WO2011091902A2 - Sonnlichtkollektor und sonnenlichtkollektorenanordnung - Google Patents

Sonnlichtkollektor und sonnenlichtkollektorenanordnung Download PDF

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    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
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    • H10F77/45—Wavelength conversion means, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a sunlight collector, in particular a luminescence solar collector, and a solar panel assembly for converting solar energy into electrical energy.
  • Luminescent sunlight collectors need no tracking. They usually consist of a substrate arrangement which is connected to a solar cell, wherein the substrate arrangement of a transparent substrate layer, preferably made of a glass or a plastic, is formed, which is provided with a fluorescent layer.
  • the fluorescent layer may consist, for example, of organic dyes, quantum dots or more complex systems.
  • the sunlight of a certain wavelength that strikes the sunlight collector is absorbed by the fluorescent layer and the resulting fluorescent light is conducted in the substrate layer to the provided on the substrate assembly solar cell, wherein the solar cell is tuned to the specific wavelength of the absorbed sunlight.
  • solar panels can be installed in a tandem arrangement, whereby all spectral ranges of the sunlight can be used with an appropriate choice of the fluorescent layers and tuned to the corresponding wavelengths solar cells.
  • Such a luminescent sunlight collector is known for example from US 4,488,047.
  • the disadvantage here is that when the fluorescent light passes through the substrate layer upon reflection of the fluorescent light on the fluorescent layer provided on the substrate layer, reabsorption of the fluorescent light can occur, whereby high losses can occur and the efficiency of the solar collector is thereby reduced.
  • the solar collector according to the invention in particular luminescence solar collector, has a substrate arrangement connected to a solar cell, wherein the substrate arrangement is formed from at least a first substrate layer and a second substrate layer, wherein the first substrate layer and the second substrate layer are arranged in steps, wherein each substrate layer at least has an exposed area provided with a fluorescent layer.
  • the substrate arrangement no longer consists of only one substrate layer, but of at least two, preferably from more than two substrate layers is formed.
  • the individual substrate layers are stair-shaped relative to one another, which means that they form steps.
  • Each substrate layer thus has a surface area of different size compared to the other substrate layers, wherein the substrate layers are arranged on top of one another so that they are sorted according to an area size, so that for example the uppermost substrate layer of a substrate arrangement has the smallest area.
  • the step-shaped formation of the substrate layers relative to one another is possible.
  • Each of these juxtaposed substrate layers has an exposed area, ie a region which is not covered by a substrate layer arranged above it.
  • This exposed area is provided with the fluorescent layer.
  • the region of a substrate layer, which is not exposed, but is covered by another substrate layer, has no fluorescent layer, so that this region can function exclusively as a light guide of the fluorescent light.
  • the same area of the substrate arrangement can be provided with the fluorescent layer as compared with a substrate arrangement formed from only one substrate layer, so that the entire area of the substrate arrangement can also be used for solar harvesting in the embodiment of the solar collector according to the invention possible Reabsorptionszee if ever occur only over shorter distances, whereby the efficiency of the entire solar collector can be significantly increased.
  • the fluorescent light is directed to the solar cell via the first substrate layer or the second substrate layer or other possible substrate layers, where it is converted into electrical energy.
  • the first substrate layer and the second substrate layer are arranged at a distance from one another.
  • the individual substrate layers of the substrate arrangement are therefore not arranged directly on top of one another, but rather at a specific distance from one another. orderly.
  • the spaced-apart arrangement is preferably formed by means of an air gap provided between the first substrate layer and the second substrate layer.
  • an air gap By providing an air gap, an efficient separation between mutually adjacent substrate layers in the overlap region can take place without the aid of additional components.
  • it In order to prevent water or dirt from penetrating into the air gap, it is preferably closed or encapsulated at its edge region.
  • At least one spacer is preferably provided.
  • the spacer or spacers prevent the substrate layers from bending due to their own load, which could possibly result in undesired contact between adjacent substrate layers.
  • the spacers can be designed in various ways. If the substrate layers are made of a plastic, for example, the spacers can already be inexpensively integrated into the substrate layers during the shaping process, depending on the manufacturing method of the substrate layers. If the substrate layers are made of glass, for example monodisperse microspheres can be used as spacers.
  • the arrangement spaced from one another is formed by means of a layer formed of a specular material between the first substrate layer and the second substrate layer.
  • first substrate layer and the second substrate layer terminate flush with one another at a first end section, wherein the first end section is flush with each other
  • Solar cell is provided. This makes it possible that a contacting of all Substrate layers of a substrate arrangement can take place on a single solar cell.
  • the invention relates to a solar panel assembly, in particular a luminescence solar collector assembly comprising a first as above trained and further developed solar collector for absorbing sunlight of a first wavelength and a second as above educated and further developed sunlight collector for absorbing sunlight of a second wavelength.
  • each solar collector of this arrangement can absorb sunlight of a specific wavelength, a large spectral range of the sunlight can be covered with this arrangement according to the invention, whereby at the same time the advantages of a previously described solar collector according to the invention can be utilized.
  • the arrangement of the individual solar collectors to each other is preferably such that they are arranged according to a spectral optimization to each other, the sunlight collector, which can absorb sunlight with the highest energy and thus the shortest wavelength, the incident sunlight provided next within the inventive arrangement is.
  • the exposed regions of the substrate layers of the first solar collector are arranged on the exposed regions of the substrate layers of the second solar collector.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a solar panel assembly according to the prior art
  • Fig. 2 is a schematic representation of a solar collector according to the invention.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a solar collector assembly according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a known from the prior art solar collector assembly in the form of a tandem arrangement, which is composed of a first solar panel 10 for absorbing sunlight of a first wavelength and a second solar collector 12 for absorbing sunlight of a second wavelength.
  • the sunlight collectors 10, 12 each have a Substratanassen with a transparent substrate layer 14, 16, which are provided on a surface 18, 20 of the substrate layers 14, 16 over its entire length with a fluorescent layer 22, 24.
  • the sunlight collectors 10, 12 are each connected to a solar cell 30, 32 and at one of the first end portion 26, 28 opposite second end portion 34, 36 of the substrate layers 14, 16 is a mirror 38, 40 provided.
  • the first substrate arrangement or the first substrate layer 14 can absorb short-wave sunlight, indicated by the arrow 42, and emit incident fluorescent light of a greater wavelength, which is partially coupled into the substrate layer 14 and directed onto the solar cell 30 at the first end section 26 as in an optical waveguide becomes.
  • the second Sunlight collector 12 can be converted by the first sunlight collector 10 transmitted- sunlight 44 by another in the fluorescent layer 24 containing dye in fluorescence longer wavelength than is the case with the first solar panel 10, and this also in the direction of a solar cell 32 of the second solar panel 12 lead.
  • Substrate arrangements here each have only one substrate layer 14, 16, which is completely provided on a surface 18, 20 with a fluorescent layer 22, 24, wherein the substrate layers 14, 16 preferably have the same area.
  • FIG. 2 schematically shows a sunlight collector 46 for sunlight of a specific wavelength according to the invention, which has a substrate arrangement connected to a solar cell 48, wherein the substrate arrangement is formed of three substrate layers 50, 52, 54 arranged in a stepped manner, wherein each substrate layer 50 , 52, 54 an exposed area 56, 58,
  • the substrate layers 50, 52, 54 are preferably flat and arranged parallel to one another, wherein the substrate layers 50, 52, 54 may be made of plastic or glass, for example.
  • the substrate layers 50, 52, 54 have a first end section 68, 70, 72, wherein the substrate layers 50, 52, 54 terminate flush with one another at this end section 68, 70, 72 and are connected to the solar cell 48.
  • the first end portion 68, 70, 72 opposite end portion 74, 76, 78, the substrate layers 50, 52, 54 each have one
  • the substrate layers 50, 52, 54 have no fluorescent layer, but are arranged at a certain distance from each other, wherein the distance at- For example, may be formed in the form of an air gap or a formed of a reflective material layer.
  • the substrate arrangement according to the invention thus has more than one substrate layer 50, 52, 54 with surfaces of different sizes, which are arranged in a staircase shape and only in regions with a fluorescent
  • Layer 62, 64, 66 are provided, but the substrate arrangement, as well as in the prior art, over its entire exposed surface with the fluorescent layer 62, 64, 66 is provided.
  • the fluorescent layer 62, 64, 66 may be applied to the assembled stack of multiple substrate layers 62, 64, 66 in one operation.
  • FIG. 3 shows a solar array assembly in the form of a tandem arrangement with a first solar collector 46, as shown in FIG. 2, for absorbing sunlight 92 of a first wavelength and a second solar collector 94, which is identical to the first solar collector 46, for absorbing sunlight 96 of a second one Wavelength, wherein the sunlight collector 94, which is closest to the incident sunlight 92, 96, is arranged to absorb the sunlight 96 with the shorter wavelength.
  • Sunlight 92 having a longer wavelength penetrates the second solar panel 94 and is absorbed by a fluorescent layer 62 of the first solar panel 46. The resulting fluorescent light is coupled into the substrate layer 50 and directed to the solar cell 48.
  • the sunlight collectors 46, 94 are arranged relative to one another such that the exposed areas 56, 58, 60 of the substrate layers 50, 52, 54 of the first solar collector 46 on the exposed areas 98, 100, 102 of the substrate layers 104, 106, 108 of the second solar collector 94 are arranged.

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Abstract

Sonnenlichtkollektor, insbesondere Lumineszenz-Sonnenlichtkollektor, umfassend eine mit einer Solarzelle (48) verbundene Substratanordnung, wobei die Substratanordnung aus mindestens einer ersten Substratschicht (50, 52, 54) und einer zweiten Substratschicht (50, 52, 54) ausgebildet ist, wobei die erste Substratschicht (50, 52, 54) und die zweite Substratschicht (50, 52, 54) treppenförmig aufeinander angeordnet sind, wobei jede Substratschicht (50, 52, 54) mindestens einen freiliegenden Bereich (56, 58, 60) aufweist, welcher mit einer fluoreszierenden Schicht (62, 64, 66) versehen ist.

Description

Beschreibung
Titel
Sonnlichtkollektor und Sonnenlichtkollektorenanordnung
Die Erfindung betrifft einen Sonnenlichtkollektor, insbesondere einen Lumineszenz-Sonnenlichtkollektor, sowie eine Sonnenlichtkollektorenanordnung zur Umwandlung von Sonnenlichtenergie in elektrische Energie.
Stand der Technik
Höhere Konversionsraten bei reduzierten Kosten sind die Hauptziele der Forschung und Entwicklung im Bereich von Sonnenlichtkollektoren. Der Wirkungsgrad von aktuellen Solarzellen aus kristallinem Silizium ist jedoch bereits sehr nahe am physikalischen Limit angelangt. Andere Solarzellentypen mit höheren Wirkungsgraden sind deutlich teurer. Kostengünstigere Technologien, wie z.B. Dünnschichtsolarzellen oder organische Solarzellen, hingegen verfügen über deutlich kleinere Wirkungsgrade.
Klassische Sonnenlichtkollektoren bündeln Sonnenlicht mit Linsen oder Hohlspiegeln auf kleine aber effiziente Solarzellen, die auf diese Weise einen relativ hohen Wirkungsgrad aufweisen. Nachteilig ist jedoch, dass die Optiken der Sonne mechanisch nachgeführt werden müssen.
Lumineszenz-Sonnenlichtkollektoren benötigen keine Nachführung. Sie bestehen meist aus einer Substratanordnung welche mit einer Solarzelle verbunden ist, wobei die Substratanordnung aus einer transparenten Substratschicht, vorzugsweise hergestellt aus einem Glas oder einem Kunststoff, ausgebildet ist, welche mit einer fluoreszierenden Schicht versehen ist. Die fluoreszierende Schicht kann beispielsweise aus organischen Farbstoffen, Quantenpunkten oder komplexeren Systemen bestehen. Das auf den Sonnenlichtkollektor treffende Sonnenlicht einer bestimmten Wellenlänge wird von der fluoreszierenden Schicht absorbiert und das daraufhin entstehende Fluoreszenzlicht wird in der Substratschicht an die an der Substratanordnung vorgesehene Solarzelle geleitet, wobei die Solarzelle auf die spezielle Wellenlänge des absorbierten Sonnenlichts abgestimmt ist. Mehrere solcher Sonnenlichtkollektoren können zu einer Tandemanordnung verbaut werden, wodurch bei einer entsprechenden Wahl der fluoreszierenden Schichten und auf die entsprechenden Wellenlängen abgestimmten Solarzellen alle Spektralbereiche des Sonnenlichts genutzt werden können. Eine derartiger Lumineszenz-Sonnenlichtkollektor ist beispielsweise aus der US 4,488,047 bekannt.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass es beim Leiten des Fluoreszenzlichts durch die Substratschicht bei einer Reflektion des Fluoreszenzlichts an der auf der Substratschicht vorgesehenen fluoreszierenden Schicht zu einer Reabsorption des Fluoreszenzlichts kommen kann, wodurch hohe Verluste entstehen können und dadurch der Wirkungsgrad des Sonnenlichtkollektors reduziert wird.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenlichtkollektor, insbesondere einen Lumineszenz-Sonnenlichtkollektor, zur Verfügung zu stellen, welcher sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Sonnenlichtkollektor, insbesondere Lumineszenz- Sonnenlichtkollektor, weist eine mit einer Solarzelle verbundene Substratanordnung auf, wobei die Substratanordnung aus mindestens einer ersten Substratschicht und einer zweiten Substratschicht ausgebildet ist, wobei die erste Substratschicht und die zweite Substratschicht treppenförmig aufeinander angeordnet sind, wobei jede Substratschicht mindestens einen freiliegenden Bereich aufweist, welcher mit einer fluoreszierenden Schicht versehen ist.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Substratoranordnung nun nicht mehr nur aus einer Substratschicht, sondern aus mindestens zwei, vorzugsweise aus mehr als zwei Substratschichten, ausgebildet ist. Die einzelnen Substratschichten sind zueinander treppenförmig ausgebildet, was bedeutet, dass sie Stufen bilden. Jede Substratschicht weist somit eine gegenüber den anderen Substratschichten verschieden große Flächengröße auf, wobei die Substrat- schichten derart aufeinander angeordnet sind, dass sie nach einer Flächengröße sortiert sind, so das beispielsweise die oberste Substratschicht einer Substratanordnung die kleinste Fläche aufweist. Durch das Aufeinanderanordnen in Abhängigkeit der Flächengröße ist die treppenförmige Ausbildung der Substratschichten zueinander möglich. Jede dieser aufeinanderangeordneten Substratschichten weist einen freiliegenden Bereich auf, d. h. einen Bereich, welcher nicht von einer darüber angeordneten Substratschicht bedeckt ist. Dieser freiliegende Bereich ist mit der fluoreszierenden Schicht versehen. Der Bereich einer Substratschicht, welcher nicht freiliegend ist, sondern von einer anderen Substratschicht abgedeckt ist, weist keine fluoreszierende Schicht auf, so dass dieser Bereich aus- schließlich als Lichtleiter des Fluoreszenzlichts fungieren kann. Durch die treppenförmige Ausbildung der Substratschichten zueinander kann gegenüber einer aus nur einer Substratschicht ausgebildeten Substratanordnung die gleiche Fläche der Substratanordnung mit der fluoreszierenden Schicht versehen sein, so dass auch bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Sonnenlichtkollektors die gesamte Fläche der Substratanordnung zur Sonnenlichternte genutzt werden kann, wobei jedoch mögliche Reabsorptionsverluste wenn überhaupt nur über kürzere Strecken hinweg auftreten können, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Sonnenlichtkollektors wesentlich erhöht werden kann. In Abhängigkeit davon, wo das Sonnenlicht auf den Sonnenlichtkollektor auftrifft, d. h. auf welcher fluoreszierenden Schicht einer Substratschicht, wird das Fluoreszenzlicht über die erste Substratschicht oder die zweite Substratschicht oder möglicher weiterer Substratschichten zu der Solarzelle geleitet, um dort in elektrische Energie umgewandelt zu werden. Mittels des erfindungsgemäßen Sonnenlichtkollektors ist somit eine Steigerung des Stromertrags bezogen auf die Sonnenlichtkollektoren- fläche möglich.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass in einem Überlappungsbereich zwischen der ersten Substratschicht und der zweiten Substratschicht die erste Substratschicht und die zweite Substratschicht beabstandet zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Substratschichten der Substratanordnung sind somit nicht unmittelbar aufeinander angeordnet, sondern mit einem bestimmten Abstand zueinander an- geordnet. Dadurch kann insbesondere im Überlappungsbereich zweier zueinander benachbarter Substratschichten verhindert werden, dass sich das in eine Substratschicht der Substratanordnung befindliche Fluoreszenzlicht in eine andere, dazu benachbarte Substratschicht übertreten kann. Dadurch wird eine ge- zielte Führung des Fluoreszenzlichts innerhalb einer Substratschicht hin zu der
Solarzelle gewährleistet.
Die zueinander beabstandete Anordnung ist vorzugsweise mittels eines zwischen der ersten Substratschicht und der zweiten Substratschicht vorgesehenen Luftspalts ausgebildet. Durch das Vorsehen eines Luftspalts kann ohne der Zuhilfenahme zusätzlicher Bauteile eine effiziente Trennung zwischen zueinander benachbarter Substratschichten im Überlappungsbereich erfolgen. Um zu verhindern, dass Wasser oder Schmutz in den Luftspalt eindringen kann, ist dieser vorzugsweise an seinen Randbereich verschlossen bzw. verkapselt ausgebildet.
Im Bereich des Luftspaltes ist bevorzugt mindestens ein Abstandshalter vorgesehen. Der bzw. die Abstandshalter verhindern, dass sich die Substratschichten aufgrund ihrer Eigenlast durchbiegen können und es dadurch eventuell zu einem unerwünschten Kontakt zwischen benachbarter Substratschichten kommen könnte. Die Abstandshalter können verschiedenartig ausgebildet sein. Sind die Substratschichten beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt, so können die Abstandshalter je nach Fertigungsverfahren der Substratschichten bereits bei der Formgebung kostengünstig bereits in die Substratschichten integriert werden. Sind die Substratschichten aus Glas hergestellt, können beispielsweise monodisperse Mikrokugeln als Abstandshalter verwendet werden.
Alternativ zu der Ausbildung eines Luftspalts im Überlappungsbereich zweier zueinander benachbarter Substratschichten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die zueinander beabstandete Anordnung mittels einer zwischen der ersten Sub- stratschicht und der zweiten Substratschicht vorgesehenen aus einem spiegelnden Material ausgebildeten Schicht ausgebildet ist.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass die erste Substratschicht und die zweite Substratschicht an einem ersten Endabschnitt bündig miteinander abschlie- ßen, wobei an den bündig miteinander abschließenden ersten Endabschnitt die
Solarzelle vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, dass eine Kontaktierung aller Substratschichten einer Substratanordnung an einer einzigen Solarzelle erfolgen kann.
Ferner betrifft die Erfindung eine Sonnenlichtkollektorenanordnung, insbesondere eine Lumineszenz-Sonnenlichtkollektorenanordnung, umfassend einen ersten wie vorstehend aus- und weitergebildeten Sonnenlichtkollektor zur Absorption von Sonnenlicht einer ersten Wellenlänge und einen zweiten wie vorstehend aus- und weitergebildeten Sonnenlichtkollektor zur Absorption von Sonnenlicht einer zweiten Wellenlänge.
Mehrere Sonnenlichtkollektoren, insbesondere mehrere Lumineszenz- Sonnenlichtkollektoren, können damit in Form einer Tandemanordnung zu einer Sonnenlichtkollektorenanordnung zusammengefügt werden. Dadurch, dass jeder Sonnenlichtkollektor dieser Anordnung Sonnenlicht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren kann, kann mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung ein großer Spektralbereich des Sonnenlichts abgedeckt werden, wobei gleichzeitig die Vorteile eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Sonnenlichtkollektors genutzt werden können. Die Anordnung der einzelnen Sonnlichtkollektoren zueinander erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass sie entsprechend einer spektralen Optimierung zueinander angeordnet sind, wobei der Sonnenlichtkollektor, welcher Sonnenlicht mit der höchsten Energie und damit mit der kürzesten Wellenlänge absorbieren kann, dem einfallenden Sonnenlicht am nächsten innerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen ist.
Bevorzugt ist es hierbei vorgesehen, dass die freiliegenden Bereiche der Substratschichten des ersten Sonnenlichtkollektors auf den freiliegenden Bereichen der Substratschichten des zweiten Sonnenlichtkollektors angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, trotz der treppenförmigen Ausgestaltung der Substratschichten zueinander einer Substratanordnung mehrere baugleiche Substratanordnungen Platz sparend übereinander stapeln zu können. Durch diese Anordnung zueinander können die fluoreszierenden Schichten auf den freiliegenden Bereichen ohne eine zusätzlich vorzusehende Verkapselung vor Umwelteinflüssen geschützt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Sonnenlichtkollektorenanordnung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Sonnenlichtkollektors gemäß der Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Sonnenlichtkollektorenanordnung gemäß der Erfindung.
Beschreibung der Abbildung
Fig. 1 zeigt schematisch eine aus dem Stand der Technik bekannte Sonnenlichtkollektorenanordnung in Form einer Tandemanordnung, welche aus einem ersten Sonnenlichtkollektor 10 zur Absorption von Sonnenlicht einer ersten Wellenlänge und einem zweiten Sonnenlichtkollektors 12 zur Absorption von Sonnenlicht einer zweiten Wellenlänge aufgebaut ist. Die Sonnenlichtkollektoren 10, 12 weisen jeweils eine Substratanaordnung mit einer transparenten Substratschicht 14, 16 auf, welche auf einer Oberfläche 18, 20 der Substratschichten 14, 16 über ihre ganze Länge mit einer fluoreszierenden Schicht 22, 24 versehen sind. An einem ersten Endabschnitt 26, 28 der Substratschichten 14, 16 sind die Sonnenlichtkollektoren 10, 12 jeweils mit einer Solarzelle 30, 32 verbunden und an einem dem ersten Endabschnitt 26, 28 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 34, 36 der Substratschichten 14, 16 ist jeweils ein Spiegel 38, 40 vorgesehen.
Die erste Substratanordnung bzw. die erste Substratschicht 14 kann kurzwelliges Sonnenlicht, mit dem Pfeil 42 gekennzeichnet, absorbieren und emittiert dabei entstehendes Fluoreszenzlicht größerer Wellenlänge, das teilweise in die Substratschicht 14 eingekoppelt wird und wie in einem Lichtleiter auf die Solarzelle 30 am ersten Endabschnitt 26 gelenkt wird. Bei Reflektion an der fluoreszierenden Schicht 22, wie in Punkt A gezeigt, kann es zu Verlusten des in der Substratschicht geführten Fluoreszenzlichts durch Reabsorption kommen. Der zweite Sonnenlichtkollektor 12 kann durch den ersten Sonnenlichtkollektor 10 transmit- tiertes Sonnenlicht 44 durch einen anderen in der fluoreszierenden Schicht 24 enthaltenden Farbstoff in Fluoreszenz größerer Wellenlänge gewandelt werden, als dies bei dem ersten Sonnenlichtkollektor 10 der Fall ist, und diese ebenfalls in Richtung einer Solarzelle 32 des zweiten Sonnenlichtkollektors 12 leiten. Die
Substratanordnungen weisen hier jeweils nur eine Substratschicht 14, 16 auf, welche auf einer Oberfläche 18, 20 vollständig mit einer fluoreszierenden Schicht 22, 24 versehen ist, wobei die Substratschichten 14, 16 vorzugsweise die gleiche Fläche aufweisen.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Sonnenlichtkollektor 46 für Sonnenlicht einer bestimmten Wellenlänge gemäß der Erfindung, welcher eine mit einer Solarzelle 48 verbundene Substratanordnung aufweist, wobei die Substratanordnung aus drei treppenförmig zueinander angeordneten Substratschichten 50, 52, 54 ausgebil- det ist, wobei jede Substratschicht 50, 52, 54 einen freiliegenden Bereich 56, 58,
60, welcher nicht von einer benachbarten Substratschicht 50, 52, 54 bedeckt ist, aufweist, wobei die freiliegenden Bereiche 56, 58, 60 mit einer fluoreszierenden Schicht 62, 64, 66 versehen sind. Die Substratschichten 50, 52, 54 sind vorzugsweise eben ausgebildet und parallel zueinander angeordnet, wobei die Sub- stratschichten 50, 52, 54 beispielsweise aus Kunststoff oder Glas hergestellt sein können. Die Substratschichten 50, 52, 54 weisen einen ersten Endabschnitt 68, 70, 72 auf, wobei die Substratschichten 50, 52, 54 an diesem Endabschnitt 68, 70, 72 bündig zueinander abschließen und mit der Solarzelle 48 verbunden sind. An einem zweitem, dem ersten Endabschnitt 68, 70, 72 gegenüberliegenden Endabschnitt 74, 76, 78, weisen die Substratschichten 50, 52, 54 jeweils einen
Spiegel 80, 82, 84 auf. In dem Bereich 86, 88, wo sich zwei übereinander bzw. benachbart angeordnete Substratschichten 50, 52, 54 überlappen, weisen die Substratschichten 50, 52, 54 keine fluoreszierende Schicht auf, sondern sind mit einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, wobei der Abstand bei- spielsweise in Form eines Luftspalts oder einer aus einem spiegelnden Material ausgebildeten Schicht ausgebildet sein kann.
Die erfindungsgemäße Substratanordnung weist somit mehr als eine Substratschicht 50, 52, 54 mit unterschiedlich großen Flächen auf, welche treppenförmig aufeinander angeordnet sind und nur bereichsweise mit einer fluoreszierenden
Schicht 62, 64, 66 versehen sind, wobei die Substratanordnung jedoch, genauso wie im Stand der Technik, über seine gesamte freiliegende Fläche mit der fluoreszierenden Schicht 62, 64, 66 versehen ist. Beim Herstellen des Sonnenlichtkollektors 46 kann die fluoreszierende Schicht 62, 64, 66 in einem Arbeitsgang auf den zusammengefügten Stapel von mehreren Substratschichten 62, 64, 66 aufgebracht werden.
Trifft beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, Sonnenlicht 90 einer bestimmten Wellenlänge auf die fluoreszierende Schicht 64 im Bereich der mittleren Substratschicht 52 wird das Sonnenlicht 90 in der fluoreszierenden Schicht 64 absorbiert und das dadurch entstehende Fluoreszenzlicht wird entlang der mittleren Substratschicht 64 zu der Solarzelle 48 geleitet, wobei im Überlappungsbereich 86, 88 keine Reabsorptionsverluste des Fluoreszenzlichts entstehen können.
Fig. 3 zeigt eine Sonnenlichtkollektorenanordnung in Form einer Tandemanordnung mit einem ersten, wie in Fig. 2 gezeigten, Sonnlichtkollektor 46 zur Absorption von Sonnenlicht 92 einer ersten Wellenlänge und einem zweiten, zu dem ersten Sonnenlichtkollektor 46 baugleichen Sonnenlichtkollektor 94 zur Absorption von Sonnenlicht 96 einer zweiten Wellenlänge, wobei der Sonnenlichtkollektor 94, welcher dem einfallenden Sonnenlicht 92, 96 am nächsten angeordnet ist, dafür ausgelegt ist, das Sonnenlicht 96 mit der kürzeren Wellenlänge zu absorbieren. Sonnenlicht 92 mit einer längeren Wellenlänge durchdringt den zweiten Sonnenlichtkollektor 94 und wird von einer fluoreszierenden Schicht 62 des ersten Sonnenlichtkollektors 46 absorbiert. Das dabei entstehende Fluoreszenzlicht wird in die Substratschicht 50 eingekoppelt und zu der Solarzelle 48 geleitet. Die Sonnenlichtkollektoren 46, 94 sind dabei derart zueinander angeordnet, dass die freiliegenden Bereiche 56, 58, 60 der Substratschichten 50, 52, 54 des ersten Sonnenlichtkollektors 46 auf den freiliegenden Bereichen 98, 100, 102 der Substratschichten 104, 106, 108 des zweiten Sonnenlichtkollektors 94 angeordnet sind.

Claims

Ansprüche
1 . Sonnenlichtkollektor, insbesondere Lumineszenz-Sonnenlichtkollektor, umfassend
eine mit einer Solarzelle (48) verbundene Substratanordnung,
wobei die Substratanordnung aus mindestens einer ersten Substratschicht (50, 52, 54) und einer zweiten Substratschicht (50, 52, 54) ausgebildet ist, wobei die erste Substratschicht (50, 52, 54) und die zweite Substratschicht (50, 52, 54) treppenförmig aufeinander angeordnet sind,
wobei jede Substratschicht (50, 52, 54) mindestens einen freiliegenden Bereich (56, 58, 60) aufweist,
welcher mit einer fluoreszierenden Schicht (62, 64, 66) versehen ist.
2. Sonnenlichtkollektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem Überlappungsbereich (86, 88) zwischen der ersten Substratschicht (50, 52, 54) und der zweiten Substratschicht (50, 52, 54) die erste Substratschicht (50, 52, 54) und die zweite Substratschicht (50, 52, 54) beabstandet zueinander angeordnet sind.
3. Sonnenlichtkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander beabstandete Anordnung mittels eines zwischen der ersten Substratschicht (50, 52, 54) und der zweiten Substratschicht (50, 52, 54) vorgesehenen Luftspalts ausgebildet ist.
4. Sonnenlichtkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Luftspalts mindestens ein Abstandshalter vorgesehen ist.
5. Sonnenlichtkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander beabstandete Anordnung mittels einer zwischen der ersten Substratschicht (50, 52, 54) und der zweiten Substratschicht (50, 52, 54) vorgesehenen aus einem spiegelnden Material ausgebildeten Schicht (80, 82, 84) ausgebildet ist.
6. Sonnenlichtkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substratschicht (50, 52, 54) und die zweite Substratschicht (50, 52, 54) an einem ersten Endabschnitt (68, 70, 72) bündig miteinander abschließen, wobei an den bündig miteinander abschließenden ersten Endabschnitten (68, 70, 72) die Solarzelle (48) vorgesehen ist.
Sonnenlichtkollektorenanordnung, umfassend einen ersten Sonnenlichtkollektor (46) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Absorption von Sonnenlicht einer ersten Wellenlänge (92) und einen zweiten Sonnenlichtkollektor (94) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Absorption von Sonnenlicht (96) einer zweiten Wellenlänge.
Sonnenlichtkollektorenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freiliegenden Bereich (56, 58, 60) der Substratschichten (50, 52, 54) des ersten Sonnenlichtkollektors (46) auf den freiliegenden Bereichen (98, 100, 102) der Substratschichten (104, 106, 108) des zweiten Sonnenlichtkollektors (94) angeordnet sind.
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