RU2370856C2 - Concentrator photoelectric module - Google Patents

Concentrator photoelectric module Download PDF

Info

Publication number
RU2370856C2
RU2370856C2 RU2007138674/28A RU2007138674A RU2370856C2 RU 2370856 C2 RU2370856 C2 RU 2370856C2 RU 2007138674/28 A RU2007138674/28 A RU 2007138674/28A RU 2007138674 A RU2007138674 A RU 2007138674A RU 2370856 C2 RU2370856 C2 RU 2370856C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photovoltaic module
module according
concentrator photovoltaic
length
lenses
Prior art date
Application number
RU2007138674/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович Андреев (RU)
Вячеслав Михайлович Андреев
Николай Юрьевич Давидюк (RU)
Николай Юрьевич Давидюк
Евгения Александровна Ионова (RU)
Евгения Александровна Ионова
Валерий Дмитриевич Румянцев (RU)
Валерий Дмитриевич Румянцев
Николай Анатольевич Садчиков (RU)
Николай Анатольевич Садчиков
Арнольд Романович Терра (RU)
Арнольд Романович Терра
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" (ООО "Национальная инновационная компания "НЭП")
Priority to RU2007138674/28A priority Critical patent/RU2370856C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370856C2 publication Critical patent/RU2370856C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention is related to the field of solar power engineering. Concentrator photoelectric module comprises frontal panel (3) side walls (1) and back panel (2), primary and secondary optical concentrators and solar photo cells (9) with heat removal elements (10). Primary optical concentrators are arranged in the form of contacting lenses arranged in the form of back surface of frontal panel (3). Secondary optical concentrators are arranged in the form of hollow tetrahedral equilateral truncated pyramids (8).
EFFECT: invention provides relatively low cost at high efficiency of solar radiation conversion into electric energy, due to simplified technology for manufacturing of its elements and assembly of module itself.
13 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области солнечной энергетики, в частности к концентраторным солнечным фотоэлектрическим модулям, применяемым, например, в наземных гелиоэнергетических установках, предназначенных для систем автономного энергоснабжения в различных климатических зонах.The invention relates to the field of solar energy, in particular to concentrator solar photovoltaic modules, used, for example, in terrestrial solar power plants intended for autonomous power supply systems in various climatic zones.

Одним из наиболее перспективных методов получения электроэнергии из возобновляемых источников является фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения с использованием дорогостоящих высокоэффективных многокаскадных солнечных элементов и недорогих оптических концентраторов. Использование оптических концентраторов, обеспечивающих степень концентрации солнечного излучения 500-1000 крат, имеющих высокую оптическую эффективность, позволяет достичь высокого КПД преобразования солнечного излучения в электричество и сократить суммарную площадь солнечных элементов пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения. Оптические концентраторы позволяют увеличить эффективность преобразования солнечного излучения, но от вклада их стоимости в общую стоимость модуля, степени сложности их изготовления и сборки модуля, величины срока эксплуатации зависит экономичность фотоэлектрического модуля.One of the most promising methods for generating electricity from renewable sources is the photovoltaic conversion of concentrated solar radiation using expensive high-performance multi-stage solar cells and inexpensive optical concentrators. The use of optical concentrators providing a degree of concentration of solar radiation of 500-1000 times, having high optical efficiency, allows to achieve high efficiency of conversion of solar radiation into electricity and reduce the total area of solar cells in proportion to the multiplicity of concentration of solar radiation. Optical concentrators can increase the conversion efficiency of solar radiation, but the cost-effectiveness of the photovoltaic module depends on the contribution of their cost to the total cost of the module, the degree of complexity of their manufacture and assembly of the module, and the magnitude of the lifetime.

Известен концентраторный солнечный фотоэлектрический модуль (см заявка US №20070089778, МПК H02N 6/00, опубликован 26.04.2007), содержащий боковые стенки и фронтальную панель с установленным на ее тыльной стороне множеством пар коаксиальных осесимметричных криволинейных зеркал, фокусирующих солнечное излучение на фотоэлементы, установленные на тыльной панели. Недостаток известного модуля в сложности изготовления двух отражательных оптических элементов с необходимой точностью профиля.A known solar concentrator solar photovoltaic module (see application US No. 20070089778, IPC H02N 6/00, published April 26, 2007) containing side walls and a front panel with a plurality of pairs of axial-symmetric axisymmetric curvilinear mirrors mounted on its back, focusing solar radiation on photocells installed on the back panel. The disadvantage of the known module in the complexity of manufacturing two reflective optical elements with the necessary accuracy of the profile.

Известен солнечный фотоэлектрический модуль (см. заявка WO №2006128417, МПК H01L 31/052, опубликован 07.12.2006), содержащий боковые стенки и фронтальную светопрозрачную панель с первыми фокусирующими солнечное излучение элементами на ее тыльной стороне, светопрозрачную промежуточную панель с вторыми фокусирующими солнечное излучение элементами и тыльную панель с солнечными фотоэлементами. Недостаток известного модуля в том, что наличие промежуточной светопрозрачной панели повышает стоимость известного модуля.A known solar photovoltaic module (see application WO No. 2006128417, IPC H01L 31/052, published December 7, 2006) comprising side walls and a front translucent panel with the first elements focusing solar radiation on its rear side, a translucent intermediate panel with second focusing solar radiation elements and a back panel with solar photocells. A disadvantage of the known module is that the presence of an intermediate translucent panel increases the cost of the known module.

Известен солнечный концентраторный фотоэлектрический модуль (см. патент RU №44002, МПК H01L 31/00, опубликован 10.02.2005), содержащий боковые стенки и фронтальную панель из силикатного стекла с линзами Френеля на ее тыльной стороне, а также тыльную панель из силикатного стекла с солнечными фотоэлементами и теплоотводящими основаниями на ее фронтальной стороне. Между фронтальной и тыльной панелями установлена промежуточная панель из силикатного стекла, на фронтальной стороне которой установлены плосковыпуклые линзы, соосные с соответствующими линзами Френеля. Расстояние между промежуточной панелью и теплоотводящими основаниями больше толщины фотоэлементов, но не превышает разность величин фокусного расстояния плосковыпуклых линз и толщины промежуточной панели. С помощью боковых стенок модуля обеспечивается параллельность фронтальной и тыльной панелей, а также расположение их относительно друг друга с учетом обеспечения точной фокусировки.Known solar concentrator photovoltaic module (see patent RU No. 44002, IPC H01L 31/00, published 02/10/2005) containing side walls and a front panel of silicate glass with Fresnel lenses on its rear side, as well as a rear panel of silicate glass with solar photocells and heat sink bases on its front side. An intermediate panel of silicate glass is installed between the front and rear panels, on the front side of which there are flat-convex lenses aligned with the corresponding Fresnel lenses. The distance between the intermediate panel and the heat-removing bases is greater than the thickness of the photocells, but does not exceed the difference between the focal lengths of plano-convex lenses and the thickness of the intermediate panel. Using the side walls of the module, parallelism of the front and back panels is ensured, as well as their arrangement relative to each other, taking into account ensuring accurate focusing.

Известный солнечный концентраторный фотоэлектрический модуль имеет высокие технические характеристики, но технологический процесс его изготовления достаточно сложен.The well-known solar concentrator photovoltaic module has high technical characteristics, but the technological process of its manufacture is quite complicated.

Известен солнечный концентраторный фотоэлектрический модуль, предназначенный для концентрационной гелиоустановки (см. патент US №6653551, кл. Н01L 31/052, опубликован 25.11.2003), содержащий множество солнечных электрических концентраторов с четырехступенчатой системой концентрации солнечного излучения. Каждый солнечный электрический концентратор включает первый оптический концентратор в виде линзы Френеля, установленный на фронтальной панели и концентрирующий солнечное излучение в пять-десять раз, второй оптический концентратор в виде линзы Френеля, установленный на промежуточной панели, третий оптический концентратор в виде параболического концентратора, расположенный под первым концентратором на тыльной панели и концентрирующий солнечное излучение в двадцать-пятьдесят раз, и четвертый оптический концентратор в виде стеклянной линзы. Под четвертым оптическим концентратором размещен многопереходный солнечный элемент.Known solar concentrator photovoltaic module designed for solar concentration control (see US patent No. 6653551, class H01L 31/052, published 11.25.2003), containing many solar electric concentrators with a four-stage solar radiation concentration system. Each solar electric hub includes a first optical hub in the form of a Fresnel lens mounted on the front panel and concentrating solar radiation five to ten times, a second optical hub in the form of a Fresnel lens mounted on the intermediate panel, and a third optical hub in the form of a parabolic hub located under the first concentrator on the rear panel and concentrating solar radiation twenty to fifty times, and the fourth optical concentrator in the form of glass lens. Under the fourth optical hub is a multi-junction solar cell.

Известный солнечный концентраторный фотоэлектрический модуль имеет высокую эффективность, но его экономичность низка из-за стоимости дополнительного четвертого концентратора, а также из-за необходимости при сборке конструкции точно устанавливать соосно четыре оптических концентратора.The well-known solar concentrator photovoltaic module has high efficiency, but its efficiency is low due to the cost of an additional fourth hub, and also because of the need to accurately install four optical concentrators coaxially when assembling the structure.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является солнечный фотоэлектрический модуль, предназначенный для концентрационной гелиоустановки (см. патент US №6717045, кл. H01L 31/052, опубликован 06.04.2004), содержащий множество солнечных электрических концентраторов с трехступенчатой системой концентрации солнечного излучения. Каждый солнечный электрический концентратор включает первый оптический концентратор в виде линзы Френеля, установленный на фронтальной панели, концентрирующий солнечное излучение в пять-десять раз, второй оптический концентратор в виде параболического концентратора, расположенный под первым концентратором на промежуточной панели и концентрирующий солнечное излучение в двадцать-пятьдесят раз, и третий оптический концентратор в виде стеклянной линзы. Под третьим оптическим концентратором размещен многопереходный солнечный элемент.The closest to the claimed technical solution for the combination of essential features is a solar photovoltaic module designed for solar concentration control (see US patent No. 6717045, class H01L 31/052, published 04/06/2004), containing many solar electric concentrators with a three-stage solar concentration system radiation. Each solar electric hub includes a first optical hub in the form of a Fresnel lens mounted on the front panel, concentrating solar radiation five to ten times, a second optical hub in the form of a parabolic hub located under the first hub on the intermediate panel and concentrating solar radiation in twenty-fifty times, and a third optical hub in the form of a glass lens. Under the third optical hub is a multi-junction solar cell.

Использование в солнечном концентраторном фотоэлектрическом модуле-прототипе трехступенчатой системы концентрации солнечного излучения усложняет технологический процесс его изготовления и, как следствие, повышает его стоимость.The use of a three-stage solar radiation concentration system in a solar concentrator photovoltaic module prototype complicates the manufacturing process and, as a result, increases its cost.

Задачей заявляемого технического решения являлась разработка концентраторного фотоэлектрического модуля, который бы имел, при высокой эффективности преобразования солнечного излучения в электроэнергию, относительно низкую стоимость за счет упрощения технологии изготовления его элементов и сборки самого модуля.The objective of the proposed technical solution was the development of a concentrator photovoltaic module, which would have, at high efficiency, the conversion of solar radiation into electricity, a relatively low cost due to the simplification of the manufacturing technology of its elements and assembly of the module itself.

Поставленная задача решается тем, что концентраторный фотоэлектрический модуль содержит монолитную фронтальную панель, боковые стенки и тыльную панель, первичные оптические концентраторы в форме соприкасающихся друг с другом линз, сформированных в виде тыльной поверхности фронтальной панели. Вторичные оптические концентраторы выполняют в виде полых четырехгранных равносторонних усеченных пирамид из листового алюминия и устанавливают меньшим основанием на светочувствительные поверхности солнечных фотоэлементов с теплоотводящими элементами, размещенных на фронтальной поверхности тыльной панели соосно соответствующим первичным оптическим концентраторам. Первичные оптические концентраторы составляют с фронтальной панелью одно целое и формируются, например, при литье силикатного стекла под давлением, что упрощает процесс их изготовления и монтажа. Вторичные оптические концентраторы - полые четырехгранные равносторонние усеченные пирамиды - обеспечивают необходимую кратность концентрирования солнечного излучения и улучшают разориентационную характеристику модуля, имеют низкую стоимость.The problem is solved in that the concentrator photovoltaic module comprises a monolithic front panel, side walls and a rear panel, primary optical concentrators in the form of contacting lenses formed in the form of the rear surface of the front panel. Secondary optical concentrators are made in the form of hollow tetrahedral equilateral truncated pyramids of sheet aluminum and are mounted on a photosensitive surface of solar photocells with heat sink elements placed on the front surface of the rear panel coaxially with the corresponding primary optical concentrators. Primary optical hubs form a whole with the front panel and are formed, for example, when molding silicate glass under pressure, which simplifies the process of their manufacture and installation. Secondary optical concentrators - hollow tetrahedral equilateral truncated pyramids - provide the necessary multiplicity of concentration of solar radiation and improve the disorientation characteristic of the module, have a low cost.

Толщину фронтальной панели выбирают с учетом обеспечения ее заданной прочности и заданного фокусного расстояния первичных концентраторов.The thickness of the front panel is selected taking into account the provision of its specified strength and a given focal length of the primary concentrators.

Линзы первичных оптических концентраторов выполнены в виде плосковыпуклых линз с фокусным расстоянием F, равным 3-12 см. При F меньше 3 см увеличивается величина потерь из-за отражения излучения. При F больше 12 см высота модуля становится излишне большой и повышается сложность сборки модуля.The lenses of the primary optical concentrators are made in the form of plane-convex lenses with a focal length F equal to 3-12 cm. At F less than 3 cm, the magnitude of losses due to reflection of radiation increases. With F greater than 12 cm, the height of the module becomes excessively large and the complexity of assembly of the module increases.

Плосковыпуклые линзы могут иметь в плане форму квадрата с длиной lк стороны 2-4 см.Flat-convex lenses can have a plan in the form of a square with a length l to the sides of 2-4 cm.

Плосковыпуклые линзы могут также иметь в плане форму правильного шестиугольника с длиной lш стороны 12-25 мм.Flat-convex lenses can also have in plan the shape of a regular hexagon with a length l w sides 12-25 mm.

Линзы первичных оптических концентраторов могут представлять собой линзы Френеля с фокусным расстоянием 7-20 см и иметь в плане форму квадрата с длиной lк стороны 5-8 см.The lenses of the primary optical concentrators can be Fresnel lenses with a focal length of 7-20 cm and have a square shape in plan with a length l to the sides of 5-8 cm.

Линзы Френеля могут иметь в плане форму правильного шестиугольника с длиной lш стороны 3-5 см.Fresnel lenses can have in plan the shape of a regular hexagon with a length l w sides 3-5 cm.

Высоту hp усеченных пирамид выбирают в пределах 3-15 мм. При hp меньше 3 мм повышается сложность технологии изготовления пирамид и сборки модуля. При hp больше 15 мм поверхность пирамиды, на которую падает излучение, используется не полностью.The height h p of the truncated pyramids is selected in the range of 3-15 mm. When h p less than 3 mm increases the complexity of the technology of manufacturing the pyramids and the assembly of the module. With h p greater than 15 mm, the surface of the pyramid onto which the radiation falls is not fully used.

Длина ll диагонали большего основания пирамид 3-28 мм. При dl меньше 3 мм повышается сложность технологии изготовления фоконов и сборки модуля. При dl больше 28 мм поверхность фокона, на которую падает излучение, используется не полностью.The length l l of the diagonal of the larger base of the pyramids is 3-28 mm. When d l less than 3 mm increases the complexity of the technology of manufacturing focons and assembly of the module. When d l is greater than 28 mm, the surface of the focon onto which the radiation falls is not fully used.

Длина lm диагонали меньшего основания пирамид выбирается в пределах 1.4-5.7 мм. При lm меньше 1.4 мм повышается сложность технологии изготовления фоконов. При lm больше 5.7 мм кратность концентрирования фоконом будет недостаточной.The length l m of the diagonal of the smaller base of the pyramids is selected in the range 1.4-5.7 mm. When l m less than 1.4 mm increases the complexity of the technology of manufacturing focons. When l m more than 5.7 mm, the multiplicity of concentration by focon will be insufficient.

Линзы первичных оптических концентраторов могут выполнены в виде плосковыпуклых линз с фокусным расстоянием F, равным 3-12 см. При F меньше 3 см увеличивается величина потерь из-за отражения излучения. При F больше 12 см высота модуля становится излишне большой и повышается сложность сборки модуля.The lenses of primary optical concentrators can be made in the form of plane-convex lenses with a focal length F equal to 3-12 cm. At F less than 3 cm, the magnitude of losses due to reflection of radiation increases. With F greater than 12 cm, the height of the module becomes excessively large and the complexity of assembly of the module increases.

Плосковыпуклые линзы могут иметь в плане форму квадрата с длиной lк стороны 2-4 см.Flat-convex lenses can have a plan in the form of a square with a length l to the sides of 2-4 cm.

Плосковыпуклые линзы могут также иметь в плане форму правильного шестиугольника с длиной lш стороны 12-25 мм.Flat-convex lenses can also have in plan the shape of a regular hexagon with a length l w sides 12-25 mm.

Линзы первичных оптических концентраторов могут представлять собой линзы Френеля с фокусным расстоянием 7-20 см и иметь в плане форму квадрата с длиной lк стороны 5-8 см.The lenses of the primary optical concentrators can be Fresnel lenses with a focal length of 7-20 cm and have a square shape in plan with a length l to the sides of 5-8 cm.

Линзы Френеля могут иметь в плане форму правильного шестиугольника с длиной lш стороны 3-5 см.Fresnel lenses can have in plan the shape of a regular hexagon with a length l w sides 3-5 cm.

Большие или меньшие основания четырехгранных равносторонних усеченных пирамид могут быть закрыты пластинами из силикатного стекла для изолирования солнечного элемента от внутренней среды модуля.Larger or smaller bases of tetrahedral equilateral truncated pyramids can be covered with silicate glass plates to isolate the solar cell from the internal environment of the module.

Варианты заявляемого солнечного фотоэлектрического модуля поясняются чертежами, гдеVariants of the claimed solar photovoltaic module are illustrated by drawings, where

на фиг.1 схематично изображено поперечное сечение солнечного фотоэлектрического модуля с квадратными плосковыпуклыми линзами в аксонометрии;figure 1 schematically shows a cross section of a solar photovoltaic module with square plano-convex lenses in a perspective view;

на фиг.2 схематично показано поперечное сечение солнечного фотоэлектрического модуля с правильными шестиугольными линзами Френеля в аксонометрии;figure 2 schematically shows a cross section of a solar photovoltaic module with regular hexagonal Fresnel lenses in a perspective view;

на фиг.3 схематично изображено поперечное сечение солнечного фотоэлектрического модуля с квадратными линзами Френеля в аксонометрии;figure 3 schematically shows a cross section of a solar photovoltaic module with square Fresnel lenses in a perspective view;

на фиг.4 схематично изображено поперечное сечение солнечного фотоэлектрического модуля с правильными шестиугольными плоско-выпуклыми линзами в аксонометрии;figure 4 schematically shows a cross section of a solar photovoltaic module with regular hexagonal plane-convex lenses in a perspective view;

на фиг.5 показан вид сбоку в разрезе на первый вариант четырехгранной равносторонней усеченной пирамиды;figure 5 shows a side view in section in the first embodiment of a tetrahedral equilateral truncated pyramid;

на фиг.6 показан вид сверху на первый вариант четырехгранной равносторонней усеченной пирамиды;figure 6 shows a top view of the first embodiment of a tetrahedral equilateral truncated pyramid;

на фиг.7 показан вид сбоку в разрезе на второй вариант четырехгранной равносторонней усеченной пирамиды;7 shows a side view in section in a second embodiment of a tetrahedral equilateral truncated pyramid;

на фиг.8 показан вид сверху на второй вариант четырехгранной равносторонней усеченной пирамиды;on Fig shows a top view of a second variant of a tetrahedral equilateral truncated pyramid;

на фиг.9 показан вид сбоку в разрезе на третий вариант четырехгранной равносторонней усеченной пирамиды;figure 9 shows a side view in section in a third embodiment of a tetrahedral equilateral truncated pyramid;

на фиг.10 показан вид сверху на третий вариант четырехгранной равносторонней усеченной пирамиды.figure 10 shows a top view of a third embodiment of a tetrahedral equilateral truncated pyramid.

Заявляемый солнечный фотоэлектрический модуль (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4) содержит выполненные из силикатного стекла боковые стенки 1, тыльную панель 2 и монолитную фронтальную панель 3, на тыльной поверхности которой сформированы соприкасающихся друг с другом первичные оптические концентраторы. Первичные оптические концентраторы могут быть выполнены в форме квадратных плосковыпуклых линз 4 (см. фиг.1) или квадратных линз Френеля 5 (см. фиг.3), а также в форме правильных шестиугольных плосковыпуклых линз 6 (см. фиг.4) или правильных шестиугольных линз Френеля 7 (см. фиг.2). Вторичные оптические концентраторы выполнены в виде полых четырехгранных равносторонних усеченных пирамид 8 (см. фиг.5, фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10) из листового алюминия, установленных меньшим основанием на светочувствительных поверхностях солнечных фотоэлементов 9 с теплоотводящими элементами-основаниями 10, размещенных на фронтальной поверхности тыльной панели 2 соосно соответствующим первичным оптическим концентраторам. Высота hp усеченных пирамид 8 лежит в пределах 3-15 мм. Длина 1| диагонали большего основания пирамид 8 составляет 3-28 мм. Длина 1ш диагонали меньшего основания пирамид 8 составляет 1.4-5.7 мм. Большие или меньшие основания четырехгранных равносторонних усеченных пирамид могут быть закрыты пластинами 11 (см. фиг.7, фиг.8), 12 (см. фиг.9, фиг.10), выполненными из силикатного стекла. Плосковыпуклые линзы 4, 6 имеют фокусное расстояние F в пределах 3-12 см. Плосковыпуклые линзы 4 имеют длину lк стороны 2-4 см. Плосковыпуклые линзы 6 имеют длину lш стороны 12-25 мм. Линзы Френеля 5, 7 имеют фокусное расстояние 7-20 см. Линзы Френеля 5 имеют длину lк стороны 5-8 см. Линзы Френеля 7 имеют длину lш стороны 3-5 см. В боковых противолежащих стенках 1 фотоэлектрического модуля выполнены отверстия 13 для сообщения с окружающей средой внутреннего пространства модуля. Солнечные фотоэлементы 9, прикрепленные к теплоотводящему основанию 10, герметизированы от воздействия внешней среды вторичными концентраторами из силикатного стекла, установленными на фотоэлементы 9. Сообщение с окружающей средой внутреннего пространства модуля, в котором расположены концентраторы из силикатного стекла, не изменяющие своих свойств под воздействием влаги, исключает возникновение перепадов давления между внутренним объемом модуля и атмосферой, таким образом не допуская возникновения сильных механических напряжений в конструкции.The inventive solar photovoltaic module (see Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) comprises side walls 1 made of silicate glass, a rear panel 2 and a monolithic front panel 3, on the rear surface of which are contacted with each other primary optical hubs. Primary optical concentrators can be made in the form of square plano-convex lenses 4 (see Fig. 1) or square Fresnel lenses 5 (see Fig. 3), as well as in the form of regular hexagonal plano-convex lenses 6 (see Fig. 4) or correct hexagonal Fresnel lenses 7 (see figure 2). Secondary optical hubs are made in the form of hollow tetrahedral equilateral truncated pyramids 8 (see FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10) of aluminum sheet mounted on a smaller base on photosensitive surfaces of solar photocells 9 with heat-removing elements-bases 10 placed on the front surface of the rear panel 2 coaxially with the corresponding primary optical concentrators. The height h p of the truncated pyramids 8 lies in the range of 3-15 mm. Length 1 | the diagonal of the larger base of the pyramids 8 is 3-28 mm. The length of 1 w of the diagonal of the smaller base of the pyramids 8 is 1.4-5.7 mm. Larger or smaller bases of tetrahedral equilateral truncated pyramids can be covered with plates 11 (see Fig. 7, Fig. 8), 12 (see Fig. 9, Fig. 10) made of silicate glass. Flat-convex lenses 4, 6 have a focal length F within 3-12 cm. Flat-convex lenses 4 have a length l to the sides of 2-4 cm. Flat-convex lenses 6 have a length l w of the sides of 12-25 mm. Fresnel lenses 5, 7 have a focal length of 7-20 cm. Fresnel lenses 5 have a length l to the sides of 5-8 cm. Fresnel lenses 7 have a length l w of the side 3-5 cm. In the lateral opposite walls 1 of the photovoltaic module, holes 13 are made for communication with the environment of the internal space of the module. Solar photocells 9 attached to the heat sink base 10 are sealed against environmental influences by secondary silicate glass concentrators mounted on the photocells 9. Communication with the environment of the interior of the module in which silicate glass concentrators are located that do not change their properties under the influence of moisture, eliminates the occurrence of pressure drops between the internal volume of the module and the atmosphere, thus avoiding the occurrence of strong mechanical stresses design.

При работе заявляемых вариантов солнечных фотоэлектрических модулей, ориентированных перпендикулярно солнечным лучам, плосковыпуклые линзы 4, 6 (или линзы Френеля 5, 7), а также вторичные оптические концентраторы, концентрируют солнечный свет и фокусируют его на светочувствительных поверхностях солнечных фотоэлементов 9. Солнечные фотоэлементы 9 преобразуют энергию квантов света в электрическую, создавая разность потенциалов на своих контактах. Вырабатываемая модулем электроэнергия подается к внешнему потребителю или накопителю энергии.When the claimed variants of solar photovoltaic modules are oriented perpendicular to the sun's rays, plano-convex lenses 4, 6 (or Fresnel lenses 5, 7), as well as secondary optical concentrators, concentrate sunlight and focus it on the photosensitive surfaces of solar photovoltaic cells 9. Solar photovoltaic cells 9 transform energy of light quanta into electric, creating a potential difference at its contacts. Electricity generated by the module is supplied to an external consumer or energy storage device.

Claims (13)

1. Концентраторный фотоэлектрический модуль, включающий монолитную фронтальную панель, боковые стенки и тыльную панель, первичные оптические концентраторы в форме соприкасающихся друг с другом линз, сформированных в виде тыльной поверхности фронтальной панели, вторичные оптические концентраторы в виде полых четырехгранных равносторонних усеченных пирамид, выполненных из листового алюминия и установленных меньшим основанием на светочувствительных поверхностях солнечных фотоэлементов с теплоотводящими элементами, размещенных на фронтальной поверхности тыльной панели соосно соответствующим первичным оптическим концентраторам, при этом высота hp усеченных пирамид составляет 3-15 мм, длина ll диагонали их большего основания составляет 3-28 мм, а длина lm диагонали их меньшего основания составляет 1.4-5.7 мм.1. A concentrator photovoltaic module including a monolithic front panel, side walls and a rear panel, primary optical concentrators in the form of contacting lenses formed in the form of the rear surface of the front panel, secondary optical concentrators in the form of hollow tetrahedral equilateral truncated pyramids made of sheet aluminum and installed on a smaller base on the photosensitive surfaces of solar photocells with heat-removing elements placed on f ontalnoy surface of the rear panel coaxially corresponding primary optical concentrator, the height h p of the truncated pyramids is 3-15 mm, the length l l diagonally their greater base is 3-28 mm and their minor base diagonal length l m is 1.4-5.7 mm. 2. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что линзы первичных оптических концентраторов представляют собой плоско-выпуклые линзы с фокусным расстоянием F, равным 3-12 см.2. The concentrator photovoltaic module according to claim 1, characterized in that the lenses of the primary optical concentrators are plano-convex lenses with a focal length F of 3-12 cm. 3. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.2, отличающийся тем, что плоско-выпуклые линзы имеют в плане форму квадрата.3. The concentrator photovoltaic module according to claim 2, characterized in that the plano-convex lenses are square in plan. 4. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.3, отличающийся тем, что длина lк стороны квадрата составляет 2-4 см.4. The concentrator photovoltaic module according to claim 3, characterized in that the length l to the side of the square is 2-4 cm. 5. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.2, отличающийся тем, что плоско-выпуклые линзы имеют в плане форму правильного шестиугольника.5. The concentrator photovoltaic module according to claim 2, characterized in that the plano-convex lenses have the shape of a regular hexagon in plan. 6. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.5, отличающийся тем, что длина lШ стороны правильного шестиугольника составляет 12-25 мм.6. The concentrator photovoltaic module according to claim 5, characterized in that the length l W of the side of the regular hexagon is 12-25 mm. 7. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что линзы первичных оптических концентраторов представляют собой линзы Френеля с фокусным расстоянием 7-20 см.7. The concentrator photovoltaic module according to claim 1, characterized in that the lenses of the primary optical concentrators are Fresnel lenses with a focal length of 7-20 cm. 8. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.7, отличающийся тем, что линзы Френеля имеют в плане форму квадрата.8. The concentrator photovoltaic module according to claim 7, characterized in that the Fresnel lenses are square in plan. 9. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.8, отличающийся тем, что длина lк стороны квадрата составляет 5-8 см.9. The concentrator photovoltaic module according to claim 8, characterized in that the length l to the side of the square is 5-8 cm. 10. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.7, отличающийся тем, что линзы Френеля имеют в плане форму правильного шестиугольника.10. The concentrator photovoltaic module according to claim 7, characterized in that the Fresnel lenses have the shape of a regular hexagon in plan. 11. Концентраторный фотоэлектрический модуль по п.10, отличающийся тем, что длина lШ стороны правильного шестиугольника составляет 3-5 см.11. The concentrator photoelectric module according to claim 10, characterized in that the length l W of the side of the regular hexagon is 3-5 cm. 12. Концентраторный фотоэлектрический модуль по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что большие основания четырехгранных равносторонних усеченных пирамид закрыты пластинами из силикатного стекла.12. The concentrator photovoltaic module according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the large bases of tetrahedral equilateral truncated pyramids are covered with silicate glass plates. 13. Концентраторный фотоэлектрический модуль по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что меньшие основания четырехгранных равносторонних усеченных пирамид закрыты пластинами из силикатного стекла. 13. The concentrator photovoltaic module according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the smaller bases of tetrahedral equilateral truncated pyramids are covered with silicate glass plates.
RU2007138674/28A 2007-10-19 2007-10-19 Concentrator photoelectric module RU2370856C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138674/28A RU2370856C2 (en) 2007-10-19 2007-10-19 Concentrator photoelectric module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138674/28A RU2370856C2 (en) 2007-10-19 2007-10-19 Concentrator photoelectric module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2370856C2 true RU2370856C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=41263127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007138674/28A RU2370856C2 (en) 2007-10-19 2007-10-19 Concentrator photoelectric module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370856C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690728C1 (en) * 2018-06-19 2019-06-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Concentrator-planar solar photoelectric module
RU2740738C1 (en) * 2020-04-20 2021-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Powerful concentrator photoelectric module
RU2740862C1 (en) * 2020-06-08 2021-01-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Method of producing photoelectric concentrator module
RU2763386C1 (en) * 2021-05-31 2021-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Solar photoelectric module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690728C1 (en) * 2018-06-19 2019-06-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Concentrator-planar solar photoelectric module
RU2740738C1 (en) * 2020-04-20 2021-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Powerful concentrator photoelectric module
RU2740862C1 (en) * 2020-06-08 2021-01-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Method of producing photoelectric concentrator module
RU2763386C1 (en) * 2021-05-31 2021-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Solar photoelectric module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6559371B2 (en) High-concentration photovoltaic assembly for a utility-scale power generation system
RU2307294C9 (en) Photoelectric module (modifications)
RU2611693C1 (en) Solar concentrator module
NL1040088C2 (en) Concentrating solar panel with diffuse light conversion.
WO2010061636A1 (en) Optical layer for a light-adjusting type solar power-generating module, light-adjusting type solar power-generating module and light-adjusting type solar power-generating panel
US20120152317A1 (en) High concentration photovoltaic module
US20140150865A1 (en) Concentrating solar cell
JP2006332113A (en) Concentrating solar power generation module and solar power generator
RU2370856C2 (en) Concentrator photoelectric module
RU2352023C1 (en) Solar photoelectric module
RU2436192C1 (en) Photovoltaic module with nanostructure photocell
KR101437903B1 (en) Concentrating photovoltaic module panel improving stiffness and assembly of baseplate
EP3977522A1 (en) Optomechanical system with hybrid architecture and corresponding method for converting light energy
US20120260970A1 (en) Device for concentrating and converting solar energy
RU2354005C1 (en) Photoelectric module
KR102361351B1 (en) The Layer-Builted Solar Panel
KR20110123922A (en) Solar concentrator
RU2740437C1 (en) Concentrator solar power plant
US20190353882A1 (en) Solar concentrator apparatus and solar collector array
KR20010100071A (en) module form reflector provided solar condenser power plant
WO2013002662A1 (en) Device for converting solar energy
RU2641627C1 (en) Solar photovoltaic concentrator module
RU2496181C1 (en) Photoelectric concentrator submodule
RU2436193C1 (en) Photovoltaic concentrator module
RU2740738C1 (en) Powerful concentrator photoelectric module

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20120712

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131020