EP2529414A2 - Lumineszenz-konzentrator-modul mit erneuerbarer aktiver schicht - Google Patents

Lumineszenz-konzentrator-modul mit erneuerbarer aktiver schicht

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Publication number
EP2529414A2
EP2529414A2 EP10796342A EP10796342A EP2529414A2 EP 2529414 A2 EP2529414 A2 EP 2529414A2 EP 10796342 A EP10796342 A EP 10796342A EP 10796342 A EP10796342 A EP 10796342A EP 2529414 A2 EP2529414 A2 EP 2529414A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
active layer
concentrator module
luminescence concentrator
substrate
species
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10796342A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Ramsteiner
Hendrik Boedeker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2529414A2 publication Critical patent/EP2529414A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the present invention relates to a luminescence concentrator module with a renewable active layer and a method for producing such a module.
  • luminescence solar concentrators In addition to these classic concentrators, so-called luminescence solar concentrators (LSCs') have been developed, which do not require tracking of the module to adapt to the respective position of the sun.
  • LSCs' luminescence solar concentrators
  • Luminescent concentrators have, in a basic construction, as also described in High-Efficiency Organic Solar Concentrators for Photovoltaics, Michael J. Currie, et al., Science 321, 226 (2008), a transparent glass or glass
  • Plastic plate on that with a luminescent layer for example a luminescent organic dye.
  • This luminescent layer also called a luminescent layer, absorbs a specific spectral range of the sunlight, for example blue, and emits light having a slightly larger wavelength, such as, for example, green.
  • the generated light in particular fluorescent light, couples into the system as in a light guide and is predominantly held by total reflection on the plate surfaces in the plate and is guided at one end face to a solar cell adapted for the corresponding wavelength.
  • the organic dyes previously used for the luminescent layer have only a limited shelf life. This is particularly true for the conditions to which a solar concentrator module is exposed, such as high temperatures and sunlight.
  • the regular disposal and replacement of the solar concentrator modules not only reduces the economy and
  • a luminescence concentrator module which comprises at least one plate-shaped substrate made of transparent carrier material and an active layer arranged on one surface side of the substrate and comprising at least one species of luminescent material, the active layer being renewable.
  • the active layer with the luminescent species can be removed from the substrate, in particular without residue, and replaced by a new active layer.
  • the renewal of the active layer may, according to its durability, for example, be carried out at periodic intervals or at irregular intervals.
  • the plate-shaped substrate of transparent support material may be, for example, a glass sheet or a sheet of plastic such as polycarbonate or polymethylmethacrylate.
  • the glass panes or plates can, in particular plane-parallel, be formed with two surface areas which are opposite to one another and with relatively narrow end faces. It is essential for the substrate according to the invention that the transparent carrier material has a higher refractive index than the surrounding medium, wherein the surrounding medium may be in particular air.
  • the active layer is also referred to as luminescent layer according to the invention.
  • the substrate with the luminescent layer applied thereto is also referred to as a collector plate according to the invention.
  • the substrate and luminescent layer are chosen such that they have approximately the same refractive index, so that the active layer and the substrate form an optical unit. In other words, substrate and active layer are optically coupled together.
  • the complete concentrator module no longer has to be replaced after expiration of the durability of the active layer, but only the luminescent layer is replaced.
  • an active layer having an improved or more effective luminescent species be applied.
  • previously known module structures can easily be adapted according to the invention with a renewable luminescent layer and thus have a significantly longer service life.
  • the species may be luminescent
  • a fluorescent dye in particular a fluorescent organic dye.
  • organic dyes are rhodamine, fluorescein, xanthene, cyanine, oxazine, perylene, naphthylimide, naphthyldiimide, stilbene, pyrromethene and coumarin dyes. This list is not exhaustive and it is according to the invention also
  • quantum dots can also be used as active species, which are understood to mean inorganic nanoparticles which have in particular fluorescence properties, are nanoscale and in particular consist of semiconducting materials.
  • semiconductive materials selected from the group consisting of InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GalnP / InP, CdO, CdSe, CdS , CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, HgS, HgSe and HgTe.
  • the quantum dots can according to the
  • Invention also be sheathed with an organic shell.
  • these may preferably be surrounded by long-chain alkylamines, alkenylamines, aromatic amines, thiols, carboxylic acids, carboxylic esters, phosphoric esters, phosphonic esters, phosphenes and / or phosphane oxides.
  • these may preferably be encased with mercaptocaboxylic acids, aminocarboxylic acids, thioalcohols, aminoalcohols, aminoalkylsiloxanes, thioalkylsiloxanes, hydroxycarboxylic acids and / or carboxylic acid esters.
  • Quantum dots may also be used in admixture with other fluorescent species in the active layer.
  • the active layer of the luminescence concentrator module can be designed according to an embodiment of the invention as a peelable paint and / or peelable film.
  • the luminescent species can be introduced, for example, in a clearcoat and applied with this as a film-shaped coating, in particular polymer coating, to the substrate, this being according to the invention, if necessary, from the substrate again like a foil peelable.
  • the luminescent species can be mixed in, for example, dispersed or dissolved in monomers or monomer solutions or dispersions of the coating system.
  • the application of the paint to form the luminescent layer on the substrate can be carried out according to the invention by simple and known paint application methods.
  • the application of the paint can be carried out for example by means of a spray gun, by roller, roller or brush application.
  • the renewal of the active layer in the luminescence concentrator module according to the invention can also be carried out by a final user himself.
  • Particularly suitable lacquers have a low optical absorption coefficient in solar spectral ranges and furthermore a refractive index which comes as close as possible to that of the substrate.
  • Lacquer systems which can form film-like coatings which can be pulled off in accordance with the invention are known.
  • DE 41 10 136 A1, DE 41 10 097 A1, DE 196 49 263 C1, DE 600 25 775 T2 and DE 43 25 566 A1 describe suitable coating systems as base systems for the luminescent active layer according to the invention. These paint systems are weather-resistant and also suitable for glass or plastic surfaces. Self-adhesive films can also be produced from the coating systems described in DE 41 10 136 A1, for example, which are subsequently applied to a substrate surface and can be completely removed from the substrate even after prolonged periods of, for example, one year. The film-like coatings can be removed by hand as a film.
  • Advantageous coating systems which can be used according to the invention as a base system for receiving the luminescent species and coated on substrates such as glass panes are, for example, water-based acrylate polymers which are resistant to UV light and weatherproof.
  • the active species can, for example, such paints are easily applied by spraying by spray gun, but also with a roller or brush on a substrate according to the invention. Even after periods such paints can be removed without residue and very easily by hand again.
  • the paint application requires no pretreatment such as a primer or sanding and is therefore easy and inexpensive. Removed, solid paint residues can be recycled to the recycling system for light packaging 'yellow sack'.
  • the active layer can be designed as a washable and re-applicable paint.
  • a washable and re-applicable paint in terms of weather resistance, a water-resistant, but advantageous with other solvents, such as alcohols, turpentine and / or soluble paint advantageous.
  • the luminescence concentrator module can be coupled to at least one solar cell.
  • This is also referred to as luminescent solar concentrator module or luminescent solar module according to the invention.
  • the solar cells can be arranged in particular on the end faces of the collector plate.
  • the solar cells can be fixed, for example, with an optically transparent adhesive.
  • the solar cells can completely surround the collector plate as a frame or be attached only to selected end faces.
  • the luminescent layer absorbs short-wave sunlight and emits light of a larger wavelength, which is largely coupled into the transparent substrate and directed in a light guide on the solar cells at the end face.
  • the end faces thus each form a luminescent light exit surface.
  • the invention provides that the solar cell is tuned to a specific wavelength range of the light emitted by the species of luminescent material.
  • the energy conversion can be optimized and the efficiency of the module according to the invention can be further increased.
  • the latter can be provided with one or more further luminescence concentrator modules, comprising at least one plate-shaped substrate made of transparent carrier material and an active layer arranged on a surface side of the substrate containing at least one species of luminescent material, lying one above the other, optically separated from each other, wherein the luminescence concentrator modules each have a different active layer, the different spectral regions of the sunlight use.
  • a plurality of luminescence concentrator modules can be installed in a so-called tandem arrangement.
  • the efficiency of such a tandem arrangement can be significantly increased compared to a single concentrator module. Conveniently, so the various
  • Wavelength shares of sunlight in the optically separated concentrator modules are collected and supplied to each adapted solar cells.
  • Optically separated according to the invention means that the luminescence concentrator modules are separated by a medium having a lower refractive index.
  • Modules can be selected so that the converted into luminescent light spectral regions of the light overlap.
  • this can be a device for absorption
  • luminescence or the concentrator modules still continuous radiation, such as thermal radiation
  • conversion is understood to mean the conversion of the light radiation energy into electrical energy.
  • the various embodiments of the above-described luminescence concentrator module can optionally be realized individually or in combination with one another
  • the invention further relates to a method for producing a luminescence concentrator module which comprises at least the following steps:
  • the active layer can be removed without residue if necessary and is renewable by applying a new active layer.
  • the active layer may be, for example, a clearcoat or a film containing one or more luminescent species.
  • the luminescent material may be a fluorescent, especially organic, dye. Examples of suitable dyes according to the invention are rhodamine, fluorescein and coumarin dyes, this list is not meant to be exhaustive. In this case, reference is made explicitly to the executors for the luminescence concentrator module according to the invention.
  • step C) can be replaced in step C) according to the invention by a novel active layer according to the invention.
  • This newly applied coating may conveniently also be renewable.
  • the entire module must be replaced.
  • the service life of such a module can be significantly extended.
  • the cost-effectiveness and customer acceptance of photovoltaic concepts in connection with luminescence concentrator modules according to the invention can be increased.
  • Step C) of the process according to the invention can be repeated almost as often as desired.
  • the service life of the module is limited only by mechanical damage to the substrate plate or solar cell.
  • the active film-like coating can be designed as a peelable paint or as a peelable film.
  • the luminescent layer can be realized as a water-resistant, but with solvents, such as alcohols, washable paint. Removing the active
  • Layer can therefore according to the invention in a simple manner, for example by removing the active layer by hand, take place.
  • the active renewable layer newly applied in step C) may be the same or different than the original or previous active layer.
  • the application of the active layer in step B) and / or step C) can be effected by simple and known lacquer application processes, in particular by means of spraying, spraying, brushing or rolling.
  • both the removal and the reapplication of the active layer may also be carried out by an end customer himself and does not require the involvement of specialist personnel or customer service, so that no additional costs for an end customer have to arise.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a luminescence concentrator module according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic oblique plan view of a double module according to the invention
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a luminescence concentrator module 1 according to the invention. This has a plate-shaped substrate
  • the substrate 2 may be, for example, a glass sheet or a sheet of plastic such as polycarbonate or polymethylmethacrylate.
  • the glass sheet or plate made of transparent material as a substrate may be formed in particular plane-parallel with two opposite surface-extended surface sides and relatively narrow end faces. It is essential for the substrate 2 according to the invention that the transparent carrier material has a higher refractive index than the surrounding medium.
  • the surrounding medium is usually air.
  • an active layer 3 is arranged, which comprises at least one species 4 of luminescent
  • the active layer is renewable.
  • the active layer 3 which is also called a luminescent layer with the contained luminescent species 4, can be removed from the substrate, in particular without residue, and replaced by a new active layer 3.
  • a luminescent species 4 in the active layer 3 and an incident light beam A are shown.
  • the substrate and the renewable luminescent layer are optically bonded together according to the invention.
  • both layers have the same as possible refractive index.
  • the renewal of the active layer 3 may, according to its durability, for example, take place at periodic intervals or at irregular intervals.
  • the luminescent species 4 may be, for example, a fluorescent dye, the short-wave
  • a solar cell 5 may be arranged, which optimally to the
  • the luminescent layer for example, as a peelable paint or as a washable
  • the active layer which is subject to aging, inter alia by the fact that the luminescent species 4 usually has only a limited durability, obtained by a new fresh active layer 3, the performance of the modules 1, or restored, become.
  • FIG. 2 shows a luminescence concentrator module 1 a according to the invention, the latter being arranged with another luminescent concentrator module 1 b optically, for example separated by an air gap 7, from one another to form a double module.
  • the solar cell on the, facing the viewer, front was omitted for schematic and simplified representation of the beam paths in the figure.
  • the luminescence concentrator 1 a, on which the radiation to be used first impinges, may expediently be designed so that the shorter-wavelength and higher-energy components of the sunlight, including the UV, in
  • Luminescent light in particular fluorescent light, also short wavelengths are converted.
  • the solar cell 5a can be adapted to this wavelength range, that is, consist of a semiconductor material with a relatively high band gap.
  • the luminescent species 4a in the active layer 3a absorbs only in the region of short wavelengths, shown by the arrow A, and allows the light to pass unhindered in overlying wavelength ranges.
  • This applies to the luminescence concentrator 1 b which comprises a luminescent layer 3 b, which can convert a further wavelength range B and supplies the solar cell 5 b.
  • the solar cell 5b may also be designed according to the emitted radiation of the luminescent species 4b and consist of a semiconductor material of smaller band gap than the solar cell 5a.
  • the invention it is possible to arrange more than two modules 1 a, 1 b together functionally with respect to a multiple concentrator module and thus successively use all wavelength ranges for generating electrical energy.
  • One or all active layers 3a and 3b can be made renewable according to the invention.
  • This can be, for example, an additional flat thin-film solar cell which can use transmitted light up to 1100 nm.
  • the invention provides a luminescence concentrator module with which the service life can be extended compared to previously known modules.
  • the economy and environmental compatibility, especially in connection with the use as a luminescent solar concentrator module, can be significantly increased.
  • previously known luminescence concentrator structures can be adapted and improved according to the invention in a simple manner by using a renewable active layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1), mindestens umfassend ein plattenförmiges Substrat (2) aus transparentem Trägermaterial und eine auf einer Oberflächenseite des Substrats (2) angeordnete aktive Schicht (3), enthaltend mindestens eine Spezies (4) aus lumineszierendem Material, wobei die aktive Schicht (3) erneuerbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lumineszenz-Konzentrator-Moduls (1).

Description

Beschreibung
Titel
Lumineszenz-Konzentrator-Modul mit erneuerbarer aktiver Schicht Die Erfindung vorliegende Erfindung betrifft ein Lumineszenz-Konzentrator-Modul mit einer erneuerbaren aktiven Schicht und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Moduls.
Stand der Technik
Die Verringerung der Kosten der erzeugten elektrischen Energie ist das Hauptziel der Entwicklung neuer Photovoltaik(PV)-Konzepte. Der Ertrag eines Solarmoduls hängt im Wesentlichen von der aktiven Fläche und der Konversionseffizienz der Zelle ab. Da die Kosten einer Solarzelle jedoch mit ihrer Fläche deutlich ansteigen, bringt eine einfache Vergrößerung nur geringe wirtschaftliche Vorteile. Attraktiv ist daher die Verwendung von Konzentratoren, bei denen das Sonnenlicht mit Linsen oder Hohlspiegeln auf kleine, aber hocheffiziente Zellen gebündelt wird. Diese klassischen Konzentrator-Konzepte erfordern jedoch eine mechanische Nachführung des jeweiligen Konzentrator Moduls, um den jeweiligen Sonnenstand zu berücksichtigen.
Neben diesen klassischen Konzentratoren wurden so genannte Lumineszenz- Solarkonzentratoren (LSCs') entwickelt, die keine Nachführung des Moduls zur Anpassung an den jeweiligen Sonnenstand benötigen. Das Wirkprinzip von Lumineszenz-Solarkonzentratoren wurde bereits 1977 von Goetzberger und
Greuble in Appl.Phys.14 (1977) 123-139 beschrieben, jedoch waren die damals verfügbaren lumineszierenden Farbstoffe noch nicht leistungsfähig genug. Lumineszenz-Konzentratoren weisen in einem Grundaufbau, wie er auch in High-Efficiency Organic Solar Concentrators for Photovoltaics, Michael J. Currie, et al., Science 321 , 226 (2008) beschrieben ist, eine transparente Glas- oder
Kunststoffplatte auf, die mit einer lumineszierenden Schicht, zum Beispiel aus einem lumineszierenden organischen Farbstoff, versehen sind. Diese lumineszierende Schicht, auch Lumineszenzschicht genannt, absorbiert einen bestimmten Spektralbereich des Sonnenlichts, beispielsweise blau und emittiert Licht mit einer etwas größeren Wellenlänge, wie zum Beispiel grün. Das erzeugte Licht, insbesondere Fluoreszenzlicht, koppelt in das System wie in einen Lichtleiter ein und wird überwiegend durch Totalreflexion an den Plattenoberflächen in der Platte gehalten und wird an einer Stirnseite auf eine für die für die entsprechende Wellenlänge angepasste Solarzelle geleitet. In der vorstehend genannten Veröffentlichung von Currie et al., sowie in der Patentschrift DE 26 20 1 15 C2 ist außerdem beschrieben, dass zur Erhöhung des Wirkungsgrads mehrere solcher transparenter Platten mit verschiedenen Lumineszenzschichten in einem Mehrfach-Konzentrator, einer so genannten Tandemanordnung, verbaut werden können, der sukzessive alle Spektralbereiche des Sonnenlichts nutzen kann.
Die für die Lumineszenzschicht bisher verwendeten organischen Farbstoffe haben nur eine begrenzte Haltbarkeit. Dies gilt in besonderem Maß für die Bedingungen, denen ein Solarkonzentrator-Modul ausgesetzt ist, wie zum Beispiel hohe Temperaturen und Sonnenlicht. Das regelmäßige Entsorgen und Ersetzen der Solarkonzentrator-Module senkt nicht nur die Wirtschaftlichkeit und
Umweltverträglichkeit dieser Technologie, sondern stellt unabhängig von allen sachlichen Überlegungen auch ein Imageproblem dar und wirkt sich negativ auf die Kundenakzeptanz aus. Zur Verbesserung der Haltbarkeit der Lumineszenz-Konzentrator-Module wird verstärkt an neuen und haltbareren Farbstoffen geforscht und diese langlebiger zu machen (Craig Morris, Photovoltaik 01/2009, S.56-57).
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen ein Lumineszenz-Konzentrator-Modul bereitzustellen, das mindestens ein plattenformiges Substrat aus transparentem Trägermaterial und eine auf einer Oberflächenseite des Substrats angeordnete aktive Schicht, enthaltend mindestens eine Spezies aus lumineszierendem Material, umfasst, wobei die aktive Schicht erneuerbar ist. Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß die aktive Schicht mit der lumineszierenden Spezies vom Substrat, insbesondere rückstandsfrei, entfernt und durch eine neue aktive Schicht ersetzt werden. Die Erneuerung der aktiven Schicht kann, entsprechend ihrer Haltbarkeit, beispielsweise in periodischen Intervallen oder auch in unregelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen.
Das plattenförmige Substrat aus transparentem Trägermaterial kann zum Beispiel eine Glasscheibe oder eine Platte aus Kunststoff, wie Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat, sein. Die Glasscheiben oder Platten können, insbesondere planparallel, mit zwei einander gegenüberliegenden flächig ausgedehnten Oberflächenseiten und dazu relativ schmalen Stirnflächen ausgebildet sein. Wesentlich für das erfindungsgemäße Substrat ist, dass das transparente Trägermaterial einen höheren Brechungsindex aufweist als das umgebende Medium, wobei das umgebende Medium insbesondere Luft sein kann.
Die aktive Schicht wird erfindungsgemäß auch als Lumineszenzschicht bezeichnet.
Das Substrat mit der darauf aufgebrachten Lumineszenzschicht wird erfindungsgemäß auch als Kollektorplatte bezeichnet. Vorzugsweise werden Substrat und Lumineszenzschicht so gewählt, dass sie annähernd den gleichen Brechungsindex aufweisen, so dass die aktive Schicht und das Substrat eine optische Einheit bilden. Mit anderen Worten sind Substrat und aktive Schicht optisch miteinander gekoppelt.
Vorteilhafterweise muss erfindungsgemäß, anders als bei den bisher bekannten Konzepten, nicht mehr nach Ablauf der Haltbarkeit der aktiven Schicht das komplette Konzentrator-Modul ausgetauscht werden, sondern es wird nur die Lumineszenzschicht ersetzt. Hieraus ergeben sich ökologische und durch Kosteneinsparung auch wirtschaftliche Vorteile gegenüber den Einweg- Konzentrator-Modulen, die nach Ablauf ihrer Lebensdauer komplett entsorgt werden müssen. Zudem ist es außerdem möglich die aktive Schicht durch eine identisch zusammengesetzte und ausgestaltete Schicht oder durch eine hiervon verschiedene Schicht zu ersetzen. Beispielsweise kann gegebenenfalls eine aktive Schicht mit einer verbesserten oder effektiveren lumineszierenden Spezies aufgetragen werden. Vorteilhafterweise können bisher bekannten Modul- Aufbauten einfach erfindungsgemäß mit einer erneuerbaren Lumineszenzschicht angepasst werden und somit eine deutlich verlängerte Standzeit aufweisen. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Spezies aus lumineszierendem
Material in der aktiven Schicht ein fluoreszierender Farbstoff, insbesondere ein fluoreszierender organischer Farbstoff, sein. Beispiele für solche organischen Farbstoffe sind Rhodamin-, Fluorescein-, Xanthen-, Cyanin-, Oxazin-, Perylen-, Naphthylimid-, Naphtyldiimid-, Stilben-, Pyrromethen- und Cumarin-Farbstoffe. Diese Aufzählung ist nicht abschließend und es sind erfindungsgemäß auch
Mischungen aus mehreren Farbstoffen, insbesondere den vorstehend genannten organischen Farbstoffen, und/oder andere fluoreszierende Spezies oder komplexere Fluoreszenzsysteme einsetzbar, wie zum Beispiel in der bereits zitierten Arbeit von Currie et al. gezeigt 4-(dicyano-methylen)-2-t-butyl-6-(1 , 1 ,7,7- tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran zusammen mit Rubren unter Ausnutzung eines Förster-Energietransfers.
Als aktive Spezies können erfindungsgemäß auch Quantenpunkte eingesetzt werden, wobei hierunter anorganische Nanopartikel verstanden werden, die insbesondere Fluoreszenzeigenschaften aufweisen, nanoskalig sind und insbesondere aus halbleitenden Materialien bestehen. Bevorzugt können als Quantenpunkte gemäß der vorliegenden Erfindung halbleitende Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GalnP/lnP, CdO, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, HgS, HgSe und HgTe eingesetzt werden. Die Quantenpunkte können gemäß der
Erfindung darüber hinaus auch mit einer organischen Hülle ummantelt sein. Zur Hydrophobisierung der Quantenpunkte können diese bevorzugt mit langkettigen Alkylaminen, Alkenylaminen, aromatischen Aminen, Thiolen, Carbonsäuren, Carbonsäureestern, Phosphorsäureestern, Phosphonsäureestern, Phosphenen und/oder Phosphanoxiden umgeben werden. Zur Hydrophilierung können diese bevorzugt mit Mercaptocabonsäuren, Aminocarbonsäuren, Thioalkoholen, Aminoalkoholen, Aminoalkylsiloxanen, Thioalkylsiloxanen, Hydroxycarbonsäuren und/oder Carbonsäureestern ummantelt sein. Quantenpunkte können wie vorstehend auch zu den organischen Farbstoffen angedeutet, auch in Mischung mit anderen fluoreszierenden Spezies in der aktiven Schicht eingesetzt werden. Die aktive Schicht des Lumineszenz-Konzentrator-Moduls kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als abziehbarer Lack und/oder abziehbare Folie ausgestaltet sein. Hierbei kann die lumineszierende Spezies beispielsweise in einen Klarlack eingebracht und mit diesem als filmförmige Beschichtung, insbesondere Polymerbeschichtung, auf das Substrat aufgetragen werden, wobei dieser erfindungsgemäß bei Bedarf vom Substrat wieder folienartig abziehbar ist. Die lumineszierende Spezies kann beispielsweise in Monomeren oder Monomerlösungen oder - dispersionen des Lacksystems eingemischt, insbesondere dispergiert oder gelöst werden. Die Auftragung des Lacks zur Bildung der Lumineszenzschicht auf das Substrat kann erfindungsgemäß durch einfache und bekannte Lackapplikationsverfahren erfolgen. Die Auftragung des Lacks kann beispielsweise mittels Spritzpistole, durch Walzen-, Rollen- oder Pinselauftrag durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann daher die Erneuerung der aktiven Schicht im erfindungsgemäßen Lumineszenz- Konzentrator Modul auch durch einen Endabnehmer selbst erfolgen. Besonders geeignete Lacke weisen einen geringen optischen Absorptionskoeffizienten in solaren Spektralbereichen und weiterhin einen Brechungsindex auf, der dem des Substrats möglichst nahe kommt.
Lacksysteme, die erfindungsgemäß geeignete folienartig abziehbare, filmförmige Beschichtungen bilden können, sind bekannt. Beispielsweise sind in der DE 41 10 136 A1 , DE 41 10 097 A1 , DE 196 49 263 C1 , DE 600 25 775 T2 und DE 43 25 566 A1 geeignete Lacksysteme als Basissysteme für die erfindungsgemäße lumineszierende aktive Schicht beschrieben. Diese Lacksysteme sind witterungsbeständig und auch für Glas- oder Kunststoffoberflächen geeignet. Aus den Lacksystemen, die in der DE 41 10 136 A1 beschrieben sind können beispielsweise auch selbsthaftende Folien erzeugt werden, die nachfolgend auf eine Substratoberfläche aufgebracht und auch nach längeren Zeiträumen von beispielsweise einem Jahr wieder restlos vom Substrat entfernt werden können. Die filmförmigen Beschichtungen lassen sich mit der Hand als Folie abziehen.
Vorteilhafte Lacksysteme, die erfindungsgemäß als Basissystem für die Aufnahme der lumineszierenden Spezies eingesetzt und auf Substrate, wie Glasscheiben filmförmig aufgetragen werden können, sind beispielsweise auch wasserbasierende Acrylatpolymere, die UV-lichtbeständig und wetterfest sind. Die aktive Spezies kann beispielsweise Solche Lacke sind leicht durch Aufsprühen per Spritzpistole, aber auch mit Walze oder Pinsel auf ein erfindungsgemäßes Substrat auftragbar. Auch nach Zeiträumen können solche Lacke rückstandslos und sehr einfach per Hand wieder abgelöst werden. Vorteilhafterweise benötigt der Lackauftrag keine Vorbehandlung wie eine Grundierung oder Schleifen und ist daher einfach und kostengünstig. Abgezogene, feste Lackreste können dem Recyclingsystem für Leichtverpackungen„Gelber Sack' zugeführt werden.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lumineszenz- Konzentrator-Moduls kann die aktive Schicht als abwaschbarer und wieder auftragbarer Lack ausgestaltet sein. Hierbei ist im Hinblick auf die Witterungsbeständigkeit ein wasserresistenter, jedoch mit anderen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Alkoholen, Terpentin ablösbarer und/oder löslicher Lack vorteilhaft.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Lumineszenz-Konzentrator- Modul mit mindestens einer Solarzelle gekoppelt sein. Dieses wird erfindungsgemäß auch als Lumineszenz-Solarkonzentrator-Modul oder Lumineszenz Solarmodul bezeichnet. Die Solarzellen können insbesondere an den Stirnflächen der Kollektorplatte angeordnet werden. Die Solarzellen können beispielsweise mit einem optisch transparenten Kleber befestigt werden. Hierbei können die Solarzellen die Kollektorplatte als Rahmen vollständig umgeben oder nur an ausgewählten Stirnflächen angebracht sein. Die Lumineszenzschicht absorbiert kurzwelliges Sonnenlicht und emittiert Licht einer größeren Wellenlänge, welches größtenteils in das transparente Substrat eingekoppelt und wie in einem Lichtleiter auf die Solarzellen an der Stirnfläche gelenkt wird. Die Stirnflächen bilden somit jeweils eine Lumineszenzlicht-Austrittsfläche. Somit kann erfindungsgemäß eine effiziente Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie erreicht werden. Wenn die Stirnflächen nicht vollständig mit Solarzellen versehen werden, kann ein Teil der Stirnflächen der Kollektorplatte verspiegelt werden. Auf diese Weise können Strahlungsverluste vermieden und der Wirkungsgrad erhöht werden, wobei gleichzeitig die Anzahl der kostenintensiven Solarzellen verringert werden kann. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Solarzelle auf einen bestimmten Wellenlängenbereich des Lichts, der von der Spezies aus lumineszierendem Material emittiert wird, abgestimmt ist. Vorteilhafterweise kann hierdurch die Energieumwandlung optimiert und der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Moduls weiter erhöht werden.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lumineszenz- Konzentrator-Moduls kann dieses mit einem oder mehreren weiteren Lumineszenz-Konzentrator-Modulen, mindestens umfassend ein plattenförmiges Substrat aus transparentem Trägermaterial und eine auf einer Oberflächenseite des Substrats angeordnete aktive Schicht enthaltend mindestens eine Spezies aus lumineszierendem Material, übereinander liegend, optisch voneinander getrennt angeordnet sein, wobei die Lumineszenz-Konzentrator-Module jeweils eine unterschiedliche aktive Schicht aufweisen, die verschiedene Spektralbereiche des Sonnenlichts nutzen.
Mit anderen Worten können mehrere Lumineszenz-Konzentrator-Module in einer so genannten Tandemanordnung verbaut sein. Der Wirkungsgrad einer solchen Tandemanordnung kann hierbei gegenüber einem einzelnen Konzentrator-Modul wesentlich erhöht werden. Zweckmäßigerweise können so die verschiedenen
Wellenlängenanteile des Sonnenlichts in den optisch getrennten Konzentrator- Modulen gesammelt und jeweils angepassten Solarzellen zugeführt werden. Optisch getrennt bedeutet erfindungsgemäß, dass die Lumineszenz- Konzentrator-Module durch ein Medium mit geringerem Brechungsindex getrennt sind. Die verschiedenen aktiven Schichten der erfindungsgemäßen Konzentrator-
Module können dabei so ausgewählt sein, dass die in Lumineszenzlicht umgesetzten Spektralbereiche des Lichts überlappen.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lumineszenz- Konzentrator-Moduls kann dieses eine Vorrichtung zur Absorption und
Umsetzung der durch das oder die Lumineszenz-Konzentrator-Module noch durchgehenden Strahlung, beispielsweise Wärmestrahlung, umfassen. Erfindungsgemäß wird unter Umsetzung die Umwandlung der Lichtstrahlungsenergie in elektrische Energie verstanden. Vorteilhafterweise ist es erfindungsgemäß möglich, sukzessive alle Spektralbereiche des Lichtes zu nutzen und so den Wirkungsgrad der Module zu optimieren. Erfindungsgemäß umfasst ist auch, dass die verschiedenen Ausgestaltungen des vorstehend beschriebenen Lumineszenz-Konzentrator-Moduls gegebenenfalls einzeln oder in Kombination miteinander realisiert werden können
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Lumineszenz- Konzentrator-Moduls, welches mindestens die folgenden Schritte umfasst:
A) Bereitstellen eines plattenförmigen Substrats aus transparentem Trägermaterial,
B) Aufbringen einer aktiven Schicht, enthaltend mindestens eine Spezies aus lumineszierendem Material, als filmförmige Beschichtung auf eine Oberflächenseite des Substrats, wobei
C) die aktive Schicht bei Bedarf rückstandsfrei entfernt werden kann und durch Aufbringung einer neuen aktiven Schicht erneuerbar ist.
Die aktive Schicht kann beispielsweise ein Klarlack oder eine Folie enthaltend eine oder mehrere lumineszierende Spezies sein. Das lumineszierende Material kann ein fluoreszierender, insbesondere organischer, Farbstoff, sein. Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Farbstoffe sind Rhodamin-, Fluorescein- und Cumarin-Farbstoffe, wobei diese Aufzählung nicht abschließend zu verstehen ist. Hierbei wird explizit auf die Ausfühuren zum erfindungsgemäßen Lumineszenz- Konzentrator-Modul Bezug genommen.
Sofern die aktive Schicht, beispielsweise durch Alterung oder Beschädigung, nicht mehr funktionstüchtig ist, kann diese in Schritt C) erfindungsgemäß durch eine neue erfindungsgemäße aktive Schicht ersetzt werden. Diese neu aufgebrachte Beschichtung kann zweckmäßigerweise ebenfalls erneuerbar sein. Somit muss vorteilhafterweise nicht mehr, wie bisher üblich, das gesamte Modul ersetzt werden. Die Standzeit eines solchen Moduls kann deutlich verlängert werden. Insgesamt kann die Wirtschaftlichkeit und die Kundenakzeptanz von Photovoltaik-Konzepten im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Lumineszenz-Konzentrator-Modulen gesteigert werden. Schritt C) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nahezu beliebig oft wiederholt werden. Die Standzeit des Moduls wird nur noch durch mechanische Beschädigungen von Substratplatte oder Solarzelle beschränkt. Insbesondere kann die aktive filmförmige Beschichtung als ein abziehbarer Lack oder als abziehbare Folie ausgestaltet sein. Alternativ kann die Lumineszenzschicht als wasserresistenter, jedoch mit Lösungsmitteln, wie Alkoholen, abwaschbarer Lack realisiert werden. Das Entfernen der aktiven
Schicht kann erfindungsgemäß daher auf einfache Weise, beispielsweise durch Abziehen der aktiven Schicht per Hand, erfolgen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die in Schritt C) neu aufgebrachte aktive erneuerbare Schicht gleich oder unterschiedlich zu der ursprünglichen, oder der vorherigen aktiven Schicht gewählt sein kann. Gegebenenfalls besteht hier erfindungsgemäß sogar die Möglichkeit verbesserte Beschichtungen aufzubringen, die beispielsweise einen haltbareren oder effektiveren fluoreszierenden Farbstoff enthalten.
In einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann das Aufbringen der aktiven Schicht in Schritt B) und/oder Schritt C) durch einfache und bekannte Lackapplikationsprozesse, insbesondere mittels Spritzen, Sprühen, Pinseln oder Rollen, erfolgen. Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß daher sowohl die Entfernung als auch die Neuaufbringung der aktiven Schicht gegebenenfalls auch durch einen Endkunden selbst erfolgen und erfordert keine Heranziehung von Fachpersonal oder eines Kundendienstes, so dass hierfür keine zusätzlichen Kosten für einen Endkunden entstehen müssen. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Vorteile eines erfindungsgemäßen
Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit den Ausgestaltungen des Lumineszenz-Konzentrator-Moduls verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Figur erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lumineszenz-Konzentrator-Moduls, Fig. 2 eine schematische schräge Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Zweifach-Modul;
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Lumineszenz-Konzentrator-Moduls 1. Dieses weist ein plattenförmiges Substrat
2 aus transparentem Trägermaterial auf. Das Substrat 2 kann zum Beispiel eine Glasscheibe oder eine Platte aus Kunststoff, wie Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat, sein. Die Glasscheibe oder Platte aus transparentem Material als Substrat kann insbesondere planparallel mit zwei einander gegenüberliegenden flächig ausgedehnten Oberflächenseiten und dazu relativ schmalen Stirnflächen ausgebildet sein. Wesentlich für das erfindungsgemäße Substrat 2 ist, dass das transparente Trägermaterial einen höheren Brechungsindex aufweist als das umgebende Medium. Das umgebende Medium ist in der Regel Luft. Auf einer Oberflächenseite des Substrats 2 ist eine aktive Schicht 3 angeordnet, die mindestens eine Spezies 4 aus lumineszierendem
Material enthält, wobei erfindungsgemäß die aktive Schicht erneuerbar ist. Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß die aktive Schicht 3, die auch Lumineszenzschicht genannt wird mit der enthaltenen lumineszierenden Spezies 4 vom Substrat, insbesondere rückstandsfrei, entfernt und durch eine neue aktive Schicht 3 ersetzt werden. Ausschließlich zum Zwecke der Übersichtlichkeit ist nur eine lumineszierende Spezies 4 in der aktiven Schicht 3, sowie ein einfallender Lichtstrahl A gezeigt. Das Substrat und die erneuerbare Lumineszenzschicht sind erfindungsgemäß optisch miteinander verbunden. Bevorzugt weisen beide Schichten einen möglichst gleichen Brechungsindex auf. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Reflektion von Strahlen an der
Berührungsfläche zwischen aktiver Schicht 3 und dem Substrat 2 minimiert werden. Die Erneuerung der aktiven Schicht 3 kann, entsprechend ihrer Haltbarkeit, beispielsweise in periodischen Intervallen oder auch in unregelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen. Die lumineszierende Spezies 4 kann beispielsweise ein fluoreszierender Farbstoff sein, der kurzwellige
Sonnenstrahlung absorbiert und weniger energetische Strahlung, ebenfalls der Übersichtlichkeit halber vereinfacht mit drei Strahlengängen B dargestellt, emittiert, welche größtenteils in das Substrat 2 einkoppelt und wie in einem Lichtleiter an die Stirnflächen gelenkt wird. An einer oder mehreren Stirnflächen kann eine Solarzelle 5 angeordnet sein, die optimalerweise an den
Wellenlängenbereich der emittierten Strahlung angepasst ist. Auf diese Weise kann die Umsetzung der Lichtenergie in elektrische Energie effizienter erfolgen. Um Strahlungsverluste zu vermeiden und darüber hinaus teure Solarzellen einsparen zu können, können an weiteren Stirnflächen des Substrats 2 Reflektoren, also Spiegel 6, angeordnet sein. Erfindungsgemäß kann die Lumineszenzschicht beispielsweise als abziehbarer Lack oder als abwaschbarer
Lack realisiert sein. Vorteilhafterweise kann durch den Ersatz der aktiven Schicht, die einer Alterung unterliegt, unter anderem dadurch, dass die lumineszierende Spezies 4 in der Regel nur eine begrenzte Haltbarkeit aufweist, durch eine neue frische aktive Schicht 3 die Leistungsfähigkeit der Module 1 erhalten, beziehungsweise wieder hergestellt, werden.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäßes Lumineszenz-Konzentrator-Modul 1 a, wobei dieses mit einem weiteren Lumineszenz-Konzentrator-Modul 1 b optisch, beispielsweise durch einen Luftspalt 7 voneinander getrennt übereinander zu einem Zweifachmodul angeordnet ist. Die Solarzelle auf der, dem Betrachter zugewandten, Frontseite wurde zur schematischen und vereinfachten Darstellung der Strahlengänge in der Figur weggelassen. Der Lumineszenz- Konzentrator 1 a, auf den die zu nutzende Strahlung zuerst auftrifft, kann zweckmäßigerweise so ausgelegt sein, dass die kurzwelligeren und höher energetischen Anteile des Sonnenlichts, einschließlich des UV, in
Lumineszenzlicht, insbesondere Fluoreszenzlicht, ebenfalls kurzer Wellenlängen umgewandelt werden. Die Solarzelle 5a kann auf diesen Wellenlängenbereich angepasst sein, dass heißt aus einem Halbleitermaterial mit einem relativ hohen Bandabstand bestehen. Die lumineszierende Spezies 4a in der aktiven Schicht 3a absorbiert nur im Bereich kurzer Wellenlängen, dargestellt mit dem Pfeil A, und lässt das Licht in darüberliegenden Wellenlängenbereichen ungehindert passieren. Dieses trifft auf den Lumineszenz-Konzentrator 1 b, der eine Lumineszenzschicht 3b umfasst, der einen weiteren Wellenlängenbereich B umwandeln kann und der Solarzelle 5b zuführt. Die Solarzelle 5b kann ebenfalls entsprechend der emittierten Strahlung der lumineszierenden Spezies 4b ausgelegt sein und aus einem Halbleitermaterial geringeren Bandabstands als die Solarzelle 5a bestehen. Erfindungsgemäß ist es möglich mehr als zwei Module 1 a, 1 b miteinander funktionell zu einem Mehrfach-Konzentrator-Modul anzuordnen und so sukzessive alle Wellenlängenbereiche zur Erzeugung elektrischer Energie zu nutzen. Eine oder alle aktiven Schichten 3a und 3b können erfindungsgemäß erneuerbar ausgeführt werden. Es ist erfindungsgemäß auch möglich ein Lumineszenz-Konzentrator-Modul 1 a oder ein damit gebildetes Zweifach- oder Mehrfach-Lumineszenz-Konzentrator-Modul zusätzlich mit einer Vorrichtung zu kombinieren, die die durch die Solarzellen nicht umsetzbare Strahlung, wie zum Beispiel Wärmestrahlung, absorbiert und gegebenenfalls zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen kann. Dies kann beispielsweise eine zusätzliche flächige Dünnschichtsolarzelle sein, die transmittierendes Licht bis zu 1 100 nm nutzen kann.
Zusammenfassend wird erfindungsgemäß ein Lumineszenz-Konzentrator-Modul bereitgestellt mit dem die Standzeit gegenüber bisher bekannten Modulen verlängert werden kann. Die Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit, insbesondere in Verbindung mit der Nutzung als Lumineszenz- Solarkonzentrator-Modul, kann deutlich gesteigert werden. Vorteilhafterweise können bisher bekannte Lumineszenz-Konzentrator Aufbauten auf einfache Weise durch Verwendung einer erneuerbaren aktiven Schicht erfindungsgemäß angepasst und verbessert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ), mindestens umfassend ein plattenformiges Substrat (2) aus transparentem Trägermaterial und eine auf einer Oberflächenseite des Substrats (2) angeordnete aktive Schicht (3), enthaltend mindestens eine Spezies aus lumineszierendem Material (4), dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (3) erneuerbar ist.
2. Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spezies (4) aus lumineszierendem Material ein fluoreszierender Farbstoff, insbesondere ein fluoreszierender organischer Farbstoff, ist.
3. Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (3) als abziehbarer Lack und/oder abziehbare Folie ausgestaltet ist.
4. Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (3) als abwaschbarer und wieder auftragbarer Lack ausgestaltet ist.
5. Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer Solarzelle (5) gekoppelt ist.
6. Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (5) auf einen bestimmten Wellenlängenbereich des Lichts, der von der Spezies (4) aus lumineszierendem Material emittiert wird, abgestimmt ist.
7. Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem oder mehreren weiteren Lumineszenz-Konzentrator-Modulen (1 b) mindestens umfassend ein plattenförmiges Substrat (2b) aus transparentem Trägermaterial und eine auf einer Oberflächenseite des Substrats (2b) angeordnete aktive Schicht (3b) enthaltend mindestens eine Spezies (4b) aus lumineszierendem Material, übereinander liegend, optisch voneinander getrennt, angeordnet ist, wobei die Lumineszenz-Konzentrator-Module (1 a, 1 b) jeweils eine unterschiedliche aktive Schicht (3a, 3b) aufweisen, die verschiedene Spektralbereiche des Lichts, insbesondere Sonnenlichts, nutzen.
Lumineszenz-Konzentrator-Modul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Vorrichtung zur Absorption und Umsetzung, der durch das oder die Lumineszenz-Konzentrator- Module durchgehenden Strahlung umfasst.
9. Verfahren zur Herstellung eines Lumineszenz-Konzentrator-Moduls (1 ) mindestens umfassend die folgenden Schritte
A) Bereitstellen eines plattenförmigen Substrats (2) aus transparentem Trägermaterial,
B) Aufbringen einer aktiven Schicht (3), enthaltend mindestens eine Spezies (4) aus lumineszierendem Material, als filmförmige Beschichtung auf eine Oberflächenseite des Substrats (2), wobei
C) die aktive Schicht (3) bei Bedarf rückstandsfrei entfernt werden kann und durch Aufbringen einer neuen aktiven Schicht erneuerbar ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der aktiven Schicht (3) in Schritt B) und/oder Schritt C) durch Lackapplikationsprozesse, insbesondere mittels Spritzen, Sprühen, Pinseln oder Rollen, erfolgt.
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