RU2503895C2 - Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing - Google Patents

Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing Download PDF

Info

Publication number
RU2503895C2
RU2503895C2 RU2011137023/06A RU2011137023A RU2503895C2 RU 2503895 C2 RU2503895 C2 RU 2503895C2 RU 2011137023/06 A RU2011137023/06 A RU 2011137023/06A RU 2011137023 A RU2011137023 A RU 2011137023A RU 2503895 C2 RU2503895 C2 RU 2503895C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
face
reflection
angle
radiation
input
Prior art date
Application number
RU2011137023/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011137023A (en
Inventor
Дарья Дмитриевна Розанцева
Михаил Валентинович Розанцев
Дмитрий Семенович Стребков
Анастасия Дмитриевна Стребкова
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Дарья Дмитриевна Розанцева
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 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии), Дарья Дмитриевна Розанцева filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)
Priority to RU2011137023/06A priority Critical patent/RU2503895C2/en
Publication of RU2011137023A publication Critical patent/RU2011137023A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2503895C2 publication Critical patent/RU2503895C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • 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

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: in a solar module with a concentrator comprising a transparent focusing prism with an angle of complete inner reflection
Figure 00000047
 where n - coefficient of prism material refraction, with triangular cross section, having an inlet face, to which radiation drops along the normal line to the surface of the inlet face, and a face of radiation re-reflection, forming a sharp double-faced angle φ with the inlet face, and the face of output of the concentrated radiation and a reflection device, forming with the re-reflection face a sharp double-faced angle ψ, which is arranged unidirectionally with the sharp double-faced angle φ of the focusing prism, the reflection device comprises a set of mirror reflectors with length L0 having identical sharp angles ψ, set at a certain distance from each other, on the surface of the input face there are additional mirror reflectors that are inclined to the surface of the input face at the angle 90°-δ, which is arranged as differently directed with a sharp double-faced angle φ of the focusing prism, the lines of contact of the plane of the additional mirror reflector with the input face and the line of contact of the plane of the mirror reflector of the re-reflection device with the re-reflection face are in the same plane, perpendicular to the surface of the input, the length of projection of the additional mirror reflector to the surface of the input face is more than the length of the projection of the mirror reflector of the reflection device to the surface of the input face by the value
Figure 00000048
 In another version of the solar module with a concentrator comprising a transparent focusing prism with triangular cross section, with the angle of input of beams β0 and the angle of total inner reflection
Figure 00000049
 where n - coefficient of the prism, having an input face and the face of re-reflection of radiation, which form a common double-faced angle φ, the face of output of the concentrated radiation and a reflection device, which forms with the re-reflection face a sharp double-faced angle ψ, which is arranged unidirectionally with the sharp double-faced angle φ of the focusing prism, the reflection device comprises a set of mirror reflectors installed at a certain distance from each other with length L0 with identical sharp angles ψ, with a device of rotation relative to the re-reflection face, on the surface of the input face there are additional mirror reflectors, which are inclined to the surface of the input face at the angle 90°-δ and are made in the form of louvers with a rotation device relative to the surface of the input face, and the angle of inclination of additional mirror reflectors to the surface of the input face is arranged differently directed with the sharp double-faced angle φ of the focusing prism, axes of the rotation device of the additional mirror reflector on the face of input and axis of the mirror reflector rotation device on the re-reflection device with the face of re-reflection are in the same plane, which is perpendicular to the surface of the input, the length of projection of the additional mirror reflector to the input surface is more than the length of projection of the mirror reflector of the reflection device to the input surface by the value
Figure 00000050
 In the method of manufacturing of a solar module with a concentrator by making a focusing prism from optically transparent material, installation of a radiation receiver, a re-reflection device with mirror reflectors from tempered sheet glass or another transparent sheet material, they make and seal the walls of the cavity of the focusing prism with a sharp double-faced angle at the top equal to 2-12° and then they fill the produced cavity with an optically transparent medium, they install tightly a radiation receiver and assemble additional mirror reflectors with rotation devices on the working surface of the focusing prism and a rotation device for the re-reflection device.
EFFECT: increased optical efficiency of a module, reduced optical losses during re-reflection of radiation and increased coefficient of solar radiation concentration.
10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии.The invention relates to solar technology, in particular, to solar modules with concentrators for generating electrical and thermal energy.

Известен солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачную фокусирующую призму, имеющую образующий острый угол грани входа и переотражения излучения и грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, расположенное относительно фокусирующей призмы с зазором со стороны грани переотражения излучения. Устройство отражения выполнено в виде по меньшей мере одной призмы с треугольным поперечным сечением, имеющей образующие острый угол, грань входа проходящего через фокусирующую призму излучения и грань отражения излучения и расположенной своим острым углом однонаправлено с острым углом фокусирующей призмы (авт. свид. СССР №108365, Б.И. 1984 г., №16).A solar module with a concentrator is known, comprising a transparent focusing prism having a sharp angle of the input and re-reflection face of radiation and an output face of concentrated radiation and a reflection device located relative to the focusing prism with a gap from the side of the re-reflection radiation side. The reflection device is made in the form of at least one prism with a triangular cross section having an acute angle forming, an input facet of the radiation passing through the focusing prism and a radiation reflection facet and having its sharp angle unidirectionally with the sharp angle of the focusing prism (ed. Certificate of the USSR No. 108365 B.I. 1984, No. 16).

Выполнение отражающего устройства в виде призмы позволяет ввести отраженное излучение в фокусирующую призму под углом, превышающим угол полного внутреннего отражения.The implementation of the reflective device in the form of a prism allows you to enter the reflected radiation into the focusing prism at an angle greater than the angle of total internal reflection.

Недостатком известного фотоэлектрического модуля является большая масса концентратора и высокая стоимость, связанная с большой трудоемкостью его изготовления, и сложность конструкции.A disadvantage of the known photovoltaic module is the large mass of the hub and the high cost associated with the high complexity of its manufacture, and the complexity of the design.

Известен солнечный модуль с концентратором, содержащий концентратор, выполненный в виде фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала с коэффициентом преломления n, имеющий образующие острый двухгранный угол φ, рабочую поверхность модуля, на которую падает излучение под углом β0, и грань переотражения, скоммутированные фотопреобразователи, установленные под некоторым углом к вышеуказанным граням и поверхностям, и устройство отражения излучения, расположенное с зазором относительно фокусирующей призмы со стороны грани переотражения излучения, указанное устройство отражения образует острый двухгранный угол φ с гранью переотражения и угол φ+ψ с рабочей поверхностью модуля, причем угол входа β0 и двухгранные углы φ и ψ связаны отношением:A solar module with a concentrator is known, comprising a concentrator made in the form of a focusing prism made of an optically transparent material with a refractive index n, having an acute dihedral angle φ, a working surface of the module onto which radiation is incident at an angle β 0 , and a reflection facet, coupled photoconverters, installed at a certain angle to the above faces and surfaces, and a radiation reflection device located with a gap relative to the focusing prism from the side of the trazheniya radiation, the reflection device forms an acute dihedral angle φ with reflections and facet angle φ + ψ module with a working surface, the entrance angle β 0 and dihedral angles φ and ψ are related by:

Figure 00000001
Figure 00000001

где n - коэффициент преломления, φ - острый двухгранный угол при вершине призмы, ψ - угол между гранью переотражения и зеркальным отражателем.where n is the refractive index, φ is the acute dihedral angle at the apex of the prism, ψ is the angle between the face of the rereflection and the specular reflector.

Для снижения потерь солнечного излучения на части грани переотражения фокусирующей призмы у грани выхода установлены фотопреобразователи с двухсторонней рабочей поверхностью, а в плоскости грани выхода от рабочей поверхности фокусирующей призмы до устройства отражения установлен зеркальный отражатель (патент РФ №2154778, Б.И. 2000, №23).To reduce solar radiation losses, photoconverters with a two-sided working surface are installed on the part of the face of the re-reflection of the focusing prism, and a mirror reflector is installed in the plane of the face of the output from the working surface of the focusing prism to the reflection device (RF patent No. 2154778, B.I. 2000, 23).

Известный солнечный модуль с концентратором имеет малую массу и низкую стоимость. Недостатком известного солнечного модуля с концентратором является невысокий коэффициент концентрации и низкий оптический КПД из-за потерь излучения в устройстве отражения модуля.Known solar module with a hub has a low weight and low cost. A disadvantage of the known solar module with a concentrator is a low concentration coefficient and low optical efficiency due to radiation losses in the reflection device of the module.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение оптического КПД за счет снижения потерь излучения в модуле и повышение коэффициента концентрации солнечного излучения. В результате использования предлагаемого изобретения увеличивается оптический КПД модуля, снижаются оптические потери при переотражении излучения и увеличивается коэффициент концентрации солнечного излучения.The objective of the invention is to increase optical efficiency by reducing radiation loss in the module and increasing the concentration coefficient of solar radiation. As a result of the use of the present invention, the optical efficiency of the module is increased, the optical losses during radiation re-reflection are reduced, and the concentration coefficient of solar radiation is increased.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачную фокусирующую призму с углом полного внутреннего отражения

Figure 00000002
, где n - коэффициент преломления материала призмы, с треугольным поперечным сечением, имеющую грань входа, на которую падает излучение по нормали к поверхности грани входа, и грань переотражения излучения, образующая острый двухгранный угол φ с гранью входа, и грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, образующее с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправлено с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, устройство отражения состоит из набора зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми вышеуказанными острыми двухгранными углами ψ, установленных на некотором расстоянии друг от друга, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ, который расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, линии касания плоскости дополнительного зеркального отражателя с гранью входа и линия касания плоскости зеркального отражателя устройства переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, длина проекции дополнительного зеркального отражателя на поверхность грани входа больше длины проекции зеркального отражателя устройства отражения на поверхность грани входа на величинуThe above result is achieved in that in a solar module with a concentrator containing a transparent focusing prism with an angle of total internal reflection
Figure 00000002
 , where n is the refractive index of the prism material, with a triangular cross section, having an entrance face onto which radiation is incident normal to the surface of the entrance face, and a radiation re-reflection face forming an acute dihedral angle φ with the entrance face, and the concentrated output face and device reflection, forming with the face of re-reflection an acute dihedral angle ψ, which is unidirectional with an acute dihedral angle φ of the focusing prism, the reflection device consists of a set of mirror reflectors with a length L 0 with the same acute dihedral angles ψ mentioned above, installed at some distance from each other, additional mirror reflectors are installed on the surface of the entrance face, which are inclined to the surface of the entrance face at an angle of 90 ° -δ, which is oppositely directed with the acute dihedral angle φ of the focusing prism , the contact lines of the plane of the additional mirror reflector with the input face and the contact line of the plane of the mirror reflector of the rereflection device with the rereflection face are in the same plane bone perpendicular to the entrance surface, an additional length of the projection to the surface specular reflector facets input unit length greater reflection mirror reflector on the projection surface by the amount of input faces

Figure 00000003
Figure 00000003

а углы φ, ψ, δ и α связаны собой следующими соотношениями:and the angles φ, ψ, δ and α are connected by the following relations:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

В варианте солнечного модуля с концентратором, содержащего прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперерчным сечением, с углом входа лучей β0 и углом полного внутреннего отражения

Figure 00000002
, где n - коэффициент преломления призмы, имеющую грань входа и грань переотражения излучения, образующие общих двухгранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, образующее с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправлено с острым двухгранным углом ср фокусирующей призмы, устройство отражения состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной Lo с одинаковыми вышеуказанными острыми двухгранными углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, длина проекции дополнительного зеркального отражателя на поверхность входа больше длины проекции зеркального отражателя устройства отражения на поверхность входа на величинуIn a variant of a solar module with a concentrator containing a transparent focusing prism with a triangular cross-section, with an angle of entry of rays β 0 and an angle of total internal reflection
Figure 00000002
 where n is the refractive index of the prism having an input face and a face of radiation re-reflection, forming a common dihedral angle φ, an output face of concentrated radiation and a reflection device forming an acute dihedral angle ψ with a face of rereflection, which is unidirectional with an acute dihedral angle cp of the focusing prism, the reflection device consists of a set of mirror reflectors installed at a certain distance from each other with a length Lo with the same acute dihedral angles ψ above, with the device m of rotation relative to the face of rereflection, additional mirror reflectors are installed on the surface of the face of the entrance, which are inclined to the surface of the face of the entrance at an angle of 90 ° -δ and are made in the form of blinds with a rotation device relative to the surface of the face of the entrance, the angle of inclination of the additional mirror reflectors to the surface of the face of the entrance multidirectional with an acute dihedral angle φ of the focusing prism, the axis of the device of rotation of the additional mirror reflector on the verge of the input and the axis of the device of rotation of the mirror of the reflector on the rereflection device with the rereflection face are in the same plane perpendicular to the entrance surface, the projection length of the additional mirror reflector onto the entrance surface is longer than the projection length of the mirror reflector of the reflection device onto the entrance surface by

Figure 00000007
Figure 00000007

а углы φ, ψ, δ, β0 и α связаны собой соотношениями:and the angles φ, ψ, δ, β 0 and α are related by the relations:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

В варианте конструкции солнечного модуля с концентратором в качестве приемника излучения установлен гибридный фотоэлектрический модуль с когенерацией электрической и тепловой энергии.In a design variant of a solar module with a concentrator, a hybrid photoelectric module with cogeneration of electric and thermal energy is installed as a radiation receiver.

В другом варианте солнечного модуля с концентратором в качестве приемника излучения использован тепловой абсорбер для получения горячей воды и отопления.In another embodiment of a solar module with a concentrator, a thermal absorber is used as a radiation receiver to produce hot water and heating.

В способе изготовления солнечного модуля с концентратором путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установке приемника излучения, устройства переотражения с зеркальными отражателями из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости фокусирующей призмы с острым двухгранным углом при вершине 2-12° и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и производят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения.In a method of manufacturing a solar module with a concentrator by manufacturing a focusing prism from an optically transparent material, installing a radiation detector, a reflector with mirror reflectors from tempered sheet glass or other transparent sheet material, the cavity walls of the focusing prism are manufactured and sealed with an acute dihedral angle at apex 2-12 ° and then fill the cavity with an optically transparent medium, install the radiation detector tightly and assemble to additional mirror reflectors with rotation devices on the working surface of the focusing prism and rotation devices for the device of reflection.

В варианте способа изготовления солнечного модуля с концентратором в качестве оптически прозрачной среды используют дистиллированную воду с добавками для предотвращения цветения и замерзания воды.In an embodiment of a method for manufacturing a solar module with a concentrator, distilled water with additives is used as an optically transparent medium to prevent flowering and freezing of water.

В другом варианте способа изготовления солнечного модуля с концентратором в качестве оптически прозрачной среды используют силиконовые теплоносители, например на основе полиметилсилоксановых композиций.In another embodiment of the method of manufacturing a solar module with a concentrator, silicone coolants, for example, based on polymethylsiloxane compositions, are used as an optically transparent medium.

Еще в одном способе изготовления солнечного модуля с концентратором в качестве оптически прозрачной среды используют структурированные полисилоксановые гели.In another method for manufacturing a solar module with a concentrator, structured polysiloxane gels are used as an optically transparent medium.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1, 2, 3, где на фиг.1 показано поперечное сечение солнечного модуля с концентратором и ход лучей в нем. На фиг.2 оптическая схема солнечного модуля для определения размеров неработающих зон и зеркальных отражателей. На фиг.3 оптическая схема солнечного модуля для определения перекрытия лучей зеркальными отражателями.The essence of the invention is illustrated in figure 1, 2, 3, where figure 1 shows a cross section of a solar module with a concentrator and the path of the rays in it. Figure 2 is an optical diagram of a solar module for determining the size of idle zones and mirror reflectors. Figure 3 is an optical diagram of a solar module for determining the overlap of rays by mirror reflectors.

Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором содержит приемник 1, фокусирующую призму 2 с гранью входа 3, которая совпадает с рабочей поверхностью 4 и гранью переотражения 5, устройство отражения 6 и дополнительные зеркальные отражатели 7 на рабочей поверхности 4. Острый двухгранный угол φ есть угол между рабочей поверхностью 4, на которую падает излучение, и гранью переотражения 5. Угол входа (падения) солнечного излучения на рабочую поверхность 4 есть угол β0 между лучом и вектором

Figure 00000011
, перпендикулярным к поверхности, на которую падает излучение.A solar photovoltaic module with a concentrator contains a receiver 1, a focusing prism 2 with an input face 3, which coincides with the working surface 4 and the re-reflection face 5, a reflection device 6 and additional mirror reflectors 7 on the working surface 4. An acute dihedral angle φ is the angle between the working surface 4, onto which radiation is incident, and by the face of re-reflection 5. The angle of entry (incidence) of solar radiation onto the working surface 4 is the angle β 0 between the beam and the vector
Figure 00000011
 perpendicular to the surface on which the radiation is incident.

Острый двухгранный угол ψ есть угол между гранью переотражения 5 фокусирующей призмы 2 и устройством отражения 6. Устройство отражения 6 содержит зеркальные отражатели 8, которые наклонены под углом ψ к грани переотражения 5 и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота 9 относительно грани переотражения 6. Зеркальные отражатели 7 наклонены к рабочей поверхности под углом 90°-δ, где δ - угол между плоскостью зеркального отражателя 7 и нормалью

Figure 00000012
к рабочей поверхности 4 и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота 10 относительно рабочей поверхности модуля. Приемник 1 установлен перпендикулярно рабочей поверхности 4 фокусирующей призмы 2.The acute dihedral angle ψ is the angle between the re-reflection face 5 of the focusing prism 2 and the reflection device 6. The reflection device 6 contains mirror reflectors 8 that are inclined at an angle ψ to the re-reflection face 5 and are made in the form of blinds with the rotation device 9 relative to the re-reflection face 6. Mirror reflectors 7 are inclined to the working surface at an angle of 90 ° -δ, where δ is the angle between the plane of the mirror reflector 7 and the normal
Figure 00000012
 to the working surface 4 and made in the form of blinds with a rotation device 10 relative to the working surface of the module. The receiver 1 is installed perpendicular to the working surface 4 of the focusing prism 2.

В варианте конструкции солнечного модуля на торце фокусирующей призмы 2 перпендикулярно рабочей поверхности 4 установлен зеркальный отражатель, а приемник 1 с двухсторонней рабочей поверхностью расположен горизонтально рабочей поверхности 4 фокусирующей призмы 2 в непосредственной близости у зеркального отражателя.In the design variant of the solar module, a mirror reflector is installed at the end of the focusing prism 2 perpendicular to the working surface 4, and a receiver 1 with a two-sided working surface is located horizontally on the working surface 4 of the focusing prism 2 in the immediate vicinity of the mirror reflector.

Приемник 1 выполнен в виде скоммутированных солнечных элементов. В варианте конструкции модуля приемник 1 представляет собой тепловой абсорбер для получения тепловой энергии. Наиболее перспективно использование гибридного приемника 1, содержащего скоммутированные солнечные элементы, установленные на тепловом абсорбере с отводом и утилизацией тепловой энергии.The receiver 1 is made in the form of commutated solar cells. In a design variant of the module, the receiver 1 is a thermal absorber for receiving thermal energy. The most promising is the use of a hybrid receiver 1 containing switched solar cells mounted on a thermal absorber with the removal and utilization of thermal energy.

Зеркальные отражатели 7 на рабочей поверхности расположены над неработающими зонами 11 на рабочей поверхности 4, которые возникают при возвращении лучей от зеркальных отражателей 8 в фокусирующую призму 4 на грань переотражения 5.Mirror reflectors 7 on the working surface are located above the idle zones 11 on the working surface 4, which occur when the rays from the mirror reflectors 8 return to the focusing prism 4 on the face of re-reflection 5.

Для увеличения вырабатываемой мощности солнечного модуля с концентратором на рабочей поверхности 4 у острого угла фокусирующей призмы 2 параллельно отражателю 7 установлен дополнительный зеркальный отражатель 12. Зеркальный отражатель 8 у приемника 1 содержит дополнительный зеркальный отражатель 13 для отражения излучения непосредственно на приемник 1.To increase the power output of the solar module with a concentrator on the working surface 4, an additional mirror reflector 12 is installed parallel to the reflector 12 at the acute angle of the focusing prism 2. The mirror reflector 8 at the receiver 1 contains an additional mirror reflector 13 for reflecting radiation directly to the receiver 1.

Солнечный фотоэлектрический модуль работает следующим образом. Солнечное излучение луч Л1 падает на рабочую поверхность 4 фокусирующей призмы 2 под углом β0 (фиг.1), входит в призму 2 под углом β1 попадает на грань переотражения 5 под углом β2, выходит из призмы 2 под углом β3, попадает на зеркальный отражатель 8 под углом β4, отражается и попадает на грань переотражения 5 под углом β5, преломляется в фокусирующей призме 2 под углом β6 и падает на рабочую поверхность призмы 2 изнутри под углом β7, который должен быть больше угла полного внутреннего отражения β7>arcsin 1/n, где n - коэффициент преломления материала призмы 2. После полного внутреннего отражения излучение попадает на приемник 1.Solar photovoltaic module operates as follows. Solar radiation beam L 1 falls on the working surface 4 of the focusing prism 2 at an angle β 0 (Fig. 1), enters the prism 2 at an angle β 1, falls on the face of re-reflection 5 at an angle β 2 , leaves the prism 2 at an angle β 3 , hits the mirror reflector 8 at an angle β 4 , is reflected and hits the face of re-reflection 5 at an angle β 5 , is refracted in the focusing prism 2 at an angle β 6 and falls on the working surface of the prism 2 from the inside at an angle β 7 , which should be greater than the angle of the full internal reflection β 7 > arcsin 1 / n, where n is the refractive index of the material prisms 2. After total internal reflection, the radiation enters the receiver 1.

Для лучей Л1, нормальных к грани входа 3, углы между нормалью к поверхности и лучом имеют следующий вид:For rays L 1 normal to the edge of input 3, the angles between the normal to the surface and the beam are as follows:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Для фокусирующей призмы 2 с φ=8°, ψ=25°, n=1,5 вышеуказанные углы имеют вид: β0=0, βt=0, β2=8°, β3=12,2°, β4=37,2°, β5=62,2°, β6=35,6°, β7=43,6°. Для стекла с n=1,5 угол полного внутреннего отражения равен α=41,8°. Таким образом, β7>α и луч не выходит за пределы фокусирующей призмы 2.For the focusing prism 2 with φ = 8 °, ψ = 25 °, n = 1.5, the above angles have the form: β 0 = 0, β t = 0, β 2 = 8 °, β 3 = 12.2 °, β 4 = 37.2 °, β 5 = 62.2 °, β 6 = 35.6 °, β 7 = 43.6 °. For glass with n = 1.5, the angle of total internal reflection is α = 41.8 °. Thus, β 7 > α and the beam does not extend beyond the focusing prism 2.

Углы φ, ψ и угол полного внутреннего отраженияAngles φ, ψ and angle of total internal reflection

Figure 00000018
Figure 00000018

где n - коэффициент преломления материала фокусирующей призмы, связаны между собой соотношением:where n is the refractive index of the material of the focusing prism, are interconnected by the ratio:

Figure 00000019
Figure 00000019

Угол δ между плоскостью дополнительного зеркального отражателя и нормалью к грани входа связан с углами φ и α следующими соотношениями:The angle δ between the plane of the additional mirror reflector and the normal to the input face is associated with the angles φ and α by the following relations:

2δ≥β5, подставляя β5 из (3), получим2δ≥β 5 , substituting β 5 from (3), we obtain

Figure 00000020
Figure 00000020

Условие полного внутреннего отражения для лучей с углом входа в фокусирующую призму 2 β=2δThe condition of total internal reflection for rays with an angle of entry into the focusing prism 2 β = 2δ

Figure 00000021
Figure 00000021

Для лучей Л2 с углом падения на грань входа 3 β0>0, который равен углу между направлением луча и нормалью n к поверхности, в ходе лучей углы между нормалью к поверхности и лучом имеют следующий вид:For rays L 2 with an angle of incidence on the edge of the entrance 3 β 0 > 0, which is equal to the angle between the direction of the beam and the normal n to the surface, during the rays, the angles between the normal to the surface and the beam have the following form:

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
,
Figure 00000023
 ,

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Для β0>0For β 0 > 0

Углы φ, ψ, β0 и α связаны соотношением:The angles φ, ψ, β 0 and α are related by the relation:

Figure 00000029
Figure 00000029

Углы δ, β0 и φ связаны соотношением:The angles δ, β 0 and φ are related by the relation:

неравенство (7) преобразуетсяinequality (7) is transformed

Figure 00000030
Figure 00000030

Неравенство (8) останется без изменений, поскольку оно не зависит от β0.Inequality (8) will remain unchanged, since it does not depend on β 0 .

Figure 00000031
Figure 00000031

При отсутствии дополнительных зеркальных отражателей 7 появляются неработающие зоны 11 на рабочей поверхности 4, которые возникают при возвращении лучей от зеркального отражателя 8 к фокусирующей призме (луч β5 на фиг.1), снижают оптический КПД солнечного модуля с концентратором. На фиг.1 для солнечного модуля с φ=8°, ψ=25° пунктирами показаны зеркальный отражатель 14, отраженный от зеркального отражателя луч 15, длина работающей зоны 16 и неработающей зоны 17. Площадь работающей зоны составляет от полной поверхности модуля 55%, а площадь неработающей зоны 45%, в результате при отсутствии дополнительных зеркальных отражателей 7 оптический КПД модуля снижается на 45%. Такие потери имеет известный солнечный модуль с концентратором при φ=8°, ψ=25°. В предлагаемом солнечном модуле с концентратором оптические потери из-за неработающих зон 11 отсутствуют, так как по всей площади этих неработающих зон 11 на рабочей поверхности 4 установлены дополнительные зеркальные отражатели 7, направляющие лучи под углом 2δ=β5 к рабочей поверхности 4 фокусирующей призмы 2. Длина зеркальных отражателей 7 выбирается из условия, что луч, отраженный от конца отражателя 7, попадал на рабочую поверхность 4 фокусирующей призмы 2 у основания соседнего зеркального отражателя 7 или у приемника 1.In the absence of additional mirror reflectors 7, idle zones 11 appear on the working surface 4, which occur when the rays return from the mirror reflector 8 to the focusing prism (beam β 5 in FIG. 1), reduce the optical efficiency of the solar module with a concentrator. In Fig. 1, for a solar module with φ = 8 °, ψ = 25 °, dotted lines show a mirror reflector 14, beam 15 reflected from the mirror reflector, the length of the working zone 16 and the idle zone 17. The working area is 55% of the total surface of the module, and the idle area is 45%, as a result, in the absence of additional mirror reflectors 7, the optical efficiency of the module is reduced by 45%. Such losses have a well-known solar module with a concentrator at φ = 8 °, ψ = 25 °. In the proposed solar module with a concentrator, there are no optical losses due to idle zones 11, because over the entire area of these idle zones 11, additional mirror reflectors 7 are installed on the working surface 4, guiding beams at an angle 2δ = β 5 to the working surface 4 of the focusing prism 2 The length of the mirror reflectors 7 is selected from the condition that the beam reflected from the end of the reflector 7 fell on the working surface 4 of the focusing prism 2 at the base of the adjacent mirror reflector 7 or at the receiver 1.

Определим размеры ΔН неработающих зон 11 и размеры дополнительных зеркальных отражателей 7 для компенсации оптических потерь от неработающих зон 11.Let us determine the sizes Δ H of idle zones 11 and the sizes of additional mirror reflectors 7 to compensate for optical losses from idle zones 11.

Найдем проекцию ΔН линии O2A на грань входа (фиг.2).Find the projection Δ H line O 2 A on the edge of the entrance (figure 2).

Из ΔABO1:AB=AO1·sinψ.From ΔABO 1 : AB = AO 1 · sinψ.

Из

Figure 00000032
.Of
Figure 00000032
 .

Из ΔACO2:ΔH=CO2=AO2·cos(90°-φ-β5)=AO2·sin(φ+β5),From ΔACO 2 : Δ H = CO 2 = AO 2 · cos (90 ° -φ-β 5 ) = AO 2 · sin (φ + β 5 ),

Figure 00000033
Figure 00000033

где AO1 - длина зеркального отражателя 8.where AO 1 is the length of the mirror reflector 8.

Найдем проекцию дополнительного зеркального отражателя 7 O3F на грань входа (фиг.2).Find the projection of the additional mirror reflector 7 O 3 F on the edge of the entrance (figure 2).

Из ΔO3 FK:KO3=FO3·cos(90°-δ)=FO3·sinδ,From ΔO 3 FK: KO 3 = FO 3 · cos (90 ° -δ) = FO 3 · sinδ,

где FO3 - длина зеркального отражателя 7.where FO 3 is the length of the mirror reflector 7.

Из-за отклонения луча на выходе из грани переотражения на угол β3 возникает перекрытие Δ=DE (фиг.3) проекций дополнительного зеркального отражателя 7 FO3 и зеркального отражателя 8 AO1 устройства отражения на грань входа 3 (фиг.3).Due to the deviation of the beam at the exit from the face of rereflection by the angle β 3, an overlap Δ = DE (Fig. 3) of the projections of the additional mirror reflector 7 FO 3 and the mirror reflector 8 AO 1 of the reflection device onto the face of the input 3 (Fig. 3) occurs.

Из ΔABO1:AB=AO1·sinψ.From ΔABO 1 : AB = AO 1 · sinψ.

Из

Figure 00000034
Of
Figure 00000034

Из

Figure 00000035
Of
Figure 00000035

Величина перекрытия

Figure 00000036
Overlap value
Figure 00000036

где L0 - длина зеркального отражателя 8, β2 и β3 определяется из (1) при β0=0, (3) или (9), (10), (11), (12) при β0>0 и должна учитываться при проектировании солнечного модуля с концентратором.where L 0 is the length of the mirror reflector 8, β 2 and β 3 is determined from (1) for β 0 = 0, (3) or (9), (10), (11), (12) for β 0 > 0 and should be considered when designing a solar module with a concentrator.

Для

Figure 00000037
For
Figure 00000037

для

Figure 00000038
for
Figure 00000038

Для изготовления солнечного модуля с концентратором из закаленного стела толщиной 3 мм изготавливают и герметизируют стенки полости фокусирующей призмы 2 с двухгранным углом при вершине 8°, а затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой. При использовании в качестве оптически прозрачной среды дистиллированной воды уменьшение тока солнечного элемента I(x) при увеличении толщины слоя воды x описывается соотношением:To manufacture a solar module with a 3 mm thick hardened stele concentrator, the walls of the cavity of the focusing prism 2 are made and sealed with a dihedral angle at a vertex of 8 °, and then the cavity is filled with an optically transparent medium. When using distilled water as an optically transparent medium, a decrease in the current of the solar cell I (x) with an increase in the thickness of the water layer x is described by the ratio:

I(x)=I0l-αx,I (x) = I 0 l -αx ,

где I0 - ток солнечного элемента в приповерхностном слое воды.where I 0 is the current of the solar cell in the surface layer of water.

Коэффициент поглощения воды, измеренный кремниевым солнечным элементом, составляет 0,025 см-1, при этом средняя толщина слоя воды, в которой ток солнечного элемента уменьшался в l=2,73 раза, составляет 40 см. При длине фокусирующей призмы 2 на фиг.1 0,5 м длина пути луча Л1 внутри фокусирующей призмы 2 составляет 24 см. Поток фотоактивного излучения на приемникеThe water absorption coefficient measured by the silicon solar cell is 0.025 cm -1 , while the average thickness of the water layer in which the current of the solar cell decreased by l = 2.73 times is 40 cm. When the length of the focusing prism 2 in FIG. 10 , 5 m the path length of the beam L 1 inside the focusing prism 2 is 24 cm. The photoactive radiation flux at the receiver

Figure 00000039
Figure 00000039

уменьшается в 1,82 раза. Таким образом, на приемник поступает 55,5% энергии излучения, а 45,5% солнечного излучения поглощается внутри фокусирующей призмы 2. Поглощенная энергия, в основном в длинноволновой части спектра, используется для повышения температуры воды. За счет конвенции горячая вода поднимается в верхнюю часть солнечного модуля и нагревает приемник. Солнечное излучение в коротковолновой части спектра концентрируется в фокусирующей призме, поглощается в приемнике и преобразуется в электрическую энергию в солнечных элементах. Таким образом обеспечивается энергоэффективное преобразование солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию в гибридном приемнике или только в тепловую энергию для горячего водоснабжения и отопления в приемнике с тепловым абсорбером.decreases by 1.82 times. Thus, 55.5% of the radiation energy is supplied to the receiver, and 45.5% of the solar radiation is absorbed inside the focusing prism 2. The absorbed energy, mainly in the long-wavelength part of the spectrum, is used to increase the temperature of the water. Through convention, hot water rises to the top of the solar module and heats the receiver. Solar radiation in the short-wavelength part of the spectrum is concentrated in the focusing prism, absorbed in the receiver and converted into electrical energy in solar cells. This provides energy-efficient conversion of solar energy to electrical and thermal energy in a hybrid receiver or only to thermal energy for hot water supply and heating in a receiver with a heat absorber.

Если использовать полиметилсилоксановые жидкости, более 90% солнечного излучения будет поглощаться в приемнике за счет низкого коэффициента поглощения излучения в жидкости. При использовании в качестве оптически прозрачной среды структурированного полисилоксанового геля его заливают в полость фокусирующей призмы 2 в жидком виде, а потом проводят его отверждение - структурирование. В этом случае высокая прозрачность полисилоксанового геля и отсутствие утечек геля при случайной разгерметизации полости фокусирующей линзы обеспечивает высокий оптический КПД и большой срок службы солнечного модуля с концентратором. Объем оптически прозрачной среды внутри полости фокусирующей призмы зависит от размера солнечного модуля и угла φ.If polymethylsiloxane liquids are used, more than 90% of solar radiation will be absorbed in the receiver due to the low absorption coefficient of radiation in the liquid. When using a structured polysiloxane gel as an optically transparent medium, it is poured into the cavity of the focusing prism 2 in liquid form, and then it is cured - structured. In this case, the high transparency of the polysiloxane gel and the absence of gel leaks in case of accidental depressurization of the focusing lens cavity provide high optical efficiency and a long service life of the solar module with a concentrator. The volume of the optically transparent medium inside the cavity of the focusing prism depends on the size of the solar module and the angle φ.

Для солнечного модуля с концентратором размером длиной 0,5, шириной 1,2 м объем оптически прозрачной среды составит для угла φ=8° 22,5 л, для φ=3° 8,4 л. Конструкция и технология изготовления солнечного модуля с концентратором позволяет в 5-10 раз снизить потребление металла для абсорберов по сравнению с известными солнечными коллекторами и в 5-10 раз снизить площадь солнечных элементов по сравнению с солнечными планарными модулями без концентраторов.For a solar module with a concentrator with a length of 0.5 and a width of 1.2 m, the volume of an optically transparent medium will be for an angle φ = 8 ° 22.5 l, for φ = 3 ° 8.4 l. The design and manufacturing technology of a solar module with a concentrator makes it possible to reduce metal consumption for absorbers by 5–10 times in comparison with known solar collectors and by 5–10 times reduce the area of solar cells in comparison with planar solar modules without concentrators.

Солнечный модуль с концентратором может быть использован в составе солнечной электростанции с системой слежения за солнцем. Для солнечного модуля на фиг.1 с нормальным падением солнечных лучей на поверхность грани входа необходима система ориентации с двумя осями слежения за солнцем. Для солнечного модуля с устройствами поворота зеркальных отражателей возможно использовать устройство слежения вокруг одной полярной оси.A solar module with a concentrator can be used as part of a solar power plant with a sun tracking system. For the solar module in FIG. 1 with normal incidence of sunlight on the surface of the entry face, an orientation system with two axes for tracking the sun is needed. For a solar module with mirror reflector rotation devices, it is possible to use a tracking device around one polar axis.

Геометрический коэффициент концентрации k=ctgφ для одного призменного концентратора с односторонним фотоприемником и k=2ctgφ для двух призменных концентраторов с общим двухсторонним приемником. При стационарном расположении солнечного модуля плоскости зеркальных отражателей ориентированы в направлении Восток-Запад, а годовое склонение Солнца ±23,5° компенсируется поворотом зеркальных отражателей в соответствии с формулами (15) и (16).The geometric concentration coefficient k = ctgφ for one prism concentrator with a one-sided photodetector and k = 2ctgφ for two prism concentrators with a common two-sided receiver. When the solar module is stationary, the planes of the mirror reflectors are oriented in the East-West direction, and the annual declination of the Sun of ± 23.5 ° is compensated by the rotation of the mirror reflectors in accordance with formulas (15) and (16).

При повороте луча на ±24° от нормального положения зеркальные отражатели поворачиваются на ±12°. На фиг.1 показан ход лучей в фокусирующей призме 2 при δ=31,5°, φ=8° и ψ=25°, при этом геометрический коэффициент концентрации составляет k=ctg 8°=7,15 для одностороннего приемника и k=2ctg 8°=14,3 для двухстороннего приемника.When the beam rotates ± 24 ° from the normal position, the mirror reflectors rotate ± 12 °. Figure 1 shows the path of the rays in the focusing prism 2 at δ = 31.5 °, φ = 8 ° and ψ = 25 °, while the geometric concentration coefficient is k = ctg 8 ° = 7.15 for a one-way receiver and k = 2ctg 8 ° = 14.3 for a two-way receiver.

Солнечный модуль с концентратором имеет малую массу, высокую эффективность, низкую стоимость, прост в изготовлении и может быть использован для получения тепла и электроэнергии как в автономных установках со слежением за солнцем, так и в энергоактивных зданиях в качестве элемента фотоэлектрического фасада здания или солнечной крыши.A solar module with a concentrator has a low mass, high efficiency, low cost, is easy to manufacture, and can be used to produce heat and electricity both in stand-alone installations with sun tracking and in energy-active buildings as an element of the photovoltaic facade of a building or solar roof.

Claims (10)

1. Солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачную фокусирующую призму с углом полного внутреннего отражения
Figure 00000002
 , где n - коэффициент преломления материала призмы, с треугольным поперечным сечением, имеющую грань входа, на которую падает излучение по нормали к поверхности грани входа, и грань переотражения излучения, образующую острый двухгранный угол φ с гранью входа, и грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, образующее с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, отличающийся тем, что устройство отражения состоит из набора зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми острыми углами ψ, установленных на некотором расстоянии друг от друга, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ, который расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, линии касания плоскости дополнительного зеркального отражателя с гранью входа и линия касания плоскости зеркального отражателя устройства переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, длина проекции дополнительного зеркального отражателя на поверхность грани входа больше длины проекции зеркального отражателя устройства отражения на поверхность грани входа на величину
Figure 00000040
а углы φ, ψ, δ и α связаны собой следующими соотношениями
Figure 00000004
 ,
Figure 00000005
 ,
Figure 00000006
 .1. Solar module with a hub containing a transparent focusing prism with an angle of total internal reflection
Figure 00000002
 where n is the refractive index of the prism material, with a triangular cross-section, having an input face onto which radiation is incident normal to the surface of the input face, and a radiation re-reflection face forming an acute dihedral angle φ with the input face, and the concentrated output face and device reflection, forming with the face of re-reflection an acute dihedral angle ψ, which is located unidirectionally with an acute dihedral angle φ of the focusing prism, characterized in that the reflection device consists of a set of mirrors of reflectors of length L 0 with the same sharp angles ψ installed at some distance from each other, additional mirror reflectors are installed on the surface of the inlet face that are inclined to the surface of the inlet face at an angle of 90 ° -δ, which is oppositely directed with a sharp dihedral angle φ focusing prisms, touch lines of the plane of the additional mirror reflector with the entrance face and the touch line of the plane of the mirror reflector of the rereflection device with the rereflection face are in the same plane, perpendicular to the input surface, the length of the projection of the additional mirror reflector onto the surface of the input face is greater than the length of the projection of the mirror reflector of the reflection device onto the surface of the input face by an amount
Figure 00000040
and the angles φ, ψ, δ and α are related by the following relations
Figure 00000004
 ,
Figure 00000005
 ,
Figure 00000006
 . 2. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения установлен гибридный фотоэлектрический модуль с когенерацией электрической и тепловой энергии.2. A solar module with a concentrator according to claim 1, characterized in that a hybrid photoelectric module with cogeneration of electric and thermal energy is installed as a radiation receiver. 3. Солнечный модуль с концентратором по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения использован тепловой абсорбер для получения горячей воды и отопления.3. A solar module with a concentrator according to claim 1, characterized in that a thermal absorber is used as a radiation receiver to produce hot water and heating. 4. Солнечный модуль с концентратором, содержащий прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперечным сечением, с углом входа лучей β0 и углом полного внутреннего отражения
Figure 00000002
 , где n - коэффициент преломления призмы, имеющую грань входа и грань переотражения излучения, образующие общий двухгранный угол φ, грань выхода концентрированного излучения и устройство отражения, образующее с гранью переотражения острый двухгранный угол ψ, который расположен однонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, отличающийся тем, что устройство отражения состоит из набора установленных на некотором расстоянии друг от друга зеркальных отражателей длиной L0 с одинаковыми вышеуказанными острыми двугранными углами ψ, с устройством поворота относительно грани переотражения, на поверхности грани входа установлены дополнительные зеркальные отражатели, которые наклонены к поверхности грани входа под углом 90°-δ и выполнены в виде жалюзи с устройством поворота относительно поверхности грани входа, угол наклона дополнительных зеркальных отражателей к поверхности грани входа расположен разнонаправленно с острым двухгранным углом φ фокусирующей призмы, оси устройства поворота дополнительного зеркального отражателя на грани входа и оси устройства поворота зеркального отражателя на устройстве переотражения с гранью переотражения находятся в одной плоскости, перпендикулярной поверхности входа, длина проекции дополнительного зеркального отражателя на поверхность входа больше длины проекции зеркального отражателя устройства отражения на поверхность входа на величину
Figure 00000041
а углы φ, ψ, δ, β0 и α связаны между собой соотношениями
Figure 00000008
 ,
Figure 00000042
Figure 00000010
 .4. Solar module with a hub, containing a transparent focusing prism with a triangular cross section, with an angle of entry of rays β 0 and the angle of total internal reflection
Figure 00000002
 where n is the refractive index of the prism having an input face and a face of radiation re-reflection, forming a common dihedral angle φ, an output face of concentrated radiation and a reflection device forming an acute dihedral angle ψ with a face of rereflection, which is unidirectional with a sharp dihedral angle φ of the focusing prism, characterized in that the reflection device consists of a set of installed at some distance from each other specular reflectors length L 0 of the same aforementioned acute dihedral in terms of ψ, with a rotation device relative to the reflection face, additional mirror reflectors are installed on the surface of the input face that are inclined to the surface of the input face at an angle of 90 ° -δ and are made in the form of blinds with a rotation device relative to the surface of the input face, the angle of inclination of the additional mirror reflectors to the surface of the input face is located in opposite directions with an acute dihedral angle φ of the focusing prism, the axis of the device for turning the additional mirror reflector on the face of the input and the axis of the device va turning mirror reflector on the device with the face multipath reflections are in the same plane perpendicular to the entrance surface, an additional length of the projection mirror reflector on the entrance surface of the reflection unit length greater specular reflector surface of the projection on the input by the value
Figure 00000041
and the angles φ, ψ, δ, β 0 and α are interconnected by the relations
Figure 00000008
 ,
Figure 00000042
Figure 00000010
 . 5. Солнечный модуль с концентратором по п.4, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения установлен гибридный фотоэлектрический модуль с когенерацией электрической и тепловой энергии.5. A solar module with a concentrator according to claim 4, characterized in that a hybrid photoelectric module with cogeneration of electric and thermal energy is installed as a radiation receiver. 6. Солнечный модуль с концентратором по п.4, отличающийся тем, что в качестве приемника излучения использован тепловой абсорбер для получения горячей воды и отопления.6. A solar module with a concentrator according to claim 4, characterized in that a thermal absorber is used as a radiation receiver to produce hot water and heating. 7. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором путем изготовления фокусирующей призмы из оптически прозрачного материала, установки приемника излучения, устройства переотражения излучения с зеркальными отражателями и дополнительными зеркальными отражателями на рабочей поверхности с устройствами поворота, отличающийся тем, что из закаленного листового стекла или другого прозрачного листового материала изготавливают и герметизируют стенки полости фокусирующей призмы с острым двухгранным углом при вершине 2-12° и затем заполняют полученную полость оптически прозрачной средой, устанавливают герметично приемник излучения и проводят сборку дополнительных зеркальных отражателей с устройствами поворота на рабочей поверхности фокусирующей призмы и устройства поворота для устройства переотражения излучения.7. A method of manufacturing a solar module with a concentrator by manufacturing a focusing prism from an optically transparent material, installing a radiation receiver, a device for reflecting radiation with mirror reflectors and additional mirror reflectors on a work surface with rotation devices, characterized in that it is made of tempered sheet glass or other transparent sheet the material is made and sealed the walls of the cavity of the focusing prism with an acute dihedral angle at the apex of 2-12 ° and then The cavity obtained is filled with an optically transparent medium, the radiation detector is sealed, and additional mirror reflectors are assembled with rotation devices on the working surface of the focusing prism and rotation devices for the radiation re-reflection device. 8. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.7, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют дистиллированную воду с добавками для предотвращения цветения и замерзания воды.8. A method of manufacturing a solar module with a concentrator according to claim 7, characterized in that distilled water with additives is used as an optically transparent medium to prevent blooming and freezing of water. 9. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.7, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют силиконовые теплоносители, например, на основе полиметилсилоксановых композиций.9. A method of manufacturing a solar module with a concentrator according to claim 7, characterized in that silicone coolants, for example, based on polymethylsiloxane compositions, are used as an optically transparent medium. 10. Способ изготовления солнечного модуля с концентратором по п.7, отличающийся тем, что в качестве оптически прозрачной среды используют структурированные полисилоксановые гели. 10. A method of manufacturing a solar module with a concentrator according to claim 7, characterized in that structured polysiloxane gels are used as an optically transparent medium.
RU2011137023/06A 2011-09-08 2011-09-08 Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing RU2503895C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137023/06A RU2503895C2 (en) 2011-09-08 2011-09-08 Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137023/06A RU2503895C2 (en) 2011-09-08 2011-09-08 Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011137023A RU2011137023A (en) 2013-03-20
RU2503895C2 true RU2503895C2 (en) 2014-01-10

Family

ID=49123384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011137023/06A RU2503895C2 (en) 2011-09-08 2011-09-08 Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2503895C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576072C2 (en) * 2014-06-17 2016-02-27 Дмитрий Семенович Стребков Solar module with concentrator and method of making same
RU2576742C2 (en) * 2014-05-08 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) Solar module with concentrator
RU2576739C2 (en) * 2014-05-19 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение"Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) Solar module with concentrator
RU2608797C2 (en) * 2014-12-10 2017-01-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Solar module with concentrator (versions)
RU2612725C1 (en) * 2016-03-28 2017-03-13 Дмитрий Семенович Стребков Hybrid roof solar panel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133415C1 (en) * 1998-04-29 1999-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Solar photoelectric module (options)
RU2154244C1 (en) * 1999-01-11 2000-08-10 Стребков Дмитрий Семенович Solar photoelectric module with concentrator
RU2154778C1 (en) * 1998-12-02 2000-08-20 Стребков Дмитрий Семенович Solar photoelectric module with concentrator
US20110132457A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Skyline Solar, Inc. Concentrating solar collector with shielding mirrors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133415C1 (en) * 1998-04-29 1999-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Solar photoelectric module (options)
RU2154778C1 (en) * 1998-12-02 2000-08-20 Стребков Дмитрий Семенович Solar photoelectric module with concentrator
RU2154244C1 (en) * 1999-01-11 2000-08-10 Стребков Дмитрий Семенович Solar photoelectric module with concentrator
US20110132457A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Skyline Solar, Inc. Concentrating solar collector with shielding mirrors

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576742C2 (en) * 2014-05-08 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства"(ФГБНУ ВИЭСХ) Solar module with concentrator
RU2576739C2 (en) * 2014-05-19 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение"Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) Solar module with concentrator
RU2576072C2 (en) * 2014-06-17 2016-02-27 Дмитрий Семенович Стребков Solar module with concentrator and method of making same
RU2608797C2 (en) * 2014-12-10 2017-01-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Solar module with concentrator (versions)
RU2612725C1 (en) * 2016-03-28 2017-03-13 Дмитрий Семенович Стребков Hybrid roof solar panel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011137023A (en) 2013-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zacharopoulos et al. Linear dielectric non-imaging concentrating covers for PV integrated building facades
Jaaz et al. Design and development of compound parabolic concentrating for photovoltaic solar collector
US8101850B2 (en) Asymmetric parabolic compound concentrator with photovoltaic cells
US20110162712A1 (en) Non-tracked low concentration solar apparatus
RU2503895C2 (en) Solar module with concentrator (versions) and method of its manufacturing
TW201110386A (en) Non-imaging light concentrator
CN213072566U (en) Solar energy utilization device
RU2303205C1 (en) Solar power plant
RU2520803C2 (en) Solar module with concentrator and method of its production
RU2133415C1 (en) Solar photoelectric module (options)
CN201498523U (en) Pantile photovoltaic concentrator module
RU2576072C2 (en) Solar module with concentrator and method of making same
RU2172903C1 (en) Solar module with concentrator
Ratismith et al. A non‐tracking semi‐circular trough solar concentrator
RU2612725C1 (en) Hybrid roof solar panel
RU2154778C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
RU2135909C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
CN102201477B (en) Solar concentrating method and device based on periodic microstructure
JP2010169981A (en) Solar lens and solar light utilizing device
RU2154777C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
RU2154244C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
Kivalov et al. Non-imagine solar stationary concentrators with using combination of prisms and reflective surfaces
Fennig et al. Design of multilayer planar light guide concentrators
RU201526U1 (en) Holographic film based on prismacons
Fennig et al. Planar Light Guide Concentrators for Building Integrated Photovoltaics

Legal Events

Date Code Title Description
HC9A Changing information about inventors
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130909

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150220

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

Effective date: 20160909