WO2011061122A2 - Collector element, solar cell arrangement, and solar cell installation - Google Patents

Collector element, solar cell arrangement, and solar cell installation Download PDF

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WO2011061122A2
WO2011061122A2 PCT/EP2010/067349 EP2010067349W WO2011061122A2 WO 2011061122 A2 WO2011061122 A2 WO 2011061122A2 EP 2010067349 W EP2010067349 W EP 2010067349W WO 2011061122 A2 WO2011061122 A2 WO 2011061122A2
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solar cell
collector
liquid
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a collector element of a solar cell array, which contains in a collector housing, which is designed for opening and reclosing, a filling having a fluorescent dye, and a solar cell assembly and solar cell installation, which is designed with such a collector element.
  • the main cost driver of PV technology is the production of solar cells, since the corresponding raw materials are expensive to produce and process. As early as the 1970s, it was therefore proposed to concentrate the solar radiation before conversion into the PV cell in order to significantly reduce the area of the PV materials used and thus save costs. In addition to conventional optical focusing elements (mirrors, lenses, etc.), it has been proposed to use so-called fluorescence concentrators.
  • a solar cell On the said side surface, a solar cell is arranged whose size is adapted to that of the side surface.
  • the desired concentration of the incident solar radiation can be achieved on a relatively small solar cell area.
  • the substance used as a fluorescent dye must meet some requirements to cause a high efficiency of the fluorescence collector. Thus, the absorption and emission spectrum of the dye should be cleanly separated. Possibly.
  • a plurality of dyes can be used in one construction, which according to the prior art takes place via a tandem arrangement of a plurality of collectors, each with a dye system.
  • organic fluorescent dyes the z. B. can also be used in dye lasers, and as a second option nanoparticles.
  • both classes mentioned have disadvantages.
  • Organic dyes bleach significantly over the typical life of PV cells (about 20 years), which greatly reduces the efficiency of the fluorescence collector.
  • Nanoparticles are still far too expensive to produce in order to compete with conventional PV technology. For the latter reason, only the use of organic dyes currently comes for cost reasons in question.
  • the fact that fluorescent dyes fade and therefore have to be exchanged has already been known for some time from the field of dye lasers. Therefore, in a dye laser, the solution is pumped through the resonator at high rate (often as a free jet) to compensate for rapid fading by the extreme light intensities through constant exchange.
  • the dye contained in the solution interacts with the adjacent layers. This can be z. B. cause the dye attaches to the layers and can not be removed by draining the liquid. On the other hand, it may happen due to operator error that when draining or filling the dye liquid enters the environment. This can not only lead to a chemical stress on the environment, but due to the strong coloring effect of organic dyes even at high dilution to a strong aesthetic impairment of the environment.
  • the invention it is proposed to encapsulate the organic dye in a plastic or glass granules and to use this as a substitute for the liquid described above.
  • the individual balls of the granules are significantly smaller than the geometric dimensions of the collector to be filled, so that it does not cause blockages during the filling process.
  • the collector with water or another transparent, environmentally friendly liquid medium as possible filled.
  • the medium may optionally be a paste or a gel in addition to a liquid, and it may be prepared in a further embodiment based on water.
  • the refractive index of the granulate particles is then adjusted in the production process so that it corresponds to that of the liquid, pasty or gel-like medium, so that no refraction phenomena occur at the interfaces between the two.
  • the density of the particles corresponds to that of the surrounding fluid, so that the spheres distribute themselves uniformly and do not sink or float.
  • the granulate-liquid mixture behaves similar to a viscous liquid and can therefore be transported through a smaller opening in and out of the collector. Accordingly, in a further embodiment of the
  • the collector housing has a closable inlet and a closable drain. More specifically, it can be provided that the collector housing is cuboidal and the inlet is arranged at or near a first narrow end face and the drain at or near a second, the first opposite narrow end face.
  • the collector filling z. B. to be renewed in an in-roof installation on a sloping roof from the inside of a house on a simple pipe without having to climb the roof.
  • Several collectors can be supplied in parallel via one connection.
  • the filling can be done from the outside, if the roof is not to be drilled. If holes are allowed, however, the filling can also take place from the inside, wherein the connecting elements to the roof can possibly be used for the filling. With a flat roof climbing the roof is generally no problem, so here is the
  • FIGS. 1 to 3 solar cell arrangements with collector elements according to the prior art
  • Collector element and Figs. 5a to 5c are schematic representations of solar cell installations with a collector element according to the invention in or on a house roof.
  • Fig. 1 shows a schematic cross-sectional representation of the principle of operation of a solar cell assembly 10 with radiation collector in the incident radiation (sunlight) impinges on a main surface of a cuboid collector element 11, generated in this fluorescence and from there the fluorescent light (partially via a mirror 12) to a Solar cell 13 is directed.
  • the collector element 11 may be made of glass or a plastic (such as PMMA) and has in the embodiment shown in Fig. 1 on the light-facing surface, a fluorescent layer 14, in which a fluorescent dye is incorporated. This converts the incident light L in fluorescent light L ', which after multiple reflections on the surfaces of the collector element 11 and the mirror 12 finally reaches a large part of the surface of the solar cell 13 and is converted there into electrical energy.
  • FIG. 2 shows, as a modified embodiment, a solar cell arrangement 20, which comprises a collector element 21, a mirror 22 and a solar cell 23, the collector element 21 here consisting of a block colored with fluorescent dye.
  • Fig. 3 shows a further modified embodiment, a solar cell assembly 30, which is basically constructed as the arrangements of Fig. 1 and 2, wherein the collector element 31, however, a collector housing 31a with a closable inlet 31b and outlet 31c, which with a fluorescent dye containing solution 31d is filled. Through the openings 31d and 31c, an exchange of the solution containing the fluorescent dye is made possible when the irradiation-induced degeneration of the dye has reached a predetermined limit.
  • the collector housing 41a of the collector element 41 accommodates a granules of particles 41e embedded in a colorless liquid 41d and containing a fluorescent dye.
  • the particles 41e consist of a material which is insoluble in the liquid 41d and may in particular have a structure (not shown) in which a substance containing the fluorescent dye or the dye itself is enclosed in a shell whose refractive index is matched to that of the liquid 41d , The density of the particles 41e corresponds to that of the liquid 41d, so that the particles remain evenly distributed in the liquid and a decrease over longer operating time is prevented.
  • the openings 41b and 41c the liquid with the granules particles contained therein can be exchanged to replace particles with spent fluorescent dye after the corresponding service life by particles with fresh dye.
  • FIGS. 5a to 5c show various variants of the installation of the collector element 41 according to the invention of a solar cell arrangement (not shown in its entirety) in or on a roof R in the manner of a sketch.
  • FIG. 5a shows an inflow line 44 and a drain line 45, each with associated (not separately designated) valve below the roof inside the building and in the immediate vicinity of the collector element through the Roof skin.
  • Fig. 5b shows the particular simple arrangement according to modified inflow and outflow lines 44 ',.45' above the roof
  • Fig. 5c shows that even in an on-roof installation, the inflow and outflow lines arranged below the roof and provided the roof skin piercing connecting lines to the collector element could be.

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Abstract

The invention relates to a collector element (41) for a solar cell arrangement (40), comprising a filling in a collector housing (41a) designed to be opened and closed again. The filling contains a fluorescent dye, at least some, in particular a substantial portion or all, of which is enclosed in particles (41e) of a granulate, the wall of said particles (41e) being permeable to light.

Description

Beschreibung Titel Kollektorelement, Solarzellenanordnunq und Solarzelleninstallation  Description Title Collector element, solar cell array and solar cell installation
Die Erfindung betrifft ein Kollektorelement einer Solarzellenanordnung, welches in einem Kollektorgehäuse, das zum Öffnen und Wiederverschließen ausgebildet ist, eine Füllung enthält, die einen Fluoreszenzfarbstoff aufweist, sowie eine Solarzellenanordnung und Solarzelleninstallation, die mit einem solchen Kollektorelement ausgeführt ist. The invention relates to a collector element of a solar cell array, which contains in a collector housing, which is designed for opening and reclosing, a filling having a fluorescent dye, and a solar cell assembly and solar cell installation, which is designed with such a collector element.
Stand der Technik In den letzten Jahren weist der Bereich der regenerativen Energieerzeugung ein starkes Wachstum auf. Eine vielfach untersuchte und heute schon in industriellem Maßstab realisierte Art der Energiegewinnung ist die photovoltaische Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie (kurz: Photovoltaik, PV). Neben gesetzlichen Vorgaben stellen vor allem die langfristig deutlich anstei- genden Kosten für fossile Energieträger einen Anreiz dar, in photovoltaische Anlagen zu investieren. Insgesamt ist auf konventionelle Art gewonnene Energie aber immer noch deutlich günstiger als photovoltaisch erzeugte. Background Art In recent years, the field of regenerative power generation has shown strong growth. A method of energy generation that has been widely studied and is already being implemented on an industrial scale today is the photovoltaic conversion of sunlight into electrical energy (in short: photovoltaic, PV). In addition to legal requirements, the long-term, significantly rising costs for fossil fuels are an incentive to invest in photovoltaic systems. All in all, conventionally produced energy is still much cheaper than photovoltaic energy.
Zentraler Kostentreiber der PV-Technik ist die Herstellung der Solarzellen, da die entsprechenden Rohmaterialien aufwendig zu produzieren und zu verarbeiten sind. Bereits in den 70er Jahren wurde daher vorgeschlagen, die Solarstrahlung vor der Umwandlung in der PV-Zelle zu konzentrieren, um die Fläche der eingesetzten PV-Materialien deutlich zu reduzieren und somit Kosten zu sparen. Neben konventionellen optischen Fokussierelementen (Spiegeln, Linsen etc.) wurde vorgeschlagen, sog. Fluoreszenz-Konzentratoren zu verwenden. The main cost driver of PV technology is the production of solar cells, since the corresponding raw materials are expensive to produce and process. As early as the 1970s, it was therefore proposed to concentrate the solar radiation before conversion into the PV cell in order to significantly reduce the area of the PV materials used and thus save costs. In addition to conventional optical focusing elements (mirrors, lenses, etc.), it has been proposed to use so-called fluorescence concentrators.
Diese stellen im wesentlichen eine große, transparente Rezeptorschicht dar (z. B. aus Glas, PMMA etc), auf die oder in die ein Fluoreszenzfarbstoff eingebettet ist. Dieser absorbiert breitbandig das einfallende Licht und re-emittiert dieses wieder mit einem geringeren, schmalbandigen Spektrum. Die Re-Emis- sion erfolgt üblicherweise isotrop in alle Raumrichtungen. In der erwähnten Rezeptorschicht oder einem entsprechenden quaderförmigen Rezeptorkörper (nachfolgend auch als Kollektor bezeichnet) kann dennoch der größte Teil der Fluoreszenzstrahlung auf eine der Seitenflächen konzentriert werden, indem der Effekt der Totalreflexion an Grenzflächen der Schicht bzw. des Körpers genutzt wird und zusätzlich Spiegel an bestimmten Grenzflächen eingesetzt werden. Hierdurch wird es möglich, den größten Teil der Fluoreszenzstrahlung durch Reflexion solange umzulenken, bis er auf eine vorbestimmte Seitenfläche trifft. An der besagten Seitenfläche ist eine Solarzelle angeordnet, deren Größe an diejenige der Seitenfläche angepasst ist. Durch Einstellung der Dimensionen der Rezeptorschicht bzw. des Kollektorkörpers, speziell des Verhältnisses von Rezeptorfläche zu Solarzellenfläche, kann die gewünschte Konzentration der einfallenden Sonnenstrahlung auf eine relativ kleine Solarzellenfläche bewerk- stelligt werden. These essentially represent a large, transparent receptor layer (for example of glass, PMMA, etc.) onto which or into which a fluorescent dye is embedded. This broadband absorbs the incoming light and re-emits this again with a smaller, narrowband spectrum. The re-emission is usually isotropic in all spatial directions. In the mentioned receptor layer or a corresponding cuboid receptor body (hereinafter also referred to as a collector) can still be concentrated on one of the side surfaces, the largest part of the fluorescence radiation by the effect of total reflection at interfaces of the layer or the body is used and in addition mirror certain Interfaces are used. This makes it possible to redirect the majority of the fluorescence radiation by reflection until it meets a predetermined side surface. On the said side surface, a solar cell is arranged whose size is adapted to that of the side surface. By adjusting the dimensions of the receptor layer or of the collector body, in particular the ratio of receptor area to solar cell area, the desired concentration of the incident solar radiation can be achieved on a relatively small solar cell area.
Die als Fluoreszenzfarbstoff eingesetzte Substanz muss einige Voraussetzungen erfüllen, um eine hohe Effizienz des Fluoreszenzkollektors zu bedingen. So sollten das Absorptions- und das Emissionsspektrum des Farbstoffs sauber getrennt sein. Ggf. können mehrere Farbstoffe in einem Aufbau zum Einsatz kommen, was nach Stand der Technik über eine Tandemanordnung mehrerer Kollektoren mit jeweils einem Farbstoffsystem erfolgt. The substance used as a fluorescent dye must meet some requirements to cause a high efficiency of the fluorescence collector. Thus, the absorption and emission spectrum of the dye should be cleanly separated. Possibly. For example, a plurality of dyes can be used in one construction, which according to the prior art takes place via a tandem arrangement of a plurality of collectors, each with a dye system.
In der bisherigen Forschung wurden im wesentlichen zwei Vorschläge für geeignete Substanzen gemacht: organische Fluoreszenzfarbstoffe, die z. B. auch in Farbstofflasern eingesetzt werden können, und als zweite Option Nano- partikel. Beide genannten Stoffklassen weisen aber Nachteile auf. Organische Farbstoffe bleichen über die typische Lebensdauer von PV-Zellen (ca. 20 Jahre) deutlich aus, was den Wirkungsgrad des Fluoreszenzkollektors stark reduziert. Nanopartikel hingegen sind in der Herstellung noch deutlich zu teuer, um mit herkömmlicher PV-Technik konkurrenzfähig zu sein. Aus letzterem Grund kommt momentan aus Kostengründen nur der Einsatz von organischen Farbstoffen in Frage. Dass Fluoreszenzfarbstoffe ausbleichen und daher ausgetauscht werden müssen, ist grundsätzlich schon seit längerer Zeit aus dem Bereich der Farbstofflaser bekannt. Daher wird in einem Farbstofflaser die Lösung mit hoher Rate durch den Resonator gepumpt (oft als Freistrahl), um durch einen ständi- gen Austausch das rasche Ausbleichen durch die extremen Lichtintensitäten zu kompensieren. In the previous research, essentially two proposals for suitable substances have been made: organic fluorescent dyes, the z. B. can also be used in dye lasers, and as a second option nanoparticles. However, both classes mentioned have disadvantages. Organic dyes bleach significantly over the typical life of PV cells (about 20 years), which greatly reduces the efficiency of the fluorescence collector. Nanoparticles, on the other hand, are still far too expensive to produce in order to compete with conventional PV technology. For the latter reason, only the use of organic dyes currently comes for cost reasons in question. The fact that fluorescent dyes fade and therefore have to be exchanged has already been known for some time from the field of dye lasers. Therefore, in a dye laser, the solution is pumped through the resonator at high rate (often as a free jet) to compensate for rapid fading by the extreme light intensities through constant exchange.
Da im Bereich von mit organischen Farbstoffen betriebenen Fluoreszenzkollektoren ein sehr ähnliches Problem besteht, wurde in der US 4,149,902 vorge- schlagen, den organischen Farbstoff in flüssiger Lösung in den Kollektor zu füllen und die Lösung bei Bedarf abzulassen, um diese durch neue Lösung zu ersetzen. Dieses Prinzip ist einfach und hat den Vorteil, dass sich Flüssigkeiten in ihrer Form fast beliebig vorgegebenen Hohlräumen anpassen können. Since a very similar problem exists in the area of fluorescent collectors operated with organic dyes, it has been proposed in US Pat. No. 4,149,902 to fill the organic dye in liquid solution into the collector and to drain off the solution as needed in order to replace it with new solution. This principle is simple and has the advantage that liquids can adapt in shape almost arbitrarily given cavities.
Parallel dazu ergeben sich aber auch deutliche Nachteile. Zum einen wechsel- wirkt der in der Lösung enthaltene Farbstoff mit den angrenzenden Schichten. Dies kann z. B. bewirken, dass sich an die Schichten Farbstoff anlagert und durch das Ablassen der Flüssigkeit nicht mehr entfernt werden kann. Auf der anderen Seite kann es durch Bedienfehler passieren, dass beim Ablassen oder Einfüllen des Farbstoffs Flüssigkeit in die Umgebung gelangt. Dies kann nicht nur zu einer chemischen Belastung der Umgebung führen, sondern aufgrund der starken Färbewirkung der organischen Farbstoffe selbst bei hochgradiger Verdünnung zu einer starken ästhetischen Beeinträchtigung der Umgebung. In parallel, however, there are also significant disadvantages. On the one hand, the dye contained in the solution interacts with the adjacent layers. This can be z. B. cause the dye attaches to the layers and can not be removed by draining the liquid. On the other hand, it may happen due to operator error that when draining or filling the dye liquid enters the environment. This can not only lead to a chemical stress on the environment, but due to the strong coloring effect of organic dyes even at high dilution to a strong aesthetic impairment of the environment.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den organischen Farbstoff in ein Kunststoff- oder Glasgranulat zu verkapseln und dieses als Ersatz für die oben beschriebene Flüssigkeit zu verwenden. Die einzelnen Kugeln des Granulats sind deutlich kleiner als die geometrischen Dimensionen des zu befüllenden Kollektors, so dass es nicht zu Verstopfungen während des Befüllvorgangs kommt. According to the invention it is proposed to encapsulate the organic dye in a plastic or glass granules and to use this as a substitute for the liquid described above. The individual balls of the granules are significantly smaller than the geometric dimensions of the collector to be filled, so that it does not cause blockages during the filling process.
In einer Ausführung der Erfindung wird der Kollektor mit Wasser oder einem anderen transparenten, möglichst umweltverträglichen flüssigen Medium gefüllt. Das Medium kann neben einer Flüssigkeit gegebenenfalls auch eine Paste oder ein Gel sein, und es kann in einer weiteren Ausführung auf Wasserbasis hergestellt sein. Der Brechungsindex der Granulat-Teilchen wird im Her- stellungsprozess dann so eingestellt, dass er dem des flüssigen, pastösen oder gel-artigen Mediums entspricht, so dass keine Brechungserscheinungen mehr an den Grenzflachen zwischen beiden auftreten. In one embodiment of the invention, the collector with water or another transparent, environmentally friendly liquid medium as possible filled. The medium may optionally be a paste or a gel in addition to a liquid, and it may be prepared in a further embodiment based on water. The refractive index of the granulate particles is then adjusted in the production process so that it corresponds to that of the liquid, pasty or gel-like medium, so that no refraction phenomena occur at the interfaces between the two.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Dichte der Teilchen (insbesondere Kugeln) der des umgebenden Fluids entspricht, so dass die Kugeln sich gleichmäßig verteilen und nicht absinken oder aufschwimmen. It is also advantageous if the density of the particles (in particular spheres) corresponds to that of the surrounding fluid, so that the spheres distribute themselves uniformly and do not sink or float.
Werden die tribologischen Eigenschaften der Granulatkugeln passend eingestellt, verhält sich das Granulat-Flüssigkeits-Gemisch ähnlich einer viskosen Flüssigkeit und kann daher durch eine kleinere Öffnung in den und aus dem Kollektor befördert werden. Demgemäß ist in einer weiteren Ausführung derIf the tribological properties of the granules are adjusted appropriately, the granulate-liquid mixture behaves similar to a viscous liquid and can therefore be transported through a smaller opening in and out of the collector. Accordingly, in a further embodiment of the
Erfindung vorgesehen, dass das Kollektorgehäuse einen verschließbaren Zulauf und einen verschließbaren Ablauf aufweist. Noch spezieller kann vorgesehen sein, dass das Kollektorgehäuse quaderförmig ist und der Zulauf an oder nahe einer ersten schmalen Stirnfläche und der Ablauf an oder nahe einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden schmalen Stirnfläche angeordnet ist. Invention provided that the collector housing has a closable inlet and a closable drain. More specifically, it can be provided that the collector housing is cuboidal and the inlet is arranged at or near a first narrow end face and the drain at or near a second, the first opposite narrow end face.
Auf diese Weise kann die Kollektorfüllung z. B. bei einer In-Dach-Installation auf einem schrägen Dach von der Innenseite eines Hauses aus über eine einfache Rohrleitung erneuert werden, ohne das Hausdach besteigen zu müssen. Mehrere Kollektoren können dabei parallel über einen Anschluss versorgt werden. Bei einer Auf-Dach-Installation kann die Befüllung von außen erfolgen, wenn das Dach nicht durchbohrt werden soll. Sind Löcher hingegen erlaubt, kann die Befüllung auch von innen erfolgen, wobei die Verbindungselemente zum Dach ggf. für die Befüllung genutzt werden können. Bei einem flachen Dach ist das Besteigen des Dachs generell kein Problem, so dass hier dieIn this way, the collector filling z. B. to be renewed in an in-roof installation on a sloping roof from the inside of a house on a simple pipe without having to climb the roof. Several collectors can be supplied in parallel via one connection. In an on-roof installation, the filling can be done from the outside, if the roof is not to be drilled. If holes are allowed, however, the filling can also take place from the inside, wherein the connecting elements to the roof can possibly be used for the filling. With a flat roof climbing the roof is generally no problem, so here is the
Anschlüsse außen vorgesehen werden können. Tritt während des Befüllens und Entleerens durch fehlerhafte Bedienung Granulat aus, kann dieses in allen beschriebenen Fällen einfach wieder aufgesammelt und sogar wiederverwendet werden. Zeichnungen Ports can be provided outside. If granules escape during filling and emptying due to incorrect operation, they can simply be collected again in all cases described and even reused. drawings
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Von diesen zeigen: die Fig. 1 bis 3 Solarzellenanordnungen mit Kollektorelementen nach dem Stand der Technik, Advantages and expediencies of the invention will become apparent from the following description with reference to the figures. These show: FIGS. 1 to 3 solar cell arrangements with collector elements according to the prior art,
Fig. 4 eine Solarzellenanordnung mit einem erfindungsgemäßen 4 shows a solar cell arrangement with an inventive
Kollektorelement und die Fig. 5a bis 5c schematische Darstellungen von Solarzelleninstallationen mit einem erfindungsgemäßen Kollektorelement in bzw. auf einem Hausdach.  Collector element and Figs. 5a to 5c are schematic representations of solar cell installations with a collector element according to the invention in or on a house roof.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung das Funktionsprinzip einer Solarzellenanordnung 10 mit Strahlungskollektor, in der auftreffende Strahlung (Sonnenlicht) auf eine Hauptoberfläche eines quaderförmigen Kollektorelementes 11 auftrifft, in diesem Fluoreszenzstrahlung erzeugt und von dort das Fluoreszenzlicht (teilweise über einen Spiegel 12) zu einer Solarzelle 13 gelenkt wird. Das Kollektorelement 11 kann aus Glas oder einem Kunststoff (etwa PMMA) bestehen und hat in der in Fig. 1 dargestellten Ausführung an der dem Licht zugewandten Oberfläche eine Fluoreszenzschicht 14, in die ein Fluoreszenzfarbstoff eingelagert ist. Dieser wandelt das auftreffende Licht L in Fluoreszenzlicht L' um, welches nach mehrfachen Reflexionen an den Oberflächen des Kollektorelementes 11 und am Spiegel 12 schließlich zu einem großen Teil auf die Oberfläche der Solarzelle 13 gelangt und dort in elektrische Energie gewandelt wird. Fig. 1 shows a schematic cross-sectional representation of the principle of operation of a solar cell assembly 10 with radiation collector in the incident radiation (sunlight) impinges on a main surface of a cuboid collector element 11, generated in this fluorescence and from there the fluorescent light (partially via a mirror 12) to a Solar cell 13 is directed. The collector element 11 may be made of glass or a plastic (such as PMMA) and has in the embodiment shown in Fig. 1 on the light-facing surface, a fluorescent layer 14, in which a fluorescent dye is incorporated. This converts the incident light L in fluorescent light L ', which after multiple reflections on the surfaces of the collector element 11 and the mirror 12 finally reaches a large part of the surface of the solar cell 13 and is converted there into electrical energy.
Fig. 2 zeigt als modifizierte Ausführung eine Solarzellenanordnung 20, welche ein Kollektorelement 21, einen Spiegel 22 und eine Solarzelle 23 umfasst, wobei das Kollektorelement 21 hier aus einem mit Fluoreszenzfarbstoff durchgefärbten Block besteht. Fig. 3 zeigt als weiter modifizierte Ausführung eine Solarzellenanordnung 30, die grundsätzlich wie die Anordnungen nach Fig. 1 und 2 aufgebaut ist, bei der das Kollektorelement 31 jedoch ein Kollektorgehäuse 31a mit einem verschließbaren Zulauf 31b und Ablauf 31c aufweist, welches mit einer einen Fluoreszenzfarbstoff enthaltenden Lösung 31d befüllt ist. Durch die Öffnungen 31d und 31c wird ein Austausch der den Fluoreszenzfarbstoff enthaltenden Lösung ermöglicht, wenn die einstrahlungsbedingte Degeneration des Farbstoffes einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat. Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Solarzellenanordnung, die einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 3 dargestellte Anordnung hat, weshalb auch an Fig. 3 angelehnte Bezugsziffern zur Bezeichnung der einzelnen Teile verwendet werden. Jedoch nimmt das Kollektorgehäuse 41a des Kollektorelementes 41 hier ein in eine farblose Flüssigkeit 41d eingebettetes Granulat aus Teilchen 41e auf, die einen Fluoreszenzfarbstoff enthalten. Die Teilchen 41e bestehen aus einem in der Flüssigkeit 41d unlöslichen Material und können insbesondere eine (nicht dargestellte) Struktur aufweisen, bei der eine den Fluoreszenzfarbstoff enthaltende Substanz bzw. der Farbstoff selbst in einer Hülle eingeschlossen ist, deren Brechungsindex auf denjenigen der Flüssigkeit 41d abgestimmt ist. Die Dichte der Teilchen 41e entspricht derjenigen der Flüssigkeit 41d, so dass die Teilchen in der Flüssigkeit gleichmäßig verteilt bleiben und ein Absinken über längere Betriebsdauer verhindert wird. Durch die Öffnungen 41b und 41c kann die Flüssigkeit mit den darin enthaltenden Granulat-Teilchen ausgetauscht werden, um Teilchen mit verbrauchtem Fluoreszenzfarbstoff nach ent- sprechender Betriebsdauer durch Teilchen mit frischem Farbstoff zu ersetzen. 2 shows, as a modified embodiment, a solar cell arrangement 20, which comprises a collector element 21, a mirror 22 and a solar cell 23, the collector element 21 here consisting of a block colored with fluorescent dye. Fig. 3 shows a further modified embodiment, a solar cell assembly 30, which is basically constructed as the arrangements of Fig. 1 and 2, wherein the collector element 31, however, a collector housing 31a with a closable inlet 31b and outlet 31c, which with a fluorescent dye containing solution 31d is filled. Through the openings 31d and 31c, an exchange of the solution containing the fluorescent dye is made possible when the irradiation-induced degeneration of the dye has reached a predetermined limit. Fig. 4 shows a solar cell arrangement according to the invention, which has a similar structure as the arrangement shown in Fig. 3, which is why reference to Fig. 3 reference numerals used to denote the individual parts. However, the collector housing 41a of the collector element 41 here accommodates a granules of particles 41e embedded in a colorless liquid 41d and containing a fluorescent dye. The particles 41e consist of a material which is insoluble in the liquid 41d and may in particular have a structure (not shown) in which a substance containing the fluorescent dye or the dye itself is enclosed in a shell whose refractive index is matched to that of the liquid 41d , The density of the particles 41e corresponds to that of the liquid 41d, so that the particles remain evenly distributed in the liquid and a decrease over longer operating time is prevented. Through the openings 41b and 41c, the liquid with the granules particles contained therein can be exchanged to replace particles with spent fluorescent dye after the corresponding service life by particles with fresh dye.
In den Fig. 5a bis 5c sind verschiedene Varianten der Installation des erfindungsgemäßen Kollektorelementes 41 einer (nicht insgesamt dargestellten) Solarzellenanordnung in oder auf einem Dach R skizzenartig dargestellt. FIGS. 5a to 5c show various variants of the installation of the collector element 41 according to the invention of a solar cell arrangement (not shown in its entirety) in or on a roof R in the manner of a sketch.
Speziell ist zu erkennen, dass bei einer In-Dach-Installation gemäß Fig. 5a eine Zuflussleitung 44 und eine Abflussleitung 45, jeweils mit zugehörigem (nicht gesondert bezeichneten) Ventil unterhalb des Daches im Inneren des Gebäudes angeordnet und in unmittelbarer Nachbarschaft des Kollektorelementes durch die Dachhaut geführt sein können. Des weiteren zeigt Fig. 5b die besonders einfache Anordnung entsprechend modifizierter Zufluss- und Abflussleitungen 44' bzw.45' über dem Dach, und Fig. 5c zeigt, dass auch bei einer Auf-Dach- Installation die Zufluss- und Abflussleitungen unterhalb des Daches angeordnet und die Dachhaut durchstoßende Verbindungsleitungen zum Kollektorelement vorgesehen sein können. Specifically, it can be seen that in an in-roof installation according to Fig. 5a, an inflow line 44 and a drain line 45, each with associated (not separately designated) valve below the roof inside the building and in the immediate vicinity of the collector element through the Roof skin can be performed. Furthermore, Fig. 5b shows the particular simple arrangement according to modified inflow and outflow lines 44 'bzw.45' above the roof, and Fig. 5c shows that even in an on-roof installation, the inflow and outflow lines arranged below the roof and provided the roof skin piercing connecting lines to the collector element could be.
Im Übrigen ist die Ausführung der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern lediglich durch den Schutzbereich der anhängenden Patentansprüche. Incidentally, the embodiment of the invention is not limited to the above-described examples and emphasized aspects, but only by the scope of the appended claims.

Claims

Ansprüche claims
1. Kollektorelement (41) einer Solarzellenanordnung (40), welches in einem Kollektorgehäuse (41a), das zum Öffnen und Wiederverschließen ausgebildet ist, eine Füllung enthält, die einen Fluoreszenzfarbstoff aufweist, wobei mindestens ein Teil, insbesondere ein wesentlicher Teil oder die gesamte Menge, des Fluoreszenzfarbstoffes in Teilchen (41e) eines Granulats mit lichtdurchlässiger Teilchenwand eingeschlossen ist. A collector element (41) of a solar cell arrangement (40) which contains in a collector housing (41a), which is designed for opening and reclosing, a filling having a fluorescent dye, at least one part, in particular a substantial part or the entire amount , the fluorescent dye is enclosed in particles (41e) of granules with translucent particle wall.
2. Kollektorelement nach Anspruch 1, wobei die Teilchen (41e) in eine lichtdurchlässige Flüssigkeit (41d) oder Paste oder ein Gel eingebettet sind. 2. The collector element according to claim 1, wherein the particles (41e) are embedded in a translucent liquid (41d) or paste or a gel.
3. Kollektorelement nach Anspruch 2, wobei ein Material der Teilchenwandungen (41e) und die Flüssigkeit (41d) oder Paste oder das Gel derart ausgewählt sind, dass ihre Brechungsindex bei der Emissionswellenlänge oder den wesentlichen Emissionswellenlängen des Fluoreszenzfarbstoffs gleich sind. A collector element according to claim 2, wherein a material of the particle walls (41e) and the liquid (41d) or paste or gel are selected such that their refractive indexes are equal at the emission wavelength or the substantial emission wavelengths of the fluorescent dye.
4. Kollektorelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Flüssigkeit (41d) Wasser ist. 4. Collector element according to claim 2 or 3, wherein the liquid (41d) is water.
5. Kollektorelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Flüssigkeit (41d) oder Paste oder das Gel auf Wasserbasis gebildet ist. The collector element according to claim 2 or 3, wherein the liquid (41d) or paste or the water-based gel is formed.
6. Kollektorelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kollektorgehäuse (41a) einen verschließbaren Zulauf (41b) und einen verschließbaren Ablauf (41c) aufweist. 6. Collector element according to one of the preceding claims, wherein the collector housing (41a) has a closable inlet (41b) and a closable outlet (41c).
7. Kollektorelement nach Anspruch 6, wobei das Kollektorgehäuse (41a) quaderförmig ist und der Zulauf (41b) an oder nahe einer ersten schmalen Stirnfläche und der Ablauf (41c) an oder nahe einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden schmalen Stirnfläche angeordnet ist. 7. The collector element according to claim 6, wherein the collector housing (41a) is cuboidal and the inlet (41b) is arranged at or near a first narrow end face and the outlet (41c) at or near a second, the first opposite narrow end face.
8. Solarzellenanordnung (40) mit einem Kollektorelement (41) nach einem der vorangehenden Ansprüche. 8. Solar cell arrangement (40) with a collector element (41) according to one of the preceding claims.
9. Solarzelleninstallation in einem Hausdach (R), mit einem Kollektorelement (41a) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Zuflussleitung (44) zum Zulauf und eine Abflussleitung (45) vom Ablauf des Kollektorelementes in oder unter dem Hausdach verlegt sind. 9. solar cell installation in a house roof (R), with a collector element (41a) according to claim 6 or 7, wherein an inflow line (44) to the inlet and a drain line (45) are laid by the drain of the collector element in or under the house roof.
10. Solarzelleninstallation auf einem Hausdach (R), mit einem Kollektorelement (41a) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Zuflussleitung (44') zum Zulauf und eine Abflussleitung (45') vom Ablauf des Kollektorelementes über dem Hausdach verlegt oder nahe dem Kollektorelement durch dieses hindurchgeführt und im weiteren Verlauf unter dem Hausdach verlegt ist. 10. Solar cell installation on a house roof (R), with a collector element (41a) according to claim 6 or 7, wherein an inflow line (44 ') to the inlet and a drain line (45') from the drain of the collector element laid over the house roof or near the collector element passed through this and later moved under the house roof.
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