DE19923196A1 - Recuperative selective liquid filter for photovoltaic modules - Google Patents

Recuperative selective liquid filter for photovoltaic modules

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Abstract

Eine Photovoltaikeinrichtung mit einer der Strahlung ausgesetzten Vorderseite und einer gegenüberliegenden Rückseite dient der Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Spannung und weist eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Einrichtung auf. Erfindungsgemäß ist die Kühleinrichtung ein flüssiges Medium, das zwischen der Vorderseite und der Strahlungsquelle angeordnet ist. DOLLAR A Dieses flüssige Medium ist vorteilhafterweise im wesentlichen Wasser.A photovoltaic device with a front exposed to radiation and an opposite rear serves to convert radiation energy into electrical voltage and has a cooling device for cooling the device. According to the invention, the cooling device is a liquid medium, which is arranged between the front and the radiation source. DOLLAR A This liquid medium is advantageously essentially water.

Description

Photovoltaische Stromerzeuger setzen sich am Markt immer stärker als dezentrale Kleinkraftwerke durch.Photovoltaic power generators are increasingly placing themselves on the market as decentralized ones Small power plants through.

In der Regel werden sie auf Untergestellen fix nach Süden (nördliche Erdhalbkugel) oder nach Norden (südliche Erdhalbkugel) hin ausgerichtet und arbeiten, ohne daß das einfallende Sonnenlicht durch zusätzliche optische Maßnahmen konzentriert wird.As a rule, they are fixed on bases to the south (northern hemisphere) or to Oriented north (southern hemisphere) and work without the incident Sunlight is concentrated through additional optical measures.

Vereinzelt werden auch Systeme mit ein- oder zweiachsiger Sonnennachführung eingesetzt. Manche davon sind zusätzlich mit Sonnenlichtkonzentratoren ausgerüstet. Diese Maßnahmen dienen zur Erhöhung der energetischen Tagesausbeute und/oder zur ökonomischen Optimierung der Systeme.Systems with one or two-axis sun tracking are also used occasionally. Some of them are also equipped with sunlight concentrators. These measures serve to increase the daily energy yield and / or for economic optimization of the systems.

Grundsätzlich unterliegt der Wirkungsgrad solcher photovoltaischer Systeme wie im Fig. 1 schematisch dargestellt einem negativen Temperaturkoeffizienten. Dies bedeutet, daß die durch die einfallenden Lichtphotonen freigesetzten Elektronen teilweise thermisch rekombiniert werden und somit der nutzbare äußere Stromfluß des Photovoltaikmoduls reduziert wird.The efficiency of such photovoltaic systems is fundamentally subject to a negative temperature coefficient, as shown schematically in FIG. 1. This means that the electrons released by the incident light photons are partially thermally recombined, thus reducing the usable external current flow of the photovoltaic module.

Aus diesem Grund stellt eine Kühlung des Moduls eine sinnvolle Maßnahme dar.For this reason, cooling the module is a sensible measure.

Meistens kommt diese jedoch nur bei Konzentratormodulen vor, da deren Temperatur ohne Kühlung so hoch stiege, daß der photovoltaische Nutzeffekt gegen Null ginge.Most of the time, however, this only occurs with concentrator modules, since their temperature is without Cooling rose so high that the photovoltaic efficiency would go to zero.

Stand der Technik ist es hierbei, bis zu einer gewissen Lichtkonzentration die Rückseite der Module mit passiven Wärmeableitungsfins - ähnlich denen die zur Kühlung elektrischer Bausteine dienen - zu bestücken.It is state of the art here, up to a certain light concentration, the back of the Modules with passive heat dissipation fins - similar to those for cooling electrical components serve - to equip.

Wird diese Lichtkonzentration überschritten, müssen die Module aktiv gekühlt werden, d. h., nach dem Stand der Technik wird deren Rückseite durch den Wärmetransport eines strömenden Fluids heruntergekühlt.If this light concentration is exceeded, the modules must be actively cooled, i.e. i.e., after the back of the prior art is through the heat transfer of a flowing fluid cooled down.

Bei den Eingangs erwähnten fix ausgerichteten großflächigen Photovoltaikmodulen wird nach dem Stande der Technik im Allgemeinen eine Kühlung als zu aufwendig angesehen. Dies führt dazu, daß der Wirkungsgrad solcher Anlagen an sonnigen Tagen mit niedriger Umgebungstemperatur deutlich höher ist als an solchen Tagen mit hoher Umgebungstemperatur. Da Photovoltaikanlagen oft auf Häusern und Gebäuden installiert sind, die neben elektrischen Strom Warmwasser benötigen, ist es an sich erstaunlich, daß solche Kombinationen noch kaum Markteingang gefunden haben. Dies um so mehr, als der durchschnittliche Jahreswirkungsgrad mit ca. 10% derzeit noch relativ niedrig ist und andererseits die dunkle Farbe der Module ca. 80-90% des einfallenden Solarspektrums absorbiert. In the case of the fixed-area, large-area photovoltaic modules mentioned at the beginning, the prior art generally considered cooling to be too complex. this leads to cause the efficiency of such systems to be lower on sunny days Ambient temperature is significantly higher than on such days with high ambient temperature. Since photovoltaic systems are often installed on houses and buildings in addition to electrical ones Electricity need hot water, it is surprising in itself that such combinations are hardly Have found market entry. All the more so than the average annual efficiency is currently relatively low at around 10% and on the other hand the dark color of the modules is around 80-90% of the incident solar spectrum is absorbed.  

Die israelische Firma Solar Amite aus Tel Aviv hat sich diese Umstände zu Nutze gemacht und einen kombinierten Photovoltaik-/Warmwasserkollektor entwickelt. Dabei wird bei einem an sich klassischen Thermosyphon-Warmwasserkollektor lediglich die an sich übliche schwarze Absorberplatine durch ein dunkelblaues Photovoltaikmodul ersetzt.The Israeli company Solar Amite from Tel Aviv has taken advantage of these circumstances and developed a combined photovoltaic / hot water collector. In doing so, it becomes in itself classic thermosiphon hot water collector only the usual black Absorber board replaced by a dark blue photovoltaic module.

Die vorliegende Erfindung realisiert die Kühlung des photovoltaischen Moduls auf grundsätzlich andere Weise als der beschriebene Stand der Technik.The present invention basically cools the photovoltaic module different way than the described prior art.

Erfindungsgemäß wird dabei die Oberfläche des Moduls von einem im Bereich des Photovoltaischen Aktivierungsspektrums transparenten Fluids überströmt. Der Teil des einfallenden Solarspektrums, der nur zur Erwärmung des Photovoltaikmoduls führt, soll erfindungsgemäß vom Fluid oder dessen äußerer transparenten Umhüllung absorbiert und direkt in Wärme umgewandelt werden.According to the invention, the surface of the module is in the area of the Photovoltaic activation spectrum overflows transparent fluids. The part of the incident solar spectrum, which only leads to the heating of the photovoltaic module according to the invention absorbed by the fluid or its outer transparent casing and directly be converted into heat.

In Fig. 2 sind diese Zusammenhänge schematisch dargestellt. Dabei bedeutet 1 das Solarspektrum, 2 der für den photovoltaischen Effekte nutzbare Bereich dieses Spektrums und 3 die Filterkennlinie des Fluids inklusive seiner transparenten Hülle. Die Transmission in % ist dabei auf der rechts gelegenen Dopplerordinate aufgetragen.These relationships are shown schematically in FIG . 1 means the solar spectrum, 2 the range of this spectrum that can be used for the photovoltaic effects, and 3 the filter characteristic of the fluid, including its transparent shell. The transmission in% is plotted on the Doppler coordinate on the right.

In Fig. 3 ist der grundsätzliche physikalische Aufbau eines solchen erfindungsgemäßen rekuperativen, seleküven Flüssigkeitsfilters dargestellt. Dabei ist 4 das Photovoltaikmodul, 5 die Schicht selektiven Fluids (mit der Filtercharakteristik gemäß Fig. 2), 6 die transparente Umhüllende dieses Fluids, 7 eine Fluidumwälzpumpe, die immer dann erwärmtes Fluid in den Speicher 9 pumpt und frisches kühles Fluid in die Anordnung pumpt, wenn der Temperaturfühler 8 die definierte, einstellbare Grenztemperatur erreicht hat. Aus 9 wird mittels eines Wärmetauschers und eines Hahnes dem Verbraucher 10 Heißwasser geliefert.In Fig. 3, the basic physical configuration is shown of such a recuperative, seleküven fluid filter according to the invention. 4 is the photovoltaic module, 5 is the layer of selective fluids (with the filter characteristic according to FIG. 2), 6 is the transparent envelope of this fluid, 7 is a fluid circulation pump which always pumps heated fluid into the reservoir 9 and pumps fresh, cool fluid into the arrangement when the temperature sensor 8 has reached the defined, adjustable limit temperature. 9 , hot water is supplied to the consumer 10 by means of a heat exchanger and a tap.

Das beschriebene Filter ist wegen der in Fig. 2 geschilderten Zusammenhängen selektiv. Es ist aber auch rekuperativ, da es den an der Oberfläche des Photovoltaikmoduls auftretenden Wärmestrom im wesentlichen durch zwei Mechanismen rekuperativ rückgewinnt. Zum einen ist dies der Wärmetausch der durch den direkten Kontakt des Fluids mit der heißen Oberseite des Moduls erfolgt. Zum anderen strahlt die Moduloberfläche mit einer gemäß dem Wienschen Verschiebungsgesetz temperaturabhängig zum langwelligen hin verschobenen Strahlung. Diese wird erfindungsgemäß vom Filterfluid absorbiert und in Wärme umgewandelt.The filter described is selective because of the relationships described in FIG. 2. However, it is also recuperative since it essentially recovers the heat flow occurring on the surface of the photovoltaic module by two mechanisms. On the one hand, this is the heat exchange that takes place through the direct contact of the fluid with the hot top of the module. On the other hand, the module surface radiates with a radiation that is shifted towards the long-wave towards the long wave according to the Vienna displacement law. According to the invention, this is absorbed by the filter fluid and converted into heat.

Schon aus der bisherigen Beschreibung ist der Vorteil der erfindungsgemäßen frontseitigen Kühlung des Moduls gegenüber der gemäß dem Stand der Technik rückseitigen Kühlung ersichtlich. Grundsätzlich werden bei der erfindungsgemäßen Kühlung die langweligen Photonen, die keinen Photoeffekt auslösen können, schon vor Erreichen des Moduls in Wärme umgewandelt, während sie bei der etablierten Methode im Modul absorbiert werden und der erzeugte Wärmestrom durch das Modul hindurch entzogen werden muß.The advantage of the front according to the invention is already apparent from the previous description Cooling of the module compared to the back cooling according to the prior art evident. In principle, the long-wave photons, that cannot trigger a photo effect, even before reaching the module in heat converted while they are absorbed in the module in the established method and the generated heat flow must be withdrawn through the module.

Hieraus geht ein weiterer, prinzipieller Vorteil der erfindungsgemäßen Methode hervor. In einem photovoltaischen Modul werden die Lichtquanten in den oberen Schichten des Halbleiters absorbiert. This results in a further fundamental advantage of the method according to the invention. In a photovoltaic module, the light quanta in the upper layers of the Semiconductor absorbed.  

Es entsteht also automatisch ein Temperaturgradient, wie er schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Dabei ist 4 das Modul der Dicke d, 5 sind Lichtquanten der Energie hν, 6 die schematisierte Einfangzone. In 7 ist der Temperaturgradient von der Oberfläche des Moduls (Tu) hin zu seiner Unterseite (Tu) dargestellt.A temperature gradient thus automatically arises, as is shown schematically in FIG. 4. 4 is the module of thickness d, 5 are light quanta of energy hν, 6 are the schematic capture zone. 7 shows the temperature gradient from the surface of the module (Tu) to its underside (Tu).

Hieraus wird ersichtlich, daß die frontseitige, erfindungsgemäße Kühlung des Moduls auch deswegen grundsätzlich besser als die rückseitige Kühlung ist, weil sie direkt an der heißesten Oberfläche angreift.From this it can be seen that the front cooling of the module according to the invention also is basically better than the rear cooling because it is directly on the hottest Attacks the surface.

Erfindungsgemäß kann aus den geschilderten Gründen bei der bisher geschilderten Anordnung eine Optimierung des Wärmeaustrags erzielt werden, wenn vorgängig zur vorderseitigen Kühlung das Fluid über die Rückseite geführt wird.According to the invention, for the reasons described in the arrangement described so far An optimization of the heat output can be achieved if prior to the front cooling the fluid is passed over the back.

Diese Systemvariante ist in Fig. 5 dargestellt. Dabei stellen die Ziffern 4-10, die schon in Fig. 3 geschilderten Komponenten. 11 stellt die zusätzliche rückseitige Kühlung des Moduls dar. Diese kann entweder durch eine sich im guten Wärmekontakt mit der Rückseite befindliche Rohrschlange geeigneter Geometrie oder aus einem ganzflächigem Plattenwärmetauscher bestehen.This system variant is shown in FIG. 5. Numbers 4-10 represent the components already described in FIG. 3. 11 represents the additional cooling on the rear side of the module. This can consist either of a tube coil of suitable geometry that is in good thermal contact with the rear side, or of a full-surface plate heat exchanger.

Um die Wärmeverluste nach außen zu minimieren, kann die gesamte Anordnung zusätzlich durch Maßnahmen wie sie aus dem Wärmekollektorbau bekannt und erprobt sind ergänzt werden. Beispielhaft hierfür ist eine zusätzliche opake Wärmeisolation 12 sowie eine zweite transparente Abdeckung (13).In order to minimize the heat loss to the outside, the entire arrangement can be supplemented by measures known and tested from heat collector construction. An additional example is an additional opaque heat insulation 12 and a second transparent cover ( 13 ).

Aufgrund der temperaturgeregelten Pumpe 7, 8 ist es möglich, die Temperaturerhöhung des Kühlfluides gezielt einzustellen. Diese wird je nach Anwendungsort verschieden sein. Während beispielsweise Warmwasser für eine Schwimmbadbeheizung max. 30°C warm sein muß, werden für Duschwasser ca. 40°C benötigt.Due to the temperature-controlled pump 7 , 8 , it is possible to set the temperature increase of the cooling fluid in a targeted manner. This will vary depending on the application location. For example, while hot water for swimming pool heating max. 30 ° C must be warm, about 40 ° C are required for shower water.

Beide typischen Nutzungsarten von solargeheiztem Warmwasser finden in gemäßigten Breitengraden vor allem im Sommerhalbjahr Anwendung.Both typical types of use of solar-heated hot water can be found in moderate Latitudes are used especially in the summer months.

Da die mittlere Photovoltaikmodultemperatur während dieser Jahreszeit über 50°C liegt, erbringt erfindungsgemäße System aus einer kombinierten aktiven Fläche nicht nur elektrischen Strom und Warmwasser, sondern erhöht gleichzeitig den Stromwirkungsgrad.As the average photovoltaic module temperature during this season is above 50 ° C, yields System according to the invention from a combined active area not only electrical current and hot water, but increases electricity efficiency at the same time.

Somit kann erfindungsgemäß aus einem Flächenelement, das bisher mit ca. 10% Wirkungsgrad aus dem Strahlungsangebot elektrischen Strom erzeugte, eines gemacht werden, daß mit einem Gesamtwirkungsgrad von ca. 60% Strom und Warmwasser erzeugt.Thus, according to the invention, from a surface element that was previously approximately 10% efficient generated electricity from the radiation supply, one that can be made with a Total efficiency of approx. 60% electricity and hot water generated.

Das erfindungsgemäße System ist grundsätzlich auch auf die eingangs beschriebenen photovoltaischen Anordnungen mit Sonnennachführung und/oder Sonnenlichtkonzentration anwendbar. Gerade bei erhöhter Energiedichte an der Oberfläche des Moduls kommen die beschriebenen, günstigen selektiven und rekuperativen Wärmeextraktionsmechanismen im Gegensatz zur klassischen rückseitigen Kühlung noch stärker zum Tragen.The system according to the invention is basically also based on those described at the beginning photovoltaic arrangements with sun tracking and / or sunlight concentration applicable. Especially when there is an increased energy density on the surface of the module described, inexpensive selective and recuperative heat extraction mechanisms in the Contrary to the classic cooling on the back, even more important.

Grundsätzlich hat jedoch die Methode der Strahlenkonzentration auf Photovoltaikmodule eine gravierende Schwäche: die eingesetzte Optik (Linse oder Spiegel) reflektiert und konzentriert im Regelfalle nahezu das gesamte Solarspektrum (Fig. 2, 1), also auch den langweiligen nicht photovoltaisch nutzbaren Teil.Basically, however, the method of radiation concentration on photovoltaic modules has a serious weakness: the optics used (lens or mirror) usually reflects and concentrates almost the entire solar spectrum ( Fig. 2, 1), i.e. also the boring part that cannot be used photovoltaically.

Obwohl dieser eine hohe Exergie besitzt, also grundsätzlich mit gutem Wirkungsgrad hohe Temperaturen erzeugen kann, muß sein Energieinhalt bei der bisher geschilderten erfindungsgemäßen Anordnung im Fluidfilter 5 in relativ niedrige Temperaturen gewandelt werden.Although this has a high degree of exergy, that is to say can in principle generate high temperatures with good efficiency, its energy content must be converted into relatively low temperatures in the arrangement according to the invention in the fluid filter 5 which has been described so far.

Erfindungsgemäß kann dies durch die in Fig. 6 dargestellte erweiterte Anordnung vermieden werden. Dabei stellen die Ziffer 4-13, die bereits aus der Schilderung der Fig. 5 bekannten Systemkomponenten dar. 14 ist eine linear oder punktförmig konzentrierende Optik, die die quasi parallel einfallenden Sonnenstrahlen 15 konzentriert 16. Bereits im Bereiche deutlich erhöhter Strahlungsdichte, jedoch räumlich und damit thermisch vom eigentlichen Photovoltaikmodul entkoppelt befindet sich das Vorfilter 17. Im Falle des linearen Konzentrators besteht dieses aus einem transparenten Quader der Dimension der Brennlinie an diesem Ort. Im Falle des punktförmigen Konzentrators besteht es aus einem transparenten flachen Hohlzylinder der Dimension des Brennfleckes an diesem Ort. Hohlquader oder Hohlzylinder werden von einem Fluid durchflossen, das neben der Selektivität die unter Fig. 2, 3 dargestellt wird, möglichst einen sehr hohen Siedepunkt besitzt, damit der Systemdruck niedrig bleibt. Dann kann die Pumpe 19 nach Erreichen der gewünschten Temperatur aktiviert werden und dem Verbraucher einen Fluidstrom hoher Exergie zuführen.According to the invention, this can be avoided by the expanded arrangement shown in FIG. 6. Numbers 4-13 represent the system components already known from the description of FIG. 5. FIG. 14 is a linear or point-concentrating optical system that concentrates the sun rays 15 incident virtually in parallel 16 . The prefilter 17 is already located in the region of significantly increased radiation density, but spatially and thus thermally decoupled from the actual photovoltaic module. In the case of the linear concentrator, this consists of a transparent cuboid with the dimension of the focal line at this location. In the case of the punctiform concentrator, it consists of a transparent flat hollow cylinder of the dimension of the focal spot at this location. Hollow cuboids or hollow cylinders are flowed through by a fluid which, in addition to the selectivity shown in FIGS . 2, 3, has as high a boiling point as possible so that the system pressure remains low. Then the pump 19 can be activated after reaching the desired temperature and deliver a fluid stream of high exergy to the consumer.

Diese Variante der Erfindung erlaubt es, aus der primär eingestrahlten Energie elektrischen Strom Hochtemperatur-Prozesswärme und Brauchwasserwärme zu erzeugen. Die Exergie der Hochtemperaturwärme kann hierbei beispielsweise über geeignete thermodynamische Maschinen in mechanische Arbeit oder zusätzlichen elektrischen Strom gewandelt werden.This variant of the invention allows electrical current to be generated from the primary radiated energy Generate high-temperature process heat and domestic water heat. The exergy of the High-temperature heat can be generated, for example, using suitable thermodynamic machines be converted into mechanical work or additional electrical current.

Die technische Realisierung des erfindungsgemäßen rekuperativen selektiven Flüssigkeitsfilters für Photovoltaikmodule ist grundsätzlich mit Flüssigkeiten und transparenten Ummantelungsmaterialien geeigneter Transmissionsspektren möglich. Im Bereich der Ummantelungsmaterialien können diese sowohl Kunststoffe als auch Gläser sein. Im Bereiche der Flüssigkeiten existieren viele Möglichkeiten vom Wasser über Öle, Alkohole usw. Da im Photovoltaikmodule verschiedenen Aufbaues (z. B. Silizium, GaAs, ZnS usw.) zum Einsatz kommen können, haben diese auch verschiedene photovoltaisch aktive Spektralbereiche. Diese können bei Bedarf relativ exakt durch die Filterkennlinien der transparenten Umhüllungsmaterialien und/oder Flüssigkeiten realisiert werden. Erfindungsgemäß können die umhüllenden Materialien selbst selektiv beschichtet werden, den Flüssigkeiten können Zusatzstoffe beigegeben werden, die die Filterkennlinie noch genauer realisieren.The technical implementation of the recuperative selective liquid filter according to the invention for photovoltaic modules is basically with liquids and transparent Coating materials of suitable transmission spectra possible. In the field of Sheathing materials can be both plastics and glasses. In the area of Liquids exist in many ways, from water to oils, alcohols, etc. Since different structures (e.g. silicon, GaAs, ZnS etc.) are used in the photovoltaic modules can come, they also have different photovoltaically active spectral ranges. This can, if necessary, be relatively exact using the filter characteristics of the transparent Wrapping materials and / or liquids can be realized. According to the enveloping materials themselves can be coated selectively, the liquids can Additives are added that realize the filter characteristic even more precisely.

In der Praxis kommt es aber in der Regel nicht besonders auf die Kongruenz von Response Spektrum des Modules und der Filterkennlinie an. Letzten Endes wird beispielsweise, ein Zuviel an durchdringender IR-Strahlung in der obersten Schicht des Photovoltaikmoduls absorbiert und die entstehende Wärme sehr gut vom darüberfließenden Fluid wegtransportiert.In practice, however, the congruence of response is usually not particularly important Spectrum of the module and the filter characteristic. In the end, for example, too much penetrating IR radiation is absorbed in the top layer of the photovoltaic module and the The heat generated is transported away very well by the fluid flowing over it.

Dies ermöglicht erfindungsgemäß besonders einfache technische Realisierungen des erfindungsgemäßen Systems. According to the invention, this enables particularly simple technical implementations of the system according to the invention.  

In Fig. 7 ist die Lichtdurchlässigkeit von Wasser in Funktion der Schichtdicke und der Lichtwellenlänge dargestellt.In Fig. 7, the light transmittance is represented by water in function of the layer thickness and the wavelength of light.

Fig. 8 zeigt das Transmissionsspektrum einer handelsüblichen Fluorpolymerfolie von 100 µm Dicke, die Transmissionskurve von Wasser der Schichtdicke 5 cm, sowie das schon in Fig. 2 dargestellte Solarspektrum mit der Responsezone einer Silizium-Solarzelle. FIG. 8 shows the transmission spectrum of a commercially available fluoropolymer film with a thickness of 100 μm, the transmission curve of water with a layer thickness of 5 cm, and the solar spectrum already shown in FIG. 2 with the response zone of a silicon solar cell.

Die geschilderten Stoffe genügen den Anforderungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes nicht nur bezüglich ihrer Transmissionsspektren. Sie besitzen darüber hinaus eine Reihe von Eigenschaften, die sie zur Realisierung besonders geeignet erscheinen lassen:
The substances described meet the requirements of the subject matter of the invention not only with regard to their transmission spectra. They also have a number of properties that make them particularly suitable for implementation:

  • 1. Wasser ist preisgünstig, umweltneutral, überall erhältlich.
    Bei seinem Einsatz kann prinzipiell der Wärmetauscher (9) in Fig. 3 wegfallen.    1. Water is inexpensive, environmentally neutral, available everywhere.
    In principle, the heat exchanger ( 9 ) in FIG. 3 can be omitted when it is used.
  • 2. Die Fluorpolymerfolie ist chemisch inert, umweltneutral und flexibel verarbeitbar.2. The fluoropolymer film is chemically inert, environmentally neutral and can be processed flexibly.

Falls, wie beschrieben, als umhüllende Materialien flexible Folien im Gegensatz zu biegesteifen Platten zum Einsatz kommen, ist durch eine geeignete mechanische Abstützung oder kanalförmige Unterteilung der wasserführenden Schicht dafür zu sorgen, daß diese sich nicht kissenförmig unzulässig ausbeult und eine relativ gleichmäßige Dicke über die gesamte Fläche ausbildet.If, as described, flexible foils as enveloping materials as opposed to rigid Plates are used by a suitable mechanical support or channel-shaped subdivision of the water-bearing layer to ensure that it is not bulging inadmissibly as a pillow and a relatively uniform thickness over the entire surface trains.

Photovoltaikelemente sind üblicherweise an ihrer Oberseite mit einer Glas- oder Kunststofffläche abgedeckt, um die aktive Photovoltaikfläche vor mechanischen Einflüssen zu schützen. Bei der Verwendung einer Umhüllung zum Leiten von Flüssigkeiten kann auf eine derartige Abdeckung der Photovoltaikelemente verzichtet werden, da die wasserleitenden Elemente die Funktion einer schützenden Oberfläche übernehmen. Beispielsweise können sogenannte Doppelstegplatten verwendet werden, um die Flüssigkeit auf den Photovoltaikelementen zu führen und die Photovoltaikelemente gleichzeitig zu schützen. Verständlicherweise können die herkömmlich verwendeten Glasplatten auch mit in Plattenebene verlaufenden flüssigkeitsdurchlässigen Kanälen versehen sein oder als Doppelplatte eine flüssigkeitsführende Schicht ermöglichen.Photovoltaic elements are usually on the top with a glass or Plastic surface covered to protect the active photovoltaic surface from mechanical influences to protect. When using a sheath to direct liquids, you may get on such a cover of the photovoltaic elements can be dispensed with because the water-conducting elements take on the function of a protective surface. For example, so-called double wall sheets can be used to hold the liquid to lead on the photovoltaic elements and the photovoltaic elements at the same time protect. Understandably, the conventionally used glass plates can also be used in Plate-level extending liquid-permeable channels can be provided or as Double plate allow a liquid-bearing layer.

Claims (23)

1. Photovoltaikeinrichtung mit einer der Strahlung ausgesetzten Vorderseite und einer gegenüberliegenden Rückseite zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Spannung mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung der Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung ein flüssiges Medium aufweist, das zwischen der Vorderseite und der Strahlungsquelle angeordnet ist.1. Photovoltaic device with a front exposed to radiation and an opposite rear for converting radiation energy into electrical voltage with a cooling device for cooling the device, characterized in that the cooling device comprises a liquid medium which is arranged between the front and the radiation source. 2. Photovoltaikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium im Wesentlichen Wasser ist.2. Photovoltaic device according to claim 1, characterized in that the liquid Medium is essentially water. 3. Photovoltaikeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung eine Pumpe für das flüssige Medium aufweist.3. Photovoltaic device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cooling device is a pump for the liquid medium having. 4. Photovoltaikeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung einen Thermostat aufweist, mit dem die Pumpe regelbar ist.4. Photovoltaic device according to claim 3, characterized in that the Cooling device has a thermostat with which the pump can be controlled. 5. Photovoltaikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium zuerst die Rückseite und dann die Vorderseite überströmt.5. Photovoltaic device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the liquid medium first the back and then the Front overflows. 6. Photovoltaikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung oder eine weitere Kühleinrichtung beabstandet zur Vorderseite angeordnet ist.6. Photovoltaic device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cooling device or a further cooling device is spaced from the front. 7. Photovoitaikeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium einer Umhüllung fließt. 7. Photovoitaikeinrichtung according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the liquid medium of an envelope flows.   8. Photovoltaikeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite beschichtet ist.8. Photovoltaic device according to claim 7, characterized in that the Envelope is coated on the side facing the radiation source. 9. Photovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung eine Fluorpolymerfolie oder -platte aufweist.9. Photovoltaic device according to one of claims 7 or 8, characterized characterized in that the covering has a fluoropolymer film or plate. 10. Photovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung direkt auf einem Photovoltaikelement aufliegt. 10. Photovoltaic device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the casing rests directly on a photovoltaic element.   11. Rekuperatives selektives Flüssigkeitsfilter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid, das im photovoltaisch aktiven Spektralgebiet der Sonnenstrahlung für ein spezifisches Solarmodul (Response Bereich) hoch transparent ist sowie für den restlichen Teil des Spektrums und die langweilige Wärmerückstrahlung des Moduls stark absorbiert ist, ganzflächig über die sonnenexponierte Frontfläche des Photovoltaik-Moduls hinweg fließt und dieses somit durch selektive Absorption und rekuperative Wärmerückgewinnung kühlt.11. Recuperative selective liquid filter, characterized in that a fluid in the photovoltaically active spectral region of solar radiation for a specific solar module (Response area) is highly transparent as well as for the rest of the spectrum and the boring heat reflection of the module is strongly absorbed over the entire surface front surface of the photovoltaic module exposed to the sun flows through it selective absorption and recuperative heat recovery cools. 12. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid unterhalb einer transparenten Abdeckscheibe, die optisch ein Bestandteil des Filters darstellt und die den Fluidraum zwischen der Oberfläche des photovoltaischen Moduls und der Umgebung hüllenartig dicht abschließt, mittels einer Fluidumwälzpumpe transportiert wird.12. Recuperative, selective liquid filter according to claim 1, characterized in that the Fluid below a transparent cover plate, which is optically part of the filter represents and the fluid space between the surface of the photovoltaic module and the Encloses the environment tightly like a shell, is transported by means of a fluid circulation pump. 13. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1/2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler die Temperatur des Fluids im Inneren der Hülle mißt und die Pumpe immer nach erreichen von variabel einstellbaren Schwellwerttemperaturen einschaltet.13. Recuperative, selective liquid filter according to claim 1/2, characterized in that a Temperature sensor measures the temperature of the fluid inside the casing and the pump always switches on after reaching variable threshold temperatures. 14. Rekuperatives selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1/2/3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe meinem Kreislauf integriert ist, der neben dem aktiv gewähltem photovolatischen Modul einen Speicher mit Wärmetauscher beinhaltet, der es einerseits gestattet, dem Fluid die Wärme für einen externen Verbraucher zu entziehen und andererseits immer eine Zone kalten Fluids beinhaltet, welches zur Kühlung des Moduls dient.14. Recuperative selective liquid filter according to claim 1/2/3, characterized in that the pump is integrated into my circuit, in addition to the actively selected photovolatic Module contains a memory with a heat exchanger, which on the one hand allows the fluid to flow Extract heat for an external consumer and, on the other hand, always cold a zone Contains fluids, which serve to cool the module. 15. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1/2/3/4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid, bevor es über die Vorderfläche des Photovoltaikmoduls fließt, der Rückseite des Moduls bereits in Form eines Röhren- oder Plattenwärmetauschers Wärme entzieht.15. Recuperative, selective liquid filter according to claim 1/2/3/4, characterized in that that the fluid, before it flows over the front surface of the photovoltaic module, the back of the Module already extracts heat in the form of a tube or plate heat exchanger. 16. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1/2/3/4/5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Filter-Photovoltaikmodul durch Maßnahmen der opaken und transparenten Isolation gemäß der bekannten Technologie thermischer Sonnenkollektoren wärmetechnisch optimiert wird.16. Recuperative, selective liquid filter according to claim 1/2/3/4/5, characterized in that that the arrangement filter photovoltaic module through measures of opaque and transparent Insulation according to the known technology of thermal solar collectors is optimized. 17. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1/2/3/4/5/6, dadurch gekennzeichnet, daß die geschilderte Anordnung in der Konzentrationszone einer linear oder punktförmig abbildenden solaroptischen Vorrichtung liegt.17. Recuperative, selective liquid filter according to claim 1/2/3/4/5/6, thereby characterized in that the arrangement described in the concentration zone of a linear or point-imaging solar-optical device. 18. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von der solaroptischen Vorrichtung konzentrierte langweilige Teil des Solarspektrums, der nicht zum photovoltaischen Effekt beiträgt, vor Erreichen des unter 1-7 geschilderten Filtersystems ein vorgeschaltetes, selektiv transparentes Flüssigkeitsfilter durchstrahlt, welches den Response Teil des Spektrums passieren läßt und den langwelligen Anteil bei hohen Temperaturen absorbiert, wobei dieses Vorsatzfilter und das nachgeschaltete Filter räumlich und damit thermisch entkoppelt sind. 18. Recuperative, selective liquid filter according to claim 7, characterized in that the boring part of the solar spectrum concentrated by the solar optic device does not contribute to the photovoltaic effect before reaching the one described under 1-7 Filter system shines through an upstream, selectively transparent liquid filter, which lets the response part of the spectrum pass and the long-wave part absorbs high temperatures, this front filter and the downstream filter are spatially and thus thermally decoupled.   19. Rekuperatives, selektives Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 1/2/3/4/5/6/7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterfluid in Kombination mit seiner transparenten Umhüllung der für das jeweilige Photovoltaiksystem angepaßten, idealen Filterkennlinie möglichst nahe kommt.19. Recuperative, selective liquid filter according to claim 1/2/3/4/5/6/7, characterized in that the filter fluid in combination with its transparent covering that for each The ideal filter characteristic curve adapted to the photovoltaic system comes as close as possible. 20. Rekuperatives, selektives Filtersystem nach Ansprüchen 1/2/3/4/5/6/7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dem Fluid als auch der transparenten Umhüllung Zusätze in Form von suspendierten Teilchen, λ/4 Beschichtungen und ähnlichen bekannten optischen Filtertechniken zugefügt werden, die eine möglichst genaue Näherung an die gewünschte Filterkennlinie bewirken.20. Recuperative, selective filter system according to claims 1/2/3/4/5/6/7, thereby characterized in that both the fluid and the transparent envelope additives in the form of suspended particles, λ / 4 coatings and similar known optical Filter techniques are added that are as close as possible to the desired one Effect filter characteristic. 21. Rekuperatives, selektives Filtersystem nach Anspruch 1/2/3/4/5/6/7/8, dadurch gekennzeichnet, daß als selektives Fluid Wasser oder eine Wasserglykolmischung benutzt wird.21. Recuperative, selective filter system according to claim 1/2/3/4/5/6/7/8, thereby characterized in that water or a water glycol mixture is used as the selective fluid becomes. 22. Rekuperatives, selektives Filtersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Fluid im Vorfilter aus Äthylenglykol besteht.22. Recuperative, selective filter system according to claim 8, characterized in that the selective fluid in the prefilter consists of ethylene glycol. 23. Selektives rekuperatives selektives Filtersystem nach Anspruch 1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12, dadurch gekennzeichnet, daß als umhüllendes transparentes Medium Fluorpolymerfolien oder Platten benutzt werden.23. Selective recuperative selective filter system according to claim 1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12, characterized in that as the enveloping transparent medium fluoropolymer films or Plates are used.
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