer construction. The starting material is known semiconductor wafers or polycrystalline starting material, which is available with suitable size and electronic properties. In the same way, the electrode 113 as well as the layer 111c using known materials and methods, wherein also a suitable contacting of individual solar cells in the area 111 in a known manner can be done so that a desired series and / or parallel connection is achieved. If a plurality of different semiconductor materials, for example in the form of silicon / germanium, gallium arsenide with various III components and / or V-components, and the like are to be provided, known methods, for example epitaxial growth of the desired semiconductor compound, can also be used for this, so that the required bandgap energies in the respective semiconductor material lead to the desired high conversion efficiency.

Der Bereich 112 ist beispielsweise als eine Absorberschicht ausgebildet, die möglichst den gesamten Anteil an Strahlung absorbiert, der den Bereich 111 durchläuft. Wie zuvor mit Bezug zu 3 erläutert ist, können die Bereiche 111 und 112 auch räumlich voneinander getrennt sein, so dass bei Bedarf eine gewisse thermische Entkopplung erreicht wird. In diesem Falle kann in dem Bereich 112 eine gewünschte hohe Prozesstemperatur erreicht werden, abhängig von der in diesem Bereich pro Zeiteinheit absorbierten Strahlungsenergie, ohne dass eine negative Auswirkung auf die Betriebstemperatur des Photovoltaisch aktiven Bereichs 111 erfolgt. In anderen Ausführungsformen, wie dies auch zuvor erläutert ist, ist der Bereich 112 thermisch gut mit dem Bereich 111 gekoppelt und wird aktiv in der Temperatur gesteuert, beispielsweise durch Vorsehen eines geeigneten Wärmeübertragungsmediums (nicht gezeigt), so dass einerseits die Temperatur des Bereichs 111 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann und andererseits die durch das Wärmeübertragungsmedium abgeleitete Wärme als Prozesswärme bereit steht.The area 112 For example, it is designed as an absorber layer that absorbs as much as possible the entire amount of radiation that covers the area 111 passes. As before with reference to 3 is explained, the areas can 111 and 112 Also be spatially separated, so that if necessary, a certain thermal decoupling is achieved. In this case, in the area 112 a desired high process temperature can be achieved, depending on the radiation energy absorbed in this area per unit of time, without a negative effect on the operating temperature of the photovoltaically active area 111 he follows. In other embodiments, as previously explained, the scope is 112 thermally good with the area 111 coupled and is actively controlled in temperature, for example by providing a suitable heat transfer medium (not shown), so that on the one hand the temperature of the area 111 can be set to a desired value and on the other hand, the heat dissipated by the heat transfer medium is available as process heat.

5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der Deflektoreinheit 120 mit dem photovoltaisch aktiven Bereich 121 aus amorphem Silizium. Beispielsweise besitzt der aktive Bereich 121 eine typische PIN-Struktur, in der eine schwach dotierte oder nicht dotierte Schicht 121b, beispielsweise in Form eines wasserstoffdotierten Siliziummaterials bereitgestellt ist, während eine P-dotierte Schicht 121c und eine n-dotierte Schicht 121a den erforderlichen PN-Übergang bilden. Diese Schichten sind ebenfalls als amorphes Siliziummaterial vorgesehen, möglicherweise in Verbindung mit einer geeigneten Kohlenstoffdotierung, um gegebenenfalls die optischen Eigenschaften entsprechend einzustellen. Es ist beispielsweise bekannt, dass durch eine gewisse Anreicherung mit Kohlenstoff amorphes Siliziummaterial relativ durchlässig für langwellige Strahlung ist. Des weiteren sind in dem Bereich 121 eine oder mehrere Schichten vorgesehen, wobei lediglich eine einzelne weitere Schicht 121d gezeigt ist, die beispielsweise eine optisch transparente Elektrodenschicht darstellt und damit eine Verbindung zu der dotierten Schicht 121c herstellt. Eine Rückseitenelektrode des Bereichs 121 kann beispielsweise durch ein Metall des Trägermaterials 122 bereitgestellt werden, oder es wird eine spezielle geeignete Elektrodenschicht auf das Trägermaterial 122 aufgebracht. 5 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the deflector unit 120 with the photovoltaic active area 121 made of amorphous silicon. For example, the active area has 121 a typical PIN structure in which a lightly doped or undoped layer 121b , for example, is provided in the form of a hydrogen-doped silicon material, while a P-doped layer 121c and an n-doped layer 121 form the required PN junction. These layers are also provided as amorphous silicon material, possibly in conjunction with a suitable carbon doping, to adjust the optical properties accordingly. It is known, for example, that amorphous silicon material is relatively permeable to long-wave radiation due to a certain enrichment with carbon. Furthermore, in the area 121 one or more layers provided, wherein only a single further layer 121d which is, for example, an optically transparent electrode layer and thus a connection to the doped layer 121c manufactures. A backside electrode of the area 121 For example, by a metal of the carrier material 122 or a special suitable electrode layer is applied to the substrate 122.

Die diversen Materialschichten des Bereichs 121 können durch geeignete Abscheideverfahren, etwa durch chemische Dampfabscheidung (CVD), etwa mittels einer Plasmaatmosphäre und dergleichen aufgebracht werden, wobei dies auch bei niedrigen Temperaturen erfolgen kann, so dass eine Vielzahl von Trägermaterialien 122 zum direkten Aufbringen des Bereichs 121 versehen werden kann. In anderen Ausführungsformen kann die Herstellung des Bereichs 121 so erfolgen, dass elektrisch funktionsfähige Solarmodule auf einer geeigneten Trägerfolie hergestellt werden, die ihrerseits dann während einer geeigneten Phase des Fertigungsvorgangs auf das Trägermaterial 122 aufgebracht wird. Die optischen Eigenschaften des Bereichs 121 im Zusammenwirken mit dem Trägermaterial 122 werden in einer Ausführungsform so eingestellt, dass ein möglichst hoher Reflexionsgrad für Strahlung erreicht wird, die eine größere Wellenlänge aufweist, als sie etwa der kleinsten Bandlückenenergie bzw. Mobilitätslücke des Bereichs 121 entspricht. Beispielsweise zeigt amorphes Silizium eine rasch abfallenden Absorption für Wellenlängen, die größer sind als die Bandlückenenergie, so dass langwellige Strahlung effizient durch den Bereich 121 hindurch tritt und beispielsweise an einer geeigneten Rückseitenschicht, etwa dem Trägermaterial 122, reflektiert wird und nach wiederholtem Durchlaufen des Bereichs 121 auf den Absorber gelenkt wird. Da die Dicke der in dem Bereich 121 vorgesehenen Halbleitermaterialien, etwa in Form von amorphem Silizium, sehr klein sein kann, beispielsweise kleiner als 1 µm oder vorzugsweise 500 nm oder weniger, ist insgesamt der Verlust durch Absorption von Strahlung, die zu keiner Ausbildung von Elektron/Lochpaaren führt, relativ gering, so dass ein großer Anteil der ursprünglich eintreffenden Strahlung mit einer Wellenlänge, die ohnehin nicht zur elektrischen Konversion beiträgt, wieder ausgesendet wird.The various material layers of the area 121 can be applied by suitable deposition methods, such as chemical vapor deposition (CVD), such as by means of a plasma atmosphere and the like, and this can be done even at low temperatures, so that a variety of support materials 122 for direct application of the area 121 can be provided. In other embodiments, the production of the area 121 carried out so that electrically functional solar modules on a suitable carrier film are then in turn during a suitable phase of the manufacturing process on the substrate 122 is applied. The optical properties of the area 121 in cooperation with the carrier material 122 In one embodiment, they are set so that the highest possible degree of reflection is achieved for radiation having a longer wavelength than the smallest bandgap energy or mobility gap of the region 121 equivalent. For example, amorphous silicon exhibits rapid decay absorption for wavelengths greater than the bandgap energy so that long wavelength radiation is efficiently transmitted through the region 121 passes through and, for example, on a suitable backsheet layer, such as the substrate 122 , is reflected and after repeated passage through the area 121 is directed to the absorber. Because the thickness of the in the field 121 provided semiconductor materials, such as in the form of amorphous silicon, may be very small, for example, less than 1 micron or preferably 500 nm or less, the total loss of radiation, which does not lead to formation of electron / hole pairs, relatively low, so that a large proportion of the originally incident radiation with a wavelength that does not contribute to the electrical conversion anyway, is sent out again.

Die Schichten des Bereichs 121 können durch geeignete Strukturierungsmaßnahmen in jeweilige Solarzellen unterteilt werden, die dann in geeigneter Weise in Reihe und parallel geschaltet sind, wie dies auch in typischen amorphen Solarmodulen der Fall ist. Die Strukturierung der einzelnen Schichten erfolgt beispielsweise durch Laser und/oder durch Ätzung, wenn insbesondere sehr geringe laterale Abstände in den Schichten 121 zu verwirklichen sind. Das Aufbringen der Halbleitermaterialien in dem Bereich 121 erfolgt mit einer Dicke im Bereich von wenigen Mikrometer oder von 1 µm und deutlich weniger, so dass hier die Vorteile amorpher Solarmodule im Hinblick auf die erforderliche Menge des Halbleitermaterials und die Effizienz der Fertigungsverfahren vollständig zum Tragen kommen. Des weiteren ergibt sich durch die Dünnschicht-Technologie auch der Vorteil, dass der Bereich 121 flexibel ist und somit nach erfolgter Beschichtung auf dem Trägermaterial 122 oder einem davon separaten Trägermaterial weiter verformt werden kann, wenn etwa das Trägermaterial 122 als Konzentratorfläche für den zweiten Teil der einfallenden Strahlung dienen soll und eine entsprechende Krümmung aufweisen muss.The layers of the area 121 can be subdivided by appropriate structuring measures into respective solar cells, which are then suitably connected in series and in parallel, as is the case also in typical amorphous solar modules. The structuring of the individual layers takes place for example by laser and / or by etching, in particular if very small lateral distances in the layers 121 to be realized. The deposition of the semiconductor materials in the region 121 is made with a thickness in the range of a few microns or 1 micron and much less, so that here the benefits of amorphous solar modules in terms of the required amount of semiconductor material and the efficiency of the manufacturing processes fully come into play. Furthermore, the thin-film technology also has the advantage that the range 121 is flexible and thus after the coating on the substrate 122 or a separate carrier material can be further deformed, for example when the carrier material 122 should serve as a concentrator surface for the second part of the incident radiation and must have a corresponding curvature.

6 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht der Deflektoreinheit 120, in der der photovoltaisch aktive Bereich 121 ebenfalls in Form mehrerer Schichten aufgebracht ist, wie dies beispielsweise zuvor erläutert ist, wobei hier zumindest eine weitere optisch aktive Schicht 123 vorgesehen ist, die beispielsweise wirksam ist, um die einfallende Strahlung 101b zu reflektieren, während die Strahlung 101a im Wesentlichen durchgelassen und in dem aktiven Bereich 121 absorbiert wird. Ferner kann ein Teil der Strahlung 101b, der nicht an den Grenzflächen der Schichten 123 und 121 reflektiert wurde, an dem Trägermaterial 122 reflektiert werden, und dann wiederum die Schichten 121 und 123 durchlaufen. Zu diesem Zweck werden die optischen Eigenschaften, also Brechungsindex und Absorptionskoeffizient, und die Schichtdicken geeignet angepasst, so dass sich ein hoher Grad an Reflexion für die Strahlung 101b ergibt, während die Strahlung 101a wirksam absorbiert wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein großer Anteil der Strahlung 101b den aktiven Bereich 121 durchlaufen muss. Auch hier werden gut bewährte Beschichtungsverfahren und Strukturierungsstrategien für amorphe Halbleitermaterialien und entsprechende Passivierungsschichten, Elektrodenschicht, dergleichen angewendet, wie sie auch in der Technologie für amorphe Solarzellen verwendet werden. 6 schematically shows a cross-sectional view of the deflector unit 120 in which the photovoltaic active area 121 is also applied in the form of several layers, as explained, for example, previously, in which case at least one further optically active layer 123 is provided, which is effective, for example, to the incident radiation 101b to reflect while the radiation 101 essentially let through and in the active area 121 is absorbed. Furthermore, part of the radiation 101b that is not at the interfaces of the layers 123 and 121 was reflected on the substrate 122 are reflected, and then in turn pass through the layers 121 and 123. For this purpose, the optical properties, ie refractive index and absorption coefficient, and the layer thicknesses are suitably adapted, so that a high degree of reflection for the radiation 101b yields while the radiation 101 effectively absorbed. In this way, a large proportion of the radiation is prevented 101b the active area 121 has to go through. Again, well-proven coating methods and patterning strategies for amorphous semiconductor materials and corresponding passivation layers, electrode layer, the like are used, as they are also used in the technology for amorphous solar cells.

Obwohl die Herstellung des aktiven Bereichs 121 deutlich vereinfacht und preiswert verwirklicht werden kann, wenn lediglich eine einzelne PIN-Anordnung vorgesehen wird, können auch Mehrfach-Übergänge eingesetzt werden, um bei Bedarf einen größeren Wellenlängenbereich wirksam in dem aktiven Bereich 121 zu absorbieren und in elektrische Energie umzuwandeln. Beispielsweise können in amorphem Siliziummaterial andere Halbleitermaterialien, etwa Germanium, und dergleichen eingebaut werden, um damit die wirksame Bandlückenenergie bzw. die wirksame Mobilitätslücke geeignet anzupassen. Although the production of the active area 121 can be made significantly simplified and inexpensive, if only a single PIN arrangement is provided, and multiple transitions can be used to a larger wavelength range effective in the active area if necessary 121 to absorb and convert into electrical energy. For example, in amorphous silicon material, other semiconductor materials, such as germanium, and the like can be incorporated to properly match the effective bandgap energy and mobility gap, respectively.

7 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Strahlungsenergiewandlers 100, wobei eine Einrichtung zur Nachführung 140 zumindest für die Deflektoreinheit 120 vorgesehen ist. In der dargestellten Ausführungsform ist ferner auch die Absorbereinheit 110 mechanisch mit der Deflektoreinheit 120 gekoppelt, so dass in der gezeigten Ausführungsform konzentrierte Strahlung an der Absorbereinheit 110 bereitgestellt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist die Nachführung 140 als einachsige Nachführung vorgesehen, so dass beispielsweise eine vertikale Verstellung möglich ist, wie dies beispielsweise für Parabolrinnen geeignet ist. In anderen Ausführungsformen ist die Nachführung 140 als zweiachsige Nachführung ausgebildet, um damit eine Konzentrierung in zwei Ebenen zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen ist die Nachführung 140 so ausgebildet, dass einzelne Bereiche der Deflektoreinheit 120 im Winkel geeignet verstellt werden, so dass insgesamt konzentrierte Strahlung in der Absorbereinheit 110 eintrifft, wobei diese gegebenenfalls nicht mechanisch mit der Deflektoreinheit 120 gekoppelt ist. In diesem Falle ergibt sich zumindest eine vereinfachter mechanischer Aufbau für die Absorbereinheit 110, so dass Prozesswärme unter geringerem Aufwand der beteiligten Komponenten effizienter abgeführt werden kann und auch die Zugänglichkeit der Absorbereinheit 110 während des Betriebs und während Wartungsphasen verbessert ist. 7 schematically shows an embodiment of the radiant energy converter 100 , wherein a means for tracking 140 at least for the deflector unit 120 is provided. In the illustrated embodiment, furthermore, the absorber unit 110 is also mechanical with the deflector unit 120 coupled, so that in the embodiment shown concentrated radiation at the absorber unit 110 can be provided. In the embodiment shown, the tracking is 140 provided as uniaxial tracking, so that, for example, a vertical adjustment is possible, as is suitable for parabolic troughs, for example. In other embodiments, the tracking is 140 designed as a biaxial tracking to allow a concentration in two levels. In other embodiments, the tracking is 140 designed so that individual areas of the deflector unit 120 be suitably adjusted in angle, so that a total of concentrated radiation in the absorber unit 110 arrives, which may not be mechanical with the deflector unit 120 is coupled. In this case, at least a simplified mechanical structure results for the absorber unit 110 , so that process heat can be dissipated more efficiently with less effort of the components involved and also the accessibility of the absorber unit 110 during operation and during maintenance phases is improved.

8 zeigt schematisch den Strahlungsenergiewandler 100 im Zusammenwirken mit weiteren thermodynamischen Komponenten, in denen zumindest ein Teil der von der Deflektoreinheit 120 auf die Absorbereinheit 110 gelenkte Strahlung in Prozesswärme umgewandelt wird. Dazu weist die Deflektoreinheit 120 etwa den photovoltaisch aktiven Bereich 121 auf, der gleichzeitig effizient Strahlung ablenkt und reflektiert, wie dies auch zuvor beschrieben ist. Die Absorbereinheit 110 umfasst, möglicherweise in Verbindung mit Komponenten zur direkten Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie, wie sie zuvor beschrieben sind, zumindest ein Wärmeübertragungsmedium 114, mit welchem Prozesswärme effizienter abgeführt wird, beispielsweise in einen Wärmespeicher 131, der wiederum ein thermodynamisches System 132 speisen kann, in welchem ein geeigneter Kreisprozess stattfindet, beispielsweise unter Verdampfung von geeigneten Arbeitsmedien, durch Erzeugung von Druck, der über hydraulische Einrichtungen zur Erzeugung mechanischer Energie und/oder elektrische Energie verwendet wird, und dergleichen, wobei gegebenenfalls die dabei auftretende Abwärme 132a weiterverwendet werden kann, beispielsweise in einem weiteren Niedertemperaturkreisprozess, oder aber die Abwärme 132a, wenn sie eine ausreichend hohe Temperatur besitzt, kann in einem weiteren System 133 verwendet werden, um über eine Komponente 128, etwa eine geeignete Beschichtung, und dergleichen, Wärme auf den photovoltaisch aktiven Bereich 121 zu übertragen. In anderen Ausführungsformen wird Wärme 131a von dem Speicher 131 dem System 133 zugeführt, wenn die Abwärme 132a nicht eine ausreichend hohe Temperatur besitzt. 8th schematically shows the radiant energy converter 100 in cooperation with other thermodynamic components in which at least part of the deflector unit 120 on the absorber unit 110 Directed radiation is converted into process heat. For this purpose, the deflector unit 120 such as the photovoltaic active area 121 which simultaneously efficiently deflects and reflects radiation, as previously described. The absorber unit 110 includes, possibly in conjunction with components for the direct conversion of thermal energy into electrical energy, as described above, at least one heat transfer medium 114, with which process heat is dissipated more efficiently, for example in a heat storage 131 which in turn is a thermodynamic system 132 can feed, in which a suitable cyclic process takes place, for example, with evaporation of suitable working media, by generating pressure, which is used via hydraulic means for generating mechanical energy and / or electrical energy, and the like, optionally with the waste heat 132a may be used can, for example in a further low-temperature cycle process, or the waste heat 132a if it has a sufficiently high temperature, can in another system 133 used to have a component 128 , such as a suitable coating, and the like, heat to the photovoltaic active region 121 transferred to. In other embodiments, heat will 131 from the store 131 the system 133 supplied when the waste heat 132a does not have a sufficiently high temperature.

Das System 133 stellt Prozesswärme mit einer Temperatur von 150 °C oder höher bereit, die dann auf die Komponente 128, etwa durch ein Wärmeübertragungsmedium, und dergleichen, übertragen wird, um den aktiven Bereich 121 auszuheizen. Es ist bekannt, dass insbesondere amorphes Silizium eine durch Lichteinfall bedingte Degradation erfährt, die somit zu einer Verringerung der Konversionseffizienz beiträgt. Dieser Vorgang ist in hohem Maße reversibel, wenn die amorphe Siliziumsschicht mit einer Temperatur von mehr als 150 °C ausgeheizt wird, wobei auch zusätzlich elektrische Felder angelegt werden können. In der vorliegenden Erfindung wird somit die in der Absorbereinheit 110 zumindest zum Teil anfallende Prozesswärme effizient genutzt, um bei Bedarf das Halbleitermaterial in dem aktiven Bereich 121 auszuheizen, so dass die auftretende Degradation wieder zumindest teilweise abgebaut wird. Zu diesem Zweck kann bei Bedarf oder regelmäßig die von dem Speicher 131 oder dem System 132 bereitgestellte Prozesswärme verwendet werden, etwa in Phasen, in denen der aktive Bereich 121 nicht in Verwendung ist, so dass eine erhöhte Temperatur nicht die elektronischen Eigenschaften während des Betriebs beeinflusst. Daher kann nach erfolgter Bestrahlung und daraus resultierender Degradation des aktiven Bereichs 121, die zu einer Verringerung des Wirkungsgrads führt, regelmäßig die Degradation zurückgeführt und der Wirkungsgrad wieder angehoben werden, so dass sich insgesamt eine höhere Effizienz für den aktiven Bereich 121 ergibt. Das System 133 in Verbindung mit der als Wärmetauscher zu dem aktiven Bereich 121 fungierenden Komponente 128 kann in vorteilhaften Ausführungsformen auch verwendet werden, um eine gewünschte Betriebstemperatur des aktiven Bereichs 121 während der Beaufschlagung mit solarer Strahlung einzustellen. Auf diese Weise kann die ohnehin vorgesehene Komponente 128 insbesondere in Zeiten mit maximaler solarer Einstrahlung als effizientes Kühlsystem verwendet werden, wobei, abhängig von der gewünschten Betriebstemperatur, die daraus hervorgehende Prozesswärme gegebenenfalls auch weiterverwendet werden kann, etwa in einem Niedertemperaturkreisprozess, beispielsweise einem ORC-Prozess
(organic Rankine cycle), so dass dadurch die Gesamteffizienz des Strahlungsenergiewandlers 100 und damit in Verbindung stehender thermodynamischer Systeme verbessert wird.
The system 133 provides process heat at a temperature of 150 ° C or higher, which is then applied to the component 128 , such as by a heat transfer medium, and the like, is transferred to the active area 121 anneal. It is known that, in particular, amorphous silicon undergoes a light-induced degradation, which thus contributes to a reduction in the conversion efficiency. This process is highly reversible when the amorphous silicon layer is annealed at a temperature greater than 150 ° C, with additional electrical fields also being able to be applied. In the present invention, therefore, in the absorber unit 110 at least partially used process heat is used efficiently to, if necessary, the semiconductor material in the active area 121 to heat up, so that the degradation occurring is at least partially degraded again. For this purpose, if necessary or regularly the memory 131 or the system 132 provided process heat can be used, such as in phases in which the active area 121 is not in use, so that an elevated temperature does not affect the electronic properties during operation. Therefore, after irradiation and resulting degradation of the active area 121 , which leads to a reduction of the efficiency, regularly the degradation is recycled and the efficiency is raised again, so that overall a higher efficiency for the active area 121 results. The system 133 in conjunction with the as a heat exchanger to the active area 121 acting component 128 may also be used in advantageous embodiments to a desired operating temperature of the active area 121 during exposure to solar radiation. In this way, the already provided component 128 can be used as an efficient cooling system, in particular at times with maximum solar irradiation, wherein, depending on the desired operating temperature, the resulting process heat may possibly also be reused, for example in a low-temperature cycle, for example an ORC process
(organic Rankine cycle), thereby reducing the overall efficiency of the radiant energy converter 100 and related thermodynamic systems.

Claims (10)

Strahlungsenergiewandler (100) mit: einer Absorbereinheit (110) und einer Deflektoreinheit (120) mit einer Oberflächengestalt, die zumindest in einer Richtung gekrümmt ist und als Konzentratorfläche dient und einen photovoltaisch aktiven Bereich (121) aus amorphem Silizium aufweist, und die ausgebildet ist, elektrische Energie aus einem ersten Teil (101a) auf die Deflektoreinheit (120) einfallender Strahlungsenergie (101) zu erzeugen und einen zweiten Teil (101b) der einfallenden Strahlungsenergie zur Konzentrierung durch Reflexion auf die Absorbereinheit (110) zu lenken, um zumindest einen Teil davon in Prozesswärme (130) umzuwandeln, wobei die in der Absorbereinheit (110) zumindest zum Teil anfallende Prozesswärme (130) genutzt wird, um mittels eines Systems (133), das Prozesswärme mit einer Temperatur von 150°C oder höher bereitstellt, das amorphe Silizium in dem aktiven Bereich (121) auszuheizen.Radiation energy converter (100) with: an absorber unit (110) and a deflector unit (120) having a surface shape curved in at least one direction and serving as a concentrator surface and having a photovoltaic active region (121) of amorphous silicon, and configured to receive electrical energy from a first portion (101a) to the deflector unit (120) generating incident radiant energy (101) and directing a second portion (101b) of the incident radiant energy for concentration by reflection onto the absorber unit (110) to convert at least a portion thereof to process heat (130); wherein the process heat (130) at least partly obtained in the absorber unit (110) is used to produce the amorphous silicon in the active region (121) by means of a system (133) which supplies process heat with a temperature of 150 ° C. or higher. anneal. Strahlungsenergiewandler nach Anspruch 1, wobei der photovoltaisch aktive Bereich (121) eine Dicke von 10 µm oder weniger aufweist, die über einem Trägermaterial (122) der Deflektoreinheit (120) ausgebildet ist.Radiation energy converter after Claim 1 wherein the photovoltaic active region (121) has a thickness of 10 μm or less, over a carrier material (122) of the deflector unit (120) is formed. Strahlungsenergiewandler nach Anspruch 1, wobei eine untere Grenzfrequenz für die Konversion von einfallender Strahlung in elektrische Energie des photovoltaisch aktiven Bereichs (121) der Deflektoreinheit (120) im Bereich des sichtbaren Lichts liegt.Radiation energy converter after Claim 1 , wherein a lower limit frequency for the conversion of incident radiation into electrical energy of the photovoltaically active region (121) of the deflector unit (120) is in the range of visible light. Strahlungsenergiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absorbereinheit (110) einen zweiten photovoltaisch aktiven Bereich (111) aufweist.Radiation energy converter according to one of the preceding claims, wherein the absorber unit (110) has a second photovoltaically active region (111). Strahlungsenergiewandler nach Anspruch 3 und 4, wobei sich eine untere Grenzfrequenz für die Konversion von einfallender Strahlung in elektrische Energie in dem zweiten photovoltaisch aktiven Bereich (111) von der unteren Grenzfrequenz des photovoltaisch aktiven Bereichs (121) in der Deflektoreinheit (120) unterscheidet.Radiation energy converter after Claim 3 and 4 wherein a lower limit frequency for the conversion of incident radiation into electrical energy in the second photovoltaic active region (111) differs from the lower limit frequency of the photovoltaic active region (121) in the deflector unit (120). Strahlungsenergiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absorbereinheit (110) ausgebildet ist, aus dem zweiten Teil (101b) der einfallenden Strahlung zumindest einen Teil der Prozesswärme (130) für die weitere Umwandlung von Strahlungsenergie in mechanische oder elektrische Energie bereitzustellen.Radiation energy converter according to one of the preceding claims, wherein the absorber unit (110) is adapted to provide from the second part (101b) of the incident radiation at least a portion of the process heat (130) for the further conversion of radiant energy into mechanical or electrical energy. Strahlungsenergiewandler nach Anspruch 6, die ferner einen thermo-elektrischen Wandler aufweist, der thermisch mit der Absorbereinheit (110) verbunden ist.Radiation energy converter after Claim 6 further comprising a thermoelectric transducer thermally connected to the absorber unit (110). Strahlungsenergiewandler nach Anspruch 6 oder 7, der ferner ein in der Absorbereinheit (110) geführtes Wärmeübertragungsmedium (114) aufweist.Radiation energy converter after Claim 6 or 7 further comprising a heat transfer medium (114) carried in the absorber unit (110). Strahlungsenergiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine zumindest einachsige Nachführeinrichtung (140) aufweist, die zumindest mit der Deflektoreinheit (120) gekoppelt ist.Radiation energy converter according to one of the preceding claims, further comprising an at least uniaxial tracking device (140) which is coupled at least to the deflector unit (120). Strahlungsenergiewandler nach Anspruch 9, wobei die Deflektoreinheit (120) Teil einer Parabolrinne ist.Radiation energy converter after Claim 9 wherein the deflector unit (120) is part of a parabolic trough.
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