RU197957U1 - Concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics - Google Patents
Concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics Download PDFInfo
- Publication number
- RU197957U1 RU197957U1 RU2019143168U RU2019143168U RU197957U1 RU 197957 U1 RU197957 U1 RU 197957U1 RU 2019143168 U RU2019143168 U RU 2019143168U RU 2019143168 U RU2019143168 U RU 2019143168U RU 197957 U1 RU197957 U1 RU 197957U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photocell
- focus
- board
- fresnel lens
- supports
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 32
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 claims description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/20—Optical components
- H02S40/22—Light-reflecting or light-concentrating means
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Фотоэлектрический модуль содержит линзу Френеля, фотоэлемент, установленный на фокусном расстоянии от линзы Френеля соосно с ней, фокон, установленный на регулируемых по высоте опорах и выполненный в виде полой перевернутой усеченной пирамиды с внутренними зеркальными поверхностями. Фотоэлемент припаян к плате, присоединенной к алюминиевому основанию с помощью теплопроводящего клея или пасты. Опоры, фиксирующие фокон относительно теплопроводящей платы, позволяют производить плавную регулировку фокона за счет резьбы на верхней части опор при помощи гаек, на которые опирается фокон, и выставлять заданное расстояние от плоскости выходного отверстия фокона до поверхности фотоэлемента, которое может быть изменено в зависимости от фокуса линзы Френеля. Технический результат - упрощение установки и регулировки фокона, повышение надежности конструкции и долговременности эксплуатации, упрощение технологии изготовления его элементов, а также обеспечение высокой эффективности преобразования солнечного излучения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The photoelectric module contains a Fresnel lens, a photocell mounted coaxially with the fresnel lens, a focon mounted on height-adjustable supports and made in the form of a hollow inverted truncated pyramid with internal mirror surfaces. The photocell is soldered to a board attached to an aluminum base using heat-conducting glue or paste. The supports fixing the focus relative to the heat-conducting board allow smooth adjustment of the focus due to the thread on the upper part of the supports using the nuts on which the focus rests and to set a predetermined distance from the plane of the focus outlet to the surface of the photocell, which can be changed depending on the focus Fresnel lenses. The technical result is to simplify the installation and adjustment of the focus, increasing the reliability of the design and the long-term operation, simplifying the manufacturing technology of its elements, as well as ensuring high conversion efficiency of solar radiation. 1 s.p. f-ly, 2 ill.
Description
Техническое решение относится к области солнечной энергетики, в частности к концентраторным солнечным фотоэлектрическим модулям, применяемым в наземных гелиоэнергетических установках, предназначенных для систем автономного энергоснабжения, как один из наиболее перспективных методов получения электроэнергии из возобновляемых источников. Использование регулируемых вторичных оптических концентраторов солнечного излучения позволяет получать более высокий КПД преобразования солнечного излучения в электричество при упрощении сборки оптической системы и повышении ее технических характеристик.The technical solution relates to the field of solar energy, in particular to concentrator solar photovoltaic modules used in terrestrial solar energy systems intended for autonomous energy supply systems, as one of the most promising methods for generating electricity from renewable sources. The use of adjustable secondary optical concentrators of solar radiation allows to obtain a higher efficiency of conversion of solar radiation into electricity while simplifying the assembly of the optical system and increasing its technical characteristics.
Из существующего уровня техники известен фотоэлектрический концентраторный модуль (см. патент US 2009223555 (A1), МПК H01L 31/042, опубл. 10.09.2009) содержащий металлический каркас, множество линз Френеля, вторичный отражающий или рефракционной концентратор, многопереходные солнечные элементы с КПД до 40% и новый теплорассеивающий материал.A photovoltaic concentrator module is known from the prior art (see patent US 2009223555 (A1), IPC H01L 31/042, published September 10, 2009) comprising a metal frame, a plurality of Fresnel lenses, a secondary reflective or refractive concentrator, multi-junction solar cells with an efficiency up to 40% and new heat dissipating material.
Линзы Френеля и вторичный концентратор фокусируются на солнце более 500 раз, чтобы максимизировать количество фотонов, собранных с помощью солнечных элементов, и преобразовать электроэнергию. Недавно разработанный легкий материал платы обеспечивает коэффициент теплового расширения, соответствующий носителю солнечных элементов, и эффективный метод электрического подключения. Плата-носитель присоединена к специально разработанному теплораспределителю из графита. Состоящий на 40% по массовой доле из алюминия и 18% из меди этот специально разработанный материал обладает теплопроводностью, которая превосходит медь. Вышеуказанное сочетание создает фотоэлектрические модули с наивысшей эффективностью и низкой стоимостью за Ватт.Fresnel lenses and a secondary concentrator focus on the sun more than 500 times to maximize the number of photons collected using solar cells and convert electricity. The newly developed lightweight board material provides a coefficient of thermal expansion suitable for the solar cell carrier and an efficient electrical connection method. The carrier board is attached to a specially designed graphite heat distributor. Composed of 40% by mass fraction of aluminum and 18% of copper, this specially developed material has a thermal conductivity that is superior to copper. The above combination creates photovoltaic modules with the highest efficiency and low cost per watt.
Недостатками известного концентраторного модуля являются сложность монтажа солнечных элементов и вторичных оптических элементов.The disadvantages of the known hub module are the complexity of the installation of solar cells and secondary optical elements.
Известен солнечный модуль (см. патент US 2015349179 (А1), МПК H01L 31/054; H01L 31/18, опубл. 03.12.2015), состоящий из солнечного элемента и прозрачного вторичного оптического элемента, расположенного над фотоприемной поверхностью чипа.A known solar module (see patent US 2015349179 (A1), IPC H01L 31/054; H01L 31/18, published 03.12.2015), consisting of a solar cell and a transparent secondary optical element located above the photodetector surface of the chip.
Наружная поверхность вторичного оптического элемента имеет выпуклую форму, облегчающую попадание солнечного излучения на чип. Вокруг светоприемной поверхности находится регулировочные элементы, состоящие из двух дисков с метками. Они служат для регулирования положения оптического элемента относительно фотоприемной поверхности солнечного чипа. Первый котировочный элемент смещен относительно второго для повышения эффективности концентрации солнечного излучения на солнечном чипе.The outer surface of the secondary optical element has a convex shape, facilitating the ingress of solar radiation on the chip. Around the light receiving surface there are adjustment elements consisting of two discs with marks. They serve to regulate the position of the optical element relative to the photodetector surface of the solar chip. The first quotation element is offset from the second to increase the efficiency of the concentration of solar radiation on the solar chip.
Недостатками известного концентраторного солнечного фотоэлектрического модуля являются относительно высокая стоимость вторичной оптики из оптического стекла и техническая сложность оптической юстировки, которую необходимо выполнять для каждого чипа со вторичной оптикой отдельно по всем четырем точкам крепления. Кроме того, в данной конструкции необходимо приклеивать вторичные оптические стеклянные концентраторы на поверхность солнечных фотоэлементов, что ухудшает в итоге оптическую эффективность системы и теплоотвод от них.The disadvantages of the known concentrator solar photovoltaic module are the relatively high cost of secondary optics from optical glass and the technical complexity of the optical alignment, which must be performed for each chip with secondary optics separately for all four mounting points. In addition, in this design, it is necessary to adhere secondary optical glass concentrators to the surface of solar photocells, which ultimately degrades the optical efficiency of the system and the heat removal from them.
Ближайшим аналогом-прототипом, наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является солнечный концентраторный модуль, (см. патент RU 2611693. МПК H01L 31/054, опубл. 28.02.2017), который содержит боковые стенки, фронтальную панель с линзами Френеля, тыльную панель с фоконами и солнечные фотоэлементы, снабженные теплоотводящими основаниями. Теплоотводящие основания прикрепляют солнечные элементы к тыльной стороне тыльной панели так, что центр фотоприемной площадки каждого солнечного элемента лежит на одной оси с центром соответствующей линзы Френеля и совпадает с фокусом этой линзы. Солнечный концентраторный модуль имеет повышенную энергопроизводительность и улучшенную разориентационную характеристику.The closest analogue to the prototype closest to the claimed technical solution for the combination of essential features is a solar concentrator module, (see patent RU 2611693. IPC H01L 31/054, publ. 02.28.2017), which contains side walls, a front panel with Fresnel lenses , a back panel with foci and solar cells equipped with heat sinks. The heat-removing bases attach the solar cells to the back of the rear panel so that the center of the photodetector area of each solar cell lies on the same axis as the center of the corresponding Fresnel lens and coincides with the focus of this lens. The solar concentrator module has increased energy efficiency and improved disorientation performance.
Недостатками известного солнечного фотоэлектрического модуля является фиксированное крепление вторичной оптики, то есть вторичных оптических концентраторов над поверхностью солнечных фотоэлементов без возможности регулировки высоты выходного фронтального отверстия над поверхностью фотоэлемента.The disadvantages of the known solar photovoltaic module is the fixed mounting of secondary optics, that is, secondary optical concentrators above the surface of solar cells without the possibility of adjusting the height of the front outlet opening above the surface of the solar cell.
Задачей заявляемого технического решения являлась разработка концентраторного фотоэлектрического модуля с регулируемой вторичной оптикой, характеризуемого простотой установки и регулировки фоконов над фотоэлементом, повышенной надежностью конструкции и долговременной эксплуатацией, упрощенной технологией изготовления его элементов, также обладающего высокими технико-экономическими показателями и высокой эффективностью преобразования солнечного излучения в электроэнергию.The objective of the proposed technical solution was the development of a concentrator photovoltaic module with adjustable secondary optics, characterized by ease of installation and adjustment of the foci above the photocell, increased reliability of construction and long-term operation, simplified manufacturing technology of its elements, also having high technical and economic indicators and high efficiency of converting solar radiation into electricity.
Поставленная задача решается тем, что концентраторный фотоэлектрический модуль с регулируемой вторичной оптикой содержит линзу Френеля с фокусным расстоянием 280±80 мм, выполненную в виде квадрата со стороной 150±30 мм, оптическая ось которой проходит через центр фотоэлемента, а над ним на двух опорах, соосно оптической оси системы, установлен вторичный оптический элемент, выполненный в виде полой перевернутой усеченной пирамиды высотой 30±15 мм с внутренними зеркальными поверхностями, входное фронтальное отверстие пирамиды выполнено в виде квадрата с размером сторон 30±15 мм, а выходное отверстие пирамиды выполнено в виде квадрата с размером сторон 5,3±0,1 мм. Сам фотоэлемент с размером фотоактивной области 5,5*5,5 мм припаян к плате бессвинцовым или каким-либо другим припоем, которая затем присоединена к алюминиевому нижнему основанию модуля с помощью теплопроводящей пасты или теплопроводящего клея. При этом опоры выступают на 0,55±0,45 мм за нижнюю плоскость платы и фиксируют плату в установочных отверстиях нижнего основании так, что оптическая ось линзы Френеля совпадает с центром фотоактивной области фотоэлемента. За счет резьбы на верхней части специальных опор при помощи гаек, на которые опирается фокон, выставляется заданное расстояние от плоскости выходного отверстия фокона до поверхности фотоэлемента, которое может быть изменено в пределах 0,55±0,45 мм в зависимости от фокуса линзы Френеля.The problem is solved in that the concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics contains a Fresnel lens with a focal length of 280 ± 80 mm, made in the form of a square with a side of 150 ± 30 mm, the optical axis of which passes through the center of the photocell, and above it on two supports, coaxial to the optical axis of the system, a secondary optical element is installed, made in the form of a hollow inverted truncated pyramid with a height of 30 ± 15 mm with internal mirror surfaces, the front entrance of the pyramid is made in the form of a square with a side size of 30 ± 15 mm, and the outlet of the pyramid is made in the form square with a side size of 5.3 ± 0.1 mm. The photocell itself with a photoactive area size of 5.5 * 5.5 mm is soldered to the board with lead-free or some other solder, which is then attached to the aluminum base of the module with a heat-conducting paste or heat-conducting adhesive. In this case, the supports extend 0.55 ± 0.45 mm beyond the bottom plane of the board and fix the board in the mounting holes of the lower base so that the optical axis of the Fresnel lens coincides with the center of the photoactive region of the photocell. Due to the thread on the upper part of the special supports, using the nuts on which the focus is supported, a predetermined distance is set from the plane of the output of the focus to the surface of the photocell, which can be changed within 0.55 ± 0.45 mm depending on the focus of the Fresnel lens.
Новым в конструкции концентраторного фотоэлектрического модуля с регулируемой вторичной оптикой, по сравнению с прототипом, является использование крепежа для вторичных оптических элеиентов, что позволяет производить плавную регулировку вторичного оптического элемента в отличие от прототипа.Compared with the prototype, the use of fasteners for secondary optical elements is new in the design of the concentrator photovoltaic module with adjustable secondary optics, which allows for smooth adjustment of the secondary optical element in contrast to the prototype.
В такой конструкции за счет фиксации положения фокона относительно платы, а платы относительно теплоотводящего основания, выдерживаются требования к точности установки вторичных концентраторов с платами и значительно упрощается процесс сборки модуля и технологии изготовления его элементов.In this design, by fixing the position of the focon relative to the board, and the board relative to the heat sink base, the requirements for the accuracy of the installation of secondary concentrators with boards are maintained and the assembly process of the module and the manufacturing technology of its elements are greatly simplified.
Также за счет наличия зазоров между фотоэлементами и фоконами улучшается теплоотвод от них естественной конвекцией воздуха внутри модуля при нагреве на солнце.Also, due to the presence of gaps between the photocells and focons, the heat removal from them is improved by natural convection of air inside the module when heated in the sun.
Также использование больших по размеру 120*120 мм первичных концентраторов (линз Френеля), при сохранении оптимальной кратности концентрирования солнечных лучей, позволяет в четыре раза снизить количество операций сборки концентраторного фотоэлектрического модуля той же мощности, чем при использовании, например, линз Френеля размером 60*60 мм.Also, the use of large 120 * 120 mm primary concentrators (Fresnel lenses), while maintaining the optimal concentration of sunlight, can reduce the number of assembly operations of a concentrator photovoltaic module of the same power by four times than when using, for example, 60 * Fresnel lenses 60 mm.
Фокон концентраторного фотоэлектрического модуля с регулируемой вторичной оптикой может быть выполнен из анодированного алюминиевого листа толщиной от 0,25 до 0,5 мм с зеркально-отражающей внутренней поверхностью. Коэффициент отражения зеркально-отражающей внутренней поверхности фокона должен составлять в среднем не менее 87% в видимом диапазоне солнечного спектра.The focus of the concentrator photovoltaic module with adjustable secondary optics can be made of anodized aluminum sheet with a thickness of 0.25 to 0.5 mm with a mirror-reflecting inner surface. The reflection coefficient of the mirror-reflecting inner surface of the focon should be at least 87% on average in the visible range of the solar spectrum.
Оптический элемент вторичного концентратора может быть установлен таким образом, что фокон крепится к плате с фотоэлементом так, чтобы выходное основание усеченной пирамиды фокона находилось на расстоянии 0,55±0,45 мм от фотоактивной поверхности фотоэлемента.The optical element of the secondary concentrator can be installed in such a way that the focus is attached to the circuit board with a photocell so that the output base of the truncated pyramid of the focus is at a distance of 0.55 ± 0.45 mm from the photoactive surface of the photocell.
Выходное основание оптического элемента вторичного концентратора должно быть изготовлено в виде квадрата с размером меньшим, чем размер фотоактивной поверхности фотоэлемента 5,5*5,5 мм, а именно со стороной 5,4 мм с точностью до 0,1 мм.The output base of the optical element of the secondary concentrator should be made in the form of a square with a size smaller than the size of the photoactive surface of the photocell 5.5 * 5.5 mm, namely with a side of 5.4 mm with an accuracy of 0.1 mm.
Плата концентраторного фотоэлектрического модуля с регулируемой вторичной оптикой может быть выполнена из многослойной структуры медь / алюминий /иммерсионное золото, а толщина платы установлена в диапазоне 0,2…0,8 мм.The board of the concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics can be made of a multilayer copper / aluminum / immersion gold structure, and the board thickness is set in the range 0.2 ... 0.8 mm.
Первичный оптический концентратор был выполненный в виде линзы Френеля квадратной формы с размером стороны от 120 мм до 180 мм, приклеенными на закаленное стекло оптического качества толщиной от 3 до 4,2 мм. Размеры фокона получены экспериментальным путем.The primary optical concentrator was made in the form of a square Fresnel lens with side sizes from 120 mm to 180 mm glued to tempered glass of optical quality with a thickness of 3 to 4.2 mm. The sizes of the focone were obtained experimentally.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение разориентационных характеристик модуля в системе концентратор-трекер при упрощении технологии сборки фотоэлектрического модуля, улучшение теплоотвода от фотоэлемента и снижении стоимости его изготовления.The technical result provided by the given set of features is to improve the disorientation characteristics of the module in the hub-tracker system while simplifying the assembly technology of the photovoltaic module, improving the heat removal from the photocell and reducing the cost of its manufacture.
Конструкция заявляемого фотоэлектрического концентраторного модуля с регулируемой вторичной оптикой поясняется чертежами, где:The design of the inventive photoelectric concentrator module with adjustable secondary optics is illustrated by drawings, where:
Фиг. 1 схематично изображен фотоэлектрический концентраторный модуль с регулируемой вторичной оптикой, в котором между линзой Френеля и платой с фотоэлементом установлен оптический элемент вторичного оптического концентратора в форме усеченной пирамиды на заданной высоте над фоточувствительной поверхностью фотоэлемента.FIG. 1 schematically shows a photoelectric concentrator module with adjustable secondary optics, in which an optical element of a secondary optical concentrator in the form of a truncated pyramid at a predetermined height above the photosensitive surface of the photocell is installed between the Fresnel lens and the circuit board with a photocell.
Фиг.2 схематично изображен вторичный оптический элемент, установленный на плату. Крепление фокона производится непосредственно на плату с помощью двух втулок вставленных и закрепленных посредством клея в двух отверстиях в области платы. В плате около отверстий отсутствует токопроводящее медное покрытие, что исключает возможность короткого замыкания между токопроводящим покрытием на алюминиевом основании платы и основанием модуля.Figure 2 schematically shows a secondary optical element mounted on a board. The focus is mounted directly on the board using two bushings inserted and fixed by glue in two holes in the board area. There is no conductive copper coating in the board near the holes, which eliminates the possibility of a short circuit between the conductive coating on the aluminum base of the board and the base of the module.
Заявляемый концентраторный фотоэлектрический модуль с регулируемой вторичной оптикой (см. фиг. 1) содержит первичный оптический концентратор, выполненный в виде линз Френеля (1), трехпереходный солнечный элемент (2), вторичный оптичечский элемент (фокон) (3), теплопроводящую плату (4) и специальные опоры (5), позволяющие производить плавную регулировку расстояния между вторичной оптикой и солнечным элементом.The inventive concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics (see Fig. 1) contains a primary optical concentrator made in the form of Fresnel lenses (1), a three-junction solar cell (2), a secondary optical element (focon) (3), a heat-conducting board (4 ) and special supports (5), which allow for smooth adjustment of the distance between the secondary optics and the solar cell.
На фиг. 2 изображен вторичный оптический элемент (фокон) (1), установленный на теплопроводящей плате (3) с помощью специальных опор (2) и гаек (5), позволяющих производить плавную регулировку расстояния между вторичной оптикой и солнечным элементом (4) теплопроводящей платой (2).In FIG. Figure 2 shows a secondary optical element (focon) (1) mounted on a heat-conducting board (3) using special supports (2) and nuts (5), which allow smooth adjustment of the distance between the secondary optics and a solar element (4) by a heat-conducting board (2) )
При работе заявляемого фотоэлектрического концентраторного модуля с регулируемой вторичной оптикой обеспечивается улучшение равномерности интенсивности концентрированного солнечного излучения на поверхности фотоактивной области фотоэлемента 2. При разориентации оптической оси фотоэлектрического концентраторного модуля от направления на Солнце большая часть лучей отражается от боковых зеркальных граней фокона 3 и фокусируется на поверхности фотоактивной области фотоэлемента 2, обеспечивая расширение разориентационной характеристики фотоэлектирического концентраторного модуля. Отсутствие контакта между поверхностью фотоэлемента 2 и нижней гранью фокона 3 приводит к упрощению монтажа вторичного оптического концентратора и увеличению срока службы фотоэлектрического модуля за счет отсутствия клеевого слоя на поверхности фотоэлемента, подвергающегося старению под долговременным воздействием высококонцентрированного солнечного излучения. Таким образом, использование заявленного концентраторного фотоэлектрического модуля с регулируемой вторичной оптикой дает повышенную надежность конструкции, улучшенные разориентационные характеристики системы и увеличенный, по сравнению с заявленными аналогами и прототипом, сроком службы. Что достигается при относительно низкой стоимости концентраторного модуля за счет упрощения технологии изготовления его элементов, сборки и настройки оптической системы линзы Френеля и фокона.When the inventive photoelectric concentrator module with adjustable secondary optics improves the uniformity of the intensity of concentrated solar radiation on the surface of the photoactive region of
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143168U RU197957U1 (en) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143168U RU197957U1 (en) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU197957U1 true RU197957U1 (en) | 2020-06-09 |
Family
ID=71067000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019143168U RU197957U1 (en) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU197957U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2354005C1 (en) * | 2007-04-16 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Техноэксан" | Photoelectric module |
| US20090114280A1 (en) * | 2007-11-03 | 2009-05-07 | Solfocus, Inc. | Combination non-imaging concentrator |
| US20090223555A1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-10 | Stalix Llc | High Efficiency Concentrating Photovoltaic Module Method and Apparatus |
| US20130042915A1 (en) * | 2010-02-19 | 2013-02-21 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Photovoltaic solar concentration system |
| RU2611693C1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Solar concentrator module |
-
2019
- 2019-12-23 RU RU2019143168U patent/RU197957U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2354005C1 (en) * | 2007-04-16 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Техноэксан" | Photoelectric module |
| US20090114280A1 (en) * | 2007-11-03 | 2009-05-07 | Solfocus, Inc. | Combination non-imaging concentrator |
| US20090223555A1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-10 | Stalix Llc | High Efficiency Concentrating Photovoltaic Module Method and Apparatus |
| US20130042915A1 (en) * | 2010-02-19 | 2013-02-21 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Photovoltaic solar concentration system |
| RU2611693C1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Solar concentrator module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070256725A1 (en) | Solar Concentrating Photovoltaic Device With Resilient Cell Package Assembly | |
| US6717045B2 (en) | Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems | |
| RU2611693C1 (en) | Solar concentrator module | |
| US20080135087A1 (en) | Thin solar concentrator | |
| US20100012171A1 (en) | High efficiency concentrating photovoltaic module with reflective optics | |
| US20090159126A1 (en) | Integrated optics for concentrator solar receivers | |
| US11177767B2 (en) | Solar PV generator with dish reflector and fly's eye receiver | |
| US20100012169A1 (en) | Energy Recovery of Secondary Obscuration | |
| EP1872412A2 (en) | Spectral splitting-based radiation concentration photovoltaic system | |
| US9905718B2 (en) | Low-cost thin-film concentrator solar cells | |
| KR101981447B1 (en) | Solar photovoltaic power generator | |
| RU2436192C1 (en) | Photovoltaic module with nanostructure photocell | |
| Rumyantsev et al. | Progress in development of all-glass terrestrial concentrator modules based on composite Fresnel lenses and III-V solar cells | |
| RU197957U1 (en) | Concentrator photoelectric module with adjustable secondary optics | |
| RU2354005C1 (en) | Photoelectric module | |
| JP6292266B2 (en) | Concentrating solar power generation panel and concentrating solar power generation device | |
| RU2641627C1 (en) | Solar photovoltaic concentrator module | |
| CN102263146A (en) | Solar battery device | |
| RU2436193C1 (en) | Photovoltaic concentrator module | |
| CN202996871U (en) | Power generation and heat supply combined production apparatus of condensation and reflection type photovoltaic module group | |
| Stalcup Jr et al. | On-sun performance of an improved dish-based HCPV system | |
| CN115051641B (en) | Solar cell module and manufacturing method | |
| RU2773716C1 (en) | Concentrator photoelectric module with planar elements | |
| RU82066U1 (en) | PHOTOELECTRIC MODULE OF SOLAR BATTERY | |
| RU2496181C1 (en) | Photoelectric concentrator submodule |