MXPA06004221A - Colector solar concentrador con elemento optico solido - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un colector solar concentrador, caracterizado porque comprende un elementoóptico, transparente a la luz, sólido que tiene un primer lado que incluye una superficie convexa relativamente grande, y un segundo lado que incluye una superficie de abertura sustancialmente plana, y unasuperficie curva relativamente pequeña definida en una porción central de la superficie de la abertura;un espejo primario colocado sobre la superficie convexa;y un espejo secundario colocado sobre la superficie curva.

Description

COLECTOR SOLAR CONCENTRADOR CON ELEMENTO ÓPTICO SOLIDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La Fig. 1 es una vista en perspectiva despiezada que muestra un espejo interno, colector solar concentrador del tipo de Cassegrain 100 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El colector solar concentrador 100 generalmente incluye un elemento óptico 110, una célula fotovoltaica 120, un espejo primario 130, y un espejo secundario 140. El elemento óptico 110 es una estructura sólida-,- simi-iar—a—a-n—d-isoo7—transparente a -la -luz, que -i-ncluye una capa superior 111, una superficie convexa relativamente grande 112 que se proyecta desde un lado inferior de la capa superior 111, una superficie de abertura sustancialmente plana 115 colocada sobre el lado superior de la capa superior 111, y una, superficie cóncava (curva) relativamente pequeña (depresión) 117 definida en la superficie de la abertura 115 (es decir extendiéndose hacia la capa superior 111) . Con el fin de minimizar el material, peso, espesor y adsorción óptica, la capa superior 111 puede ser pequeña, desvaneciéndose. La concavidad del espejo secundario 140 puede extenderse más allá del espesor de la capa superior 111. La célula fotovoltaica 120 se localiza en una región central 113, la cual se localiza en el centro de y rodeada por la superficie convexa 112. El espejo primario 130 está colocado Ref.171754 sobre la superficie convexa 112 y el espejo secundario 140 está colocado sobre la superficie cóncava 117. El espejo primario 130 y el espejo secundario 140 están formados y arreglados de modo que, como se describe con mayor detalle más adelante, un haz de luz (rayo) que se desplaza en una dirección predeterminada (por ejemplo, perpendicular a la superficie de la abertura 115) que entre al elemento óptico 110 a través de una región específica de la superficie de la abertura 115 es reflejado por una región correspondiente en un espejo primario 130 hacia una región asociada del espejo secundario 140, y desde la región asociada del espejo secundario 140 a la célula fotovoltaica 120 (por ejemplo, directamente desde el espejo secundario 140 hacia la célula fotovoltaica 120, o por medio de una superficie reflectora o refractora colocada entre el espejo secundario y la célula fotovoltaica 120) . Como se usan aquí, los términos direccionales como "superior", "inferior", "arriba", "abajo" pretenden proporcionar posiciones relativas para propósitos de descripción, y no pretenden designar un marco de referencia absoluto. De acuerdo con una modalidad de la presente invención el espejo primario 130 y el espejo secundario 140 son fabricados por deposición electrónica o depositando de otro modo un material especular reflector (por ejemplo, plata (Ag) o aluminio (Al) ) directamente sobre la superficie convexa 112 y la superficie cóncava 117, minimizando por lo tanto los costos de fabricación y proporcionando características ópticas superiores . Por electrodeposición o formar de otro modo una película especular sobre la superficie convexa 112 y la superficie cóncava 117 usando una técnica de fabricación de espejos conocida, el espejo primario 130 toma sustancialmente la forma de la superficie convexa 112, y el espejo secundario 140 toma sustancialmente la forma de la superficie cóncava 117. Por lo tanto el elemento óptico 110 es moldeado o fabricado de otro modo, de modo que la superficie convexa 112 y la superficie -eóneava- -1-17—sean- -arregladas y formadas para "producir las formas de espejo deseadas. Nótese que, formando la superficie convexa 112 y la superficie cóncava 117 con la forma y posición del espejo deseada, el espejo primario 130 y el espejo secundario 140 se forman y alinean automáticamente de manera efectiva, eliminando de este los costos de montaje y alineación asociados con los colectores solares concentradores convencionales. Además, debido a que el espejo primario 130 y el espejo secundario 140 permanecen fijos al elemento óptico 110, su posición relativa es permanentemente fija, eliminando por lo tanto la necesidad de ajuste o realineación que puedan ser necesarias por los arreglos de partes múltiples convencionales. En una modalidad, el espejo primario 130 y el espejo secundario 140 son formados simultáneamente usando el mismo (idéntico) material o materiales (por ejemplo, plata depositada) , minimizando por lo tanto, los costos de fabricación. Además utilizando las superficies del elemento óptico 110 para fabricar los espejos una vez, que la luz entra al elemento óptico 110 a través de la superficie de la 5 abertura 115, la luz es reflejada únicamente por el espejo primario 13O/superficie convexa 112 y el espejo secundario 140/superficie cóncava 117 antes de alcanzar la célula fotovoltaica 120. Por lo tanto, la luz es sometida únicamente a una interfaz aire/vidrio (es decir, la superficie de la 0 abertura 115) , minimizando por lo tanto las pérdidas que en - - - otras - circunstancias serían experimentadas por colectores ' — solares concentrantes de partes múltiples convencionales. La pérdida de una sola interfaz aire/vidrio puede hacerse disminuir aún más usando un recubrimiento o superficie de 5 abertura antireflectora 115. Aunque también es posible formar por separado el espejo primario Í30 y el espejo secundario 140 y entonces unir los espejos a la superficie convexa 112 y la superficie cóncava 117, respectivamente, este método de producción incrementaría en gran medida los costos de 0 fabricación y puede reducir las características ópticas superiores proporcionadas por la formación de películas especulares directamente sobre la superficie convexa 112 y la superficie cóncava 117. En una modalidad específica, el elemento óptico 110 5 es moldeado usando una estructura de vidrio bajo en hierro (por ejemplo, el vidrio Optiwhite producido por Pilkington PLC, UK) de acuerdo a los métodos de moldeo de vidrio conocidos. El vidrio bajo en hierro moldeado proporciona varias ventajas sobre los otros métodos y materiales de producción, como transmitancia y características superficiales superiores (el vidrio moldeado puede lograr formas casi perfectas debido a su alta viscosidad, lo cual evita que el vidrio caiga en imperfecciones en la superficie del molde) . Aunque el vidrio moldeado es actualmente el preferido para fabricar el elemento óptico 110 debido a sus características —ópticas superiores., algunas _de_ Las_ entajas -descritas _aquí pueden ser logradas por elementos ópticos formados usando otros materiales transmisores de luz y/o técnicas de fabricación: por ejemplo, el plástico claro o transparente puede ser maquinado o pulido para formar un.elemento óptico de una sola pieza 110, o piezas separadas pueden ser unidas o aseguradas de otro modo para formar el elemento óptico 110. La Fig. 2 es una vista lateral que muestra el colector solar concentrador 100 durante su operación. De manera similar a los colectores solares concentradores convencionales, es usado un sistema de posicionamiento del colector (no mostrado; por ejemplo, el sistema de seguimiento usado en el sistema MegaModule™1 es producido por Amonix, Incorporada de Torrance, California, EUA) para colocar el colector solar concentrador 100 de modo que los haces de luz LB (por ejemplo, rayos solares) sean dirigidos hacia la superficie de la abertura 115 en una dirección deseada (por ejemplo, perpendicular a la superficie de la abertura 115. La célula fotovoltaica 120 es colocada sustancialmente en una región concentradora F, la cual designa en la región en la cual los haces de luz LB son concentrados por el espejo primario 130, el espejo secundario 140 y cualesquier estructuras ópticas intervinientes (por ejemplo, un concentrador de flujo dieléctrico) . En la modalidad descrita, la región concentradora F coincide con una región central 113, la cual ha sido aplanada para facilitar el voltaje de la célula—-fo.to5coli.aica- 12-0 — —el—cableado— asociado -usando el procesamiento de tomar y colocar y/o litográfico convencional. Nótese que la región central 113 se localiza directamente debajo de este modo definida por la "sombra" del espejo secundario 120. Nótese también que una abertura 139 es definida en el espejo primario 130 para facilitar el paso de luz a través de la región central 113 hacia la célula fotovoltaica 120. Para facilitar la colocación de la región concentradora F en la región central 113, la superficie convexa 112, el espejo primario 130, la superficie cóncava 117, y el espejo secundario 140 son centrados sobre y de manera sustancialmente simétrica alrededor de un eje óptico X que se extiende sustancialmente perpendicular a la superficie de la abertura 115 (es decir, que las porciones curvas de la superficie convexa 112 y la superficie cóncava 117 son definidas por un arco que gira alrededor del eje óptico X) . Nótese que la profundidad del foco (es decir, la distancia entre el espejo secundario 140 y la célula fotovoltaica 120) puede ser ajustada dependiendo de la óptica seleccionada. Por ejemplo, la óptica puede ser seleccionada para producir una longitud focal más corta que facilite rebajar la región central 130 (y de este modo, la célula fotovoltaica 120) dentro del elemento óptico 110. De manera alternativa, la óptica puede ser seleccionada para producir una longitud focal más grande que facilite formar la región central 113. en_el extremo -de —una—mesa— ue—se extienda- por- debajo- de la superficie convexa 112. El tamaño y forma del elemento óptico 110 pueden ser alterados para optimizar una función específica. En comparación con los módulos construidos de concentradores más grandes, los módulos construidos de concentradores sólidos que tienen un diámetro relativamente pequeño requerirán mayor tiempo de montaje, por el mayor número de concentradores que se requerirían para generar una salida de energía deseada, pero esos módulos incurrirían en menos pérdidas de absorción que los módulos construidos en concentradores más grandes. Además como se sugirió anteriormente, la forma del espejo primario 130 y el espejo secundario 140 puede tomar una amplia variedad de formas para lograr una región de concentración deseada. En una modalidad específica, el elemento óptico 110 tiene un diámetro externo de 28 mm, un diámetro externo de la superficie cóncava 117 de 6.8 mm, y un espesor 7.5 mm, la superficie convexa 112 es formada como una superficie hiperbólica que tiene un radio de 15.000 mm y una constante cónica de -1.030, y la depresión 117 también es una superficie hiperbólica que tiene un radio de 3.438 mm y una constante cónica de -2.752. En otra modalidad, la superficie convexa 112 es parabólica y la superficie cóncava 117 es hiperbólica. Aquellos expertos en la técnica reconocerán que pueden ser utilizadas ...otras superficies., cónicas o curvas de orto modo -para- -lograr la -reflexión- interna- necesaria-para transmitir luz a la célula fotovoltaica 120. La célula fotovoltaica 120 es montada directamente sobre o adyacente al elemento óptico 110, dependiendo de la ubicación de la región de concentración F y la ubicación de la región central 113. Como se indica en la Figura 2, en una modalidad la región central 113 incluye un área circular, plana, localizada sustancialmente en el vértice de la superficie convexa 112. En otras modalidades, el área central 113 puede ser rebajada hacia el elemento óptico 110 (es decir, más cerca de la superficie cóncava 117) , o localizarse sobre una estructura elevada (es decir, más allá de la superficie cóncava 117) . En una modalidad, la célula fotovoltaica 120 es montada sobre la región central 113 por medio de un adhesivo transparente que llena los huecos 128 como el silicón (por ejemplo polidifenilsiloxano o polimetilfenilsiloxano) que sirve para minimizar la perturbación disruptiva en los índices de refracción entre la superficie externa de la región central 113 y la célula fotovoltaica 120. La célula fotovoltaica 120 puede entonces ser conectada por medio de uniones de alambre estándar 124 al cableado externo. Las células fotovoltaicas (concentradores solares) adecuadas son producidas, por ejemplo, por Spectrolab, Inc. de Sylmar, California, EUA. De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, el- elemento- óptico—110- es utilizado como la estructura de plano de soporte para soportar la célula fotovoltaica 120 y los conductores 121 y 122 que son conectados a la célula fotovoltaica 120 por medio de estructuras de unión de alambre convencionales 124 y/o interconexiones soldadas. .En una modalidad, los conductores 121 y 122 pueden ser formados, por ejemplo, imprimiendo o grabando materiales conductores sobre el espejo primario 130, por ejemplo, por medio de una capa aislante (dieléctrica) . En otra modalidad, discutida más adelante, el material del espejo primario es utilizado para formar la trayectoria conductora (es decir, obviando de este modo la necesidad de conductores separados 121 y 122) . Las Figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva del despiece lateral superior y del montaje lateral inferior que muestran el colector solar concentrador 200 de acuerdo a otra modalidad de la presente invención. De manera similar al colector solar concentrador 100, el colector solar concentrador 200 incluye un elemento óptico 210, una célula fotovoltaica 220, un espejo primario 230, y un espejo secundario 240. El elemento óptico 210 es similar en forma al elemento óptico 110, e incluye la región superior 211, una superficie convexa relativamente grande 212, una superficie de la abertura sustancialmente plana 215, y una superficie cóncava relativamente pequeña 217. La célula fotovoltaica 120 se localiza en una región central 213. El espejo primario 230 y el espejo secundario 240 son .formados sobre la superficie - -convexa- 212 -y- la—-superficie- -cóncava 217-,— respectivamente, sustancialmente en la forma descrita anteriormente, pero con la característica descrita más adelante. De acuerdo a lo indicado en la Figura 3, un borde periférico de la región superior 211 del elemento óptico 210 incluye seis facetas contiguas 219. Como se discute con mayor detalle más adelante, este arreglo de seis lados facilita la formación de arreglos grandes de colectores solares concentradores 200 en una forma altamente eficiente en relación al espacio. En otras modalidades, pueden ser producidos arreglos colectores solares concentradores menos eficientes en lo que respecta al espacio usando concentradores que tengan otras formas periféricas (por ejemplo, la forma periférica circular del concentrador 100, descrito anteriormente) . De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el espejo primario 230 incluye una primera porción de película de metal 231 colocada sobre una primera mitad de la superficie convexa 212, y una segunda porción de película de metal 234 colocada sobre una segunda mitad de la superficie convexa 212. La primera porción de la película de metal 231 incluye un borde periférico semihexagonal 232 y un borde interno sustancialmente semicircular 233, y una segunda porción de película de metal 234 incluye un borde periférico semihexagonal 235 y__ un. borde ..interno . _sustancialmente semicircular 236. Un hueco pequeño 237, el cual se hace tan estrecho como sea posible para evitar la pérdida de luz reflejada, es definido entre los bordes internos 233 y 236 para facilitar el aislamiento eléctrico entre las porciones de película de metal 231 y 234. Como se describe con detalle adicional más adelante, la formación del espejo primario 230 usando dos o más porciones de película de metal separada facilita el uso del espejo primario 230 como las células fotovoltaicas que se enlazan eléctricamente a la trayectoria conductora de los colectores adyacentes en un arreglo de colector solar concentrador. De manera similar, al colector 100 (descrito anteriormente) , la superficie convexa 212 está provista con una región central aplanada 213. En la presente modalidad, el espejo primario 230 incluye una estructura aplanada correspondiente que incluye una primera porción aplanada 238A que está conectada integralmente a la primera porción de la película de metal 231, y una segunda porción aplanada 238B que está conectada integralmente a la segunda porción de la película de metal 234. De acuerdo con otro aspecto, esas porciones aplanadas están también separadas por un espacio 237, y una de esas porciones aplanadas (por ejemplo, la primera porción aplanada 238A) define una abertura 239 que coincide con el eje óptico X para facilitar el paso de la luz reflejada hacia la célula fotovoltaica 220, la cual está asegurada a la región central aplanada 213 -sustancialmenfee- como se -demostró anteriormente en la--Figura 4. La Figura 5 es una vista en perspectiva que muestra un panel óptico transparente a la luz sólido, 300, de acuerdo a otra modalidad de la presente invención, y la Figura 6 es una vista lateral simplificada que muestra un arreglo del colector solar concentrador 400A que incluye el panel óptico 300. Refiriéndose a la Figura 5, el panel óptico 300 es una placa transparente a la luz, sólida, que incluye un arreglo integrado de porciones del elemento óptico 210-1 a 210-7 (delineadas por líneas discontinuas) arregladas a un patrón de panal, donde cada porción del elemento óptico 210-1 a 210-7 es sustancialmente idéntica al elemento óptico 210 (el cual se describió anteriormente con referencia a las Figuras 3 y 4) . Por lo tanto, el panel óptico 300 incluye una superficie inferior 305 que tiene protuberancias múltiples (superficies convexas) 212 que están separadas por pasajes 307 (indicados en la Figura 6) , y una superficie de la abertura sustancialmente plana (superior) 315 que incluye depresiones separadas, relativamente pequeñas (superficies convexas) 217, con cada protuberancia 212 y depresión asociada 217 siendo simétricas alrededor de un eje óptico asociado en X-l a X-7 que pasa a través de un centro de ambas superficies. Por ejemplo, la porción del elemento óptico 210-1 incluye una protuberancia 212-1 y una depresión 217-1 que son simétricas y alrededor- e - intersectadas— or—un- eje-óptico X-l. Como se indica en la Figura 6, la superficie de la abertura 315 es formada colectivamente uniendo las porciones de la superficie de la abertura juntas 215 de las porciones de elemento óptico adyacentes. Por ejemplo, una sección 315-1 de la superficie de la abertura 315 está formada por la porción de la superficie de la abertura 215-1 de la porción del elemento óptico 210-1 y la porción de la superficie de la abertura 215-2 de la porción del elemento óptico 210-2. Una ventaja proporcionada por el panel óptico 300 es que facilita arreglar muchos concentradores pequeños juntos en una forma eficiente en cuanto al espacio para evitar que el volumen del vidrio se vuelva excesivamente grande, y para mantener la cantidad de energía por célula PV manejable sin enfriamiento activo.

Además, la superficie de la abertura 315 es esencialmente plana y por lo tanto relativamente fácil de limpiar, minimizando de este modo los costos de mantenimiento. En la modalidad preferida, el panel del elemento óptico 300 es de 5 a 20 mm de espesor, y cada concentrador 200 es de 20 a 80 mm de ancho. Por lo tanto, el panel óptico 300 es relativamente delgado y plano, y por lo tanto relativamente fácil de moldear. La Figura 6 muestra una sección del arreglo 400A que incluye los colectores solares concentradores 200-1, 200-2 y 200-3, conectados eléctricamente en serie., donde _cada uno de los-colectores-solares -concentradores 200-1, 200-2 y 200-3 es sustancialmente idéntico al colector solar concentrador 200 (descrito anteriormente con referencia a la Figura 4) . De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, las porciones de la película de metal de los colectores adyacentes están conectadas integralmente en pasajes adyacentes, y las porciones de la película de metal de los colectores adyacentes del colector adyacente son acopladas eléctricamente por una célula fotovoltaica asociada, formando por lo tanto una trayectoria conductora entre colectores adyacentes. Por ejemplo, las porciones de la película de metal 231-1 y 234-1 del colector 200-1 son acopladas eléctricamente por la célula fotovoltaica 200-1, y la porción de la película de metal 234-1 del colector 200-1 está conectada a la primera porción de la película de metal 234-2 del colector 200-2 en el pasaje 307-1. Los colectores 200-2 y 200-3 son conectados de manera similar juntos, formando por lo tanto una "hilera" de colectores conectados en serie, incluyendo los colectores 200-1, 200-2 y 200-3. De acuerdo con una modalidad, cada colector 200-1, 200- 2 y 200-3 también incluye un diodo de desviación 225, teniendo cada diodo de desviación un ánodo conectado a su primera porción de película de metal 231 y un cátodo conectado a su segunda porción de película de metal 234. Por ejemplo, el colector 200-1 incluye un diodo 225-1 que tiene un ánodo conectado a la primera -porción -de-la.-película de metal 231-1 y ~~un_~cátodo conectado-a "la porción deALa"~película de metal 234- 1. Los diodos de desviación 225 facilitan la operación en serie (es decir, evitan una condición de circuito abierto) facilitando la desviación de un colector que funcione más debido a la falla de su célula fotovoltaica. Aquellos expertos en la técnica reconocerán que las resistencias de desviación representan únicamente un circuito para facilitar esa operación en serie. La Fig. 7 es una vista lateral en corte transversal que muestra un colector solar concentrador 200-8 de acuerdo a otra modalidad de la presente invención. El colector concentrador 200-8 es esencialmente idéntico a los colectores 200-1 a 200-7 (discutidos anteriormente) con las siguientes características opcionales.

De acuerdo con una primera modalidad opcional mostrada en la Fig. 7 el colector solar concentrador 200-8 utiliza los paquetes de circuito integrados montados a la superficie para montar la célula fotovoltaica 220 y el diodo de desviación 225 sobre porciones de la película de metal 231 y 234. En la modalidad descrita, el diodo de desviación 225 es montado, por ejemplo usando rebordes de soldadura, de modo que el diodo de desviación 225 se monte en el espacio 237, con su ánodo estando conectado hacia una porción extendida de la porción de película de metal 231 y su terminal del cátodo estando—conectada a—una—porción extendida-de~la-porcion.de la ^"película de métal-~~2347 ~T>e~ manera: similar; la célula del fotodiodo 220 incluye un paquete de montaje frontal-lateral que facilite el montaje sobre la porción de la película de metal 231 de modo que la región receptora de luz de la célula del fotodiodo 220 se localice sobre la abertura 239. De acuerdo con otra modalidad alternativa, el colector solar concentrador 200-8 incluye un disipador de calor que esta montado a una superficie lateral posterior de la célula del fotodiodo 220, e incluye brazos que se conectan a porciones de la película de metal 231 y 234, facilitando de este modo la transferencia eficiente de calor durante la operación. Nótese que el disipador de calor 230 también puede proporcionar al menos una parte de la conexión eléctrica de la célula del fotodiodo 220 a al menos una de las porciones de la película de metal 231 y 234 (por ejemplo, conectando un ánodo de la célula del fotodiodo 220 a la porción de la película de metal 234. En un método de producción alternativo, las células del fotodiodo y los diodos de desviación pueden ser montados sobre estructuras de disipación de calor especiales que proporcionen todas las conexiones eléctricas a las secciones de películas de metal del espejo primario cuando se monten sobre una proyección asociada, facilitando por lo tanto un vehículo conveniente para probar las células del fotodiodo antes de montar ésta hacen un arreglo. En otra modalidad alternativa (no mostrada) , las_células fotov?>lta_ic.as_pueden -ser- rebajadas - hae-ia el- panel óptico, - el—disipador- térmico implementado como un sustrato que forma un puente a su través o conectado de otro modo a las secciones de la película de metal del espejo localizado sobre los bordes de la región rebajada . De acuerdo con otra modalidad alternativa más, se forma una estructura selladora 720 (por ejemplo, de vidrio o plástico) sobre el espejo secundario 240 de modo que el espejo secundario 240 sea sellado entre la superficie inferior contorneada (curva) 722 de la estructura selladora 720 y la superficie cóncava 217 de la porción del panel óptico 210-8. Una superficie superior 725 de la estructura selladora 720 es plano y coplanar con la superficie superior 215/315 de la porción 210-8/panel óptico 300. La estructura selladora 720 sirve para simplificar aún más el proceso de mantenimiento/limpieza proporcionando una superficie completamente plana y también sirve para proteger el espejo secundario 240 de la corrosión debida a la exposición ambiental. Aunque no se muestra, puede ser proporcionada una capa selladora y/o estructuras de refuerzo similar sobre el lado inferior del panel óptico para agregar resistencia y para proteger las películas del espejo primario. Las Figs. 8 (A) , 8 (B) y 8 (C) son vistas en perspectiva que ilustran las regiones centrales inferiores de un-__aole_ator_.solar.-_-Concentr_adorL__ejemplar__ 2.0JX-9 durante, un -proceso—de- producción - de acuerdo a otra modalidad de la presente invención. El colector solar concentrador 200-9 es esencialmente idéntico a los colectores 200-1 a 200-7 discutidos anteriormente) con las siguientes características adicionales . Refiriéndose a la Fig. 8 (A) , las películas de metal 231 y 234 se formaron como se describió anteriormente con las porciones planas 238A y 238B, respectivamente. En la presente modalidad, la porción plana 238A de la película de metal 231 esta provista con una sección que se proyecta 804 que defina la abertura 239, y la porción plana 238B de la película de metal 234 define una región rebajada 808 que proporciona el área necesaria para la sección que se proyecta 804 a la vez que el espacio de separación 237 entre los bordes internos 233 y 236. Como se indica en la Fig. 8 (B) , se forma entonces una capa dieléctrica 810 (por ejemplo, una máscara para soldar) sobre las porciones planas 238A y 238B de las películas de metal 231 y 234 (es decir, el espacio que forma el puente 237) , y se definen vías 820 y 825 a través de la capa dieléctrica 810 para exponer las superficies subyacentes de las porciones planas 238A y 238B. La capa dieléctrica puede ser aplicada por técnicas conocidas como la impresión por chorro o impresión por serigrafía. Refiriéndose a la Fig. 8 (C) , entonces se usa un equipo de tomar y colocar de alta -velocidad para -colocar—la célula-fotovoltaica -220-y.-el- diodo dé "desviación ~225- d~e"~ ' o- "que los "resaltos"~de soldadura se extiendan de las superficies inferiores de los paquetes asociados (o matrices desnudas) se colocan respectivamente sobre la vías asociadas formadas en la capa dieléctrica 810. Entonces se efectúa un proceso de reflujo de soldadura para asegurar la célula fotovoltaica 220 y el diodo de desviación 225 a las porciones de la película de metal plana 238A y 238B. Como es indicado por la colocación de las vías 820, la conexión de la soldadura de la célula fotovoltaica 220 a los bordes periféricos de la sección que se proyecta 804 (Fig. 8 (B) ) , requiriendo de este modo una conexión separada a la película de metal 234. En la modalidad descrita, esta conexión es efectuada por un proceso de unión o conexión de alambre opcional para generar una conexión alámbrica 815 entre, por ejemplo, un ánodo o el cátodo de la célula fotovoltaica 220 y la porción plana 238B de la película de metal 234. La Fig. 9 es una vista en perspectiva lateral inferior que muestra un arreglo de colector solar concentrador 400B producido de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. El arreglo 400B incluye varios colectores 200-11 a 200-14, 200-21 a 200-25 y 200-31 a 200-34 que están arreglados en hileras paralelas, con los colectores 200-11 a 200-14 formando una primera hilera, los colectores 200-21 a 200-25 formado una segunda hilera, y 200-31 a 200-34 formando una ^t.erc-era__hileraJ Cada colector masirado .en -la. __Eig—.._ 9 es sustancialmente—el-mismo -que el -colector 200-9 mostrado en la Fig. 8. Como se discutió anteriormente, los segmentos de película de metal de cada colector son acoplados eléctricamente por una célula de fotodiodo asociada y el diodo de desviación opcional. Por ejemplo, las películas de metal 231-11 y 234-11, están separadas por el espacio 237-11, y acopladas eléctricamente por la célula del fotodiodo 220-11 y el diodo de desviación 225-11 en la forma descrita anteriormente. Además, las películas de metal de cada colector adyacente en cada hilera son conectadas para formar un segmento de película de metal asociada. Por ejemplo, la película de metal 234-11 del colector 200-11 y la película de metal 231-12 del colector 200-12 son conectadas a lo largo del cordón de soldadura 901 para formar un segmento de película de metal sustancialmente en forma de la mitad de un vidrio de reloj 900-11. De manera similar, la película de metal 234-12 del colector 200-12 y la película de metal 231-13 del colector 200-13 son conectadas a lo largo de un cordón de soldadura 5 asociado 901 para formar el segmento de película de metal 900- 12. De este modo, se forma una trayectoria conductora para conectar la hilera que incluye los colectores 200-11 a 200-14 por los segmentos de la película de metal 900-11 a 900-14. De manera similar, se forma una trayectoria conductora para la 0 hilera que incluye los colectores 200-21 a 200-25 o los -- -segmentos de -la~ peícula--del metal—90-0-21—a S00-25,- y_se -forma una trayectoria -conductora para" \L"a hilera ue- incluye los colectores 200-31 a 200-34 por los segmentos de la película de metal 900-31 a 900-34. 5 El aislamiento eléctrico entre los segmentos de la película de metal adyacente (es decir, los espacios 237) así como el aislamiento eléctrico entre hileras adyacentes de los segmentos de la película de metal, se proporciona por grabado o de otro modo formando espacios alargados entre las hileras 0 asociadas de los segmentos de la película de metal. Por ejemplo, los segmentos de la película de metal 900-11 a 900-14 son separados de los segmentos de la película de metal 900-21 a 900-25 para un espacio alargado 937-12. De- manera similar, los segmentos de la película de metal 900-21 a 900-25 son separados de los segmentos de la película de metal 900-31 a 900-34 por un espacio alargado 937-34. De acuerdo con una modalidad los segmentos de la película de metal 900-11 a 900- 34 consisten de una capa de placa electrodepositada sobre el panel óptico. Entonces se forma una máscara, por ejemplo, 5 usando técnicas de impresión con cera, conocidas. Puede ser empleada la impresión por dos lados para definir los dos lados de la óptica. El panel óptico es entonces sumergido en uno o más baños de electrorrevestimiento para crear el espesor de metal requerido para cableado conectado. En una modalidad, las 0 capas de cobre y níquel electrodepositadas formadas sobre la JLa^a^.__ ro_j?CL_e-.-Ci^^ El cobre — — eeesitarí-a—-se del -orden—de—un -micrómetro- de espesor para servir como una capa suficientemente conductora para limitar la pérdida eléctrica a menos del 1% de la potencia convertida. 5 Una vez completada la electrodeposición, la máscara es separada y el recubrimiento de metal del espejo es eliminado, usando el metal electrodepositado como una máscara de grabado. Lo que se pretende es grabar el metal del espejo de la abertura limpia (exponiendo un recubrimiento antirreflector 0 formado sobre ella) sobre el lado superior, abriendo los espacios 237 y 937 sobre el lado inferior para formar los segmentos de película de metal necesarios. El proceso posterior, por ejemplo, para montar las células fotovoltaicas, es efectuado entonces usando los métodos descritos 5 anteriormente.

La • Figura 10 es una vista plana que muestra una unidad colectora solar concentradora 00C de acuerdo a otra modalidad de la presente invención. La unidad colectora solar concentradora 405 incluye un panel óptico 300C formado en la forma descrita anteriormente, un armazón de soporte de metal 410 (por ejemplo, de aluminio o acero) para soportar y proteger el panel óptico 300C, y un conector de enchufe 420 para montar la unidad colectora 400C en una red de arreglo de colectores (no mostrada) . El panel óptico 300c incluye varias hileras de colectores solares concentradores que son conectados como se describió anteriormente por los segmentos de la película— e—metal—-900-11-—a 900-87-. -Los segmentos extremos 910-12, 910-23, 910-34, 910-45, 910-56, 910-67, y 910-78 proporcionan conexiones entre las hileras adyacentes en la forma indicada, y los segmentos parciales 910-1 y 910-8 son utilizados en conjunto con el segmento de metalización 910-81 para proporcionar conexiones entre los colectores y el conector de enchufe 420. El patrón del segmento descrito es simplificado en gran medida y proporcionado únicamente para propósitos ilustrativos y aquellos expertos en la técnica reconocerán que pueden ser usados muchos patrones alternativos. Los círculos que separan a cada parte adyacente, incluyen, por ejemplo, las regiones dieléctricas y los componentes de circuito descritos anteriormente (por ejemplo, la célula fstovoltaica 200-11 es indicada entre los segmentos 900-11 y 900-12) . Aunque todos los colectores descritos en la unidad 400C están conectados en una cadena en serie que incluye las ocho hileras conectadas por los segmentos extremos, debe comprenderse que puede formarse dos o más cadenas en serie en una forma similar sobre cada unidad. Aunque la presente invención ha sido descrita con respecto a ciertas modalidades específicas, estará claro para aquellos expertos en la técnica, que las características inventivas de la presente invención son aplicables a otras modalidades, también, todas las cuales se pretende caigan dentro del alcance de la presente invención. _.Por ejemplo, algunos—aspectos—benéficos- de la invención-pueden ser logrados en un arreglo de dos cristales donde los espejos secundarios son formados sobre un primer cristal (frontal) y los espejos primarios son formados sobre un segundo cristal (posterior) en la forma descrita anteriormente. Aunque ese arreglo se beneficiaría de, por ejemplo, la utilización de las películas del espejo primario para proporcionar la conexión en cadena, tal arreglo requeriría colocar los cristales durante el montaje e incrementaría los costos de mantenimiento. En otra modalidad alternativa, los espejos primario y secundario pueden ser preformados y entonces montados al elemento óptico usando un adhesivo adecuado, pero este método puede incrementar sustancialmente los costos de producción. En incluso otra .modalidad alternativa, la superficie curva utilizada para formar el espejo secundario puede ser convexa en lugar de cóncava, estando de este modo en forma de un sistema tipo Gregoriano clásico. En otra modalidad alternativa, las superficies curvas utilizadas para formar los espejos primario y secundario pueden ser elípticas, elipsoidales, esféricas o de otra forma curva. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un colector solar concentrador, caracterizado porque comprende: un elemento óptico, transparente a la luz, sólido que tiene un primer lado que incluye una superficie convexa relativamente grande, y un segundo lado que incluye una superficie de abertura sustancialmente plana, y una superficie curva relativamente pequeña definida en una porción central de la superficie de la abertura; un espejo primario colocado sobre la superficie convexa; y un espejo secundario colocado sobre la superficie curva. 2. Un colector solar concentrador, caracterizado porque comprende un elemento óptico transparente a la luz, sólido, que tiene un primer lado que incluye una superficie convexa relativamente grande, un segundo lado que incluye una superficie de abertura sustancialmente plana, y una superficie curva relativamente pequeña definida en una porción central de la superficie de la abertura, donde la superficie convexa y la superficie curva son sustancialmente simétricas alrededor de un eje óptico y la abertura es sustancialmente perpendicular al eje óptico.
3. 3. Un arreglo colector solar concentrador, caracterizado porque comprende: un panel óptico transparente a la luz, sólido, que incluye una primera superficie que define una pluralidad de protuberancias relativamente grandes, y una superficie de abertura sustancialmente plana que define una pluralidad de depresiones relativamente pequeñas, estando cada depresión asociada con una protuberancia correspondiente; una pluralidad de espejos primarios colocados sobre la primera superficie, de modo que cada espejo primario esté depositado sobre una protuberancia correspondiente a la pluralidad de protuberancias; y una pluralidad de espejos secundarios estando cada espejo secundario colocado en una depresión correspondiente de la pluralidad de depresiones .
4. 4. Un arreglo de colector solar concentrador, caracterizado porque comprende: un panel óptico; una pluralidad de segmentos de película de metal eléctricamente conductores, separados, montados sobre el panel óptico y arreglados en hileras, donde cada segmento de la película de metal incluye una superficie reflectora orientada hacia el panel óptico; una pluralidad dé células fotovoltaicas, cada célula fotovoltaica conectada eléctricamente entre un par de segmentos de película de metal adyacentes, de modo que los segmentos de la película de metal de cada hilera estén conectados en serie por las células fotovoltaicas asociadas.