RU2133415C1 - Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) - Google Patents
Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133415C1 RU2133415C1 RU98108658/06A RU98108658A RU2133415C1 RU 2133415 C1 RU2133415 C1 RU 2133415C1 RU 98108658/06 A RU98108658/06 A RU 98108658/06A RU 98108658 A RU98108658 A RU 98108658A RU 2133415 C1 RU2133415 C1 RU 2133415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prism
- mirror
- working surface
- prisms
- photovoltaic module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. Изобретение позволяет создать фотоэлектрический модуль со статическим концентратором, имеющим размеры в поперечном сечении, соизмеримые с размерами плоского фотоэлектрического модуля, имеющего повышенную удельную мощность фотопреобразователя. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном фотоэлектрическом модуле, выполненном в виде призмы 1 полного внутреннего отражения, имеющего рабочую поверхность 5, тыльную зеркальную поверхность 4 и боковую меньшую грань 2, на которой установлены скоммутированные фотопреобразователи 3, на рабочей поверхности 5 призмы 1 установлены в несколько рядов миниатюрные зеркальные экраны 7 с двухсторонней зеркальной поверхностью, плоскости которых ориентированы в направлении грани 2 призмы 1, содержащей фотопреобразователи 3. В солнечном фотоэлектрическом модуле по крайней мере с одной стороны модуля установлен зеркальный отражатель 11 в виде параболоцилиндрического фоклина с фокусом, расположенным в плоскости фотопреобразователя. 4 с. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к гелиоэнегретике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла.
Известен солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором, выполненный в виде призмы полного внутреннего отражения (D.R.Mils, J.E/Giutronch. Ideal Prism solar Concentratois. Solar Energy. Vol.21, 1978, p.423).
Недостатком известного фотоэлектрического модуля является низкий коэффициент концентрации. Это связано с тем, что при угле входа излучения по отношению к нормали к поверхности ± 23,5o минимальный угол при вершине призмы равен 28o, а коэффициент концентрации K = 1/sinα = 1,8. Для увеличения коэффициента концентрации призмы необходимо уменьшить угол при вершине призмы, однако при этом увеличивается наклон излучения и увеличиваются потери излучения, вызванные отклонениями потока излучения от оптимального, перпендикулярного к поверхности призмы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является фотоэлектрический модуль с концентратором на основе параболоцилиндрических фоклинов, установленных с двух сторон по краям фотопреобразователей (Solar Tobay, Yuly/August 1997, р.31).
Недостатком известного модуля является низкий коэффициент концентрации 2 - 2,5. Другим недостатком является большая высота модуля с концентратором, превышающая размер плоского фотоэлектрического модуля без концентратора в 4 - 6 раз. Недостатками обоих известных типов фотоэлектрических модулей является низкая удельная мощность фотопреобразователя.
Задачей предлагаемого изобретения является создание фотоэлектрического модуля со статическим концентратором, имеющим размеры в поперечном сечении, соизмеримые с размерами плоского фотоэлектрического модуля и имеющего повышенную удельную мощность фотопреобразователя.
В результате использования предлагаемого солнечного фотоэлектрического модуля повышается удельная мощность фотопреобразователя.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном фотоэлектрическом модуле с концентратором энергии, выполненном в виде призмы полного внутреннего отражения, имеющего рабочую поверхность, на которую падает излучение, тыльную зеркальную поверхность и боковую меньшую грань, на которой установлены скоммутированные фотопреобразователи, на рабочей поверхности призмы установлены в несколько рядов миниатюрные зеркальные экраны с двухсторонней зеркальной поверхностью, плоскости которых ориентированы в направлении грани призмы, содержащей фотопреобразователи. Миниатюрные зеркальные экраны выполнены в виде жалюзи из параллельных одинаково ориентированных половинок параболоцилиндрических фоклинов, вогнутая поверхность которых обращена к фотопреобразователю, а фокус каждого фоклина расположен под выпуклой поверхностью соседнего фоклина в непосредственной близости от края его выходного отверстия. Миниатюрные зеркальные экраны могут быть выполнены в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, плоскость которых наклонена к рабочей поверхности призмы под углом 60 - 90o.
В другой модификации предлагаемого фотоэлектрического модуля с концентратором энергии две призмы полного внутреннего отражения установлены симметрично и соединены между собой таким образом, что фотопреобразователь является общим для обоих призм, а миниатюрные зеркальные экраны установлены симметрично встречно на обоих призмах или на одной из них. В еще одной модификации солнечного фотоэлектрического модуля с концентратором энергии по крайней мере с одной стороны модуля установлен зеркальный отражатель в виде параболоцилиндрического фоклина с фокусом, расположенным в плоскости фотопреобразователя.
На фиг. 1 представлен солнечный фотоэлектрический модуль с одной призмой и миниатюрными зеркальными экранами в виде жалюзи из параллельных параболоцилиндрических фоклинов, поперечное сечение; на фиг. 2 - солнечный фотоэлектрический модуль, состоящий из двух призм с миниатюрными зеркальными экранами; на фиг. 3 - солнечный фотоэлектрический модуль, состоящий из двух призм, одна из которых имеет миниатюрные зеркальные экраны, из параболоцилиндрических фоклинов; на фиг. 4 - солнечный фотоэлектрический модуль из двух призм с миниатюрными зеркальными экранами из фоклинов и плоских фацет, с каждой стороны модуля установлены зеркальные отражатели в виде параболоцилиндрического фоклина с общим фокусом, расположенным в плоскости фотопреобразователя; на фиг. 5 представлен солнечный фотоэлектрический модуль из двух призм, одна из которых имеет миниатюрные зеркальные экраны из плоских зеркальных фацет. На фиг.6 и 7 показан ход лучей в солнечном фотоэлектрическом модуле.
Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии содержит призму полного отражателя 1, на боковой грани 2 которой установлен фотопреобразователь 3. Призма имеет тыльную зеркальную поверхность 4 и рабочую поверхность 5, на которую падает излучение. На рабочей поверхности призмы 5 установлены соединенные в жалюзи 6 миниатюрные зеркальные экраны 7 из половинок параболоцилиндрических микрофоклинов 8, причем плоскость верхней половины микрофоклинов и их оптическая ось параллельны плоскости фотопреобразователей 3. Фокус F каждой половины микрофоклина 8 расположен со стороны, близкой к фотопреобразователю 3 в непосредственной близости у выпуклой поверхности соседней половинки микрофоклина 9, расположенного между первой половинкой микрофоклина 8 и фотопреобразователем 3.
На фиг. 2 две призмы 1 имеют общий двухсторонний фотопреобразователь 3 и рабочую поверхность 5, на которой имеются жалюзи 6, состоящие из миниатюрных зеркальных экранов 7 из параболоцилиндрических микрофоклинов 8, причем вогнутая поверхность микрофоклинов 8 обращена к фотопреобразователю 3.
На фиг. 3 одна из призм 1 имеет на рабочей поверхности 5 жалюзи 6 из миниатюрных зеркальных экранов 7 в виде половинок параболоцилиндрических микрофоклинов 8, а вторая призма 1 не содержит зеркальных экранов.
На фиг. 4 одна из призм 1 имеет на рабочей поверхности 5 жалюзи 6 из миниатюрных зеркальных экранов 7 в виде микрофоклинов 8, а вторая призма - миниатюрные зеркальные экраны в виде плоских зеркальных микрофацет 10. С каждой стороны модуля установлен зеркальный отражатель 11 в виде параболоцилиндрического фоклина с фокусом F0, расположенным в плоскости фотопреобразователя 3.
На фиг. 5 одна из призм 1 имеет на рабочей поверхности 5 миниатюрные зеркальные экраны в виде плоских зеркальных микрофацет 10, а вторая призма 1 не имеет зеркальных экранов.
На фиг. 6, 7 угол между рабочей поверхностью 5 и тыльной зеркальной поверхности призмы равен α0, угол входа излучения β, фокусное расстояние микрофоклина OF1, расстояние между микрофоклинами или между плоскими зеркальными фацетами а, ширина рабочей поверхности призмы L, ширина фотопреобразователя d, угол наклона плоскости фацеты 10 к рабочей поверхности 5-φ, высота зеркальных экранов h.
Пример конкретного выполнения фотоэлектрического модуля.
Призма 1 выполнена пустотелой с верхним стеклом из упроченного стекла с низким содержанием железа, тыльная и боковые поверхности призмы выполнены из стекла оцинкованной стали или алюминия и имеют зеркальное покрытие. Призма наполнена оптически прозрачной жидкостью, например, кремнийорганической жидкостью, маслом или водой. Ширина призмы L=500 мм, ширина фотопреобразователя 100 мм, угол α0 = 11o, коэффициент концентрации 5, высота фальцет h=30 мм, расстояние между фацетами 15 мм, угол наклона фацет к рабочей поверхности призмы φ = 63o, угол входа излучения β = 30o и апертурный угол фоклина β0= 38o. Фотоэлектрический модуль установлен с запада на восток и ориентирован нормально к рабочей поверхности на направление на солнце между 22 марта и 22 июня.
Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии работает следующим образом.
Солнечное излучение поступает на отражающие поверхности фоклина 7, 8, 9 и плоского фацета 10 и отражается на рабочую поверхность призмы 5 под углом входа, равным или большим апертурного угла фоклина β0 и после отражения от зеркальной поверхности и полного внутреннего отражения от рабочей поверхности 5 попадает на фотопреобразователь 3. При этом любые лучи, падающие на поверхность модуля под углом ± 23o 30' к рабочей поверхности будет концентрироваться на поверхности фотопреобразователя 3. Фотоэлектрический модуль не требует слежения за солнцем.
Выполнение модуля в виде составного концентратора из одной или двух призм с миниатюрными зеркальными экранами позволяет увеличить концентрацию солнечного излучения и удельную мощность концентратора в 2 - 6 раз по сравнению с концентратором на основе призмы и в 2 - 6 раз уменьшить толщину модуля по сравнению с концентратором на основе фоклина и призмы.
Claims (5)
1. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде призмы полного внутреннего отражения, имеющей рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, тыльную зеркальную поверхность и боковую меньшую грань с установленными на последней скоммутированными фотопреобразователями, отличающийся тем, что на рабочей поверхности призмы установлены в несколько рядов миниатюрные зеркальные экраны с двухсторонней зеркальной поверхностью, плоскости основания которых ориентированы в направлении к грани призмы, содержащей фотопреобразователи.
2. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде призмы полного внутреннего отражения, имеющей рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, тыльную зеркальную поверхность и боковую меньшую грань с установленными на последней скоммутированными фотопреобразователями, отличающийся тем, что на рабочей поверхности призмы установлены миниатюрные зеркальные экраны, выполненные в виде жалюзи из параллельных одинаково ориентированных половинок параболоцилиндрических фоклинов, вогнутая поверхность которых обращена к фотопреобразователю, а фокус каждого фоклина расположен с выпуклой стороны соседнего фоклина в непосредственной близости от края его выходного отверстия.
3. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде призмы полного внутреннего отражения, имеющей рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, тыльную зеркальную поверхность и боковую меньшую грань с установленными на последней скоммутированными фотопреобразователями, отличающийся тем, что на рабочей поверхности призмы установлены миниатюрные зеркальные экраны, выполненные в виде жалюзи из плоских зеркальных фацет, плоскости которых наклонены под углом 60 - 90o к рабочей поверхности призмы.
4. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий призматический концентратор энергии полного внутреннего отражения, имеющий рабочую поверхность, на которую падает солнечное излучение, тыльную зеркальную поверхность и по крайней мере одну боковую меньшую грань, с установленными на последней скоммутированными фотопреобразователями, отличающийся тем, что скоммутированные фотопреобразователи выполнены с двусторонней рабочей поверхностью, концентратор - в виде двух симметрично расположенных призм, имеющих общий упомянутый фотопреобразователь, а на рабочей поверхности концентратора в зоне одной или обеих призм установлены миниатюрные зеркальные экраны.
5. Модуль по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что по крайней мере с одной стороны модуля установлен зеркальный отражатель в виде параболоцилиндрического фоклина с фокусом, расположенным в плоскости фотопреобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98108658/06A RU2133415C1 (ru) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98108658/06A RU2133415C1 (ru) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2133415C1 true RU2133415C1 (ru) | 1999-07-20 |
Family
ID=20205658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98108658/06A RU2133415C1 (ru) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133415C1 (ru) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446363C2 (ru) * | 2009-10-19 | 2012-03-27 | Магомедриза Салихович Гамидов | Способ и устройство создания высокоэффективной солнечной батареи (варианты) |
WO2012150876A2 (ru) * | 2011-04-26 | 2012-11-08 | Afanasjev Denis Mikhaylovich | Планарный световод |
RU2468305C1 (ru) * | 2011-05-27 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аккорд" | Солнечный модуль |
WO2013140225A1 (de) | 2012-03-19 | 2013-09-26 | DOUDENKOV, Igor, A. | Vorrichtung und verfahren zum beseitigen von festem haushaltsabfall durch hochtemperatur-pyrolyse unter verwendung von solarstrahlung |
RU2503895C2 (ru) * | 2011-09-08 | 2014-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты) |
RU2520803C2 (ru) * | 2012-05-15 | 2014-06-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления |
RU2576072C2 (ru) * | 2014-06-17 | 2016-02-27 | Дмитрий Семенович Стребков | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления |
RU2576742C2 (ru) * | 2014-05-08 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2576739C2 (ru) * | 2014-05-19 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение"Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2580462C1 (ru) * | 2015-02-11 | 2016-04-10 | Федеральное агентство научных организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2599076C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2016-10-10 | Федеральное агентство научных организаций Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2608797C2 (ru) * | 2014-12-10 | 2017-01-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Солнечный модуль с концентратором (варианты) |
-
1998
- 1998-04-29 RU RU98108658/06A patent/RU2133415C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Rexor Solar "Industries, INC, "Solar Todey", July/August, 1997, p.31. * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446363C2 (ru) * | 2009-10-19 | 2012-03-27 | Магомедриза Салихович Гамидов | Способ и устройство создания высокоэффективной солнечной батареи (варианты) |
WO2012150876A2 (ru) * | 2011-04-26 | 2012-11-08 | Afanasjev Denis Mikhaylovich | Планарный световод |
WO2012150876A3 (ru) * | 2011-04-26 | 2013-05-02 | Afanasjev Denis Mikhaylovich | Планарный световод |
RU2488149C2 (ru) * | 2011-04-26 | 2013-07-20 | Денис Михайлович Афанасьев | Планарный световод |
RU2468305C1 (ru) * | 2011-05-27 | 2012-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аккорд" | Солнечный модуль |
RU2503895C2 (ru) * | 2011-09-08 | 2014-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты) |
WO2013140225A1 (de) | 2012-03-19 | 2013-09-26 | DOUDENKOV, Igor, A. | Vorrichtung und verfahren zum beseitigen von festem haushaltsabfall durch hochtemperatur-pyrolyse unter verwendung von solarstrahlung |
RU2520803C2 (ru) * | 2012-05-15 | 2014-06-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления |
RU2576742C2 (ru) * | 2014-05-08 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2576739C2 (ru) * | 2014-05-19 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение"Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2576072C2 (ru) * | 2014-06-17 | 2016-02-27 | Дмитрий Семенович Стребков | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления |
RU2599076C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2016-10-10 | Федеральное агентство научных организаций Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
RU2608797C2 (ru) * | 2014-12-10 | 2017-01-24 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Солнечный модуль с концентратором (варианты) |
RU2580462C1 (ru) * | 2015-02-11 | 2016-04-10 | Федеральное агентство научных организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) | Солнечный модуль с концентратором |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5288337A (en) | Photovoltaic module with specular reflector | |
US6717045B2 (en) | Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems | |
US20120145222A1 (en) | Enhanced flat plate concentration PV panel | |
US6903261B2 (en) | Solar concentrator | |
US6087579A (en) | Method and apparatus for directing solar energy to solar energy collecting cells | |
US20080041441A1 (en) | solar concentrator device for photovoltaic energy generation | |
US20060249143A1 (en) | Reflecting photonic concentrator | |
RU2133415C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) | |
WO2009008996A2 (en) | Design and fabrication of a local concentrator system | |
WO2014142650A1 (en) | Concentrating solar panel with diffuse light conversion | |
US20110197968A1 (en) | Solar collector panel | |
US8817377B2 (en) | Light collection system and method | |
RU2503895C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты) | |
SU1138055A3 (ru) | Зеркальный концентратор солнечных лучей | |
US4471763A (en) | Solar energy concentrator | |
CN85101607A (zh) | 复合平面太阳能聚光器 | |
WO2010101644A1 (en) | 3-d non-imaging radiant energy concentrator | |
WO2017168277A1 (ru) | Гибридная кровельная солнечная панель | |
RU2204769C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором | |
RU2154778C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
US20110088751A1 (en) | Non-imaging radiant energy concentrator | |
RU2135909C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
RU2154244C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
US4397302A (en) | Non-focusing solar energy concentrator | |
RU2134849C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050430 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090430 |