RU2133927C1 - Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором - Google Patents
Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133927C1 RU2133927C1 RU98106599/06A RU98106599A RU2133927C1 RU 2133927 C1 RU2133927 C1 RU 2133927C1 RU 98106599/06 A RU98106599/06 A RU 98106599/06A RU 98106599 A RU98106599 A RU 98106599A RU 2133927 C1 RU2133927 C1 RU 2133927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- mirror
- prism
- photoconverter
- 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)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла. Изобретение повышает оптическую эффективность и, как следствие, степень концентрации солнечного излучения. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором содержит призмы полного внутреннего отражения 1, 2, между которыми установлен фотопреобразователь 3. Каждая призма имеет рабочую поверхность 4, на которую падает излучение, и тыльное зеркальное покрытие 5. С одной стороны концентратора установлено зеркало 6. Кроме того, β - угол входа лучей, φ - угол при вершине призмы, l - ширина призмы, d - ширина фотопреобразователя, l - ширина зеркала, γ - угол между зеркалом и вертикалью к поверхности модуля. Солнечный модуль устанавливают осью на запад-восток горизонтально или под некоторым углом к горизонту таким образом, чтобы минимальный угол входа β имел место 22 июня в день летнего солнцестояния. По углу β выбирают угол φ при вершине призмакона. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. я
Description
Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к солнечным фотоэнергетическим модулям с концентраторами солнечного излучения для получения электричества и тепла.
Известен солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий оптический элемент с трапециевидным поперечным сечением, боковые грани которого выполнены отражающими излучение, а разновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения, и установленные в контакте с гранью выхода излучения фотопреобразователи. Оптический элемент выполнен в виде призмы полного внутреннего отражения, причем гранью выхода излучения служит меньшее основание оптического элемента (а. с. СССР N 1048260, МКИ 6 F 24 J 2/08, 1981 г.). Отношение площадей граней входа и выхода определяет коэффициент концентрации солнечного излучения. Недостаток известного решения состоит в том, что оно имеет низкую оптическую эффективность. Это связано с тем, что часть лучей, отраженных от боковой грани, имеют траекторию, близкую к параллельной к поверхности входа и не попадают на фотопреобразователь.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является солнечный призматический фотоэлектрический концентратор солнечного излучения, содержащий трехугольную призму с дополнительной гранью перед поверхностью выхода (а.с. N 851313, МКИ 6 G 02 B 5/04, БИ N 21б 1981 г.).
Недостатком данного конструктивного решения является низкий коэффициент концентрации.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени концентрации солнечного излучения и повышение его оптической эффективности.
В результате использования изобретения повышаются степень концентрации солнечного излучения и оптическая эффективность фотоэлектрического модуля. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном фотоэлектрическом модуле, содержащем концентратор, выполненный в виде трехгранной призмы полного внутреннего отражения, одна из граней которой имеет зеркальное покрытие, а на другой, меньшей, грани расположен фотопреобразователь, плоскость которого перпендикулярна рабочей поверхности призмы, на которую падает излучение, фотопреобразователь выполнен с двухсторонней рабочей поверхностью. В оптическом контакте с фотопреобразователем симметрично с призмой установлена еще одна призма с зеркальным покрытием на одной из граней, и по крайней мере одна из призм снабжена поворотным зеркалом, установленным под углом 90 - 135o к рабочей поверхности призмы, а ось вращения зеркала параллельна плоскости фотопреобразователя. Поворотное зеркало может быть выполнено в виде параболоцилиндрического фоклина с фокусным расстоянием, соизмеримым с расстоянием от оси поворота зеркала до фотопреобразователя. Фотоэлектрический модуль может содержать два или большее количество пар призм, объединенных в монолитную оптическую структуру таким образом, чтобы рабочие поверхности всех призм были установлены в одной плоскости, а фотопреобразователи с двухсторонней рабочей поверхностью расположены под некоторым углом к рабочей поверхности, в оптическом контакте с гранями двух соседних призм, а поворотное зеркало установлено по крайней мере с одной стороны оптической монолитной структуры.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 3.
На фиг. 1 представлен общий вид фотоэлектрического модуля с призменным концентратором из двух призм, для горизонтального расположения.
На фиг. 2 - солнечный фотоэлектрический модуль двух призм, для вертикального расположения.
На фиг. 3 - солнечный фотоэлектрический модуль из двух пар призм.
Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором содержит призмы полного внутреннего отражения 1, 2, между которыми установлен фотопреобразователь 3. Каждая призма имеет рабочую поверхность 4, на которую падает излучение, и тыльное зеркальное покрытие 5. С одной стороны концентратора установлено зеркало 6. Кроме того, на фиг.1 - 3 указаны: β - угол входа лучей, φ - угол при вершине призмы, L - ширина призмы, d - ширина фотопреобразователя, l - ширина зеркала, γ - угол между зеркалом и вертикалью к поверхности модуля.
Солнечный модуль устанавливают осью на запад-восток горизонтально или под некоторым углом ψ к горизонту таким образом, чтобы минимальный угол входа β имел место 22 июня в день летнего солнцестояния. По углу β выбирают угол φ при вершине призмакона.
Солнечный модуль работает следующим образом. Солнечное излучение, поступающее на рабочую поверхность 4 призмы 1, после отражения от зеркального покрытия и рабочей поверхности 4 попадает на фотопреобразователь 3. Солнечное излучение попадает на призму 2 непосредственно и после отражения от зеркала 6. При угле γ наклона зеркала к поверхности 4 модуля ψ = 90o угол входа β отраженного излучения в призму 2 будет совпадать с углом входа β излучения в призму 1. Излучение, отраженное от зеркала 6 и поступающее в призму 2, также попадает на фотопреобразователь 3 с двухсторонней рабочей поверхностью. Ортогональное расположение рабочей поверхности 4 и плоскости фотопреобразователя 3 позволяет использовать все лучи, которые идут в направлении, близком к параллельному к рабочей поверхности модуля, а оптический контакт призм 1 и 2 с двухсторонним фотопреобразователем дает возможность удвоить коэффициент концентрации солнечного излучения.
Пример конкретного выполнения фотоэлектрического модуля.
Для угла входа солнечного излучения β = 7o получаем угол при вершине призмы φ = 18o40′ и коэффициент концентрации каждой призмы k=3, коэффициент концентрации модуля k=6. Ширина призмы L=150 мм, ширина модуля из трех пар призм 900 мм, ширина фотопреобразователя 50 мм, длина модуля 1500 мм, электрическая мощность 100 Вт. Угол γ выбираем 18o, размеры зеркала составляют 1275 мм + 1500 мм. Наименьший угол входа β = 7o может быть реализован при горизонтальном расположении модуля с расположением плоскости фотопреобразователей запад-восток для Индии, Туниса, Египта и других стран, расположенных на широте 30o.
Фотоэлектрический модуль работает следующим образом.
Солнечное излучение попадает на призму 1 и после отражения под углом входа β и после отражения от тыльного зеркального покрытия 5 и за счет полного внутреннего отражения от рабочей поверхности 4 попадает на фотопреобразователь 3 с двухсторонней рабочей поверхностью. Фотопреобразователь преобразует сконцентрированные потоки излучения в электрическую энергию. Фотоэлектрический модуль не требует слежения за солнцем, прост в изготовлении и эксплуатации и имеет высокую концентрацию, равную 6 для угла входа β = 7o и 8,8 для угла β = 25o.о
Claims (3)
1. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором, содержащий трехгранную призму полного внутреннего отражения, которая имеет рабочую поверхность, на которую падает излучение, и установленную под некоторым углом к рабочей поверхности тыльную поверхность с зеркальным покрытием и фотопреобразователь, плоскость которого наклонена под некоторым углом к рабочей поверхности, отличающийся тем, что фотопреобразователь выполнен с двухсторонней рабочей поверхностью, в оптическом контакте с фотопреобразователем симметрично с призмой установлена еще одна призма с зеркальным покрытием на тыльной поверхности и по крайней мере одна из призм снабжена поворотным зеркалом, ось вращения которого параллельна плоскости фотопреобразователя, а зеркало установлено под углом 90 - 135o к рабочей поверхности призмы.
2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что зеркало выполнено в виде параболоцилиндрического фоклина с фокусным расстоянием, соизмеримым с расстоянием от оси поворота зеркала до фотопреобразователя.
3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что модуль содержит две или больше пар призм, объединенных в монолитную оптическую структуру таким образом, что рабочие поверхности всех призм установлены в одной плоскости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98106599/06A RU2133927C1 (ru) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98106599/06A RU2133927C1 (ru) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2133927C1 true RU2133927C1 (ru) | 1999-07-27 |
Family
ID=20204518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98106599/06A RU2133927C1 (ru) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133927C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
-
1998
- 1998-03-31 RU RU98106599/06A patent/RU2133927C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6469241B1 (en) | High concentration spectrum splitting solar collector | |
US20070137691A1 (en) | Light collector and concentrator | |
WO1999045596A1 (en) | Method and apparatus for directing solar energy to solar energy collecting cells | |
US20100012169A1 (en) | Energy Recovery of Secondary Obscuration | |
US20060249143A1 (en) | Reflecting photonic concentrator | |
US20110168232A1 (en) | Method and System for Providing Tracking for Concentrated Solar Modules | |
US20160079461A1 (en) | Solar generator with focusing optics including toroidal arc lenses | |
US20120255594A1 (en) | Solar Power Generator Module | |
US20110197968A1 (en) | Solar collector panel | |
RU2133415C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты) | |
CA2564835A1 (en) | Concentrating solar collector | |
US8889982B2 (en) | Concentrator for solar radiation and use thereof | |
RU2133927C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
RU2204769C2 (ru) | Солнечный модуль с концентратором | |
US5427628A (en) | Solar rhyno | |
Yoshioka et al. | Preparation and properties of an experimental static concentrator with a new three‐dimensional lens | |
JP2004172256A (ja) | 線集光型太陽光発電装置 | |
RU2135909C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
RU2154778C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
WO2006039156A2 (en) | Method and apparatus for illuminating a solar cell with indirect sunrays | |
RU2154244C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
RU2154243C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
TWI578024B (zh) | 集光模組 | |
Benítez et al. | DSMTS: a novel linear PV concentrator | |
RU2700655C1 (ru) | Солнечный модуль с концентратором |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050401 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090401 |