RU2346355C1 - Солнечный концентратор - Google Patents
Солнечный концентратор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2346355C1 RU2346355C1 RU2007119424/28A RU2007119424A RU2346355C1 RU 2346355 C1 RU2346355 C1 RU 2346355C1 RU 2007119424/28 A RU2007119424/28 A RU 2007119424/28A RU 2007119424 A RU2007119424 A RU 2007119424A RU 2346355 C1 RU2346355 C1 RU 2346355C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- reflectors
- solar concentrator
- solar
- reflector
- Prior art date
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 55
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 description 13
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N beryllium copper Chemical compound [Be].[Cu] DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
- H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
- Y10S136/291—Applications
- Y10S136/292—Space - satellite
Abstract
Предложен космический солнечный концентратор, основанный на использовании развертываемых отражателей. Каждый из отражателей включает в себя стороны с отражающим покрытием на поверхностях, обращенных в направлении от основания. В одном из вариантов исполнения стороны отражателя имеют более толстые участки для придания жесткости отражателю во время развертывания в отсутствие внешней силы и более тонкие участки для снижения веса и уменьшения потенциальной энергии сжатия энергии. В другом варианте обе отражающие стороны развернуты, когда отражатель находится в сложенном состоянии. Во время развертывания фиксирующая сторона ограничивает развертывание обеих отражающих сторон и обеспечивает точное отражающее положение. В дополнение, эти варианты реализации снижают уровень потенциальной энергии сжатия. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.
Description
[0001] Область техники
[0002] Настоящее изобретение относится к солнечному концентратору, в частности к космическому солнечному концентратору, используемому для формирования солнечной панели с рядами складных отражателей, чередующихся с рядами солнечных элементов.
[0003] Уровень техники
[0004] На космических летательных аппаратах (КЛА) в качестве первичного источника энергии используют, как правило, солнечные элементы, которые располагают и ориентируют таким образом, чтобы они воспринимали солнечное излучение.
[0005] На КЛА со стабилизацией корпуса в пространстве солнечные элементы расположены обычно в виде плоских матриц и размещены на солнечных крыльях, отходящих от противоположных сторон корпуса КЛА. Предпочтительно, чтобы солнечные крылья могли поворачиваться, чтобы поддерживать их в максимально возможной степени перпендикулярно к солнечному излучению. Поскольку солнечные крылья в развернутом положении имеют довольно большую протяженность, они формируются, как правило, из множества планарных солнечных панелей, которые соединены друг с другом либо "гармошкой" (одномерное развертывание), либо в виде "брусчатки" (двухмерное развертывание) с тем, чтобы обеспечить возможность их компактной укладки при запуске КЛА.
[0006] Количество солнечных элементов, установленных на КЛА, зависит от расчетной потребности КЛА в энергии и коэффициента полезного действия солнечных элементов. Использование солнечных элементов с высоким кпд позволяет уменьшить общее количество элементов, необходимых для данного конкретного КЛА, но они чрезвычайно дороги. Учитывая, что с увеличением количества солнечных элементов возрастает их вес и связанные с этим затраты, возникает большая заинтересованность в уменьшении количества элементов, подлежащих установке на КЛА.
[0007] Поэтому усилия исследователей были направлены на то, чтобы сконцентрировать солнечное излучение на солнечных элементах посредством применения отражающих поверхностей, которые расположены рядом с солнечными панелями и сориентированы таким образом, что отражают на эти элементы дополнительное излучение. Благодаря этому солнечное излучение, которое в противном случае проходило бы мимо солнечного крыла, меняет направление таким образом, что снова попадает на солнечные элементы. Несмотря на то, что эффективность действия солнечного элемента по преобразованию такого дополнительного отраженного излучения в полезную энергию, как правило, меньше, чем в случае прямо падающего излучения (в основном из-за повышения температуры элемента и острого угла падения), концентрация солнечной энергии позволяет значительно уменьшить количество устанавливаемых на КЛА солнечных элементов и соответственно добиться экономии в весе и стоимости КЛА. Для концентрации солнечного излучения предлагались как жесткие, так и гибкие отражатели, при этом преимуществом вторых является их меньший вес. Пример конструкции гибкого отражателя описан в патентах США №№6017002 и 6050526, а жесткого - в патенте США №5520747.
[0008] Хотя такие отражающие конструкции и обеспечивают концентрацию солнечного излучения, их размещение рядом с солнечной панелью вызывает ряд негативных явлений. Так происходит повышение температуры солнечного элемента и, следовательно, снижается эффективность преобразования энергии. Кроме того, ошибки наведения являются причиной недостаточно равномерного распределения потока по солнечной панели, а также усложняется управление энергетической системой, что ведет к уменьшению производимой электрической мощности панели.
[0009] В случае с развертываемыми отражателями положение этих отражателей и их развертывание хорошо сочетаются только с одномерной структурой панелей ("гармошкой") и плохо - с их двухмерным расположением (в виде "брусчатки").
[0010] Другой способ концентрации с помощью отражателей заключается в распределении небольших отражателей по солнечной панели. Отражатели поочередно укладывают между рядами солнечных элементов, что позволяет ослабить действие вышеупомянутых недостатков или полностью устранить их. Настоящее изобретение касается как раз такой конфигурации. Некоторые варианты осуществления, основанные на этом геометрическом принципе, описаны также в патентных документах США №6188012, 6177627, 6528716 и WO 00/79593 A1.
[0011] Конструкция, раскрытая в патентном документе США №6188012, относится только к развертываемому концентратору, в котором развертывание обеспечивается благодаря пружинам нескольких типов. После развертывания пружина используется для поддержания натяжения отражающей пленки. Основной недостаток такого устройства состоит в механической усталости, имеющей место после длительного пребывания в космосе (с тепловым циклом в течение каждого затмения). На КЛА, применяемых в области связи, панель солнечных батарей должна оставаться в полностью работоспособном состоянии в течение 15-летнего пребывания на геостационарной орбите. За сутки происходит по одному затмению. Таким образом, результатом нескольких тысяч ежедневных затмений будут несколько тысяч тепловых циклов. Если натяжение отражателя постепенно изменяется из-за ослабления пружины, то происходит ухудшение оптических характеристик и равномерности освещения. Имеет место резкое снижение действующего коэффициента концентрации с существенной потерей генерации энергии для КЛА. По этой причине после развертывания требуется применение специального фиксатора отражающих пленок, с тем, чтобы их подвижность больше не приводила к ослаблению натяжения. Кроме того, в рассматриваемом патентном документе предложены недостаточно обоснованные принципы развертывания и хранения. Действительно, в сложенном положении длина отражателей кажется меньшей, чем в развернутом. На реальном чертеже должно быть, несомненно, видно, что в сложенном положении отражающая пленка частично затеняет солнечные элементы. В случае сбоя при развертывании отражателя отражающие пленки затеняют солнечные элементы, так что соответствующая генерация энергии прекращается. Это еще один недостаток, который устраняется в соответствии с одним из признаков настоящего изобретения.
[0012] В Патентном документе США №6177627 предложено устройство со сжимаемым отражателем, содержащее гибкий лист и находящийся под ним распрямитель, прикрепленный к основанию. Гибкий лист выполняет функцию отражателя для отражения светового потока, а распрямитель поддерживает этот лист. Следовательно, требуется две различных детали.
[0013] В документе WO 00/79593 А1 предложена идея использования саморазвертывающихся отражателей. В сложенном положении они будут совершенно определенно затенять элементы. После развертывания не используется никакого фиксирующего механизма. В период хранения солнечные панели традиционным способом накладываются друг на друга с небольшими промежутками между ними. Это имеющееся пространство используется для сложенных отражателей, но поскольку в сложенном положении не имеется фиксирующих механизмов, отражатели панели i упираются в отражатели соседней панели (i+1).
[0014] Достоинства описанной конструкции довольно сомнительны, так как вибрация (например, в процессе транспортировки и запуска) способна привести к появлению царапин на отражающих пленках, результатом чего является ухудшение оптических характеристик, а впоследствии - снижение эффективности концентрации солнечного излучения с уменьшением генерации энергии.
[0015] В патентном документе США №6528716 предложены развертывающиеся солнечные концентраторы со складными отражателями.
Аналогично патентным документам США №№6188012 и 6177627 для правильного функционирования отражателя следует использовать отдельные распрямляющий и отражающий элементы. Сжимаемый отражатель также требует наличия по меньшей мере одной отражающей поверхности, которая должна быть согнута, когда концентратор сложен.
[0016] К тому же все вышеупомянутые документы описывают конструкции концентраторов, которые затрачивают достаточно большое количество энергии на развертывание.
Сущность изобретения
[0017] Согласно одному аспекту настоящего изобретения пилообразные (или клиновидные) отражатели выполнены саморазвертывающимися и в сложенном положении не перекрывают ряды солнечных элементов. Кроме того, отражатель содержит один элемент, который является развертываемым и отражающим одновременно, соответственно не требуется дополнительный распрямитель.
[0018] После развертывания отражатели собирают и концентрируют поток солнечного излучения на солнечных элементах. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, до развертывания, в сложенном состоянии, отражатели подогнуты к подложке панели. Согласно другому варианту настоящего изобретения развертываемый отражатель имеет две отражающие поверхности, не требующие сгибания в сложенном положении, что соответственно улучшает форму и рабочую эффективность концентраторов солнечных элементов.
[0019] Целью настоящего изобретения является создание солнечного концентратора, содержащего ряды солнечных элементов, чередующиеся с рядами складных отражателей, чтобы отражать энергию падающего потока на непосредственно примыкающие солнечные элементы и основание, на котором установлены отражатели и ряды солнечных элементов, в котором каждый ряд отражателей содержит лист, имеющий две противоположно направленные поверхности с отражающим покрытием, нанесенным только на одну поверхность, обращенную в направлении от основания. Лист имеет два параллельных края, прикрепленные к указанному основанию и отстоящие друг от друга, и первую и вторую стороны, каждая из которых соединена с одним из двух указанных краев. При отсутствии внешних сил указанная первая сторона повернута в направлении от основания и вместе со вторыми сторонами образует профиль треугольного поперечного сечения. Под действием сжимающей силы указанная первая сторона поворачивается в направлении к указанному основанию, а поскольку вторая сторона выполнена с возможностью ее сгибания в направлении основания, то указанный лист будет сложен. Предпочтительно, первая сторона включает в себя участок цельно выполненного каркаса первой толщины в сочетании с более тонкими участками второй толщины. Вторая сторона содержит участки третьей толщины, причем указанные вторая и третья толщины меньше первой толщины.
[0020] Другой целью заявленного изобретения является создание солнечного концентратора, содержащего ряды солнечных элементов, чередующиеся с рядами складных отражателей, для того, чтобы отражать энергию падающего потока на непосредственно примыкающие солнечные элементы и основание, на котором установлены отражатели и ряды солнечных элементов, в котором каждый ряд отражателей содержит первый и второй продольные участки, параллельные рядам солнечных элементов, прикрепленные к указанному основанию и отстоящие друг от друга, причем первая сторона соединена с одним краем первого участка, ближайшим к ряду солнечных элементов, и имеет отражающее покрытие на поверхности, обращенной в направлении от основания, вторая сторона соединяет первую сторону и один край второго участка, ближайший к первому участку, а третья сторона соединена с другим краем второго участка, отдаленным от первого участка, и имеет отражающее покрытие на поверхности, обращенной в направлении от основания. При отсутствии внешних сил указанная первая сторона повернута в направлении от указанного основания и вместе со второй стороной образует профиль треугольного поперечного сечения и служит опорой для третьей стороны, повернутой в направлении от указанного основания таким образом, что верхний край третьей стороны контактирует с ребром двугранного угла между первой и второй сторонами. Под действием сжимающей силы указанные первая сторона и третья сторона с развернутыми поверхностями будут повернуты в направлении к основанию. Вторая сторона выполнена с возможностью ее сгибания в направлении основания, таким образом отражатель будет свернут. Вторая плоская сторона может содержать несколько полос, разделенных отверстиями. Каждый из отражателей может быть выполнен как единое целое или может быть собран из отдельных элементов. Такая конфигурация может снизить количество потенциальной энергии сжатия, требуемой для развертывания.
[0021] Вышеописанное вместе другими целями и преимуществами изобретения будут очевидны из подробно раскрытых в описании и формуле изобретения конструкции и ее эксплуатации со ссылками на нижеприведенные чертежи, на которых одни и те же детали обозначены одними и теми же номерами.
Краткое описание чертежей
[0022] Фиг.1 - это схематическое изображение солнечного концентратора согласно заявленному изобретению, где F относится к солнечному потоку. Отражатели выполнены в виде клиновидных зубцов, расположенных рядами, с размещенными между ними рядами солнечных элементов.
[0023] Фиг.2 - это изображение в аксонометрии устройства, известного из уровня техники лоткового концентратора с отражателями по бокам солнечной панели, где R относится к солнечной радиации, С - к солнечному элементу и Р - к солнечной панели.
[0024] На фиг.3А и 3В показаны графики потерь улавливания из-за ошибки слежения в концентраторах, показанных на фиг.1 и 2, и распределение света по солнечной панели при отклонении наведения, равном 3°, соответственно.
[0025] На фиг.4 показана отражательная способность R отражающей пленки при угле падения 60° относительно нормали к отражателю для неполяризованного света как функция длины волны WL. Показаны также типовая характеристика CR многопереходного солнечного элемента GaAs/Ge и спектр солнечного излучения SSP. Для сравнения приведены отражательная способность REF алюминиевого слоя, нанесенного вакуумным напылением, и отражательная способность PREF серебряного покрытия с дополнительной защитой (SiO2, толщиной 160 нм).
[0026] На фиг.5А, 5В, 5С и 5D показан первый вариант осуществления настоящего изобретения в различных конфигурациях, где на фиг.5А представлен концентратор в аксонометрии по первому варианту осуществления, в развернутом виде, на фиг.5В - то же, в сложенном виде, на фиг.5С на виде сверху представлен первый вариант осуществления концентратора, выполненного из локально утоненной фольги или другого материала, развернутого в горизонтальной плоскости, и на фиг.5D представлен разрез по линиям 5D-5D на фиг.5С согласно первому варианту исполнения настоящего изобретения.
[0027] На фиг.6А, 6В, 6С, 6D и 6Е показан концентратор по второму варианту осуществления настоящего изобретения в различных конфигурациях, где на фиг.6А показан концентратор в аксонометрии, в развернутом виде, на фиг.6В показан концентратор - то же, со снятой второй отражающей стороной, без которой видны фиксирующая сторона с фиксирующими планками, и есть доступ в пространство под отражателем и со снятой другой отражающей стороной, на фиг.6С показан концентратор в аксонометрии в сложенном виде, на фиг.6D показан в аксонометрии концентратор, выполненный из двух частей, а также приведено увеличенное частичное изображение двух продольных участков, расположенных внахлест, на фиг.6Е представлен разрез концентратора по линиям 6Е-6Е на фиг.6В.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
[0028] На фиг.1 показан солнечный концентратор согласно изобретению. Здесь ряды клиновидных отражателей 13 чередуются с солнечными элементами 12. Они установлены на солнечную панель 11 с сотовой ячеистой конструкцией с применением специальных креплений. Такую конструкцию обычно выполняют из алюминиевых ячеек, расположенных между двумя облицовочными листами из полимера, армированного углеродным волокном (CFRP). Солнечное излучение падает на панель 11. Оно попадает на солнечные элементы 12 либо непосредственно, либо после отражения от отражающего покрытия отражателей 13. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления ширина ряда солнечных элементов 12 равна ширине ряда клиновидных отражателей 13 в зависимости от коэффициента геометрической концентрации. Например, ширина рядов одинакова, когда коэффициент геометрической концентрации составляет 2:1. Угол наклона отражателя в зависимости от коэффициента геометрической концентрации равен примерно 60° и равен ровно 60° в том случае, когда коэффициент геометрической концентрации составляет 2:1. Когда коэффициент геометрической концентрации составляет 2:1, это означает, что два квадратных метра солнечного излучения концентрируются на одном квадратном метре солнечных элементов. Учитывая, что высокоэффективные солнечные элементы чрезвычайно дороги, такая концентрация очень привлекательна с точки зрения сокращения стоимости солнечной панели.
[0029] На фиг.2 показан лотковый отражатель, имеющий такой же коэффициент геометрической концентрации, но с отражателями, примыкающими к солнечной панели сбоку. Такая конфигурация термически невыгодна, так как поверхность охлаждения чрезмерно уменьшена по сравнению с зоной концентрации. Такая конфигурация сходна с раскрытой в патентных документах США №№5520747, 6017002 и 6050526.
[0030] Согласно фиг.1 солнечные отражатели 13 изготовлены из тонкой гибкой фольги с нанесенным на нее отражающим покрытием. Фольгу можно выполнить из высокопрочного сплава, например титанового, нержавеющей стали, бериллиево-медного или любого другого сплава, устойчивого к любым механическим воздействиям. Выбор материала зависит от механических свойств и массовых параметров. Применение такого легкого материала, как титан, снижает вес отражателей. Каждый квадратный метр солнечного элемента с тремя переходами вместе с покровным стеклом весит около 1,1 кг, в то время как квадратный метр титанового отражателя весит всего 0,35 кг. Толщина фольги также зависит от требуемой жесткости отражателя и от максимального количества потенциальной энергии сжатия внутри сложенных отражателей (важно при развертывании и вибрациях в сложенном виде). В одном из предпочтительных вариантов осуществления материалом является высокопрочный титановый сплав толщиной около 1-2 милов (+/- 25-50 микрон).
[0031] Применение солнечных отражателей 13, встроенных в солнечную панель, позволяет получить более эксплуатационно-гибкую модульную конструкцию развертываемой солнечной панели по сравнению с известными из уровня техники, где отражатели примыкают к панелям. Действительно, в этом последнем случае развертывание солнечной панели легко осуществимо только при одномерном порядке следования ("гармошкой"). Конструкция же согласно настоящему изобретению пригодна и для более сложных конфигураций развертывания - типа двухмерной "брусчатки". Как следствие этого, существенно повышается степень ее модульности, и выработка энергии может легко осуществляться на разных уровнях.
[0032] Согласно настоящему изобретению соотношение поверхности улавливания и поверхности охлаждения не выше, чем в конструкциях, известных из уровня техники, где отражатели примыкают к панели. Действительно, согласно настоящему изобретению поверхность улавливания практически та же, а поверхность охлаждения составляет 75% от площади обычной планарной панели. Только около половины передней поверхности (рядов солнечных элементов) эффективно используется для охлаждения. В известных из уровня техники конструкциях площадь поверхности улавливания удвоена при такой же поверхности охлаждения по сравнению с традиционными планарными панелями. Другими словами, площадь охлаждения по сравнению с площадью улавливания составляет лишь 50% по сравнению с планарными панелями. Поскольку сохраняются близкие значения по сравнению с уровнем техники для площади поверхности охлаждения, можно ожидать лишь незначительного повышения температуры в настоящем изобретении (около 20°С) по сравнению с уровнем техники (около 40°С). Это является большим преимуществом, так как снижает газовыделение клеев, используемых для крепления солнечных элементов и покровного стекла. Кроме того, температура отражателей может значительно увеличиться по сравнению с устройствами по предыдущему уровню техники с примыкающими отражателями. Фактически, в известных конфигурациях задняя поверхность отражателей обращена к холодному космическому пространству в отличие от заявленного изобретения, где отражатели 13 обращены к основанию 11 панели. Следовательно, можно достичь значительного повышения температуры отражателей. Это является дополнительным серьезным преимуществом по сравнению с известными из уровня техники панелями с отражателями, примыкающими сбоку, загрязнение поверхности которых приводит к ухудшению выработки энергии.
К тому же, температуру солнечных элементов можно существенно понизить за счет совершенствования распределения температуры на фронтальной листовой облицовке. Использование CFRP (полимера, армированного углеродным волокном) с высокой теплопроводностью способствует распределению концентрированной солнечной энергии по фронтальной листовой облицовке. Удельная теплопроводность вдоль волокон стандартного CFRP находится в области около 35 Вт/(м·К). У высокотеплопроводных CFRP она может достигать 500 Вт/(м·К) благодаря высокой удельной проводимости углеродных волокон. К тому же, этот тип CFRP демонстрирует гораздо более высокую жесткость - 490-560 ГПа по сравнению с 93 ГПа для обычного CFRP. Можно для повышения теплопроводности просто добавить к слою из обычного CFRP слой высокотеплопроводного CFRP перпендикулярно к рядам солнечных элементов 12. Другой способ может заключаться в добавлении внутрь или поверх обычного CFRP нитей с высокой удельной теплопроводностью, сориентированных перпендикулярно к рядам солнечных элементов, или в использовании материала из углеродных нанотрубок, таких, как, например, «нанотрубочная бумага». Таким образом, мы создаем температурные мостки между нагретыми зонами под солнечными элементами 12 и холодными зонами под отражателями 13.
[0033] Точность ориентации КЛА оказывает прямое влияние на конструкцию солнечных концентраторов. Они должны соответствовать диапазону изменения направления солнечных лучей относительно солнечной панели. На КЛА со стабилизацией корпуса в пространстве не предусмотрено отслеживание направления север-юг. Сезонные изменения составляют ±23,5°. По этой причине концентраторы не предназначены для осуществления концентрации по этой оси. Слежение за солнцем осуществляют по оси восток-запад с точностью порядка ±2°. Для обеспечения достаточной надежности концентраторы должны выполнять свои функции даже при несколько более значительных ошибках слежения. На фиг.3 проиллюстрированы последствия ошибок наведения. Такое моделирование справедливо как для клиновидного концентратора (фиг.1), так и для лоткового концентратора (фиг.2). Ось отклонения наведения соответствует только крену панели по линии восток-запад. На фиг.3А показана зависимость кпд улавливания (СЕ) от угла α падения солнечного излучения. Первая причина потери эффективности проистекает из закона косинуса (CL). По закону косинуса с увеличением угла падения происходит уменьшение освещенной зоны. Это справедливо для любой поверхности, наклоненной относительно солнца, и не связано с концентрацией. Сказанное является главной причиной слежения за солнцем для любого стабилизированного КЛА. Второй фактор, влияющий на потерю эффективности, связан с концентрацией (корректированный поток (CF)). Имеет место падение эффективности до 50% при отклонении наведения солнечного концентратора относительно солнца на 30°. Улавливание становится равным нулю при 60-градусном отклонении наведения, когда ряды солнечных элементов полностью затеняются отражателями. Для реального случая с отклонением наведения всего лишь в 3° на фиг.3В показана зависимость удельного потока (NF) от относительной ординаты (NO) отклонения наведения солнечных элементов. Здесь представлено распределение света между двумя отражателями. Согласно настоящему изобретению эта зона занята рядом солнечных элементов. Относительная ордината, показанная на фиг.3В, соответствует ширине каждого отдельного солнечного элемента. Для известных из уровня техники систем (см. фиг.2) указанной зоне соответствует ширина солнечной панели, включающей несколько смежных солнечных элементов. Любая неравномерность распределения отражается на примыкающих солнечных элементах. Некоторые элементы будут получать только 65% номинального потока. Такое распределение наверняка повлияет на преобразование энергии. Электрический ток, генерируемый этими элементами, будет составлять 65% от номинального тока. Последовательное соединение элементов требует высокой степени равномерности генерируемого тока с тем, чтобы аккумулировать мощность от всей солнечной панели. Неравномерность светового излучения по солнечной панели приводит к значительному уменьшению поступающей в КЛА энергии. В заявленном изобретении (см. фиг.1) неравномерность также имеет место, но лишь по ширине элемента. Потери генерации энергии солнечными элементами будут одного порядка. Для каждого элемента коэффициент потерь одинаков, при этом сохраняется равномерность генерации энергии от элемента к элементу. Таким образом, по-прежнему идеально работает схема последовательного соединения, и каких-либо дополнительных потерь не ожидается.
[0034] В качестве отражающего покрытия для отражателей 13, обращенных в сторону от основания 11 панели, используют алюминий, серебро или любое другое эффективное покрытие, способное отражать солнечное излучение. Алюминий широко применяется благодаря легкости изготовления и его высокой стойкости к воздействию космической среды (главным образом, радиации). Серебро не обладает достаточной радиационной стойкостью. Требуется покрывать его дополнительным прозрачным слоем, для которого подходят SiO2 или Al2О3. Учитывая указанную необходимость в дополнительном покрытии, работать с серебром не так просто, как с алюминием. Причиной интереса к отражателям с серебряным покрытием является их более высокая отражающая способность в видимой области спектра. Известно, что покрытие, полученное вакуумным напылением алюминия, имеет отражающую способность около 90%, а отражающая способность серебряного покрытия в видимой области спектра достигает 95% при падении излучения перпендикулярно поверхности. В одном предпочтительном варианте исполнения нас интересует отражающая способность при угле падения 60°, а не при перпендикулярном падении. Интересующий спектральный диапазон не ограничивается видимой областью - многопереходные солнечные элементы из GaAs (арсенида галлия) чувствительны к диапазону от примерно 350 нм до примерно 1800 нм. Солнечный поток в этой области спектра неравномерен:
максимальная интенсивность достигается при 450-500 нм. В УФ-диапазоне происходит сброс потока. В красной и инфракрасной областях спектра наблюдается несколько меньшее его ослабление. На фиг.4 показана отражающая способность при угле падения 60° для алюминиевой пленки и защищенной серебряной пленки. В качестве защиты для серебряного покрытия использован слой SiO2 толщиной 160 нм. Для большей ясности и простоты расчетов показаны также спектр потока солнечного излучения (SSP) и характеристика чувствительности фотогальванического элемента (выраженные в относительных единицах по сравнению с длиной волны WL).
[0035] Возможны несколько вариантов исполнения саморазвертываемого отражателя. Ниже приведены два предпочтительных варианта. В обоих вариантах применена эластичная металлическая фольга, позволяющая совместить в отражателе обе функции: отражающее действие и развертывание. В патентном документе США №6188012 раскрыт свертываемый отражатель, содержащий отражающий концентратор и пружину, присоединенную к этому концентратору. Подобная конструкция описана в патентном документе США №6177627, где свертываемый отражатель содержит полностью гибкий лист и распрямитель, прикрепленный к основанию. Это означает, что две функции, отражения света и распрямления отражателей, обеспечены двумя различными деталями. В заявленном изобретении, в обоих предпочтительных вариантах его реализации, эти две функции - отражение света в развернутом состоянии и развертывание отражателей - достигнуты за счет одного единственного элемента.
[0036] В первом варианте исполнения заявленного изобретения устройство 20 выполнено из тонкого листа металла или другого материала с отражающими поверхностями сторон 14 и 15 панели, обращенными в направлении от основания 11, обеспечивающими отражение света в развернутом состоянии (фиг.5А). Этот лист достаточно тонкий для того, чтобы иметь очень малый вес и малую потенциальную энергию сжатия в сложенном состоянии (фиг.5В). Обычный блокирующий механизм сохраняет устройство 20 в сложенном состоянии для предотвращения упругого восстановления формы и развертывания обеих сторон 14 и 15. В некоторых местах неотражающей поверхности, направленной в сторону основания 11, имеются небольшие ребра 18, придающие большую упругость утоненным участкам 19, окруженным ребрами 18, и образующие цельно выполненную раму для обеспечения жесткости конструкции (см. фиг.5С - развернутый отражатель). Указанные ребра 18 имеют специальную конструкцию для обеспечения возможности саморазвертывания отражателя 20 из свернутого состояния и для обеспечения достаточного натяжения тонкого листа в развернутом состоянии во избежание складок. Указанное выполненное как единое целое устройство 20 может быть выполнено из цельного листа металла, например из высокопрочного титанового сплава или других материалов, что позволяет избежать применения двух различных элементов для осуществления развертывания и оптических функций. Стандартная толщина ребер 18 и рамы составляет от 50 до 100 микрон, а утоненного участка 19 - 20-30 микрон. Надлежащая толщина тем не менее не ограничивается указанными значениями и может изменяться в зависимости от материала листа, конструкции устройства 20 и других факторов. Утоненный участок 19 может быть получен посредством химического травления, высокоскоростным фрезерованием, глубокой прокаткой и т.п. В дополнение к этому, для достижения минимального веса утоненными делают все те участки, для которых не требуется наличие пружинящего эффекта, такие как участок 21 на сгибаемой стороне панели 15 (фиг.5С), просто сохраняя за ними способность к отражению. Усилить жесткость и пружинистость конструкций различных вариантов реализации настоящего изобретения для улучшения отражающей формы выполненного как единое целое устройства посредством подбора соответствующих размеров, геометрии и расположения более толстых ребер и рамы 18, выполненных как одно целое. Однако это улучшение невозможно для листа с постоянной толщиной. Для развертывания панели важна потенциальная энергия сжатия в свернутом состоянии. Причем эта потенциальная энергия сжатия должна находиться в диапазоне значений, соответствующем безопасному развертыванию панели. Потенциальную энергию сжатия можно легко привести к этому диапазону значений путем изменения геометрических характеристик (толщины и ширины) цельно выполненных ребер.
[0037] Во втором предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения (фиг.6А - развернутое состояние) применяется цельный металлический или выполненный из другого материала лист, согнутый и имеющий углубления, выполненные особым образом. Отражатель 30 содержит первый и второй продольные участки 26 и 27, параллельные рядам солнечных элементов 12 (фиг.1), прикрепленные к основанию 11 (фиг.1) и отстоящие друг от друга; первую сторону 24 с отражающим покрытием на поверхности, обращенной в направлении от основания 11, и соединенную с первым участком 26, вторую сторону 23, соединяющую первую сторону 24 и ближайший к первому участку 26 край второго участка 27, и третью сторону 25 с отражающим покрытием на поверхности, обращенной в направлении от основания 11, и соединенную с другим краем второго участка 27, отдаленным от первого участка 26. Следовательно, в отличие от других устройств, две отражающие стороны 24 и 25 каждого отражателя 30 разделены (не соединены) в вершине отражателя, когда отражатель развернут, что обеспечивает возможность доступа под отражатель, не убирая стороны 24 и 25. (фиг.6В). Открытый доступ к пространству под отражателями 30, которое может содержать электронные компоненты, облегчает его эксплуатацию и обслуживание. Следовательно, обе стороны 24, 25 отражателя не зависят друг от друга во время развертывания. Во время развертывания первая сторона 24 поворачивается в направлении от основания 11 и образует со второй стороной 23 профиль треугольного поперечного сечения. Эта конструкция с треугольным профилем поддерживает в повернутом от основания 11 состоянии сторону 25 таким образом, что, верхняя часть, например верхний край третьей стороны 25, контактирует с двугранным ребром 29 между первой стороной 24 и второй стороной 23. В сложенном состоянии (фиг.6С) под действием сжимающей силы обычного блокирующего механизма для блокирования обеих сторон 24 и 25 и предотвращения упругого восстановления формы и развертывания обе стороны наложены друг на друга и ни одна из них не перенапряжена или перегнута (сгиб, превышающий допустимый предел упругости материала) во время длительного предстартового периода хранения. В частности, первая сторона 24 и третья сторона 25 будут наклонены к основанию 11 с расправленными поверхностями, при этом третья сторона 25 накроет первую сторону 24. Вторая сторона 24 будет согнута таким образом, что отражатель будет сложен.
Подобное положение хранения является благоприятным для минимизации потенциальной энергии сжатия во время периода хранения. В действительности, потенциальная энергия сжатия является причиной проблем, возникающих во время развертывания. Потенциальная энергия сжатия может быть менее 0,1 Дж/м2, например 0,063 Дж/м2 для отражателей, размещенных в 10-миллиметровом промежутке между двумя наложенными друг на друга солнечными панелями, каждая из которых оснащена сложенными отражателями или подобными им отражателями, размещенными в 5-миллиметровом промежутке. Благодаря подобной конфигурации хранения материал не будет подвергаться ослаблению (с последующим искажением формы) в такой степени, как в других вариантах исполнения. Это определенно обеспечивает более точную форму развернутого отражателя.
Блокирующая система, содержащая небольшие планки 28, предотвращает удар нижней стороны 24 по сложенному отражателю из-за инерции во время развертывания отражателя. Сначала развертывается верхняя сторона 25 и опирается на другую сторону 24. Затем верхняя сторона 25 фиксируется на другой стороне 24 и входит в контакт с двугранным ребром 29, образуемым сторонами 23 и 24. Данное устройство 30 позволяет предотвратить пересечение обеих сторон 24 и 25, что повлекло бы за собой ухудшение формы развернутого отражателя. Блокирующее устройство можно заменить небольшими планками 28, разделенными проемами 22 исходного листа. Небольшие планки 28 для предотвращения их ослабления во время предстартового периода можно выполнить с небольшой кривизной по всей их длине, как показано на фиг.6Е, наподобие столярных петель. При раскрытии планки восстановят свою кривизну и в развернутом виде станут более жесткими и более прямыми. Разумеется, кривизна должна быть такой, чтобы не мешать сворачиванию в сложенное состояние. Тонкий исходный лист может быть выполнен из очень гибкого материала, например из высокопрочного титанового сплава. Толщина листа должна находиться в пределах 25-30 микрон. Толщина может изменяться в зависимости от используемого материала, конструкции и других факторов. Отражатель 30 может быть выполнен как единый элемент или может быть разделен на 2 элемента, один - для стороны 23-24, а другой - для стороны 25. В последнем случае планки 28 будут соединены с участком 27 основания, который будет соединен внахлест с участком 32 другой стороны 25, как показано на фиг.6D. И, наконец, этот вариант реализации легок для производства и к тому же неточности профилирования могут быть немного исправлены посредством кинематики. Фактически, из-за неточности профилирования (по углам) фиксируемая сторона 24 будет недогнута (согнута в пределах упругости материала), а другая сторона 25 будет слегка перегнута (согнута сверх предела упругости материала). В этом случае фиксируемая сторона 24 будет прикладывать небольшое натяжение на планки 28, а другая сторона 25 будет прикладывать небольшое давление на фиксируемую сторону 24. Конечно, возникнет небольшое искривление обеих сторон из-за неточности исполнения, но его значимость для окончательной формы будет зависеть от точности профилирования.
[0038] Все вышеизложенное следует рассматривать только как пояснение принципов заявленного изобретения. Для специалистов в данной области техники очевидно, что, поскольку возможны многочисленные модификации и изменения, не следует ограничивать изобретение представленной конструкцией и ее эксплуатацией, и соответственно возможны различные модификации и разновидности, подпадающие под объем правовой охраны заявленного изобретения.
Claims (20)
1. Солнечный концентратор, содержащий ряды солнечных элементов, чередующиеся с рядами складных отражателей, предназначенных для отражения падающей энергии на непосредственно примыкающие солнечные элементы, и основание, на котором установлены ряды отражателей и ряды солнечных элементов, в котором каждый ряд отражателей содержит:
лист, имеющий две противоположно направленные поверхности, с отражающим покрытием, нанесенным на поверхность, направленную от основания, причем указанный лист имеет:
два параллельных края, прикрепленные к указанному основанию и отстоящие друг от друга,
и первую и вторую стороны, каждая из которых соединена с одним из указанных краев;
в котором при отсутствии внешних сил указанная первая сторона повернута в направлении от указанного основания и вместе со второй стороной образует профиль треугольного поперечного сечения, причем под действием сжимающей силы указанная первая сторона поворачивается в направлении к указанному основанию, вторая сторона сгибается в направлении к основанию, и указанный лист складывается.
лист, имеющий две противоположно направленные поверхности, с отражающим покрытием, нанесенным на поверхность, направленную от основания, причем указанный лист имеет:
два параллельных края, прикрепленные к указанному основанию и отстоящие друг от друга,
и первую и вторую стороны, каждая из которых соединена с одним из указанных краев;
в котором при отсутствии внешних сил указанная первая сторона повернута в направлении от указанного основания и вместе со второй стороной образует профиль треугольного поперечного сечения, причем под действием сжимающей силы указанная первая сторона поворачивается в направлении к указанному основанию, вторая сторона сгибается в направлении к основанию, и указанный лист складывается.
2. Солнечный концентратор по п.1, в котором первая сторона включает в себя по меньшей мере один участок цельно выполненного каркаса первой толщины в сочетании с более тонкими участками второй толщины.
3. Солнечный концентратор по п.2, в котором указанная вторая сторона включает в себя участки третьей толщины, причем указанные вторая и третья толщины меньше первой толщины.
4. Солнечный концентратор по п.3, в котором первая толщина составляет приблизительно 50-100 мкм, а вторая и третья толщины составляют приблизительно 15 и 25 мкм соответственно.
5. Солнечный концентратор, содержащий ряды солнечных элементов, чередующиеся с рядами складных отражателей, предназначенных для отражения падающей энергии на непосредственно примыкающие солнечные элементы и на основание, на котором установлены отражатели и солнечные элементы, в котором каждый ряд отражателей содержит:
первый и второй продольные участки, параллельные рядам солнечных элементов, прикрепленные к указанному основанию и отстоящие друг от друга,
первую сторону, имеющую отражающее покрытие на одной поверхности, обращенной в направлении от основания, и соединенную с одним краем первого участка, ближайшего к ряду солнечных элементов,
вторую сторону, соединяющую первую сторону и один край второго участка, ближайший к первому участку, и
третью сторону, имеющую отражающее покрытие на одной поверхности, обращенной в направлении от основания, и соединенную с другим краем второго участка, отдаленным от первого участка,
в которой при отсутствии внешних сил указанная первая сторона повернута в направлении от указанного основания и вместе со вторыми сторонами образует профиль треугольного поперечного сечения и поддерживает третью сторону, повернутую в направлении от основания таким образом, что верхний, отдаленный от основания край третьей стороны контактирует с двугранным ребром между первой и второй сторонами; под действием сжимающей силы указанные первая сторона и третья сторона с развернутыми поверхностями будут повернуты в направлении к основанию, причем указанная третья сторона накрывает поверхность указанной первой стороны, обращенную в направлении от основания, а вторая сторона выполнена с возможностью ее сгибания в направлении основания таким образом, что указанный отражатель будет сложен.
первый и второй продольные участки, параллельные рядам солнечных элементов, прикрепленные к указанному основанию и отстоящие друг от друга,
первую сторону, имеющую отражающее покрытие на одной поверхности, обращенной в направлении от основания, и соединенную с одним краем первого участка, ближайшего к ряду солнечных элементов,
вторую сторону, соединяющую первую сторону и один край второго участка, ближайший к первому участку, и
третью сторону, имеющую отражающее покрытие на одной поверхности, обращенной в направлении от основания, и соединенную с другим краем второго участка, отдаленным от первого участка,
в которой при отсутствии внешних сил указанная первая сторона повернута в направлении от указанного основания и вместе со вторыми сторонами образует профиль треугольного поперечного сечения и поддерживает третью сторону, повернутую в направлении от основания таким образом, что верхний, отдаленный от основания край третьей стороны контактирует с двугранным ребром между первой и второй сторонами; под действием сжимающей силы указанные первая сторона и третья сторона с развернутыми поверхностями будут повернуты в направлении к основанию, причем указанная третья сторона накрывает поверхность указанной первой стороны, обращенную в направлении от основания, а вторая сторона выполнена с возможностью ее сгибания в направлении основания таким образом, что указанный отражатель будет сложен.
6. Солнечный концентратор по п.5, в котором первый участок, первая сторона, вторая сторона, второй участок и третья сторона каждого отражателя соединены последовательно и выполнены из единого листа.
7. Солнечный концентратор по п.5, в котором при отсутствии внешних сил третья сторона стремится повернуться в направлении к основанию, таким образом, что когда отражатель разворачивается, первая сторона поворачивается в направлении от основания, а третья сторона прикладывает давление к двугранному ребру между первой стороной и второй стороной.
8. Солнечный концентратор по п.5, в котором каждый из указанных отражателей выполнен из двух листов, первый лист включает в себя первый продольный участок, первую сторону, вторую сторону и третий продольный участок, соединенные последовательно; второй лист содержит второй продольный участок и третью сторону, соединенные последовательно и неразъемно; в котором третий участок наложен на второй участок, и оба участка прикреплены к основанию.
9. Солнечный концентратор по п.5, в котором первая сторона согнута под действием сжимающей силы, без превышения предела упругости материала.
10. Солнечный концентратор по п.5, в котором вторая сторона каждого отражателя содержит несколько продолговатых планок, разделенных проемами.
11. Солнечный концентратор по п.10, в котором указанные проемы обеспечивают доступ в пространство под отражателем для ремонтного обслуживания.
12. Солнечный концентратор по п.10, в котором по меньшей мере одна планка имеет искривленную в поперечном сечении поверхность.
13. Солнечный концентратор по п.10, в котором, когда отражатель не сложен, указанные несколько планок второй стороны параллельны друг другу и вертикальному направлению двугранного ребра, между первой стороной и второй стороной.
14. Солнечный концентратор по п.10, в котором первый участок, первая сторона, второй участок и третья сторона каждого отражателя соединены последовательно и изготовлены из одного листа.
15. Солнечный концентратор по п.10, в котором при отсутствии внешних сил третья сторона стремится повернуться по направлению к основанию таким образом, что когда отражатель развернут, первая сторона повернута в направлении от основания, а третья сторона оказывает давление на двугранное ребро между первой стороной и второй стороной.
16. Солнечный концентратор по п.10, в котором каждый из указанных отражателей выполнен из двух листов, первый лист содержит первый продольный участок, первую сторону, вторую сторону и третий продольный участок, соединенные последовательно и неразъемно; второй лист содержит второй продольный участок и третью сторону, соединенные последовательно и неразъемно; в котором третий участок наложен на второй участок, и оба участка прикреплены к основанию.
17. Солнечный концентратор по п.5, в котором потенциальная энергия сжатия отражателя составляет менее 0,1 Дж/м2.
18. Солнечный концентратор по п.6, в котором толщина указанного листа составляет около 25-30 мкм.
19. Солнечный концентратор по п.5, в котором отражатели выполнены из высокопрочного титанового сплава.
20. Солнечный концентратор по п.4, в котором отражатели выполнены из высокопрочного титанового сплава.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/973,410 | 2004-10-27 | ||
US10/973,410 US7319189B2 (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Solar concentrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2346355C1 true RU2346355C1 (ru) | 2009-02-10 |
Family
ID=36205079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007119424/28A RU2346355C1 (ru) | 2004-10-27 | 2005-10-11 | Солнечный концентратор |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7319189B2 (ru) |
EP (1) | EP1807870B1 (ru) |
JP (1) | JP2008518471A (ru) |
AT (1) | ATE466379T1 (ru) |
DE (1) | DE602005020961D1 (ru) |
RU (1) | RU2346355C1 (ru) |
UA (1) | UA87002C2 (ru) |
WO (1) | WO2006049799A2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012001434A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | Dispomedicor Zrt. | Covering or building element with solar cells fixed for the sunny sides of the buildings |
RU2575182C1 (ru) * | 2014-07-07 | 2016-02-20 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Панель солнечной батареи |
RU2580519C2 (ru) * | 2011-05-12 | 2016-04-10 | Нокиа Текнолоджиз Ой | Гибкое электронное устройство |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8637759B2 (en) * | 2005-12-16 | 2014-01-28 | The Boeing Company | Notch filter for triple junction solar cells |
EP2073280A1 (de) * | 2007-12-20 | 2009-06-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Reflektive Sekundäroptik und Halbleiterbaugruppe sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
TW200946775A (en) * | 2008-02-27 | 2009-11-16 | Brilliant Film Llc | Concentrators for solar power generating systems |
KR100990752B1 (ko) * | 2008-07-22 | 2010-10-29 | (주) 비제이파워 | 반사판을 이용한 태양광발전 장치 |
US20100206303A1 (en) * | 2009-02-19 | 2010-08-19 | John Danhakl | Solar Concentrator Truss Assemblies |
TWI402993B (zh) * | 2009-03-04 | 2013-07-21 | Ind Tech Res Inst | 光電轉換元件與製造方法 |
WO2011019341A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Photovoltaic devices and assembly |
ITRN20100066A1 (it) * | 2010-11-09 | 2012-05-09 | Alberto Donini | Concentratore solare a bass costo per pannelli fotovoltaici |
JP2012119668A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換モジュールおよび光電変換装置 |
US9893223B2 (en) | 2010-11-16 | 2018-02-13 | Suncore Photovoltaics, Inc. | Solar electricity generation system |
US20130048050A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | Karl S. Weibezahn | Photonic energy concentrators by way of folded material |
CN103595339B (zh) * | 2013-11-11 | 2015-12-02 | 清华大学 | 一种新型柔性太阳电池阵展开装置 |
WO2015175839A1 (en) | 2014-05-14 | 2015-11-19 | California Institute Of Technology | Large-scale space-based solar power station: packaging, deployment and stabilization of lightweight structures |
JP6693889B2 (ja) | 2014-05-14 | 2020-05-13 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | 大規模宇宙太陽光発電所:誘導可能ビームを用いる送電 |
JP6640116B2 (ja) | 2014-06-02 | 2020-02-05 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | 大規模宇宙太陽光発電所:効率的発電タイル |
EP3325347B1 (en) | 2015-07-22 | 2021-06-16 | California Institute of Technology | Large-area structures for compact packaging |
US10992253B2 (en) | 2015-08-10 | 2021-04-27 | California Institute Of Technology | Compactable power generation arrays |
EP3334655B1 (en) | 2015-08-10 | 2021-03-24 | California Institute of Technology | Systems and methods for performing shape estimation using sun sensors in large-scale space-based solar power stations |
JPWO2019198536A1 (ja) * | 2018-04-12 | 2021-03-11 | 東レ株式会社 | 反射ミラーを備えた太陽光発電システム |
US11634240B2 (en) | 2018-07-17 | 2023-04-25 | California Institute Of Technology | Coilable thin-walled longerons and coilable structures implementing longerons and methods for their manufacture and coiling |
US20200119686A1 (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | William Leonard Driscoll | Method and Apparatus for Reflecting Solar Energy to Bifacial Photovoltaic Modules |
US11772826B2 (en) | 2018-10-31 | 2023-10-03 | California Institute Of Technology | Actively controlled spacecraft deployment mechanism |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4316448A (en) * | 1980-10-06 | 1982-02-23 | Pennwalt Corporation | Solar energy concentrator system |
US5520747A (en) * | 1994-05-02 | 1996-05-28 | Astro Aerospace Corporation | Foldable low concentration solar array |
US5885367A (en) * | 1997-03-07 | 1999-03-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Retractable thin film solar concentrator for spacecraft |
US6050526A (en) * | 1997-07-21 | 2000-04-18 | Hughes Electronics Corporation | Solar reflector systems and methods |
US6017002A (en) * | 1997-07-21 | 2000-01-25 | Hughes Electronics Corporation | Thin-film solar reflectors deployable from an edge-stowed configuration |
US6118067A (en) * | 1998-11-20 | 2000-09-12 | Swales Aerospace | Method and apparatus for improved solar concentration arrays |
EP1194956A4 (en) | 1999-06-21 | 2005-01-19 | Aec Able Eng Co Inc | SOLAR BATTERY |
US6177627B1 (en) * | 1999-06-21 | 2001-01-23 | Ace-Able Engineering Co., Inc. | Solar cell array with multiple rows of cells and collapsible reflectors |
US6188012B1 (en) * | 1999-11-10 | 2001-02-13 | Tecstar Power Systems | Methods and systems for a solar cell concentrator |
EP1174342A1 (en) * | 2000-07-20 | 2002-01-23 | Université de Liège | Solar concentrator |
FR2847719B1 (fr) * | 2002-11-25 | 2005-03-11 | Cit Alcatel | Cellule solaire pour panneau de generateur solaire, panneau de generateur solaire et vehicule spatial |
-
2004
- 2004-10-27 US US10/973,410 patent/US7319189B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-10-11 DE DE602005020961T patent/DE602005020961D1/de active Active
- 2005-10-11 JP JP2007538952A patent/JP2008518471A/ja active Pending
- 2005-10-11 UA UAA200705862A patent/UA87002C2/ru unknown
- 2005-10-11 AT AT05806068T patent/ATE466379T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-10-11 WO PCT/US2005/036046 patent/WO2006049799A2/en active Application Filing
- 2005-10-11 RU RU2007119424/28A patent/RU2346355C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-10-11 EP EP05806068A patent/EP1807870B1/en not_active Not-in-force
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012001434A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | Dispomedicor Zrt. | Covering or building element with solar cells fixed for the sunny sides of the buildings |
RU2580519C2 (ru) * | 2011-05-12 | 2016-04-10 | Нокиа Текнолоджиз Ой | Гибкое электронное устройство |
RU2575182C1 (ru) * | 2014-07-07 | 2016-02-20 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Панель солнечной батареи |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060086383A1 (en) | 2006-04-27 |
ATE466379T1 (de) | 2010-05-15 |
EP1807870A4 (en) | 2009-03-25 |
WO2006049799A3 (en) | 2007-08-02 |
UA87002C2 (ru) | 2009-06-10 |
EP1807870A2 (en) | 2007-07-18 |
US7319189B2 (en) | 2008-01-15 |
JP2008518471A (ja) | 2008-05-29 |
EP1807870B1 (en) | 2010-04-28 |
DE602005020961D1 (de) | 2010-06-10 |
WO2006049799A2 (en) | 2006-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2346355C1 (ru) | Солнечный концентратор | |
RU2285979C2 (ru) | Солнечный генератор с концентрацией | |
US7875796B2 (en) | Reflector assemblies, systems, and methods for collecting solar radiation for photovoltaic electricity generation | |
US20170063296A1 (en) | Solar Panel with Flexible Optical Elements | |
US20090126792A1 (en) | Thin film solar concentrator/collector | |
ES2774573T3 (es) | Módulo fotovoltaico | |
AU2023201882A1 (en) | Light management systems for optimizing performance of bifacial solar module | |
US20110162712A1 (en) | Non-tracked low concentration solar apparatus | |
US20080121270A1 (en) | Photovoltaic roof tile system | |
US20070199563A1 (en) | Apparatus for concentration and conversion of solar energy | |
US20120031463A1 (en) | Stationary Sunlight Redirecting System For Increasing The Efficiency Of Fixed-Tilt PV Farm | |
US7321095B2 (en) | Solar generator panel and a spacecraft including it | |
US20130276865A1 (en) | Saw-tooth shaped solar module | |
Habraken et al. | Space solar arrays and concentrators | |
Hebrink | Durable polymeric films for increasing the performance of concentrators | |
EP3895222A1 (en) | Bifacial photovoltaic solar panel and solar panel assembly | |
CN213292736U (zh) | 一种适用于柔性太阳翼的基板结构 | |
US20090194096A1 (en) | Method and apparatus for concentrating optical radiation using light trapping elements | |
KR20190024303A (ko) | 피라미드형 태양광 발전 구조체 | |
RU2135909C1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором | |
JP2010169981A (ja) | 太陽レンズと太陽光利用装置 | |
US20100193009A1 (en) | Reflector and system for photovoltaic power generation | |
CN213521787U (zh) | 一种绕轴卷曲式的太阳能电池板 | |
Ralph et al. | G-STAR space solar array design | |
KR101391616B1 (ko) | 태양광 집광장치용 렌즈 블록 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121012 |