ES2364665B1 - Sistema de captación y concentración de luz. - Google Patents

Sistema de captación y concentración de luz. Download PDF

Info

Publication number
ES2364665B1
ES2364665B1 ES200803237A ES200803237A ES2364665B1 ES 2364665 B1 ES2364665 B1 ES 2364665B1 ES 200803237 A ES200803237 A ES 200803237A ES 200803237 A ES200803237 A ES 200803237A ES 2364665 B1 ES2364665 B1 ES 2364665B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
light
photodirector
transmission structure
concentrator
primary
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.)
Expired - Fee Related
Application number
ES200803237A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2364665A1 (es
Inventor
Juan Carlos Martinez Anton
Oscar Pereles Ligero
Daniel Vazquez Molini
Eusebio Bernabeu Martínez
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.)
Abengoa Solar New Technologies SA
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies SA
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
Priority to ES200803237A priority Critical patent/ES2364665B1/es
Application filed by Abengoa Solar New Technologies SA filed Critical Abengoa Solar New Technologies SA
Priority to EP09826469.0A priority patent/EP2356379A4/en
Priority to CN200980154257XA priority patent/CN102272537B/zh
Priority to US12/389,466 priority patent/US20100116336A1/en
Priority to PCT/US2009/034630 priority patent/WO2010056382A1/en
Priority to CN2009801542601A priority patent/CN102272538B/zh
Priority to US12/534,908 priority patent/US8320045B2/en
Priority to PCT/US2009/052629 priority patent/WO2010056405A1/en
Priority to EP09826481A priority patent/EP2356380A1/en
Publication of ES2364665A1 publication Critical patent/ES2364665A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2364665B1 publication Critical patent/ES2364665B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/12—Light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • 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
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide
    • G02B6/0048—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide with stepwise taper
    • H01L31/0522—
    • 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
    • H01L31/0543—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 refractive type, e.g. lenses
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/10—Prisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • 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
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • 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

Abstract

Un sistema de captación y concentración de luz consta de un concentrador primario de luz, una estructura de transmisión de luz y una estructura fotodirectora asociada ópticamente con el concentrador primario de luz. El sistema puede constar de un concentrador secundarlo de luz. Cada sistema-unidad consta de una serie de concentradores primarios de luz y una serie correspondiente de estructuras fotodirectoras, y una sólo una estructura simple de transmisión. Una célula fotovoltaica (PV) puede asociarse de modo ventajoso con cada sistema-unidad. Los concentradores primarios enfocan la radiación solar en las correspondientes estructuras fotodirectoras incorporadas en una estructura de transmisión de luz en forma de guía de onda de tipo laminar de baja relación de aspecto. Cada estructura fotodirectora intercepta la luz enfocada y la desvía transversalmente para que circule a lo largo de una estructura de transmisión por medio de reflexión interna total (TIR) hacia un extremo de salida de la estructura de transmisión de luz, por el que puede ingresar en una célula PV. El concentrador secundario opcional de luz puede concentrar más la luz que sale por la salida de la estructura de transmisión acoplada a la célula PV.

Description

Sistema de captación y concentración de luz.
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
Las realizaciones de la invención se relacionan generalmente con un sistema de captación y concentración de luz. Más concretamente, estas realizaciones están directamente relacionadas con un sistema de captación y concentración de radiación solar y los componentes de tal sistema; con métodos de captación, transporte y concentración de luz y las realizaciones del tal sistema y de sus componentes; y más concretamente con un sistema fotovoltaico de concentración de energía solar (concentrated photo-voltaic, CPV).
Descripción del estado de la técnica
Desde el siglo XX hasta la fecha se han propuesto y creado numerosos sistemas de energía solar y componentes para materializar estos sistemas. Pese a ese esfuerzo del pasado y a los ingentes recursos dedicados a ello, los sistemas de energía solar existentes hoy en día no pueden competir en coste y rendimiento con las formas alternativas de generación de energía para uso comercial y residencial.
La figura 1 es una vista transversal que ilustra de modo esquemático un sistema fotovoltaico solar convencional genérico. La radiación solar 1 incide en un captador de luz 2, por ejemplo, una lente. La lente concentra (enfoca) la luz captada hacia un componente activo secundario 31 que puede transmitir la energía captada a una célula fotovoltaica (photovoltaic, PV) 8. Tal como muestra la figura 1, el sistema consta de una red lineal de tres unidades, cada una con una lente, un componente secundario y una célula PV.
Un objetivo muy conocido con respecto al diseño de los sistemas de captación solar es el de reducir las dimensiones de la unidad y aumentar su rendimiento. Es decir, los sistemas de energía solar podrían disfrutar de ventajas comerciales si fuesen relativamente delgados, compactos, de fácil instalación y acceso para su mantenimiento, y económicos.
Como se ve en la figura 1, hay una correspondencia biunívoca entre cada lente captadora y célula PV.
La figura 2 ilustra de modo análogo a la figura 1 un diseño más compacto del sistema. Se ha sustituido cada lente captadora 2 de la figura 1 por dos lentes captadoras de menor diámetro 21 y22, que captan en conjunto el mismo flujo luminoso que la única lente mayor 2 de la figura 1. Aunque el sistema desplegado en la figura 2 es más delgado que el sistema de la figura 1, la reducción de tamaño se logra a costa del doble de componentes activos 311,312 y células PV 81,82. Análogamente, si el componente de la lente 2 se dividiese en cuatro lentes más pequeñas, la cantidad de componentes activos y células PV se cuadruplicaría y así sucesivamente. El aumento resultante en la cantidad de componentes incrementa tanto el coste del sistema como su posible tasa de fallos.
A la vista de estos y otros retos conocidos que presenta la tecnología de la energía solar, los inventores han reconocido las ventajas y beneficios que ofrecen los sistemas de energía solar y componentes que son más delgados, compactos, eficaces, fiables, económicos y, en general, mejores con respecto a los modelos actuales.
Resumen de la invención
Una realización de la invención se destina a crear un sistema de captación y concentración de luz. El sistema consta de un concentrador de luz primario, una estructura simple de transmisión de luz y otra estructura fotodirectora. El sistema podría beneficiarse de incorporar un concentrador secundario de luz. El sistema podría además incluir una célula PV asociada a cada sistema-unidad que conste de una serie de concentradores primarios de luz y su correspondiente serie de estructuras fotodirectoras, una estructura simple de transmisión de luz y, opcionalmente, un concentrador secundario de luz.
Ilustrativamente, la radiación solar se enfoca, con una incidencia normal, sobre la superficie amplia de una estructura de transmisión en forma de guía de onda de tipo laminar delgada. Una estructura fotodirectora intercepta la luz enfocada en la estructura de transmisión y la desvía transversalmente para que recorra la superficie plana de la estructura de transmisión. Puede colocarse un concentrador secundario de luz para centrar la luz en la guía de onda y aprovechar la salida de la luz del extremo de salida de la guía de onda conectándola a una célula PV.
En función de realizaciones alternativas y no limitantes, el concentrador primario de luz puede ser de una variedad de componentes conocidos que pueden captar la radiación solar incidente y concentrarla en una superficie más pequeña. Los componentes refractarios (p. ej., lentes), los componentes reflectantes (p. ej., espejos) y los componentes difractares (p. ej., hologramas) son ejemplos no limitativos de concentradores primarios de luz que se pueden usar. De acuerdo con varios aspectos no limitantes, un concentrador de luz primario simple puede adoptar la forma de una lente convencional de enfoque, una lente de Fresnel, una lente cilíndrica plana, una lente cilíndrica curva (p. ej., una anular o un segmento de arco de esta), un espejo parabólico (o segmento del mismo) y otras formas conocidas en el ámbito. Los sistemas-unidad pueden estar formados, entre otros elementos, por concentradores primarios de luz en forma de lentes espaciadas no solapadas (p. ej., cuadradas, hexagonales, triangulares y con otras disposiciones), una lámina concentradora de tipo lenticular, cilíndrica y recta, y una lámina concentradora de tipo lenticular, cilíndrica y anular (o segmento de arco de esta).
La estructura simple de transmisión de luz asociada al sistema-unidad tiene la forma de una guía de onda laminar delgada; es decir, con un espesor, T, mucho menor que la longitud general, L, de la estructura, con lo que tiene una baja relación de aspecto definida por el cociente T/L. La estructura estará limitada por las superficies superior (arriba) e inferior (abajo), que definen el limite entre un índice de refracción más alto dentro de la estructura y un índice de refracción más bajo fuera de la estructura, con el objeto de facilitar la propagación de la luz a lo largo del interior de la estructura por medio de reflexión interna total (total infernal reflection, TIR) según el estado actual de la cuestión. La estructura tendrá un extremo (en lo sucesivo, “extremo de salida”) desde donde se propaga la luz fuera de la estructura de transmisión. De acuerdo con varios aspectos no limitantes, el interior de la estructura puede constar de materiales gaseosos, sólidos o líquidos adecuados para propagar la luz por medio de TIR, con o sin reflexión difusa o especular.
La estructura fotodirectora antes citada proporciona un medio por el cual la luz acumulada desde el concentrador primario de luz entra y/o se dirige en un determinado sentido de propagación por la estructura de transmisión de luz hacia el extremo de salida de la estructura de transmisión. De este modo, la estructura fotodirectora puede capturar adecuadamente el punto focal, por ejemplo, desde el concentrador primario de luz que en su mayoría incide normalmente en la superficie superior o inferior de la estructura de transmisión y la redirige, ilustrativamente, a 90 grados, para que se propague a lo largo de la estructura de transmisión hacia el extremo de salida. En un aspecto no limitante, la estructura directora de luz puede ser una superficie fotorreflectora cortada lateralmente en la superficie superior o inferior de la estructura de transmisión que refleja la luz de entrada por medio de TIR, reflexión especular, reflexión difusa, difracción, interferencia de haz múltiple y otros fenómenos ópticos conocidos para cambiar el sentido de un haz de luz en propagación. En cada estructura de transmisión simple, se asociarán múltiples estructuras fotodirectoras respectivamente con diversos concentradores primarios de luz de un sistema-unidad. Así, cada estructura fotodirectora puede ser una estructura finita o continua, dependiendo de la configuración y geometría de cada uno de los concentradores primarios de luz correspondientes. Según aspectos no limitantes, las superficies superior e inferior de la estructura de transmisión que contiene la estructura fotodirectora como partes integrales de su superficie podría tener una superficie superior o inferior plana, en forma de escalera o escalonada que puede ser plana o curva. Según realizaciones alternativas, las estructuras fotodirectoras pueden disponerse en el interior de la estructura de transmisión en forma de prismas, rejillas, puntos cuánticos, cristales fotónicos y otras estructuras que podrían cumplir la función de las estructuras fotodirectoras, con o sin componentes de enfoque primarios.
El concentrador secundario de luz opcional sirve para captar la luz que se propaga en la estructura de transmisión de baja relación de aspecto y concentrarla más para aprovechar la salida del extremo de salida de la estructura de transmisión conectándola a una célula PV dispuesta para recibir directamente la luz. Según un aspecto no limitante, un componente óptico concentrador de luz (p. ej., moldeado, cementado, alineado con espacio libre, etc.) puede acoplarse funcionalmente al extremo de salida de la estructura de transmisión para concentrar la luz de modo secundario y acoplar la salida de la luz a una célula PV. El componente óptico puede estar hecho del mismo material que la estructura de transmisión adecuada para realizar la función especificada, o puede estar hecho de otro material. Alternativamente, puede darse forma al extremo de salida de la estructura de transmisión (p. ej., de forma parabólica, recta, trapezoidal;
o cualquier otra forma adecuada) para conformar integralmente el concentrador secundario en el extremo de salida de la estructura de transmisión. Dichas formas pueden soportar la TIR y/o la reflexión especular y/o difusa de la luz que se propaga en la estructura de transmisión.
En la descripción detallada que se presenta a continuación, que incluye las reivindicaciones y las figuras anexas, se explicarán las características y ventajas adicionales de la invención, que en parte serán evidentes para aquellos expertos en la materia o podrán reconocerse poniendo en práctica la invención como se describe en el presente documento.
Se sobreentiende que tanto la descripción general anterior como la descripción detallada que sigue son meros ejemplos de la invención y tienen la intención de proporcionan una visión general o un marco para entender la naturaleza y carácter de la invención que se reivindica. Los planos anexos se incluyen para ofrecer más información sobre la invención y se incorporan y forman parte de esta especificación. Las figuras ilustran varias realizaciones de la invención y sirven, junto con la descripción, para explicar sus principios y su funcionamiento.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 es una vista esquemática trasversal de un sistema de energía solar genérico del estado de la técnica;
La figura 2 es una vista esquemática trasversal de un sistema de energía solar genérico anterior más compacto similar al ilustrado en la figura 1;
La figura 3 es una vista esquemática trasversal de un sistema de captación y concentración de luz conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 4 es una vista esquemática trasversal de un sistema de captación y concentración de luz más compacto, similar al ilustrado en la figura 3 conforme a un ejemplo de realización de la invención;
Las figuras 5A-5E muestran varios aspectos ilustrativos de las configuraciones del concentrador primario de luz conforme a ejemplos de variantes de realización de la invención;
Las figuras 6A, 6B muestran diferentes vistas de un componente concentrador primario de luz anular-circular del sistema conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 7 muestra una vista esquemática trasversal de un concentrador primario de luz conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 8 muestra una vista esquemática trasversal de un sistema de tipo reflectante conforme a un ejemplo de realización de la invención;
Las figuras 9A, 9B muestran una vista esquemática trasversal de un concentrador primario de luz en forma de sistema catadióptrico conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 10 muestra una vista esquemática en perspectiva de una estructura genérica de transmisión de luz a efectos de ilustración;
La figura 11 muestra de modo esquemático un corte trasversal de una estructura de transmisión de luz que consta de dos estructuras fotodirectoras conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 12 muestra de modo esquemático un corte trasversal de una estructura de transmisión de luz alternativa y de estructuras fotodirectoras integradas conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 13 muestra de modo esquemático un corte trasversal de una estructura de transmisión de luz alternativa y de estructuras fotodirectoras integradas conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 14 muestra de modo esquemático un corte trasversal de una estructura de transmisión de luz alternativa y de estructuras fotodirectoras integradas de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención;
La figura 15 es una vista esquemática superior de una estructura de transmisión de luz con estructuras fotodirectoras discretas conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 16 es una vista esquemática superior de una estructura de transmisión de luz con estructuras fotodirectoras continuas conforme a un ejemplo de realización de la invención;
La figura 17 es una vista esquemática superior de una estructura de transmisión de luz con estructuras fotodirectoras continuas conforme a un ejemplo de realización de la invención; y
Las figuras 18A, 18B muestran vistas en perspectiva de concentradores secundarios de luz alternativos con distintas formas: un concentrador parabólico y un concentrador trapezoidal recto, respectivamente, conforme a ejemplos de realizaciones, no limitativas, de la invención.
Descripción detallada de la invención
La figura 3 muestra de modo esquemático un corte trasversal esquemático de un sistema-unidad de captación y concentración de luz 100-1 de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención que proporciona una visión general de los componentes, la configuración y el funcionamiento del sistema. Como se ilustra, la radiación solar (luz) 301 incide en el concentrador primario de luz 302n. Mediante la refracción, reflexión o difracción, en función de la naturaleza de los concentradores primarios de luz, la luz 301 se concentra en las regiones respectivas 305n, mostradas como puntos focales en un plano focal. Las correspondientes estructuras fotodirectoras 306n interceptan los puntos focales de luz y proporcionan medios para inyectar la luz en una estructura de transmisión simple del sistema-unidad 350 y para dirigirla de modo que se propague dentro de la estructura de transmisión en el sentido de las flechas 313. Según se observa por la intensificación de las flechas 313 en el sentido de propagación, la intensidad de la luz que se propaga hacia la derecha en la figura 3 aumenta acumulativamente debido a la luz inyectada desde la serie de concentradores primarios de luz y desde las correspondientes estructuras fotodirectoras. La estructura de transmisión 350 dispone de un extremo de salida designado en 309 donde la luz que se propaga sale de la estructura de transmisión. Se muestra un concentrador secundario de luz 310 directamente acoplado al extremo de salida de la estructura de transmisión. Esto sirve para concentrar más la luz que sale desde la estructura de transmisión a través de un extremo de salida del concentrador secundario, que tiene una superficie reducida, ventajosamente dimensionada para coincidir con la abertura de entrada de una célula fotovoltaica (PV). Se muestra una célula PV 380 dispuesta en el extremo de salida del concentrador secundario que recibe directamente la luz, más concentrada proveniente de la salida acoplada.
La figura 4 muestra de modo esquemático un corte trasversal de un sistema-unidad de captación y concentración de luz 100-2 conforme a un ejemplo de realización de la invención, que es similar al 100-1 de la figura 1, salvo que la cantidad y el tamaño de los concentradores primarios de luz 402n han aumentado o disminuido, respectivamente, y la cantidad de estructuras fotodirectoras 406n ha aumentado para casar con su correspondiente concentrador primario, lo que da un sistema más compacto (más delgado al menos) que el que muestra la figura 3. Conviene tener en cuenta, de nuevo, que cada sistema-unidad tiene sólo una estructura simple de transmisión de luz y una única célula P V.
Lo que sigue es una descripción de los diversos componentes y sistemas adecuados para uso en realizaciones de la invención conforme a aspectos no limitantes de la invención.
Concentrador primario de luz
El concentrador primario de luz desempeña dos funciones principales: captar la radiación solar incidente y concentrar esa radiación incidente en el tamaño de punto adecuado en un lugar de concentración coincidente con la respectiva estructura fotodirectora. De este modo, el concentrador primario de luz se caracterizará, entre otras cosas, por un parámetro de enfoque de energía. De aquí en adelante, para cada concentrador primario de luz, nos referiremos al punto de luz concentrada como “foco” y al lugar de concentración como “plano focal”, aunque no se pretende que esta terminología limite la concentración de luz al foco óptico per se de un concentrador primario de luz.
De acuerdo con una realización, el concentrador primario de luz es un componente refractario (p. ej., una lente de diversos tipos conocidos en la disciplina). Basándose en los parámetros de diseño del sistema, el componente refractario puede ser de un material que tenga las características físicas y ópticas deseadas, como índice de refracción, tamaño, forma, curvatura, constante cónica, orientación, geometría, etc.
Se valorará que un sistema-unidad de captación y concentración de luz conforme a varios aspectos no limitantes de la invención consten de una serie de concentradores primarios de luz dispuestos de modo discreto, es decir, en configuración no solapada, en forma de grupo de lentes individuales interconectadas, p. ej., en un complejo no solapado de grupos, como una interconexión de lentes anular o secuencial de cualquier tipo, y otras configuraciones.
Según un ejemplo de realización, el concentrador primario de luz 502 es una lente cilíndrica de forma rectangular, tal como se muestra en la ilustración con dos lentes conectadas de lado a lado y de extremo a extremo, respectivamente, en las figuras 5A, 5B. Cada lente puede, por ejemplo, tener una apertura de 1 mmx3mmyun contorno de superficie asférico. Un concentrador primario de luz conforme a este ejemplo de realización tendría focos alineados en línea recta, en oposición, por ejemplo, a un punto focal circular o con forma de arco. Las figuras 5C, 5D y 5E ilustran formas alternas de lentes del concentrador primario de luz y la combinación de formas mediante lentes cuadradas, triangulares y hexagonales respectivamente. Se observará que un concentrador primario de luz no tiene por qué limitarse a estas lentes o combinaciones de formas tal como se analiza posteriormente.
En otro ejemplo de realización, cada concentrador primario de luz 602n es una lente cilíndrica circular o en arco, tal como ilustran las figuras 6A y 6B. Tal como se muestra, una serie de lentes 602n están interconectadas de modo anular (radial).
Cada lente 602 tiene un diámetro, d, que puede o no ser constante. Como se ilustra mejor en la figura 6A, cada lente 602 tiene un perfil transversal que se extiende en un arco de 180 grados. Asimismo, tal como se indica, todas las lentes 602n tienen el mismo f/#. No obstante, el perfil y/o f/# pueden variar entre las lentes, tal como se describe a continuación junto con la figura 7. Según la realización del sistema ilustrativo de la figura 6, la luz de entrada captada se propagará en sentido radial hacia el interior (flecha en negrilla L) hacia una célula PV 680 situada en el origen radial de cada sistema unitario. De este modo, la forma de la unidad puede ser un arco geométrico que va desde unos pocos grados, mostrado en forma de sector circular en la figura 6B, hasta los 360 grados en función de la apertura de entrada de la célula PV asociada con cada sistema unitario.
La figura 7 muestra en un perfil transversal un ejemplo de realización no limitativo del sistema de captación y concentración de luz con una serie de colectores primarios 702n y una estructura de transmisión de luz 720 de índice n2 con estructuras fotodirectoras incorporadas integralmente 710. Cada lente 702n tiene un perfil transversal en diente de sierra curvado con un radio variable R desde cero grados (p. ej., R horizontal) hasta 90 grados (R vertical) o menos. Aunque f/#s tiene el mismo valor en este ejemplo, las aperturas, D, de las lentes aumentan monótonamente desde el anillo más ancho (extremo derecho del diagrama) hasta el anillo más pequeño (extremo izquierdo del diagrama). Las estructuras fotodirectoras 710 se forman en la superficie inferior 715 de la estructura de transmisión de luz 720, y conforman una superficie escalonada tal como se muestra. La superficie superior 716 de la estructura de transmisión de luz es plana y representa el límite del índice alto/bajo (n1 ≤ n2) que permite la TIR dentro de la estructura de transmisión. En un diseño de prototipo, las aperturas de la lente estuvieron comprendidas aproximadamente entre 0,5 mm y 7 mm. El tamaño de las estructuras fotodirectoras se optimizó para que fueran de entre 0,05 mm x 0,05 mm y 1 mm x 1 mm. El ángulo de las estructuras fotodirectoras se optimizó para que tengan entre 41º y 45º. El ángulo del cono de la luz que incide desde los concentradores primarios en las estructuras fotodirectoras se optimizó para que sea de entre 20º y 23º. La luz se propaga dentro de la estructura de transmisión de luz en el sentido L.
De acuerdo con otra realización, el concentrador primario de luz es un componente reflectante (p. ej., un espejo de diversos tipos conocidos en la disciplina). La figura 8 muestra una vista trasversal de un sistema de tipo reflectante ilustrativo en la que el número de referencia 802 representa un concentrador primario reflectante de luz. La luz solar incidente 1 se recoge en el concentrador primario y se enfoca hacia una estructura fotodirectora 810 en una estructura de transmisión 820. La luz concentrada se refleja por completo internamente, o bien se refleja en el sentido de las flechas L hacia el centro de la unidad donde se sitúa una célula PV. Los expertos en la materia apreciarán que las geometrías de los concentradores primarios reflectantes de luz pueden ser similares a las del tipo refractario descrito antes, conforme a las funciones que se pretende que desarrollen los concentradores primarios de luz.
Según un ejemplo de realización alternativo, la unidad del concentrador primario de luz puede constar de un sistema catadióptrico tal como se esquematiza a grandes rasgos en las figuras 9A y 9B. La radiación solar 1 incide en un componente refractario 932 y luego se propaga en estado semiconcentrado a un componente reflectante 934 antes de ser enfocada hacia una estructura fotodirectora en una estructura de transmisión 920.
Estructura fotodirectora y estructura de transmisión de luz
Conforme a una realización de la invención, la estructura fotodirectora y la estructura de transmisión de luz conforman un componente integrado. Tal como se indicó anteriormente, la función de la estructura fotodirectora es recibir el punto focal (que se propaga en un sentido) desde el concentrador primario de luz y dirigir esa luz hacia la estructura de transmisión de modo que se pueda propagar dentro de la estructura de transmisión en una dirección generalmente transversal a la de la luz incidente.
La figura 10 muestra una vista esquemática en perspectiva de una estructura de transmisión de luz 1050 genérica y de tipo laminar, según las realizaciones de la invención. La estructura tiene dimensiones generales de ancho (W), largo
(L) y espesor (T) según las leyendas del sistema de coordenadas x-y-z correspondiente. La estructura de transmisión de luz tiene una baja relación de aspecto definida por el cociente T/L. En un diseño típico, T es del orden de3a5mmy L está entre los 300 mm y los 500 mm. El ancho (W) puede variar en función de la geometría del sistema global (p. ej., rectangular, circular, sector circular, etc.). La estructura de transmisión de luz tiene una superficie superior 1021 y una inferior 1022 separadas por el espesor (T), y tiene un extremo de salida 1024 por el que sale la luz de la estructura de transmisión de luz según muestran las flechas negras. La estructura de transmisión de luz, esencialmente una guía de onda óptica, se beneficia de tener un índice de refracción más alto ni dentro de la estructura y un índice de refracción más bajo o igual a n2 en las partes de las superficies superior e inferior, o inmediatamente adyacentes, de modo que la luz se propaga principalmente dentro de la estructura por medio de reflexión interna total (TIR) tal como representan las flechas de puntos. Partes de las superficies superior e inferior apropiadas pueden tener también un recubrimiento reflectante para ayudar en la propagación de la luz residual que no se refleja por completo internamente.
La figura 11 muestra de modo esquemático un corte transversal de una estructura de transmisión de luz 1150 que dispone de dos estructuras fotodirectoras ilustrativas 1102 y 1104. La estructura fotodirectora 1104 es una superficie de la estructura de transmisión de luz realizada mediante un corte lateral transversal parcial que se extiende desde una región de la superficie inferior 1022. Para una estructura fotodirectora 1104, la radiación enfocada 1130 desde un concentrador primario (no ilustrado) asociado con la estructura fotodirectora 1104 se intercepta en su punto focal mediante la estructura fotodirectora 1104. Dependiendo de la orientación del ángulo de la estructura fotodirectora 1104, la radiación enfocada se refleja casi por completo internamente desde la superficie 1104 ya que la zona estriada situada debajo de la superficie tiene un índice n2 (p. ej., aire) menor o igual que el índice n1 de la estructura de transmisión de luz (p. ej., PMMA). Alternativamente o en combinación, la estructura fotodirectora similar 1102 es una superficie de la estructura de transmisión de luz realizada mediante un corte lateral transversal parcial que se extiende desde una región de la superficie superior 1021. Para una estructura fotodirectora 1102, la radiación enfocada 1132 desde un concentrador primario (no ilustrado) asociado con la estructura fotodirectora 1102 se intercepta en su punto focal mediante la estructura fotodirectora 1102. La zona sombreada 1103 representa un recubrimiento reflectante de la superficie 1102 que refleja la luz enfocada incidente 1132 en la estructura para ser luego propagada por medio de TIR hacia el extremo de salida de la estructura. La orientación angular exacta de las estructuras fotodirectoras dependerá de la naturaleza del fenómeno de reflexión, el f/# de la lente y el índice de refracción ti2 de la estructura de transmisión. La región estriada situada detrás de la estructura fotodirectora 1104 puede llenarse, por ejemplo, con un material dieléctrico de índice más bajo para facilitar la TIR en la estructura de transmisión de luz.
Las figuras 12-14 ilustran aspectos alternativos de la estructura de transmisión de luz y de las estructuras fotodirectoras integradas. En cada caso, la estructura de transmisión de luz tiene un índice de refracción n2 > 1 y está rodeada por aire de índice n1 =1.
En la figura 12, se muestra la estructura de transmisión de luz 1250 con una superficie superior plana 1201 y una superficie inferior en forma de escalera 1202; es decir, la superficie inferior consta de una serie de estructuras fotodirectoras 1210n similares a las descritas y rotuladas 1104 en la figura 11. Las partes de la superficie inferior 1209n que conducen a cada estructura fotodirectora son rampas rectas. La luz enfocada 12301 que procede del concentrador primario de luz respectivo (no ilustrado) asociado con la estructura fotodirectora 12101 se refleja casi por completo internamente desde la superficie 12101 a la rampa 12092. Desde allí, la luz se sigue reflejando casi por completo internamente a medida que se propaga en el sentido L hacia el extremo de salida 1224 por el que sale.
La figura 13 muestra de modo esquemático un corte de una estructura escalonada de transmisión de luz 1350 similar a la estructura de transmisión de luz 1250, salvo que las partes de la superficie inferior 1309n que preceden a cada estructura fotodirectora respectiva 1310n son paralelas a la parte de la superficie superior 1301 y, que el ancho de la estructura de transmisión de luz aumenta en cada escalón por la altura de cada estructura fotodirectora, tal como se muestra.
La figura 14 muestra otro diseño alternativo de la estructura de transmisión de luz y de las estructuras fotodirectoras. En este caso, la parte de la superficie superior 1401 es escalonada y paralela a la parte de la superficie inferior continuamente plana 1402. Se observará que las estructuras de transmisión ilustradas en corte transversal en las figuras 11-14 pueden, por ejemplo, extruirse y con ello tener una dimensión ancha recta o curva, por ejemplo, para seguir la forma de los concentradores primarios de luz (p. ej., anular/cilíndrico).
La figura 15 es una vista esquemática superior de una estructura de transmisión de luz 1550 con estructuras fotodirectoras discretas 1510TOP que se extienden desde la parte de la superficie superior 1501 y de las estructuras fotodirectoras 1510BOT que se extienden desde la parte de la superficie inferior 1502.
Las figuras 16 y 17, respectivamente, ilustran estructuras de transmisión de luz alternativas 1650 y 1750 que tienen estructuras fotodirectoras individuales superior e inferior continuas 1610TOP, 1610BOT y 1710TOP, 1710BOT, que dependen de la geometría de cada uno de los concentradores primarios de luz respectivos (no ilustrados).
El ancho de los puntos de luz enfocada en sus respectivas estructuras fotodirectoras dependerá, en parte, del espesor del sistema. El espesor puede influir en las dimensiones de las estructuras fotodirectoras. Así, por ejemplo, si la superficie reflectora inclinada de una estructura fotodirectora está comprendida entre 130 μm y 140 μm, con una base de unos 130 μm y una altura aproximada de 140 μm, entonces el ancho de la luz enfocada puede ser, de modo ventajoso, de unos 100 μm (es decir, 100 μm de diámetro; 100 μm x longitud del concentrador primario cilíndrico, etc.). Estas dimensiones dejan cierto margen para el error de alineación entre la dirección de foco del concentrador primario y la situación de cada estructura fotodirectora correspondiente. Más abajo se describirá un ejemplo numérico de forma más detallada.
Debido a los estrictos y rigurosos requisitos de alineación, las superficies del concentrador primario y las estructuras fotodirectoras pueden fabricarse ventajosamente como una unidad integrada para aliviar o minimizar la desalineación entre ellas.
Las realizaciones alternativas contempladas para la estructura de transmisión de luz pueden constar de estructuras fotodirectoras que estén totalmente integradas en la estructura de transmisión de luz. Entre los ejemplos de tal estructura de transmisión de luz cabe citar los prismas, las rejillas, los puntos cuánticos, los cristales fotónicos y otras estructuras que podrían brindar la función necesaria de las estructuras fotodirectoras, con o sin componentes de enfoque primarios.
Concentrador secundario de luz
Tal como se ha descrito anteriormente, la luz que se propaga en la estructura de transmisión de luz sale por el extremo de salida acoplado de la estructura de transmisión de luz, p. ej., en 1024 en la figura 10. Mientras el espesor, T, de la estructura de transmisión de luz puede ser del orden de entre 3 mm y 5 mm en un aspecto típico, no hace falta limitar el ancho, W, de la estructura de transmisión de luz (ver la figura 10), salvo que se pretenda que la estructura concentre acumulativamente toda la entrada de luz en el extremo de salida de la estructura de transmisión de luz para que finalmente ingrese en una célula PV, tal como se ilustra en el esquema de las figuras3y4.La apertura de entrada limitada de una célula PV situada junto al extremo de salida de la estructura de transmisión (inmediatamente adyacente es aún mejor) puede beneficiarse de una mayor concentración de la luz que se propaga, en cuyo caso será ventajoso un concentrador secundario entre el extremo de salida de la estructura de transmisión y la célula PV.
Las figuras 18A y 18B esquematizan de modo esquemático dos concentradores de formas diferentes 1800-1 y 1800-2 en forma de concentrador parabólico y de concentrador trapezoidal recto, respectivamente. Como muestra, por ejemplo, la figura 18A, un tramo del concentrador primario 1802 tiene una serie de concentradores primarios de luz, que enfocan la luz incidente 1 en una estructura simple de transmisión de luz 1804 que tiene una serie correspondiente de estructuras fotodirectoras (no ilustradas). La luz se propaga por la estructura de transmisión en el sentido L mediante TIR. Se muestra un concentrador secundario parabólico independiente 1800-1 directamente acoplado (p. ej., cementado) al extremo de salida de la estructura de transmisión, con lo cual la superficie 1801 del concentrador secundario es el extremo de salida final de la estructura de transmisión. Más que ser un componente independiente, el concentrador secundario 1800-1 (1800-2) puede ser, por ejemplo, un extremo integrado de una estructura de transmisión de luz extruida o colada en forma de parábola compuesta (1800-1) o trapezoide recto (1800-2) (no se excluyen otras formas apropiadas). En función del diseño del concentrador secundario de luz, la luz que se propaga puede seguir estando reflejada casi por completo internamente hasta el acoplamiento de salida, o puede reflejarse hasta que salga por la salida acoplada. Consecuentemente, el concentrador secundario puede ser del mismo material que la estructura de transmisión, o de otro material; puede ser macizo o hueco, estar relleno con gas, o estar hecho de cualquier otro modo apropiado a la función que va realizar.
Se han descrito hasta ahora distintas realizaciones de un sistema de captación y concentración de luz, y varias realizaciones y aspectos de los componentes que constituyen el sistema. Los entendidos en la materia apreciarán que basándose en la geometría del sistema y en otros parámetros de diseño, hará falta adaptar el diseño para optimizar algunos de los diversos parámetros de diseño, como por ejemplo, el rendimiento de captación, la relación de concentración, las dimensiones del sistema y de los componentes, las técnicas de dirección de la luz y otros aspectos.
Aunque en lo que antecede se han descrito realizaciones concretas de la presente invención, los expertos en la materia apreciarán que se pueden realizar muchas equivalencias, modificaciones, sustituciones y variaciones sin salirse de la idea y alcance de la invención tal y como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de captación y concentración de luz que comprende:
    un concentrador primario de luz dotado de poder de enfoque, dispuesto para interceptar una entrada de luz solar y concentrar dicha entrada en un lugar de concentración de luz;
    una estructura de transmisión de luz que tiene una parte de la superficie superior y una superficie inferior frente a ella separadas por una región interior, y un extremo de salida, caracterizado por una dimensión longitudinal en una dirección de propagación de luz determinada hacia el extremo de salida, en la que la citada región inferior tiene un índice de refracción mayor que el índice de refracción inmediatamente adyacente a las superficies superior e inferior; y
    una estructura fotodirectora dispuesta integralmente dentro la estructura de transmisión de luz (o sobre ella) en un sitio que coincide con el lugar de concentración de luz, que está acoplado ópticamente al concentrador primario de luz, en el que la estructura fotodirectora puede dirigir una entrada de luz solar concentrada desde el concentrador primario a lo largo de la dirección de propagación de luz hacia el extremo de salida.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200803237
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 12.11.2008
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : H01L31/052 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    WO 2008131561 A1 (MORGAN SOLAR INC et al.) 06.11.2008, 1
    párrafos [30-31],[39]; figuras 1-3,7,8A-8C.
    A
    US 2006016448 A1 (HO EDWARD) 26.01.2006, 1
    resumen; reivindicación 15.
    A
    ES 2157846 A1 (UNIV MADRID POLITECNICA) 16.08.2001, 1
    resumen; figuras; columna 16, líneas 26-38; reivindicación 1.
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 12.08.2011
    Examinador E. Pina Martínez Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200803237
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H01L, F24J Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200803237
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 12.08.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200803237
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    WO 2008131561 A1 (MORGAN SOLAR INC et al.) 06.11.2008
  2. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Se considera D01 el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto de la solicitud. Este documento afecta a la novedad de la reivindicación independiente y única.
    Así el documento D01 describe el siguiente sistema (las referencias entre paréntesis se refieren a D01):
    Un sistema de captación y concentración de luz que comprende:
    un concentrador primario (102) de luz dotado de poder de enfoque, dispuesto para interceptar una entrada de luz solar y concentrar dicha entrada en un lugar de concentración de luz (ver figura 2);
    una estructura de transmisión de luz (104) que tiene una parte de la superficie superior (108) y una superficie inferior (118) frente a ella separadas por una región interior, y un extremo de salida (130), con una dimensión longitudinal en una dirección de propagación de luz determinada hacia el extremo de salida (ver figuras 5 y 8C), en la que la citada región inferior tiene un índice de refracción mayor que el índice de refracción (122) inmediatamente adyacente a las superficies superior e inferior (ver pág. 11, párr. 31) ; y
    una estructura fotodirectora (110, 112, 114) dispuesta integralmente dentro de la estructura de transmisión de luz en un sitio que coincide con el lugar de concentración de luz (ver figura 2), que está acoplado ópticamente al concentrador primario de luz, en el que la estructura fotodirectora dirige una entrada de luz solar concentrada desde el concentrador primario a lo largo de la dirección de propagación de luz hacia el extremo de salida.
    A la vista de lo anterior, la reivindicación 1 no satisface el requisito de novedad que se establece en el Art. 6.1 de la Ley de Patentes 11/86, ya que todos los elementos técnicos que la definen están idénticamente divulgados en el estado de la técnica anterior.
    En consecuencia, la solicitud no satisface los requisitos de patentabilidad establecidos en el Art. 4.1 LP.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
ES200803237A 2008-11-12 2008-11-12 Sistema de captación y concentración de luz. Expired - Fee Related ES2364665B1 (es)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200803237A ES2364665B1 (es) 2008-11-12 2008-11-12 Sistema de captación y concentración de luz.
CN200980154257XA CN102272537B (zh) 2008-11-12 2009-02-20 光采集和聚集系统
US12/389,466 US20100116336A1 (en) 2008-11-12 2009-02-20 Light Collection and Concentration System
PCT/US2009/034630 WO2010056382A1 (en) 2008-11-12 2009-02-20 Light collection and concentration system
EP09826469.0A EP2356379A4 (en) 2008-11-12 2009-02-20 LIGHT RUNNING AND CONCENTRATION SYSTEM
CN2009801542601A CN102272538B (zh) 2008-11-12 2009-08-04 光采集和聚集系统
US12/534,908 US8320045B2 (en) 2008-11-12 2009-08-04 Light collection and concentration system
PCT/US2009/052629 WO2010056405A1 (en) 2008-11-12 2009-08-04 Light collection and concentration system
EP09826481A EP2356380A1 (en) 2008-11-12 2009-08-04 Light collection and concentration system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200803237A ES2364665B1 (es) 2008-11-12 2008-11-12 Sistema de captación y concentración de luz.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2364665A1 ES2364665A1 (es) 2011-09-12
ES2364665B1 true ES2364665B1 (es) 2012-05-23

Family

ID=42164078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES200803237A Expired - Fee Related ES2364665B1 (es) 2008-11-12 2008-11-12 Sistema de captación y concentración de luz.

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20100116336A1 (es)
EP (2) EP2356379A4 (es)
CN (2) CN102272537B (es)
ES (1) ES2364665B1 (es)
WO (2) WO2010056382A1 (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9335530B2 (en) 2007-05-01 2016-05-10 Morgan Solar Inc. Planar solar energy concentrator

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2122820A4 (en) * 2007-02-23 2016-08-03 Univ California PHOTOVOLTAIC CONCENTRATION SYSTEM WITH A FRESNEL LENS AND NON-BINING SECONDARY PIPE
US9337373B2 (en) 2007-05-01 2016-05-10 Morgan Solar Inc. Light-guide solar module, method of fabrication thereof, and panel made therefrom
US9040808B2 (en) 2007-05-01 2015-05-26 Morgan Solar Inc. Light-guide solar panel and method of fabrication thereof
US8412010B2 (en) * 2007-09-10 2013-04-02 Banyan Energy, Inc. Compact optics for concentration and illumination systems
US8633377B2 (en) 2008-10-27 2014-01-21 The Regents Of The University Of California Light concentration apparatus, systems and methods
WO2010104873A1 (en) * 2009-03-09 2010-09-16 Coolearth Solar Passively compensative optic and solar receiver
US9256007B2 (en) * 2009-04-21 2016-02-09 Svv Technology Innovations, Inc. Light collection and illumination systems employing planar waveguide
US8290318B2 (en) * 2009-04-21 2012-10-16 Svv Technology Innovations, Inc. Light trapping optical cover
US9039213B2 (en) 2009-07-30 2015-05-26 The Regents Of The University Of California Light concentration apparatus, systems and methods
US8355214B2 (en) * 2009-07-30 2013-01-15 The Regents Of The University Of California Light collection apparatus, system and method
US8684545B2 (en) * 2009-07-30 2014-04-01 The Regents Of The University Of California Light concentration apparatus, systems and methods
WO2011038127A2 (en) * 2009-09-24 2011-03-31 Genie Lens Technologies Llc Tracking fiber optic wafer concentrator
US20110297229A1 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 University Of Delaware Integrated concentrating photovoltaics
US20130104984A1 (en) * 2010-06-11 2013-05-02 Morgan Solar Inc. Monolithic photovoltaic solar concentrator
US8735791B2 (en) 2010-07-13 2014-05-27 Svv Technology Innovations, Inc. Light harvesting system employing microstructures for efficient light trapping
WO2012014088A2 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Morgan Solar Inc. Light-guide solar module, method of fabrication thereof, and panel made therefrom
US20120037206A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Richard Norman Systems for cost effective concentration and utilization of solar energy
US8634686B2 (en) 2010-09-07 2014-01-21 Glint Photonics, Inc. Light-tracking optical device and application to light concentration
ES2388977B1 (es) * 2010-10-04 2013-09-06 Trigueros Francisco Barba Dispositivo para el calentamiento de fluidos por energía solar, mediante paneles solares de concentración
CN103238091A (zh) 2010-10-28 2013-08-07 榕树能量公司 用于聚集和照明系统的变向光学装置
CN102544172B (zh) * 2010-12-30 2015-10-21 财团法人工业技术研究院 聚焦型太阳能导光模块
CN102053354B (zh) * 2011-01-26 2012-10-10 陕西科技大学 基于全反射的准平面侧射式太阳能聚光体
US8885995B2 (en) 2011-02-07 2014-11-11 Morgan Solar Inc. Light-guide solar energy concentrator
WO2012121715A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Empire Technology Development Llc Shading system using liquid lens and light waveguide
AU2012256023A1 (en) * 2011-05-14 2014-01-09 Lucifics Incorporated Phototherapy system
WO2012169980A1 (en) 2011-06-09 2012-12-13 Selimoglu Ozgur A waveguide for concentrated solar collectors and a solar collector thereof
US8847142B2 (en) 2011-07-20 2014-09-30 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute, Co. Ltd. Method and device for concentrating, collimating, and directing light
US9097826B2 (en) 2011-10-08 2015-08-04 Svv Technology Innovations, Inc. Collimating illumination systems employing a waveguide
US20130220399A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Hybrid wedge shaped/microstructured light collector
US8328403B1 (en) 2012-03-21 2012-12-11 Morgan Solar Inc. Light guide illumination devices
KR101349496B1 (ko) * 2012-03-27 2014-01-10 엘지이노텍 주식회사 태양광 발전장치
CN102589155A (zh) * 2012-04-06 2012-07-18 屈瑞 利用嵌套圆锥环面的全周向辐射接受聚光器
CN102608743B (zh) * 2012-04-19 2013-10-09 乌鲁木齐集成多维电子科技有限公司 太阳能轴对称平行光超薄聚光器
US9977158B2 (en) * 2012-05-14 2018-05-22 Weimin Lu Hybrid optical devices, and applications using same including optical cloaking system
CN103629824B (zh) * 2012-08-21 2015-09-23 中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院 透射线聚焦型太阳能空气集热器
CN103883931B (zh) * 2012-12-21 2018-03-02 深圳日光显示技术有限公司 背光模组
TW201428223A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 Ind Tech Res Inst 集光元件及集光模組
WO2014141204A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Morgan Solar Inc. Optics for illumination devices and solar concentrators
US9960303B2 (en) 2013-03-15 2018-05-01 Morgan Solar Inc. Sunlight concentrating and harvesting device
US9714756B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-25 Morgan Solar Inc. Illumination device
US9464783B2 (en) 2013-03-15 2016-10-11 John Paul Morgan Concentrated photovoltaic panel
US9595627B2 (en) 2013-03-15 2017-03-14 John Paul Morgan Photovoltaic panel
JP6396638B2 (ja) 2013-03-29 2018-09-26 マクセル株式会社 位相フィルタ、撮像光学系、及び撮像システム
US9985156B2 (en) 2013-11-01 2018-05-29 UNIVERSITé LAVAL Optical concentrator/diffuser using graded index waveguide
EP2869057A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-06 Malvern Instruments Limited Improvements Relating to Particle Characterisation
EP2869054A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-06 Malvern Instruments Limited Improvements relating to particle characterisation
EP2869058A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-06 Malvern Instruments Limited Improvements Relating to Particle Characterisation
EP2869056B1 (en) * 2013-11-05 2020-05-20 Malvern Panalytical Limited Improvements relating to particle characterisation
EP2869055A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-06 Malvern Instruments Limited Improvements relating to particle characterisation
CA2954593A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Morgan Solar Inc. Device for harvesting direct light and diffuse light from a light source
CN104990285B (zh) * 2015-07-20 2017-12-08 滕万圆 免跟踪太阳能聚光器
WO2018138548A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-02 Morgan Solar Inc. Solar concentrator apparatus and solar collector array
TWI661232B (zh) * 2018-05-10 2019-06-01 視銳光科技股份有限公司 泛光照射器與點陣投影器的整合結構
US10393407B1 (en) 2018-10-17 2019-08-27 Orenko Limited Heat transfer and thermal storage apparatus
US10578795B1 (en) 2018-10-17 2020-03-03 Orenko Limited Light collection housing
US10483906B1 (en) 2018-10-17 2019-11-19 Orenko Limited Photovoltaic solar conversion
CN109737616A (zh) * 2019-02-28 2019-05-10 山东桑乐太阳能有限公司 一种可垂直安装的太阳能集热板

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3780722A (en) * 1972-04-26 1973-12-25 Us Navy Fiber optical solar collector
US4389085A (en) * 1978-02-22 1983-06-21 Kei Mori Lighting system utilizing the sunlight
US4307936A (en) * 1979-09-17 1981-12-29 Tsurunosuke Ochiai System for collecting solar energy
US4411490A (en) * 1980-08-18 1983-10-25 Maurice Daniel Apparatus for collecting, distributing and utilizing solar radiation
US4379944A (en) * 1981-02-05 1983-04-12 Varian Associates, Inc. Grooved solar cell for deployment at set angle
US4482778A (en) * 1983-04-19 1984-11-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar energy converter using surface plasma waves
US4505264A (en) * 1983-12-27 1985-03-19 Universite Laval Electromagnetic wave concentrator
JPH0679094B2 (ja) * 1984-10-29 1994-10-05 株式会社日立製作所 集光装置
JPS63146016A (ja) * 1986-12-10 1988-06-18 Fujita Corp 集光型太陽光伝送装置
US5806955A (en) * 1992-04-16 1998-09-15 Tir Technologies, Inc. TIR lens for waveguide injection
CN2185404Y (zh) * 1993-12-24 1994-12-14 胡世祥 太阳能接收装置
US5877874A (en) * 1995-08-24 1999-03-02 Terrasun L.L.C. Device for concentrating optical radiation
US6005692A (en) * 1997-05-29 1999-12-21 Stahl; Thomas D. Light-emitting diode constructions
US6021007A (en) * 1997-10-18 2000-02-01 Murtha; R. Michael Side-collecting lightguide
US6274860B1 (en) * 1999-05-28 2001-08-14 Terrasun, Llc Device for concentrating optical radiation
ES2157846B1 (es) * 1999-12-02 2002-03-01 Univ Madrid Politecnica Dispositivo con lente discontinua de reflexion total interna y dioptrico asferico para concentracion o colimacion de energia radiante.
US20030116184A1 (en) * 2000-03-23 2003-06-26 Kimberley Derby-Lewis Focused solar energy collector
JP2002289900A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Canon Inc 集光型太陽電池モジュール及び集光型太陽光発電システム
US7558452B2 (en) * 2001-08-02 2009-07-07 Edward Ho Apparatus and method for collecting energy
CN1373334A (zh) * 2001-11-20 2002-10-09 黄家银 一种太阳能发电站的聚能系统
WO2004012273A1 (en) * 2002-02-15 2004-02-05 Biosynergetics, Inc. An electromagnetic radiation collector and transport system
JP4221643B2 (ja) * 2002-05-27 2009-02-12 ソニー株式会社 光電変換装置
US7039261B2 (en) * 2003-04-15 2006-05-02 Oplink Communications, Inc. Etalon based compact dispersion module
JP2005123036A (ja) * 2003-10-16 2005-05-12 Takao Mori 太陽光集光装置
JP2005164631A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Canon Inc 集光光学系及び集光光学系の製造方法、並びに集光型太陽電池
US7101063B2 (en) * 2004-02-05 2006-09-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Systems and methods for integrating light
JP4155361B2 (ja) * 2004-09-27 2008-09-24 株式会社デュエラ シート状集光器及びこれを用いた太陽電池シート
MY147096A (en) * 2004-12-17 2012-10-31 Sunday Solar Technologies Pty Ltd Electromagnetic radiation collector
US7593615B2 (en) * 2006-02-10 2009-09-22 Rpc Photonics, Inc. Optical devices for guiding illumination
US7918583B2 (en) * 2006-08-16 2011-04-05 Rpc Photonics, Inc. Illumination devices
US7873257B2 (en) * 2007-05-01 2011-01-18 Morgan Solar Inc. Light-guide solar panel and method of fabrication thereof
WO2009035986A2 (en) * 2007-09-10 2009-03-19 Banyan Energy, Inc Compact optics for concentration, aggregation and illumination of light energy
US20100051089A1 (en) * 2008-09-02 2010-03-04 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light collection device with prismatic light turning features

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9335530B2 (en) 2007-05-01 2016-05-10 Morgan Solar Inc. Planar solar energy concentrator

Also Published As

Publication number Publication date
EP2356380A1 (en) 2011-08-17
US20100116319A1 (en) 2010-05-13
US8320045B2 (en) 2012-11-27
ES2364665A1 (es) 2011-09-12
EP2356379A4 (en) 2014-08-20
CN102272537A (zh) 2011-12-07
WO2010056405A1 (en) 2010-05-20
CN102272537B (zh) 2013-09-04
US20100116336A1 (en) 2010-05-13
WO2010056382A1 (en) 2010-05-20
EP2356379A1 (en) 2011-08-17
CN102272538A (zh) 2011-12-07
CN102272538B (zh) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2364665B1 (es) Sistema de captación y concentración de luz.
ES2387994T3 (es) Cúpula de claraboya tubular con prisma variable
JP5944398B2 (ja) 集熱及び照明システム用の変向光学部品
US9746604B2 (en) Light guide apparatus and fabrication method thereof
ES2553420T3 (es) Concentrador fotovoltaico con lente óptica escalonada y procedimiento para diseñar el mismo
CN102483484A (zh) 表面微凹的光收集和会聚系统、及其组件和方法
KR960706624A (ko) 방사에너지 수집장치
US20130028565A1 (en) Light collecting and emitting apparatus, method, and applications
CN102483483A (zh) 梯级式光收集和会聚系统、及其组件和方法
WO2012042082A1 (es) Sistema reflexivo de concetración solar fotovoltaica
ES2880461T3 (es) Sistema optomecánico para capturar y transmitir luz incidente con una dirección de incidencia variable hacia al menos un elemento colector y correspondiente procedimiento
CN102749673A (zh) 为太阳能集中器均质化光导管的结构和方法
US9985156B2 (en) Optical concentrator/diffuser using graded index waveguide
JP2507712B2 (ja) 薄く、しなやかなレンズ
Kumar et al. Efficient sunlight harvesting with combined system of large Fresnel lens segmented mirror reflectors and compound parabolic concentrator without tracking sun for indoor daylight illumination
JP6146627B2 (ja) 太陽電池モジュール
WO2013008665A1 (ja) 集光器、集光システム、太陽光発電装置、及び、ソーラーシステム
CN107448781B (zh) 一种用于矩形车灯造型的led准直均匀照明结构及其实现方法
US20110083664A1 (en) Collecting solar radiation using fresnel shifting
ES2545030T3 (es) Un concentrador solar para sistemas fotovoltaicos
WO2015103597A1 (en) Light guide apparatus and fabrication method thereof
JP2008203522A (ja) 集光装置
ES2624613T3 (es) Concentrador solar para sistemas fotovoltaicos
KR20130119603A (ko) 반사판 프레임이 구비되는 태양열 집열장치
KR101059761B1 (ko) 프리즘 태양광 집광기

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2364665

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20120523

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20210915