DE4117650A1 - Solarzelle - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle mit einer
Wanne, einer Deckscheibe, mittels der die Wanne nach oben
geschlossen ist, Glaszylindern, die sich zwischen stirn
seitigen Seitenwänden der Wanne erstrecken und in denen
Unterdruck herrscht, und einer Innenleitung, die koaxial in
Längsrichtung durch die Glaszylinder verläuft und in der das
Heizmedium strömt.
Derartige Solarzellen werden für aus einer größeren Anzahl
von Solarzellen bestehende Solaranlagen verwendet. Während
des Betriebs aus derartigen Solarzellen bestehender Solar
anlagen hat sich herausgestellt, daß die Temperatur des Heiz
mediums, das aus unterschiedlichen Solarzellen ein und der
selben Solaranlage stammt, je nach Solarzelle Temperatur
unterschiede bis zu 50 Grad C aufweisen kann. Hierbei ist
darauf hinzuweisen, daß jeweils sämtliche Solarzellen der
Solaranlage voll funktionstüchtig waren.
Des weiteren haben die bekannten Solarzellen den Nachteil,
daß eine über die gesamte Umfangsfläche gleichmäßige Auf
heizung der durch die Glaszylinder verlaufenden Innenlei
tung nicht erreicht werden konnte. Ferner werden bei den
bekannten Solarzellen einzeln unter Unterdruck gesetzte Glas
zylinder verwendet. Bei einer Störung muß diejenige Solar
zelle, bei der die Störung aufgetreten ist, abgeschaltet
werden, um den betreffenden Glaszylinder auszuwechseln od. dgl.
Auch im Normalbetrieb der Solarzelle, d. h. bei einem stö
rungsfreien Betrieb, ist in regelmäßigen Zeitabständen ein
Austausch der Glaszylinder erforderlich, da der in den Glas
zylindern herrschende Unterdruck mit der Zeit unweigerlich
abgebaut wird. Bei der erforderlichen Auswechselung der Glas
zylinder ergeben sich Stillstandszeiten der Solaranlage, wel
che den Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage erheblich beein
trächtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße
Solarzelle derart weiterzubilden, daß ihr Wirkungsgrad er
heblich erhöht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Glaszylinder im unteren Bereich ihrer Umfangsfläche halbschalig
mit einem Spiegel ausgebildet sind. Aufgrund dieser Ausgestal
tung und Anordnung des Spiegels innerhalb des Glaszylinders
wird in die Solarzelle bzw. in den Glaszylinder einfallendes
Licht vom Spiegel auf den unteren Bereich der Umfangsfläche der
Innenleitung reflektiert, wodurch sich eine über den gesamten
Umfang der Innenleitung weitgehend gleichmäßige Strahlungs
beaufschlagung der Innenleitung ergibt. Irgendwelche abge
schatteten Bereiche treten somit an der Innenleitung nicht mehr
auf. Hierdurch wird eine erhebliche Steigerung des Wirkungs
grads der Solarzelle erreicht.
Der Spiegel kann auf der Innenumfangsfläche des Glaszylinders
angebracht sein, wobei er dann gut gegen äußere Einflüsse ge
schützt ist. In einfacher Weise kann der Spiegel hergestellt
werden, wenn er auf die Außenumfangsfläche des Glaszylinders
aufgebracht wird.
Besonders günstige Reflexionseigenschaften des Spiegels er
geben sich, wenn er in der angegebenen Reihenfolge aus einer
ca. um 0,3 Nanometer dicken Silberschicht, einer ca. 1,0 Na
nometer dicken ersten Nickelschicht, einer 2,0 Nanometer
dicken Kupferschicht, einer 5 Nanometer dicken zweiten Nic
kelschicht und einer Versiegelungs- bzw. Schutzschicht be
steht.
Wenn die Längsachsen der Glaszylinder parabolisch angeordnet
sind, wobei der mittlere Glaszylinder den größten Abstand zur
Deckscheibe aufweist und die seitlich auf den mittleren Glas
zylinder folgenden Glaszylinder jeweils näher an der Deck
scheibe angeordnet sind, ergeben sich für das aus unterschied
lichen Solarzellen einer Solaranlage stammende aufgeheizte
Heizmedium max. Temperaturunterschiede von 10 Grad C, was zu
einer erheblichen Vergleichmäßigung des Betriebs der Solar
anlage und damit zu einer erheblichen Steigerung des Wirkungs
grads der Solaranlage führt.
Die vorstehend geschilderte Anordnung der Glaszylinder läßt
sich in einfacher Weise erreichen, wenn die seitlich auf den
mittleren Glaszylinder folgenden Glaszylinder jeweils um den
gleichen Abstand in Richtung auf die Deckscheibe versetzt
sind.
Bei Glaszylindern, welche einen Außendurchmesser von 60 mm
und eine Wandstärke von 2,2-2,5 mm aufweisen, hat sich als
vorteilhaft herausgestellt, wenn der vorstehend geschilderte
Abstand 10 mm beträgt.
Wenn die unter Unterdruck stehenden Glaszylinder über Vakuum
kanäle miteinander verbunden sind, von denen jeweils einer an
einer Stirnseite der Wanne angeordnet ist, ergibt sich für
jede Solarzelle lediglich ein unter Unterdruck stehender Be
reich, in dem die Druckverhältnisse in einfacher Weise steuer
bar sind. Somit ist es möglich, in diesem unter Unterdruck
stehenden Bereich mit einfachen Mitteln einen Unterdruck auf
recht zu erhalten, der in beliebiger Weise an die übrigen, für
den Betrieb der Solarzelle wesentlichen Parameter anpaßbar ist.
Eine besonders dichte Verbindung zwischen den Glaszylindern
und den Vakuumkanälen ergibt sich, wenn jeder Glaszylinder
mittels Anschlußbuchsen an die beiden Vakuumkanäle angeschlos
sen ist, wobei jede Anschlußbuchse auf ihrer Innenmantel
fläche an ihrem vakuumkanalseitigen Endabschnitt eine Ring
dichtung und an ihrem äußeren Endabschnitt ein Gewinde auf
weist, in das eine Hohlschraubmutter einschraubbar ist, mit
tels der die Ringdichtung in Axialrichtung quetschbar ist und
die auf der Innenfläche ihres vakuumkanalfernen Endabschnitts
einen mit der Außenfläche des Glaszylinders in dichtende An
lage bringbaren O-Ring aufweist. In einer solchen Ausgestal
tung des Unterdruckbereichs der Solarzelle lassen sich Unter
drücke bis zu 10-4 bzw. 10-8 bar dauerhaft aufrecht erhalten.
In besonders einfacher und wenig aufwendiger Weise lassen
sich die Unterdruckverhältnisse innerhalb des Unterdruck
bereichs einer Solarzelle steuern, wenn zumindest ein Vakuum
kanal der Solarzelle mittels einer öffen- und schließbaren
Anschlußleitung mit einer Unterdruckpumpe verbunden ist.
Die Unterdruckverhältnisse innerhalb der Solarzellen einer
Solaranlage lassen sich in wenig aufwendiger und zuverlässi
ger Weise regeln und überwachen, wenn die unter Unterdruck
stehenden Vakuumkanäle und Glaszylinder einer Solarzelle
an eine Vakuumkontrolleiste angeschlossen sind, die jeweils
einen Anschluß für jede Solarzelle der Solaranlage aufweist.
Wenn die Deckscheibe der Solarzelle eine Heizeinrichtung auf
weist, kann mittels dieser Heizeinrichtung eine Vereisung
oder eine Schneeüberdeckung der Deckscheibe in einfacher
Weise beseitigt werden; auch an der Deckscheibe kondensier
tes Wasser ist mittels einer solchen Heizeinrichtung in ein
facher Weise beseitigbar. Für die Beseitigung einer Ver
eisung bzw. einer Schneebedeckung sind 15-20 Minuten er
forderlich, wohingegen das natürliche Abtauen durch die Son
ne einen Zeitraum von Stunden benötigen würde und während
dessen zu Leistungseinbußen der Solarzellen von ca. 80%
führen würde.
Wenn die Heizeinrichtung in der Deckscheibe integriert ist,
kann sie in einfacher Weise gegen Witterungseinflüsse ud. dgl.
geschützt werden.
Wirtschaftlich besonders sinnvoll können z. B. die Heizeinrich
tung oder auch andere elektrische Verbraucher mit elektrischer
Energie versorgt werden, wenn die Solarzelle über Photovoltaik-
Elemente verfügt, die an die Heizeinrichtung angeschlossen
sind. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß die Solaranlage
an einem Standort ohne elektrischen Netzanschluß steht.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Photovoltaik-
Elemente ergibt sich, wenn diese als Paneele ausgebildet sind,
die an den Stirnseiten der Solarzelle angeordnet sind und sich
in Längsrichtung der Solarzelle jeweils von deren stirnseiti
gen Seitenwänden bis zum Spiegel der Glaszylinder erstrecken.
Bei dieser Ausführungsform bedecken die Photovoltaik-Paneele
lediglich solche Abschnitte der Solarzelle, welche zur Be
strahlung der Innenleitung im wesentlichen nicht beitragen.
Besonders günstige Energieübergangswerte für die Innenleitung
ergeben sich, wenn diese als Kupferlamellenrohrleitung ausge
bildet ist, die mittels radialer Federlager in Axialrichtung
verschieblich in den Glaszylindern gelagert ist.
Wenn die Kupferlamellenrohrleitung aus koaxial in den Glas
zylindern sich erstreckenden Lamellenrohren und die einzelnen
Lamellenrohre mit einander verbindenden Rohrbögen zusammen
gesetzt ist, die an den Enden der Lamellenrohre eingelötet
sind, ist die Oberfläche der Kupferlamellenrohrleitung an
denjenigen Abschnitten, an denen sie unmittelbar der Be
strahlung ausgesetzt ist, in vorteilhafter Weise erhöht, was zu
einer beträchtlichen Verbesserung des Energieübergangs führt.
Eine weitere Verbesserung der Übertragung der Strahlungsener
gie ergibt sich, wenn die Lamellenrohre auf ihrem Außenman
tel mit Schwarzchrom, Schwarzkeramik od. dgl. beschichtet sind.
Bei einer Solarzelle mit einer wie vorstehend beschrieben aus
gebildeten und isolierten Innenleitung kann das Heiz- bzw.
Übertragungsmedium eine Temperatur bis zu 260 Grad C bis
320 Grad C aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei
spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungs
gemäßen Solarzelle;
Fig. 2 eine Querschnittdarstellung der Solarzelle;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Solarzelle;
Fig. 4 die Anschlußseite eines Vakuumkanals der Solar
zelle;
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines verspiegelten Glas
zylinders;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine Anschlußbuchse; und
Fig. 7 eine Darstellung einer Vakuumkontrolleiste.
Eine in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Solarzelle 1
bildet einen Teil einer im übrigen nicht dargestellten Solar
anlage, zu der mehrere Solarzellen 1 gehören. Jede Solarzelle
1 besteht im wesentlichen aus einer Wanne 2, einer Deckschei
be 3, Photovoltaik-Paneelen 4, 5, Vakuumkanälen 6, 7, Glas
zylindern 8 und einer Innenleitung 9. Bei der Darstellung in
Fig. 1 ist im rechten Teil der Figur ein mittlerer Abschnitt
der Solarzelle 1 und im linken Teil der Figur ein äußerer Ab
schnitt der Solarzelle 1 dargestellt. Wie sich hieraus er
gibt, ist der im mittleren Abschnitt der Solarzelle 1 angeord
nete mittlere Glaszylinder 8a nahe dem Boden der Wanne 2 an
geordnet, während der im äußeren Abschnitt der Solarzelle 1
angeordnete äußere Glaszylinder 8 nahe der die Wanne 2 schließenden
Deckscheibe 3 angeordnet ist.
Die Wanne 2 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen
ebenen Boden 20, von dessen Kanten aus sich Seitenwände in
Vertikalrichtung nach oben erstrecken, von denen in Fig. 1
lediglich die beiden stirnseitigen Seitenwände 21, 22 dar
gestellt sind. Somit ist die Wanne 2 ein nach oben offener
Quader. Sie besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff,
der zwischen minus 40 Grad C und plus 160 Grad C temperatur
beständig ist.
Die offene Oberseite der Wanne 2 ist durch die Deckscheibe
3 geschlossen, welche durch eine in Einzelheiten nicht dar
gestellte Halteeinrichtung an den oberen Endabschnitten der
stirnseitigen Seitenwände 21, 22 sowie der längsseitigen
Seitenwände der Wanne 2 gehaltert ist.
Die Deckscheibe ist aus einem speziellen Glas hergestellt
und hat z. B. eine Wandstärke von ca. 5 mm. Innerhalb der
Deckscheibe 3 ist eine als Heizfeld 25 ausgebildete Heiz
einrichtung angeordnet. Das Heizfeld 25 besteht aus einzel
nen Heizleitern, wobei im Falle des dargestellten Ausführungs
beispiels einunddreißig Heizleiter vorgesehen sind, die je
weils 1 mm breit sind und 24 Volt Gleichstrom benötigen. Das
Heizfeld 25 hat eine elektrische Leistung von 912 Watt.
Nahe den stirnseitigen Seitenwänden 21 bzw. 22 der Wanne 2
ist der Vakuumkanal 6 bzw. der Vakuumkanal 7 angeordnet. Die
Vakuumkanäle 6 bzw. 7 erstrecken sich in der Richtung der
Wanne 2 bzw. der Solarzelle 1 praktisch über deren gesamte
Quererstreckung. Da die Vakuumkanäle 6 und 7 hinsichtlich
ihrer Ausgestaltung sowie hinsichtlich ihrer Funktion über
einstimmen, wird im folgenden lediglich der Vakuumkanal 6
beschrieben.
Der Vakuumkanal 6 hat einen rechteckigen Querschnitt. An sei
ner von der stirnseitigen Seitenwand 21 der Wanne 2 abgewandten
Innenseite 10, die im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist,
sind Anschlußbuchsen 11 ausgebildet, wobei bei dem darge
stellten Ausführungsbeispiel dreizehn Anschlußbuchsen vor
handen sind, da die Solarzelle 1, wie sie in den Zeichnun
gen dargestellt ist, dreizehn Glaszylinder 8 aufweist.
Die Anschlußbuchsen 11 dienen zur Aufnahme und Lagerung der
Glaszylinder 8. Sie sind zum Innenraum des Vakuumkanals 6
hin offen, so daß der Innenraum der Glaszylinder 8 und der
Vakuumkanal 6 miteinander verbunden sind. Wie sich aus der
gemeinsamen Betrachtung der Fig. 1 und 4 ergibt, ist die
mittlere Anschlußbuchse 11a so angeordnet, daß sie dem Bo
den 20 der Wanne 2 am nächsten liegt. Jede nach außen hin
folgende weitere Anschlußbuchse 11 ist um einen bestimmten
Abstand, der z. B. 10 mm betragen kann, entfernter vom Bo
den 20 der Wanne 2 angeordnet als die ihr innen benachbarte
Anschlußbuchse 11. Die äußeren Anschlußbuchsen 11 sind dem
gemäß der Deckscheibe 3 am nächsten angeordnet.
Der Vakuumkanal 6 ist aus einem hochthermoplastischen Kunst
stoff hergestellt, er kann jedoch auch aus speziell legier
tem Aluminium oder aus einer entsprechenden speziellen Ke
ramiklegierung hergestellt sein.
An der Rückwand des Vakuumkanals 6 ist ein nicht dargestellter
Montagedeckel vorgesehen, der verschraubt und mittels eines
O-Rings abgedichtet ist.
An jeder Anschlußbuchse 11 ist eine Dichtungsvorrichtung vor
gesehen, mittels der eine dichte Verbindung zwischen einem
Glaszylinder 8 und der ihm zugeordneten Anschlußbuchse 11
gewährleistet ist. Eine solche Dichtungsverbindung wird im
folgenden im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert.
Auf der zylindrischen Innenmantelfläche der Anschlußbuchse 11
ist eine Ringdichtung 12 angeordnet, welche von einem von der
Innenmantelfläche der Anschlußbuchse 11 vorragenden Absatz 13
gegen ein Herauswandern aus der Anschlußbuchse 11 gesichert
ist. Am vom Vakuumkanal 6 entfernten Endabschnitt der Innen
mantelfläche der Buchse 11 ist ein Innengewinde 14 ausgebildet.
In dieses Innengewinde 14 ist eine Hohlschraubmutter 15, die
ein Außengewinde aufweist, einschraubbar, welche im einge
schraubten Zustand mit ihrem freien Ende außerhalb der
Anschlußbuchse 11 verbleibt. Mit ihrem innerhalb der Anschluß
buchse 11 sich befindlichen Ende drückt die Hohlschraubmut
ter 15 beim Zusammenschrauben von Hohlschraubmutter 15 und
Anschlußbuchse 11 die Ringdichtung 12 in Richtung auf den
von der Innenmantelfläche der Anschlußbuchse 11 vorragenden
Absatz 13, so daß infolge der Zusammenquetschung der Ring
dichtung 12 eine besonders gute Abdichtung zwischen dem Glas
zylinder 8 und der Anschlußbuchse 11 entsteht. Darüber hinaus
ist die Hohlschraubmutter 15 nahe ihrem freien Ende auf ihrer
Innenmantelfläche mit einem O-Ring 16 versehen, der ebenfalls
in dichtende Anlage an die Außenfläche des Glaszylinders 8
gerät und die Abdichteigenschaften der in Fig. 6 dargestell
ten Dichtungsvorrichtung weiter verbessert.
Zwischen zwei einander zugeordneten Anschlußbuchsen 11 der
beiden Vakuumkanäle 6, 7 erstreckt sich jeweils ein Glas
zylinder 8. Der Glaszylinder 8 ist aus einem hierfür geeig
neten Spezialglas hergestellt. Bei denjenigen Abmessungen,
wie sie dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Solarzelle
1 entsprechen, hat der Glaszylinder 8 eine Länge von 1500 mm
und einen Außendurchmesser von 60 mm. Seine Wandstärke beträgt
2,2 bis 2,5 mm.
Aufgrund der aus Fig. 4 hervorgehenden Anordnung der an den
Vakuumkanälen 6, 7 ausgebildeten Anschlußbuchsen 11 ist der
mittlere Glaszylinder 8a, der zwischen den Anschlußbuchsen
11a sitzt, dem Boden 20 der Wanne 2 am nächsten angeordnet.
Die Achsen der sich nach außen anschließenden Glaszylinder 8
sind jeweils um einen bestimmten Abstand weiter vom Boden 20
der Wanne 2 entfernt angeordnet. Somit ergibt sich die im
Prinzip in Fig. 2 dargestellte Anordnung der Glaszylinder
8 innerhalb der Solarzelle 1. Im Ausführungsbeispiel beträgt
der Abstand, um den sich jeder weiter außen angeordnete Glas
zylinder 8 vom Boden 20 der Wanne 2 entfernt, 10 mm. Zwischen
der Achse des mittleren Glaszylinders 8a und dem Boden 20 der
Wanne 2 beträgt der Abstand 45 mm. Die Abstände zwischen den
Achsen der weiter außen angeordneten Glaszylinder 8 und dem
Boden 20 der Wanne 2 betragen demgemäß 55 mm, 65 mm usw.,
wobei der Abstand zwischen den am weitesten außen angeordne
ten Glaszylindern 8 und dem Boden 20 der Wanne 2 105 mm be
trägt.
Der in Fig. 5 im Prinzip dargestellte Glaszylinder 8 ist
an seiner unteren Umfangsschale mit einem Spiegel 17 ver
sehen, der sich in Längsrichtung des Glaszylinders 8 über
den gesamten, von den Anschlußbuchsen 11 der Vakuumkanäle
6, 7 freien Abschnitt des Glaszylinders 8 erstreckt. Dieser
Spiegel 17 besteht aus einer ca. 0,3 Nanometer dicken Sil
berschicht, einer ca. 1,0 Nanometer dicken ersten Nickel
schicht, einer 2,0 Nanometer dicken Kupferschicht, einer
5 Nanometer dicken zweiten Nickelschicht und einer Ver
siegelungs- bzw. Schutzschicht. Die einzelnen Schichten
des Spiegels 17 werden in der angegebenen Reihenfolge auf
gedampft und durch die Versiegelungs- bzw. Schutzschicht
witterungsbeständig versiegelt.
Durch den Spiegel 17 wird erreicht, daß die innerhalb der
Glaszylinder 8 verlaufende Innenleitung 9 intensiver und
gleichmäßiger aufgeheizt wird, wodurch eine erhebliche Stei
gerung des Wirkungsgrads der Solarzelle 1 erzielbar ist.
Die Innenleitung 9 der Solarzelle 1 ist als Kupferlamellen
rohrleitung ausgebildet, die aus Lamellenrohren 18 und Rohr
bögen 19 besteht. Die Lamellenrohre 18 erstrecken sich ko
axial durch die Glaszylinder 8, und zwar jeweils bis in einen
Bereich, in dem sich die Glaszylinder 8 und die Anschluß
buchsen 11 überlagern. Durch die Ausgestaltung als Lamellen
rohr 18 ergibt sich im Vergleich zu zylindrischen Rohren eine
erhebliche Oberflächenvergrößerung, was zur Verbesserung der
Wärmeübertragungseigenschaften der Lamellenrohre 18 erheblich
beiträgt. Zur weiteren Verbesserung dieser Wärmeübertragungs
eigenschaften ist das Lamellenrohr 18 mit Schwarzchrom,
Schwarzkeramik oder einem ähnlichen Material beschichtet, wo
bei die Schichtdicke max. 1 Mikrometer beträgt. Die Lagerung
der koaxial innerhalb der Glaszylinder 8 angeordneten Lamellen
rohre erfolgt jeweils an deren Endbereichen mittels eines ra
dialen Federlagers. Dieses Federlager ist sowohl auf der In
nenfläche des Glaszylinders 8 als auch auf der Außenfläche
des Lamellenrohres 18 lose angebracht, da sich die Lamellen
rohre 18 bei hohen Temperaturen sehr stark ausdehnen, wobei
diese Ausdehnung bis zu 12 oder 15 mm betragen kann. Demgemäß
muß die Lagerung, d. h. das radiale Federlager, zwischen Glas
zylinder 8 und Lamellenrohr 18 als Verschiebelagerung ausge
bildet sein. Sofern, wie vorstehend angegeben, der Außendurch
messer des Glaszylinders 8 60 mm beträgt, kann der Durchmes
ser des zylindrischen Rohrabschnitts des Lamellenrohres 12 mm
und der Durchmesser der Lamellen 25 mm betragen. An den bei
den Enden des Lamellenrohres 18 ist jeweils ein Rohrbogen 19
eingelötet, mittels dem das Lamellenrohr mit demjenigen eines
benachbarten Glaszylinders 8 verbunden ist, wie sich am besten
aus Fig. 3 ergibt. Die Rohrbögen 19 sind innerhalb der Va
kuumkanäle 6 bzw. 7 angeordnet. Die aus den Lamellenrohren
18 und den Rohrbögen 19 bestehende Innenleitung 9 ist auf
ihrem gesamten, sich durch die Solarzelle 1 erstreckenden
Verlauf entweder innerhalb der Glaszylinder 8 oder innerhalb
der Vakuumkanäle 6, 7 angeordnet, so daß sie überall von Unter
druck umgeben ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute
Isolierung, wodurch der Wirkungsgrad der Solarzelle 1 weiter
erhöht wird.
Die eingangs bereits erwähnten Photovoltaik-Paneele er
strecken sich nahe den stirnseitigen Seitenwänden 21 und 22
der Wanne 2 der Solarzelle 1 in demjenigen Abschnitt der So
larzelle 1, der etwa von den freien Enden der Anschlußbuchsen
11 bis zu den stirnseitigen Seitenwänden 21 bzw. 22 reicht,
so daß die Bestrahlung der mit dem Spiegel 17 versehenen Ab
schnitte der Glaszylinder 8 nicht beeinträchtigt ist. Die
Photovoltaik-Paneele 4, 5 können beispielsweise auf den Ober
seiten der Vakuumkanäle 6 bzw. 7 gelagert sein. Die in den
Photovoltaik-Paneele 4, 5 gewonnene Energie dient zunächst
dazu, das vorstehend beschriebene Heizfeld 25 mit Strom zu
versorgen. Dies ist insbesondere in den Wintermonaten sinn
voll, da mit der so gewonnenen Energie Vereisungen und eine
Schneebedeckung der Deckscheibe 3 der Solarzelle 1 inner
halb von 15 bis 20 Minuten freigeschmelzt werden kann, wobei
das natürliche Abtauen durch die Sonne Stunden dauern und mit
Leistungseinbußen von ca. 80% einhergehen würde. Darüber
hinaus kann durch das Heizfeld 25 evtl. anfallendes Kondens
wasser an der Deckscheibe 3 abgetrocknet werden. Derjenige
in den Photovoltaik-Paneele 4, 5 gewonnene Strom, der zum
Abtauen bzw. zum Abtrocknen der Deckscheibe 3 nicht benötigt
wird, kann z. B. für die Steuerung der Solaranlage verwendet
werden.
Bei der vorstehend geschilderten Ausgestaltung der Solar
zelle 1 ist es möglich, den unter Unterdruck gehaltenen Be
reich der Solarzelle 1, nämlich die Vakuumkanäle 6, 7 und
die Glaszylinder 8, durch einen einzigen entsprechenden An
schluß über eine öffen- und schließbare Anschlußleitung mit
einer nicht dargestellten Unterdruckpumpe zu verbinden. Mit
Hilfe dieser Unterdruckpumpe kann der Unterdruckbereich der
Solarzelle 1 nach einer etwaigen Undichtigkeit od. dgl. er
neut unter Unterdruck bzw. Vakuum gesetzt werden.
Zur Überwachung der Unterdruckverhältnisse der Solarzellen
1 einer Solaranlage kann eine Vakuumkontrolleiste 23 vor
gesehen sein, die in Fig. 7 dargestellt ist. Die Vakuum
kontrolleiste 23 hat Anschlüsse 24, deren Anzahl der in der
Solaranlage verwendeten Sektionen bzw. Solarzellen 1 ent
spricht. Jeder Anschluß 24 ist mit einem Rückschlagventil,
einem Unterdruckmesser und einem elektrischen Melder aus
gerüstet und an je eine Solarzelle 1 der Solaranlage ange
schlossen. Sollte der Unterdruck in irgendeiner Solarzelle
1 zusammenbrechen, ist der Unterdruckbereich dieser Solarzel
le 1 gegenüber den Unterdruckbereichen der anderen Solarzellen
1 gesichert. Ein Zusammenbruch sämtlicher Unterdruckbereiche
der in der Solaranlage vorhandenen Solarzellen 1 wird somit
zuverlässig verhindert. Wird im Unterdruckbereich einer Solar
zelle 1 eine Störung mittels des Melders angezeigt, kann, so
fern erforderlich, diese Solarzelle 1 durch eine entsprechende
Schaltung von hierfür vorgesehenen Ventilen und Bypassleitun
gen gebrückt werden. Danach kann dann in der betroffenen So
larzelle 1 eine Überprüfung durchgeführt und die Ursache für
die Unregelmäßigkeiten der Unterdruckverhältnisse beseitigt
werden. Nach Beseitigung dieser Störung kann der Unterdruckbe
reich der betroffenen Solarzelle 1 mittels der vorstehend be
schriebenen Unterdruckpumpe erneut mit dem erforderlichen Va
kuum beaufschlagt werden.
Claims (18)
1. Solarzelle (1) mit einer Wanne (2), einer Deckscheibe
(3), mittels der die Wanne (2) nach oben geschlossen ist,
Glaszylindern (8), die sich zwischen stirnseitigen Seiten
wänden (21, 22) der Wanne (2) erstrecken und in denen Unter
druck herrscht, und einer Innenleitung (9), die koaxial in
Längsrichtung durch die Glaszylinder (8) verläuft und in der
das Heizmedium strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Glas
zylinder (8) im unteren Bereich ihrer Umfangsfläche halb
schalig mit einem Spiegel (17) ausgebildet sind.
2. Solarzelle (1) nach Anspruch 1, bei der der Spiegel (17)
auf die Innenumfangsfläche des Glaszylinders (8) aufgebracht
ist.
3. Solarzelle (1) nach Anspruch 1, bei der der Spiegel (17)
auf die Außenumfangsfläche des Glaszylinders (8) aufgebracht
ist.
4. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1-3, bei der der
Spiegel (17) in der angegebenen Reihenfolge aus einer ca.
0,3 Nanometer dicken Silberschicht, einer ca. 1,0 Nanometer
dicken ersten Nickelschicht, einer 2,0 Nanometer dicken
Kupferschicht, einer 5 Nanometer dicken zweiten Nickelschicht
und einer Versiegelungs- bzw. Schutzschicht besteht.
5. Solarzelle (1) mit einer Wanne (2), einer Deckscheibe
(3), mittels der die Wanne (2) nach oben geschlossen ist,
Glaszylindern (8), die sich zwischen stirnseitigen Seiten
wänden (21, 22) der Wanne (2) erstrecken und in denen Unter
druck herrscht, und einer Innenleitung (9), die koaxial in
Längsrichtung durch die Glaszylinder (8) verläuft und in der
das Heizmedium strömt, vorzugsweise nach einem der Ansprüche
1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Glas
zylinder (8) parabolisch angeordnet sind, wobei der mittlere
Glaszylinder (8a) den größten Abstand zur Deckscheibe (3)
aufweist und die seitlich auf den mittleren Glaszylinder (8a)
folgenden Glaszylinder (8) jeweils näher an der Deckscheibe
(3) angeordnet sind.
6. Solarzelle (1) nach Anspruch 5, bei der die seitlich auf
den mittleren Glaszylinder (8a) folgenden Glaszylinder (8) je
weils um den gleichen Abstand in Richtung auf die Deckscheibe
(3) zu versetzt sind.
7. Solarzelle (1) nach Anspruch 6, bei der der Abstand 10 mm
beträgt.
8. Solarzelle (1) mit einer Wanne (2), einer Deckscheibe
(3), mittels der die Wanne (2) nach oben geschlossen ist,
Glaszylindern (8), die sich zwischen stirnseitigen Seiten
wänden (21, 22) der Wanne (2) erstrecken und in denen Unter
druck herrscht, und einer Innenleitung (9), die koaxial in
Längsrichtung durch die Glaszylinder (8) verläuft und in der
das Heizmedium strömt, vorzugsweise nach einem der Ansprüche
1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaszylinder (8) über
Vakuumkanäle (6, 7), von denen jeweils einer an einer stirn
seitigen Seitenwand (21 bzw. 22) der Wanne (2) angeordnet
ist, miteinander verbunden sind.
9. Solarzelle (1) nach Anspruch 8, bei der jeder Glaszylinder
(8) an die Vakuumkanäle (6, 7) mittels Anschlußbuchsen (11)
angeschlossen ist, wobei jede Anschlußbuchse (11) auf ihrer
Innenmantelfläche an ihrem vakuumkanalseitigen Endabschnitt
eine Ringdichtung (12) und an ihrem äußeren Endabschnitt
ein Innengewinde (14) aufweist, in das eine Hohlschraub
mutter (15) einschraubbar ist, mittels der die Ringdichtung
(12) in Axialrichtung quetschbar ist und die auf der Innen
fläche ihres vakuumkanalfernen Endabschnitts einen mit der
Außenfläche des Glaszylinders (8) in dichtende Anlage bring
baren O-Ring (16) aufweist.
10. Solarzelle (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei der zumindest
ein Vakuumkanal (6, 7) mittels einer öffen- und schließbaren An
schlußleitung mit einer Unterdruckpumpe verbunden ist.
11. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 8-10, bei der
die unter Unterdruck stehenden Vakuumkanäle (6, 7) und Glaszy
linder (8) an eine Vakuumkontrolleiste (23) angeschlossen
sind, die jeweils einen Anschluß (24) für jede Solarzelle
(1) einer Solaranlage aufweist.
12. Solarzelle (1) mit einer Wanne (2), einer Deckscheibe
(3), mittels der die Wanne (2) nach oben geschlossen ist,
Glaszylindern (8), die sich zwischen stirnseitigen Seiten
wänden (21, 22) der Wanne (2) erstrecken und in denen Unter
druck herrscht, und einer Innenleitung (9), die koaxial in
Längsrichtung durch die Glaszylinder (8) verläuft und in
der das Heizmedium strömt, vorzugsweise nach einem der An
sprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe
(3) eine Heizeinrichtung (25) aufweist.
13. Solarzelle (1) nach Anspruch 5, bei der die Heizein
richtung als Heizfeld (25) ausgebildet und in der Deck
scheibe (3) integriert ist.
14. Solarzelle (1) mit einer Wanne (2), einer Deckscheibe (3),
mittels der die Wanne (2) nach oben geschlossen ist, Glaszy
lindern (8), die sich zwischen stirnseitigen Seitenwänden
(21, 22) der Wanne (2) erstrecken und in denen Unterdruck
herrscht, und einer Innenleitung (9), die koaxial in Längs
richtung durch die Glaszylinder (8) verläuft und in der das
Heizmedium strömt, vorzugsweise nach einem der Ansprüche
1-13, dadurch gekennzeichnet, daß an ihr Photovoltaik-Elemente
vorgesehen sind, mittels denen elektrische Energie, z. B. für
die Heizeinrichtung (25), erzeugbar ist.
15. Solarzelle (1) nach Anspruch 14, bei der die Photovoltaik-
Elemente als Paneele (4, 5) ausgebildet sind, die an den Stirn
seiten der Solarzelle (1) angeordnet sind und sich in Längs
richtung der Solarzelle (1) jeweils von deren stirnseitigen
Seitenwänden (21, 22) bis zum Spiegel (17) der Glaszylinder
(8) erstrecken.
16. Solarzelle (1) nach einem der Ansprüche 1-15, bei der
die Innenleitung als Kupferlamellenrohrleitung (9) ausgebil
det ist, die mittels radialer Federlager in Axialrichtung
verschieblich in den Glaszylindern (8) gelagert ist.
17. Solarzelle (1) nach Anspruch 16, bei der die Kupferla
mellenrohrleitung (9) aus koaxial in den Glaszylindern (8)
sich erstreckenden Lamellenrohren (18) und die einzelnen
Lamellenrohre (18) miteinander verbindenden Rohrbögen (19)
zusammengesetzt ist, die an den Enden der Lamellenrohre (18)
an die unter Unterdruck stehenden Vakuumkanäle (6, 7) und
Glaszylinder angelötet sind.
18. Solarzelle (1) nach Anspruch 17, bei der die Lamellen
rohre (18) auf ihrem Außenmantel mit Schwarzchrom, Schwarz
keramik od. dgl. beschichtet sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4117650A DE4117650A1 (de) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Solarzelle |
EP19920108906 EP0516067A3 (en) | 1991-05-29 | 1992-05-27 | Solar plant and method of operating same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4117650A DE4117650A1 (de) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Solarzelle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4117650A1 true DE4117650A1 (de) | 1992-12-03 |
Family
ID=6432749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4117650A Withdrawn DE4117650A1 (de) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Solarzelle |
Country Status (1)
Country | Link |
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