WO2011050886A2 - Solarkonzentrator - Google Patents

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WO2011050886A2
WO2011050886A2 PCT/EP2010/005755 EP2010005755W WO2011050886A2 WO 2011050886 A2 WO2011050886 A2 WO 2011050886A2 EP 2010005755 W EP2010005755 W EP 2010005755W WO 2011050886 A2 WO2011050886 A2 WO 2011050886A2
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Hagen Goldammer
Andreas Baatzsch
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Docter Optics Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a solar concentrator dissolved from a transparent material, wherein the solar concentrator comprises a Lichteinkoppel phenomenon, a Lichtauskoppel structure and arranged between the light input surface and the Lichtauskoppel constitutional, tapering in the direction of the light output surface light guide portion between the light input surface and the light outcoupling surface by a light guide part surface is limited.
  • the invention also relates to a method for producing such a solar concentrator.
  • the solar concentrator 101 comprises a light incoupling surface 102 and a ground light outcoupling surface 103 and a light guide 104 which tapers in the direction of the light outcoupling surface 103 between the light incoupling surface 102 and the light outcoupling surface 103.
  • Reference numeral 105 denotes a waveguide section surface which intersects the light guide section 104 between the light incoupling surface 102 and the light output surface 103 limited.
  • EP 1 396 035 B1 discloses a solar concentrator module comprising a front lens on its front side and a receiver cell on its rear side and a reflector between the front lens and the receiver cell, the reflector having inclined side walls at least along two opposite sides of the receiver cell, and a flat vertical one Reflector in the middle of the module.
  • the object of the invention to reduce the costs for the production of solar concentrators. It is a further object of the invention to produce particularly high quality solar concentrators within a limited cost range.
  • the aforementioned object is achieved by a method for producing a solar concentrator of a transparent material, wherein the solar concentrator comprises a light incoupling surface, a light outcoupling surface and arranged between the light input surface and the light outcoupling surface in the direction of the light outcoupling surface (linear or non-linear) tapered light guide member which is delimited between the light-incoupling surface and the light outcoupling surface by a light guide part surface, wherein the transparent material, between a first mold for forming the light input surface and at least one second mold for forming the light outcoupling surface to the solar concentrator, in particular two-sided, is pressed, and wherein the transparent material, in particular with the beginning of exerting a pressing pressure on the transparent material is pulled by means of a negative pressure in the second mold.
  • a solar concentrator is in particular a secondary concentrator.
  • Transparent material is in the sense of the invention, in particular glass.
  • blank presses are to be understood in particular to press an optically effective surface in such a way that subsequent reworking of the contour of this optically effective surface can be dispensed with or is omitted or not provided for. It is thus provided in particular that the light output surface is not ground after the press molding.
  • a light guide part surface according to the invention is inclined in particular with respect to the optical axis of the solar concentrator by at least 0.1 °.
  • An optical waveguide part surface according to the invention is inclined in particular with respect to the optical axis of the solar concentrator by not more than 3 °.
  • An optical axis of the solar concentrator is in particular one or the orthogonal of the light output surface.
  • the light guide part surface may be coated.
  • the transparent material is cut as liquid glass and positioned in the second mold so that the Thomasnarbe outside the optical range is.
  • the first mold and the second mold are positioned relative to one another and fed toward one another.
  • the solar concentrator is cooled on a suitable surface on a cooling belt.
  • the solar concentrator on a support frame.
  • a hot working operation is provided in which a part of excess glass is taken up and then (after demolding), in particular in the case of a very hot flame, is heated at the edge until this part falls off.
  • the transparent material in particular in its outer region, at least partially drawn during the blank pressing by means of the negative pressure in the second mold.
  • the negative pressure is at least 0.5 bar.
  • the negative pressure corresponds in a further advantageous embodiment of the invention, in particular vacuum.
  • the transparent material has a viscosity of not more than 10 4.5 dPas immediately before pressing.
  • the first mold is heated and / or cooled.
  • the second mold is heated and / or cooled.
  • the second form is at least two parts.
  • the second shape in the region which forms the transition between the light output surface and the light guide part surface, a gap, in particular a circumferential gap, in particular an annular gap, on. It is provided in particular that the gap is or is formed between a first part of the second mold and a second part of the second mold.
  • the gap has a width between 10 ⁇ and 40 ⁇ on.
  • the negative pressure is generated in the gap.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for producing a solar module, wherein a solar concentrator manufactured according to a method according to one of the preceding features with its light output surface with a photovoltaic element (for generating electrical energy from sunlight) connected, in particular glued, and / or fixed to one Photovoltaic element (for generating electrical energy from sunlight) is aligned.
  • the aforementioned object is also achieved by a, in particular according to a method according to one of the preceding features, produced solar concentrator with a solid body of a transparent material comprising a nowadaysinkoppel Structure and a Lichtauskoppel construction, wherein the solid body between the simplestinkoppel requirements and the Lichtauskoppel requirements a in Direction of the light outcoupling surface (linear or non-linear) tapered light guide member which is delimited between the simplestinkoppel Structure and the light outcoupling surface by a light guide member surface, and wherein the light guide member surface merges with a continuous first derivative in the light outcoupling surface.
  • the aforementioned object is also achieved by a, in particular according to a method according to one of the preceding features, produced solar concentrator of a transparent material, the solar concentrator a simplestinkoppel composition, a Lichtauskoppel structures and one between the simplestinkoppel requirements and the Lichtauskoppel composition arranged in the direction of the light output surface (linear or non-linear) tapered light guide portion which is delimited between the simplestinkoppel requirements and the light outcoupling surface by a light guide part surface, and wherein the Lichtleiterteil- surface merges with a continuous first derivative in the light outcoupling surface.
  • the light guide part surface merges with a curvature in the Lichtauskoppel formulation whose (the curvature) radius of curvature is not greater than 0.25 mm, in particular not greater than 0.15 mm, advantageously not greater than 0, 1 mm.
  • the aforementioned object is also achieved by a, in particular according to a method according to one of the preceding features, produced solar concentrator with a solid body of a transparent material comprising a light input surface and a light outcoupling surface, wherein the solid body between the light input surface and the light outcoupling a in Direction of the light outcoupling surface (linear or non-linear) tapered light guide member which is delimited between the light input surface and the light outcoupling surface by a light guide part surface, and wherein the light guide member surface merges with a curvature in the light outcoupling surface whose (the curvature) radius of curvature not greater than 0.25 mm, in particular not greater than 0.15 mm, advantageously not greater than 0.1 mm.
  • the aforementioned object is also achieved by a, in particular according to a method according to one of the preceding features, produced solar concentrator of a transparent material, wherein the solar concentrator a Lichteinkoppel structures, a Lichtauskoppel structures and between the Lichteinkoppel reactions and the Lichtauskoppel composition arranged in the direction of the light output surface (linear or non-linear) tapered light guide member which is delimited between the light input surface and the light outcoupling surface by a light guide member surface, and wherein the Lichtleiterteil- surface with a curvature in the light outcoupling surface whose radius of curvature is not greater than 0.25 mm, in particular not greater than 0.15 mm, advantageously not greater than 0.1 mm.
  • the radius of curvature is greater than 0.04 mm.
  • the light output surface is bright-pressed. In a further advantageous embodiment of the - -
  • Invention is the, in particular curved, transition from the Lichtleiterteil- surface bright pressed into the Lichtauskoppel dynamics.
  • the light input surface is bright-pressed.
  • the light incidence surface is convex or planar.
  • the light coupling surface may be aspherical or spherical.
  • the light output surface is flat.
  • a planar light incoupling surface or light outcoupling surface may have a contouring deviation, in particular a concave, in particular concave, from an ideal plane, which may be, for example, up to 20 ⁇ m or even up to 40 ⁇ m. It can also be provided that the light incoupling surface is designed as a free form. In addition, it can be provided that the light output surface is concave.
  • the aforementioned object is also achieved by a, in particular according to a method according to one of the preceding features, produced solar concentrator with a solid body of a transparent material comprising a light input surface and a light outcoupling surface, wherein the solid body between the light input surface and the light outcoupling a in Direction of the light output surface (linear or non-linear) tapered light guide part comprises, and wherein the light outcoupling surface is bright pressed.
  • the aforementioned object is also achieved by a, in particular according to a method according to one of the preceding features, produced solar concentrator of a transparent material, wherein the solar concentrator a Lichteinkoppel structures, a Lichtauskoppel structures and between the Lichteinkoppel requirements and the Lichtauskoppel composition arranged in the direction of the light output surface (linear or non-linear) tapered light guide part comprises, and wherein the light output surface is bright-pressed.
  • the light input surface is bright-pressed.
  • the light incidence surface is convex or planar.
  • the light coupling surface may be aspherical or spherical.
  • the light output surface is flat.
  • a planar light input surface or light output surface may have a particular shrinkage-related, in particular concave, contour deviation from an ideal plane, which may be, for example, up to 20 ⁇ or even up to 40 ⁇ m. It can also be provided that the light incoupling surface is designed as a free form. In addition, it can be provided that the light output surface is concave.
  • FIG. 2 shows the solar concentrator according to FIG. 1 in a cross-sectional illustration
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a solar concentrator according to the invention
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the solar concentrator according to FIG. 3
  • FIG. 6 shows an alternative method for producing a solar concentrator according to FIG. 3 and FIG
  • Fig. 7 shows an embodiment of a solar module with a solar concentrator according to the invention.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a solar concentrator 1 according to the invention in a cross-sectional representation.
  • the solar concentrator 1 comprises a light input surface 2 and a bright-pressed light output surface 3 and arranged between the light input surface 2 and the light output surface 3 in the direction of the light output surface 3 tapered light guide part 4.
  • Reference numeral 5 denotes a light guide part surface, the - -
  • the light guide part surface 5 - as shown in detail in FIG. 5 - merges with a curvature 8 in the light outcoupling surface whose radius of curvature is approximately 0.1 mm.
  • the protruding pressing edge or overpress is removed after pressing (mechanically and / or thermally).
  • FIG. 4 shows a method for producing the solar concentrator 1 according to FIG. 3.
  • liquid glass having a viscosity of not more than 10 4.5 dPas is introduced into a mold 10 and by means of a mold 14 to the solar concentrator 1 pressed.
  • the mold 10 comprises a part mold 11 and a part mold 12, which is arranged centered in the part mold 11. Between the partial mold 11 and the partial mold 12, a circumferential gap 15 is provided, which has a width between 10 ⁇ and 40 ⁇ .
  • a negative pressure in the region of the vacuum is generated in the circumferential gap 15.
  • FIG. 6 shows an alternative method for producing the solar concentrator 1.
  • the mold 14 is replaced by the mold 141, which sits firmly on the part mold 11.
  • the solar module 40 comprises a heat sink 41 on which a photovoltaic element 42 and a holder 44 for the solar concentrator 1 are arranged.
  • the light output surface 3 is connected to the photovoltaic element 42 by means of an adhesive layer 43.
  • the solar module 40 additionally comprises a primary solar concentrator 45 configured as a Fresnel lens for directing sunlight 50 onto the light coupling surface 2 of the solar concentrator 1 arranged or configured as a secondary solar concentrator.
  • the sunlight introduced into the solar concentrator 1 via the light coupling surface 2 passes over the light outcoupling surface 3 of the solar concentrator 1 and strikes the photovoltaic element 42nd
  • the elements, dimensions or angles in Figures 3 to 6 are drawn in the interest of simplicity and clarity, and not necessarily to scale. So z. For example, the magnitudes of some elements, dimensions, and angles are exaggerated over other elements, dimensions, or angles, to enhance understanding of the embodiments of the present invention.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarkonzentrator (1) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, und wobei die Lichtleiterteil-Oberfläche (5) mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1), wobei das transparente Material zwischen Formen (10, 14) blankgepresst wird.

Description

Solarkonzentrator
Die Erfindung betrifft einen Solarkonzentrator aus einem transparenten Material gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Solarkonzentrators.
Fig. 1 zeigt einen vorbekannten Solarkonzentrator 101 , der in Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung dargestellt ist. Der Solarkonzentrator 101 umfasst eine Lichteinkoppelfläche 102 und eine geschliffene Lichtauskoppelfläche 103 sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 102 und der Lichtauskoppelfläche 103 angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche 103 verjüngenden Lichtleiterteil 104. Bezugszeichen 105 bezeichnet eine Lichtleiterteil-Oberfläche, die den Lichtleiterteil 104 zwischen der Lichteinkoppelfläche 102 und der Lichtauskoppelfläche 103 begrenzt.
Die EP 1 396 035 B1 offenbart ein Solarkonzentratormodul, umfassend eine Vorderlinse auf seiner Vorderseite und eine Empfängerzelle auf seiner Rückseite und einen Reflektor zwischen der Vorderlinse und der Empfängerzelle, wobei der Reflektor mindestens entlang zwei gegenüberliegenden Seiten der Empfängerzelle geneigte Seitenwände aufweist, und einen flachen senkrechten Reflektor in der Mitte des Moduls.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für die Herstellung von Solarkonzentra- toren zu senken. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, in einem begrenzten Kostenrahmen besonders hochwertige Solarkonzentratoren herzustellen. Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkon- zentrators aus einem transparenten Material gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist, wobei das transparente Material, zwischen einer ersten Form zum Formen der Lichteinkoppelfläche und zumindest einer zweiten Form zum Formen der Lichtauskoppelfläche zum Solarkonzentrator, insbesondere zweiseitig, blankgepresst wird, und wobei das transparente Material, insbesondere mit Beginn des Ausübens eines Pressdrucks auf das transparente Material, mittels eines Unterdrucks in die zweite Form gezogen wird.
Ein Solarkonzentrator ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Sekundärkon- zentrator. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas. Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine optisch wirksame Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser optisch wirksamen Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass die Lichtauskoppelfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.
Eine Lichtleiterteil-Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere gegenüber der optischen Achse des Solarkonzentrators um zumindest 0,1 ° geneigt. Eine Lichtleiterteil-Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere gegenüber der optischen Achse des Solarkonzentrators um nicht mehr als 3° geneigt. Eine optische Achse des Solarkonzentrators ist insbesondere eine bzw. die Orthogonale der Lichtauskoppelfläche. Die Lichtleiterteil-Oberfläche kann beschichtet sein.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das transparente Material als flüssiges Glas geschnitten und so in der zweiten Form positioniert wird, dass die Schnittnarbe außerhalb des optischen Bereichs liegt. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Form und die zweite Form zueinander positioniert und aufeinander zugefahren werden. Nach dem Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass der Solarkonzentrator auf einer geeigneten Unterlage auf einem Kühlband gekühlt wird. In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Solarkonzentrator einen Tragrahmen auf. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass Gewichtsschwankungen des zugeführten Flüssigglases durch eine Variation des Tragrandes aufgenommen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Heißarbeitsgang vorgesehen ist, bei dem ein Teil überschüssigen Glases aufgenommen und dann (nach der Entformung), insbesondere bei sehr heißer Flamme, am Rand erhitzt wird, bis dieses Teil abfällt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das transparente Material, insbesondere in seinem äußeren Bereich, zumindest teilweise während des Blankpressens mittels des Unterdrucks in die zweite Form gezogen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Unterdruck zumindest 0,5 bar. Der Unterdruck entspricht in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung insbesondere Vakuum. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besitzt das transparente Material unmittelbar vor dem Pressen eine Viskosität von nicht mehr als 104,5 dPas.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die erste Form beheizt und/oder gekühlt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die zweite Form beheizt und/oder gekühlt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Form zumindest zweiteilig. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Form im Bereich, der den Übergang zwischen der Lichtauskoppelfläche und der Lichtleiterteil-Oberfläche formt, einen Spalt, insbesondere einen umlaufenden Spalt, insbesondere einen Ringspalt, auf. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Spalt zwischen einem ersten Teil der zweiten Form und einem zweiten Teil der zweiten Form gebildet ist bzw. wird. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Spalt eine Breite zwischen 10 μιτι und 40 μιτι auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck in dem Spalt erzeugt.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls gelöst, wobei ein gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellter Solarkonzentrator mit seiner Lichtauskoppelfläche mit einem Fotovoltaikelement (zum Erzeugen elektrischer Energie aus Sonnenlicht) verbunden, insbesondere verklebt, und/oder fest zu einem Fotovoltaikelement (zum Erzeugen elektrischer Energie aus Sonnenlicht) ausgerichtet wird.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellten, Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine üchteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der üchteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der üchteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei die Lichtleiterteil-Oberfläche mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche übergeht.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellten, Solarkonzentrator aus einem transparenten Material gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine üchteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und einen zwischen der üchteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der üchteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei die Lichtleiterteil- Oberfläche mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche übergeht. - -
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht die Lichtleiterteil-Oberfläche mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche über, deren (der Krümmung) Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellten, Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei die Lichtleiterteil-Oberfläche mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche übergeht, deren (der Krümmung) Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellten, Solarkonzentrator aus einem transparenten Material gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei die Lichtleiterteil- Oberfläche mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche übergeht, deren Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Krümmungsradius größer als 0,04 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der - -
Erfindung ist der, insbesondere gekrümmte, Übergang von der Lichtleiterteil- Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche blankgepresst.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche konvex oder plan. Die Lichteinkoppelfläche kann asphärisch oder sphärisch geformt sein. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche plan. Eine plane Lichteinkoppelfläche bzw. Lichtauskoppelfläche kann eine insbesondere schrumpfungsbedingte, insbesondere konkave, Konturabweichung von einer idealen Ebene aufweisen, die zum Beispiel bis zu 20 pm oder sogar bis 40 pm betragen kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Lichteinkoppelfläche als Freiform ausgestaltet ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Lichtauskoppelfläche konkav ausgestaltet ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellten, Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, und wobei die Lichtauskoppelfläche blankgepresst ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Merkmale hergestellten, Solarkonzentrator aus einem transparenten Material gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (linear oder nicht-linear) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, und wobei die Lichtauskoppelfläche blankgepresst ist. - -
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche konvex oder plan. Die Lichteinkoppelfläche kann asphärisch oder sphärisch geformt sein. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche plan. Eine plane Lichteinkoppelfläche bzw. Lichtauskoppelfläche kann eine insbesondere schrumpfungsbedingte, insbesondere konkave, Konturabweichung von einer idealen Ebene aufweisen, die zum Beispiel bis zu 20 μητι oder sogar bis 40 pm betragen kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Lichteinkoppelfläche als Freiform ausgestaltet ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Lichtauskoppelfläche konkav ausgestaltet ist.
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen bekannten Solarkonzentrator in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Solarkonzentrator,
Fig. 4 ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators gemäß Fig. 3, Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des Solarkonzentrators gemäß Fig. 3, Fig. 6 ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators gemäß Fig. 3 und
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul mit einem erfindungsgemäßen Solarkonzentrator.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Solarkonzentrator 1 in einer Querschnittsdarstellung. Der Solarkonzentrator 1 umfasst eine Lichteinkoppelfläche 2 und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche 3 sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche 3 verjüngenden Lichtleiterteil 4. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Lichtleiterteil-Oberfläche, die - -
den Lichtleiterteil 4 zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 begrenzt. Dabei geht die Lichtleiterteil-Oberfläche 5 - wie detailliert in Fig. 5 dargestellt - mit einer Krümmung 8 in die Lichtauskoppelfläche über, deren Krümmungsradius in etwa 0,1 mm beträgt. Der überstehende Pressrand bzw. Überpress wird nach dem Pressen (mechanisch und/oder thermisch) entfernt.
Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des Solarkonzentrators 1 gemäß Fig. 3. Dabei wird flüssiges Glas, das eine Viskosität von nicht mehr als 104,5 dPas aufweist, in eine Form 10 gegeben und mittels einer Form 14 zum Solarkonzen- trator 1 gepresst. Die Form 10 umfasst eine Teilform 11 und eine Teilform 12, die zentriert in der Teilform 11 angeordnet ist. Zwischen der Teilform 11 und der Teilform 12 ist ein umlaufender Spalt 15 vorgesehen, der eine Breite zwischen 10 μηη und 40 μητι aufweist. Beim Zusammendrücken der Formen 10 und 14 wird in dem umlaufenden Spalt 15 ein Unterdruck im Bereich des Vakuums erzeugt.
Fig. 6 zeigt ein alternatives Verfahren zum Herstellen des Solarkonzentrators 1. Dabei wird die Form 14 durch die Form 141 ersetzt, die fest auf die Teilform 11 aufsetzt.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul 40 mit einem erfindungsgemäßen Solarkonzentrator 1. Das Solarmodul 40 umfasst einen Kühlkörper 41 auf dem ein Fotovoltaikelement 42 und eine Halterung 44 für den Solarkonzentrator 1 angeordnet sind. Die Lichtauskoppelfläche 3 ist mittels einer Klebeschicht 43 mit dem Fotovoltaikelement 42 verbunden. Das Solarmodul 40 umfasst zudem einen als Fresnelllinse ausgestalteten Primär-Solarkonzentrator 45 zur Ausrichtung von Sonnenlicht 50 auf die Lichteinkoppelfläche 2 des als Sekundär- Solarkonzentrator angeordneten bzw. ausgestalteten bzw. vorgesehenen Solarkonzentrators 1. Das über die Lichteinkoppelfläche 2 in den Solarkonzentrator 1 eingeleitete Sonnenlicht tritt über die Lichtauskoppelfläche 3 des Solarkonzentrators 1 aus und trifft auf das Fotovoltaikelement 42. Die Elemente, Abmaße bzw. Winkel in den Figuren 3 bis 6 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z. B. die Größenordnungen einiger Elemente, Abmaße bzw. Winkel übertrieben gegenüber anderen Elementen, Abmaßen bzw. Winkeln dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E
1 . Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1 ) aus einem transparenten Material, wobei der Solarkonzentrator (1 ) eine Lichteinkop¬ pelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material, zwischen einer ersten Form (14) zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2) und zumindest einer zweiten Form (10) zum Formen der Lichtauskoppelfläche (3) zum Solarkonzentrator (1 ) blankgepresst wird, wobei das transparente Material mittels eines Unterdrucks in die zweite Form (10) gezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material, insbesondere in seinem äußeren Bereich, zumindest teilweise während des Blankpressens mittels des Unterdrucks in die zweite Form (10) gezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck zumindest 0,5 bar beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material unmittelbar vor dem Pressen eine Viskosität von nicht mehr als 104,5 dPas besitzt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche (3) nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Form (10) zumindest zweiteilig ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Form (10) im Bereich, der den Übergang zwischen der Lichtauskoppelfläche (3) und der Lichtleiterteil- Oberfläche (5) formt, einen Spalt aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt eine Breite zwischen 10 μιη und 40 pm aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in dem Spalt erzeugt wird.
10. Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellter Solarkonzentrator (1 ) mit seiner Lichtauskoppelfläche (3) mit einem Fotovoltaikelement verbunden und/oder fest zu einem Fotovoltaikelement ausgerichtet wird.
1 1. Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichteinkoppelfläche (2) eines Solarkonzentrators (1 ) eines gemäß einem Verfahren nach Anspruch 12 hergestellten Solarmoduls Sonnenlicht eingekoppelt wird.
12. Solarkonzentrator (1 ) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterteil-Oberfläche (5) mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht.
13. Solarkonzentrator (1 ) aus einem transparenten Material, wobei der Solar- konzentrator (1 ) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtleiterteil- Oberfläche (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterteil-Oberfläche (5) mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht.
14. Solarkonzentrator (1 ) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterteil-Oberfläche (5) mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht, deren Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm.
15. Solarkonzentrator (1 ) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterteil-Oberfläche (5) mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht, deren Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm.
16. Solarkonzentrator (1) aus einem transparenten Material, wobei der Solarkonzentrator (1 ) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtleiterteil- Oberfläche (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterteil-Oberfläche (5) mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht, deren Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm.
17. Solarkonzentrator (1 ) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius größer ist als 0,04 mm.
18. Solarkonzentrator (1 ) nach Anspruch 2, 13, 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche (3) blankgepresst ist.
19. Solarkonzentrator (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere gekrümmte, Übergang von der Lichtleiterteil-Oberfläche (5) in die Lichtauskoppelfläche (3) blankgepresst ist.
20. Solarkonzentrator (1 ) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche
(2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche (3) blankgepresst ist.
21. Solarkonzentrator (1 ) aus einem transparenten Material, wobei der Solarkonzentrator (1 ) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche
(3) und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche (3) blankgepresst ist.
22. Solarkonzentrator (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (2) blankgepresst ist.
23. Solarmodul, dadurch gekennzeichnet, dass ein Solarkonzentrator (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 22 mit seiner Lichtauskoppelfläche (3) mit einem Fotovoltaikelement verbunden ist.
24. Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichteinkoppelfläche (2) eines Solarkonzentrators (1 ) eines Solarmoduls gemäß Anspruch 23 Sonnenlicht eingekoppelt wird.
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