WO2014170324A1 - Apparatus and method for reducing radiation exchange in photovoltaic modules - Google Patents

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WO2014170324A1
WO2014170324A1 PCT/EP2014/057617 EP2014057617W WO2014170324A1 WO 2014170324 A1 WO2014170324 A1 WO 2014170324A1 EP 2014057617 W EP2014057617 W EP 2014057617W WO 2014170324 A1 WO2014170324 A1 WO 2014170324A1
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shielding element
plate
active surface
connecting elements
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PCT/EP2014/057617
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Harry Wirth
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10—Frame structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
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    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the present invention relates to a device for converting solar radiation energy, which has a photovoltaic (PV) module and a shielding element, wherein the shielding element has a transmittance of ⁇ 90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3 to 20 ⁇ having the thermal radiation of the PV module is reduced on at least one surface of the PV module.
  • the invention relates to a method for reducing the radiation exchange of photovoltaic modules, in which by the shielding element according to the invention, the heat radiation from the environment can be reduced so that substantially no condensation of the PV module occurs.
  • PV Photovoltaic
  • Prerequisite for the condensation is the cooling of the modules below the temperature of the ambient air. This cooling takes place by thermal radiation exchange predominantly with the sky, in the absence of solar radiation, and can lead to temperature differences of 3 to 6 ° between the ambient air and the module.
  • WO 2012/028712 A2 US 2004/0055632 Al and US 6,911,593 B2 describe a cleaning of the module surface by electric fields.
  • Object of the present invention is therefore to reduce the described radiation exchange of PV modules with the environment to prevent dew formation on the PV modules or at least reduce and thus to minimize the need for cleaning or to prevent loss of yield of the PV module ,
  • a device for the conversion of solar radiation energy which contains a photovoltaic (PV) module and a shielding element.
  • the shielding element has a transmittance of ⁇ 90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3 to 20 ⁇ .
  • the shielding element reduces the thermal radiation of the PV module on at least one surface of the PV module.
  • the shielding element has a transmittance for thermal radiation ⁇ 50%, preferably ⁇ 15%.
  • the shielding element - when mounted on or above the active side of the module - allows a high transmission of solar radiation.
  • the shielding element it is preferable for the shielding element to have an average transmittance in the wavelength range from 380 nm to 1200 nm of at least 80%, particularly preferably at least 90%.
  • the shielding element may preferably be a plate, foil and / or coating.
  • a coating sputtered, pyrolyzed or vapor-deposited layers are preferably used. Particular preference is given here to so-called low-E layers, which have a low emissivity.
  • the shielding element preferably contains metallic components or contains metal compounds. Particularly preferably, the shielding element contains silver or tin in metallic form or in the form of a compound.
  • the coating is deposited on the back and / or front of the PV module.
  • the shielding element is a plate
  • the plate is spaced from the PV module, wherein the distance between the plate and PV module is preferably at least 1 cm, more preferably at least 3 cm. The maximum distance is preferably 50 cm.
  • the plate is rotatably mounted together with the PV module.
  • a further preferred variant provides that the plate is provided with a coating which has a low emissivity in the range of thermal radiation in the wavelength range from 3 to 20 ⁇ m.
  • This coating is preferably a low-E layer.
  • a further embodiment according to the invention provides that the PV module has at least one carrier plate with an active surface provided with solar cells and at least one fixing structure which is connected to the carrier plate via connecting elements. Each point in the plane of the active surface spanned by the PV module is movable in a direction perpendicular to this plane (z-direction).
  • the inventive free mobility in the z-direction thus enables a vibration of the active surface, whereby the deposition of dirt from the ambient air can be drastically reduced or already deposited dirt can be removed.
  • mobility in the z-direction is to be understood as meaning that this mobility is limited to a certain distance, which can be achieved, for example, by stops or the like. can be determined.
  • This variant according to the invention thus provides that the active area, i. the area of the PV module provided with the solar cells is free of fixed points in the plane of the active area.
  • An embodiment of the PV module according to the invention provides that the connecting elements in the plane of the PV module are arranged outside the active surface.
  • the connecting elements are preferably arranged at a distance of at least 20 mm from the active surface.
  • a further embodiment according to the invention provides that the connecting elements between the carrier plate and the fixing structure allow a rotational movement, so that a rotation within defined limits of the PV module is made possible by vibration, in particular wind influence. For this serve in particular pivot bearings or hinges.
  • the connecting elements allow a translational movement in the z-direction or at an angle ⁇ 90 ° to the support plate.
  • the translational movement is preferably limited by means of a stop to a range of less than 50 mm, preferably less than 10 mm.
  • the fixing structure preferably has at least one frame arranged outside the active surface and / or at least one rail.
  • the rails can be arranged on the side facing away from the active surface of the PV module. It is further preferred that the carrier plate is made of glass.
  • a method for reducing the radiation exchange of photovoltaic modules, wherein the module is combined with a shielding element which has a transmittance of ⁇ 90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3 to 20 ⁇ , so that the heat radiation of the PV module compared to the environment is reduced so that essentially no condensation of the PV module occurs.
  • the PV module contains at least one support plate with an active surface provided with solar cells and at least one fixing structure, wherein the support plate and the at least one fixing structure are connected via connecting elements so that each point in the Level of the active surface is freely movable in the plane perpendicular to the z-direction and by wind influence the active surface is set in vibration and so takes place a removal of deposits on the active surface.
  • the connecting elements are arranged in the plane of the PV module outside the active surface, wherein the distance to the active surface is preferably at least 20 mm.
  • low-frequency natural modes of the PV module can be excited, so that deposition of dirt on the active surface can be substantially prevented or located on the active surface deposits of dirt by the vibrations , especially triggered by wind, can be loosened and removed again.
  • a preferred variant of the method provides that a rotational movement of the carrier plate is made possible by the connecting elements.
  • a further variant of the method according to the invention provides that a translatory movement of the carrier plate in the z-direction or at an angle ⁇ 90 ° to the carrier plate is made possible by the connecting elements.
  • the PV module can then be moved by wind influence in a direction substantially perpendicular to the plane of the PV module z direction to a stop and then fall back due to the weight of the PV module to the starting position.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a variant of the erfindungsge MAESSEN device.
  • Fig. 2 shows the orientation of the device according to the invention according to FIG. Day.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention which has a PV module 3 with a module front side 2.
  • a plate 6 which is a plastic web plate or consists of a foamed plastic arranged.
  • the shielding effect can be enhanced if the plate 6 on the front and / or back also low-E coatings 5, 7 has.
  • shielding can be achieved by depositing a transparent low-E coating 1 on the module front side 2. This consists of a pyrolytically applied tin oxide layer.
  • the PV module on the back may have a low-E coating 4 which has been deposited pyrolytically.
  • such coatings on the module have the disadvantage that it also increases its temperature during operation of the module.
  • FIG. 2 shows the alignment of the PV module during sunshine during the day.
  • the plate 6 is arranged on the side facing away from the sunlight side of the PV module 3. Since the device according to the invention is rotatably mounted, a position can be approached at night with a tracking system in which the shielded rear side of the PV module 3 points upwards (see FIG.

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for converting solar radiation energy, comprising a photovoltaic (PV) module and a screening element, wherein the screening element has a transmittance factor of ≤ 90% in the thermal radiation range in the wavelength range of 3 to 20 µm, which reduces the thermal emission of the PV module from at least one surface of the PV module. The invention also relates to a method for reducing radiation exchange in photovoltaic modules, wherein the claimed screening element can reduce the heat emission with respect to the surroundings such that there is essentially no dewing of the PV module.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung des Strahlungsaustausches von photovoltaischen Modulen  Apparatus and method for reducing the radiation exchange of photovoltaic modules
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wandlung solarer Strahlungsenergie, die ein photovoltaisches (PV) Modul sowie ein Abschirmungselement aufweist, wobei das Abschirmungselement einen Transmissionsgrad von < 90% im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3 bis 20 μιη aufweist, das die thermische Abstrahlung des PV- Moduls an mindestens einer Oberfläche des PV-Moduls reduziert. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung des Strahlungsaustausches von photovoltaischen Modulen, bei dem durch das erfindungsgemäße Abschirmelement die Wärmeabstrahlung gegenüber der Umgebung so reduziert werden kann, dass im Wesentlichen keine Betauung des PV-Moduls auftritt. The present invention relates to a device for converting solar radiation energy, which has a photovoltaic (PV) module and a shielding element, wherein the shielding element has a transmittance of <90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3 to 20 μιη having the thermal radiation of the PV module is reduced on at least one surface of the PV module. Likewise, the invention relates to a method for reducing the radiation exchange of photovoltaic modules, in which by the shielding element according to the invention, the heat radiation from the environment can be reduced so that substantially no condensation of the PV module occurs.
Photovoltaische (PV) Module sind an vielen sonnenreichen, aber regenarmen Standorten einer starken Verschmutzung, insbesondere durch Ablagerung von Sand, Staub und Meersalzaerosolen (Solling), ausgesetzt (Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 3124-3131, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011; 19:211-217). Wenn eine regelmäßige Reinigung ausbleibt, können bereits nach wenigen Wochen Ertragseinbußen von 50% und mehr auftreten. Besonders kritisch ist die Kombination von Ablagerung und nächtlicher Betauung, weil dadurch stabile Schichten entstehen, die sich durch Wind nicht mehr wirksam abtragen lassen. Photovoltaic (PV) modules are on many sunny, but low-rain Sites of severe pollution, in particular by deposition of sand, dust and sea salt aerosols (Solling) exposed (Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 3124-3131, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011; 19: 211-217). If there is no regular cleaning, yield losses of 50% and more can occur after just a few weeks. Particularly critical is the combination of deposition and nocturnal condensation, because this creates stable layers that can no longer effectively be removed by wind.
Voraussetzung für die Betauung ist die Abkühlung der Module unter die Temperatur der Umgebungsluft. Diese Abkühlung erfolgt durch thermischen Strahlungsaustausch überwiegend mit dem Himmel, bei fehlender solarer Einstrahlung, und kann zu Temperaturdifferenzen von 3 bis 6° zwischen Umgebungsluft und Modul führen. Prerequisite for the condensation is the cooling of the modules below the temperature of the ambient air. This cooling takes place by thermal radiation exchange predominantly with the sky, in the absence of solar radiation, and can lead to temperature differences of 3 to 6 ° between the ambient air and the module.
Für die betroffenen Standorte wird eine häufige mechanische oder pneumatische Reinigung der Module empfohlen, bis hin zur täglichen Reinigung. Um die Haftung von Ablagerungen auf Moduloberflächen zu reduzieren, wurden verschiedene Anti-Soiling-Beschichtungen für Glasoberflächen vorgeschlagen. Diese Beschichtungen haben jedoch keinen Einfluss auf die Temperatur- und Tauproblematik, sondern sie verändern lediglich die Oberflächenenergie hin zu sehr kleinen (hydrophob) oder sehr großen Werten (hydrophil). For the affected sites, frequent mechanical or pneumatic cleaning of the modules is recommended, up to daily cleaning. In order to reduce the adhesion of deposits on module surfaces, various anti-soiling coatings have been proposed for glass surfaces. However, these coatings have no influence on the temperature and dew problems, but merely change the surface energy towards very small (hydrophobic) or very large values (hydrophilic).
Die WO 2012/028712 A2, US 2004/0055632 AI und US 6,911,593 B2 beschreiben eine Reinigung der Moduloberfläche durch elektrische Felder. WO 2012/028712 A2, US 2004/0055632 Al and US 6,911,593 B2 describe a cleaning of the module surface by electric fields.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den beschriebenen Strahlungsaustausch von PV-Modulen mit der Umgebung zu reduzieren, um eine Taubildung auf den PV-Modulen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren und damit den Reinigungsbedarf zu minimieren bzw. Ertragseinbußen des PV- Moduls zu verhindern. Object of the present invention is therefore to reduce the described radiation exchange of PV modules with the environment to prevent dew formation on the PV modules or at least reduce and thus to minimize the need for cleaning or to prevent loss of yield of the PV module ,
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Wandlung solarer Strahlungsenergie bereitgestellt, die ein photovoltaisches (PV) Modul sowie ein Abschirmungselement enthält. Das Abschirmungselement weist dabei einen Transmissionsgrad von < 90% im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3 bis 20 μιη auf. Durch das Abschirmungselement wird die thermische Abstrahlung des PV-Moduls an mindestens einer Oberfläche des PV-Moduls reduziert. This object is achieved by the device having the features of claim 1 and the method having the features of claim 11. The other dependent claims show advantageous developments. According to the invention, a device for the conversion of solar radiation energy is provided, which contains a photovoltaic (PV) module and a shielding element. The shielding element has a transmittance of <90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3 to 20 μιη. The shielding element reduces the thermal radiation of the PV module on at least one surface of the PV module.
Vorzugsweise weist das Abschirmungselement einen Transmissionsgrad für thermische Strahlung < 50%, bevorzugt < 15% auf. Preferably, the shielding element has a transmittance for thermal radiation <50%, preferably <15%.
Weiterhin ist es wichtig, dass das Abschirmungselement - bei Anbringung auf bzw. oberhalb der aktiven Seite des Moduls - eine hohe Transmission der Solarstrahlung zulässt. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Abschirmungselement einen mittleren Transmissionsgrad im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 1200 nm von mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% aufweist. Furthermore, it is important that the shielding element - when mounted on or above the active side of the module - allows a high transmission of solar radiation. In this case, it is preferable for the shielding element to have an average transmittance in the wavelength range from 380 nm to 1200 nm of at least 80%, particularly preferably at least 90%.
Das Abschirmungselement kann vorzugsweise eine Platte, Folie und/oder Be- schichtung sein. Im Falle einer Beschichtung werden bevorzugt gesputterte, pyrolysierte oder aufgedampfte Schichten eingesetzt. Besonders bevorzugt sind hierbei sogenannte Low-E-Schichten, die einen geringen Emissionsgrad aufweisen. Das Abschirmungselement enthält dabei vorzugsweise metallische Anteile bzw. enthält Metallverbindungen. Besonders bevorzugt enthält das Abschirmungselement Silber oder Zinn in metallischer Form oder in Form einer Verbindung. Vorzugsweise wird die Beschichtung auf der Rückseite und/oder Vorderseite des PV-Moduls abgeschieden. The shielding element may preferably be a plate, foil and / or coating. In the case of a coating, sputtered, pyrolyzed or vapor-deposited layers are preferably used. Particular preference is given here to so-called low-E layers, which have a low emissivity. The shielding element preferably contains metallic components or contains metal compounds. Particularly preferably, the shielding element contains silver or tin in metallic form or in the form of a compound. Preferably, the coating is deposited on the back and / or front of the PV module.
Wenn das Abschirmungselement eine Platte ist, werden hierbei vorzugsweise Platten mit einem Wärmedurchlasskoeffizienten von maximal 500 W/m2K, besonders bevorzugt maximal 50 W/m2K eingesetzt. If the shielding element is a plate, plates with a heat transfer coefficient of at most 500 W / m 2 K, particularly preferably a maximum of 50 W / m 2 K, are preferably used.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Platte zum PV-Modul beabstandet, wobei der Abstand zwischen Platte und PV-Modul bevorzugt mindestens 1 cm, besonders bevorzugt mindestens 3 cm, beträgt. Der maximale Abstand beträgt bevorzugt 50 cm. Vorzugsweise ist die Platte zusammen mit dem PV-Modul drehbar gelagert. In a preferred embodiment, the plate is spaced from the PV module, wherein the distance between the plate and PV module is preferably at least 1 cm, more preferably at least 3 cm. The maximum distance is preferably 50 cm. Preferably, the plate is rotatably mounted together with the PV module.
Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass die Platte mit einer Beschich- tung versehen ist, die einen niedrigen Emissionsgrad im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3 bis 20 μιη aufweist. Bei dieser Beschichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Low-E-Schicht. A further preferred variant provides that the plate is provided with a coating which has a low emissivity in the range of thermal radiation in the wavelength range from 3 to 20 μm. This coating is preferably a low-E layer.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das PV- Modul mindestens eine Trägerplatte mit einer aktiven, mit Solarzellen versehenen Fläche sowie mindestens eine Fixierungsstruktur, die mit der Trägerplatte über Verbindungselemente verbunden ist, aufweist. Dabei ist jeder Punkt in der durch das PV-Modul aufgespannten Ebene der aktiven Fläche in zu dieser Ebene senkrechter Richtung (z-Richtung) beweglich. A further embodiment according to the invention provides that the PV module has at least one carrier plate with an active surface provided with solar cells and at least one fixing structure which is connected to the carrier plate via connecting elements. Each point in the plane of the active surface spanned by the PV module is movable in a direction perpendicular to this plane (z-direction).
Die erfindungsgemäße freie Beweglichkeit in der z-Richtung ermöglicht somit eine Vibration der aktiven Fläche, wodurch die Ablagerung von Schmutz aus der Umgebungsluft drastisch reduziert werden kann bzw. bereits abgelagerter Schmutz abgetragen werden kann. The inventive free mobility in the z-direction thus enables a vibration of the active surface, whereby the deposition of dirt from the ambient air can be drastically reduced or already deposited dirt can be removed.
Unter Beweglichkeit in z-Richtung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass diese Beweglichkeit auf eine bestimmte Distanz limitiert ist, die beispielsweise durch Anschläge o.ä. festgelegt werden kann. Within the scope of the present invention, mobility in the z-direction is to be understood as meaning that this mobility is limited to a certain distance, which can be achieved, for example, by stops or the like. can be determined.
Diese erfindungsgemäße Variante sieht somit vor, dass die aktive Fläche, d.h. die mit den Solarzellen versehene Fläche des PV-Moduls frei von festgelagerten Punkten in der Ebene der aktiven Fläche ist. This variant according to the invention thus provides that the active area, i. the area of the PV module provided with the solar cells is free of fixed points in the plane of the active area.
Durch die erfindungsgemäße freie Lagerung der aktiven Fläche ist es möglich, dass durch Vibration, z.B. durch Windeinfluss, niederfrequente Eigenschwingungsmoden des PV-Moduls angeregt werden. Due to the inventive free storage of the active surface, it is possible that by vibration, e.g. be excited by wind influence, low-frequency natural modes of the PV module.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform des PV-Moduls sieht vor, dass die Verbindungselemente in der Ebene des PV-Moduls außerhalb der aktiven Fläche angeordnet sind. Die Verbindungselemente sind dabei vorzugsweise in einem Abstand von mindestens 20 mm zur aktiven Fläche angeordnet. Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Verbindungselemente zwischen Trägerplatte und Fixierungsstruktur eine Drehbewegung zulassen, sodass durch Vibration, insbesondere Windeinfluss, eine Drehung in definierten Grenzen des PV-Moduls ermöglicht wird. Hierfür dienen insbesondere Drehlager oder Drehgelenke. An embodiment of the PV module according to the invention provides that the connecting elements in the plane of the PV module are arranged outside the active surface. The connecting elements are preferably arranged at a distance of at least 20 mm from the active surface. A further embodiment according to the invention provides that the connecting elements between the carrier plate and the fixing structure allow a rotational movement, so that a rotation within defined limits of the PV module is made possible by vibration, in particular wind influence. For this serve in particular pivot bearings or hinges.
Eine weitere erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass die Verbindungselemente eine translatorische Bewegung in z-Richtung oder in einem Winkel < 90° zur Trägerplatte zulassen. Die translatorische Bewegung ist dabei vorzugsweise mittels eines Anschlages auf einen Bereich kleiner 50 mm, bevorzugt kleiner 10 mm beschränkt. Another variant of the invention provides that the connecting elements allow a translational movement in the z-direction or at an angle <90 ° to the support plate. The translational movement is preferably limited by means of a stop to a range of less than 50 mm, preferably less than 10 mm.
Vorzugsweise weist die Fixierungsstruktur mindestens einen außerhalb der aktiven Fläche angeordneten Rahmen und/oder mindestens eine Schiene auf. Die Schienen können hierbei auf der der aktiven Fläche abgewandten Seite des PV-Moduls angeordnet sein. Es ist weiter bevorzugt, dass die Trägerplatte aus Glas besteht. The fixing structure preferably has at least one frame arranged outside the active surface and / or at least one rail. The rails can be arranged on the side facing away from the active surface of the PV module. It is further preferred that the carrier plate is made of glass.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Reduzierung des Strahlungsaustausches von photovoltaischen Modulen bereitgestellt, wobei das Modul mit einem Abschirmungselement, das einen Transmissionsgrad von < 90% im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3 bis 20 μιη aufweist, so kombiniert wird, dass die Wärmeabstrahlung des PV-Moduls gegenüber der Umgebung so reduziert wird, dass im wesentlichen keine Betauung des PV-Moduls auftritt. According to the invention, a method is also provided for reducing the radiation exchange of photovoltaic modules, wherein the module is combined with a shielding element which has a transmittance of <90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3 to 20 μιη, so that the heat radiation of the PV module compared to the environment is reduced so that essentially no condensation of the PV module occurs.
Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das PV-Modul mindestens eine Trägerplatte mit einer aktiven, mit Solarzellen versehenen Fläche und mindestens eine Fixierungsstruktur enthält, wobei die Trägerplatte und die mindestens eine Fixierungsstruktur über Verbindungselemente so verbunden werden, dass jeder Punkt in der Ebene der aktiven Fläche in zur Ebene senkrechter z-Richtung frei beweglich ist und durch Windeinfluss die aktive Fläche in Schwingung versetzt wird und so ein Abtrag von Ablagerungen auf der aktiven Fläche erfolgt. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente in der Ebene des PV-Moduls außerhalb der aktiven Fläche angeordnet, wobei der Abstand zur aktiven Fläche vorzugsweise mindestens 20 mm beträgt. A further variant of the method according to the invention provides that the PV module contains at least one support plate with an active surface provided with solar cells and at least one fixing structure, wherein the support plate and the at least one fixing structure are connected via connecting elements so that each point in the Level of the active surface is freely movable in the plane perpendicular to the z-direction and by wind influence the active surface is set in vibration and so takes place a removal of deposits on the active surface. Preferably, the connecting elements are arranged in the plane of the PV module outside the active surface, wherein the distance to the active surface is preferably at least 20 mm.
Durch den Einfluss von Vibrationen, insbesondere ausgelöst durch Wind, können vorzugsweise niederfrequente Eigenschwingungsmoden des PV-Moduls angeregt werden, sodass eine Ablagerung von Schmutz auf der aktiven Fläche im Wesentlichen verhindert werden kann oder dass sich auf der aktiven Fläche befindliche Ablagerungen von Schmutz durch die Vibrationen, insbesondere ausgelöst durch Wind, wieder gelöst und abgetragen werden können. Due to the influence of vibrations, in particular triggered by wind, preferably low-frequency natural modes of the PV module can be excited, so that deposition of dirt on the active surface can be substantially prevented or located on the active surface deposits of dirt by the vibrations , especially triggered by wind, can be loosened and removed again.
Eine bevorzugte Variante des Verfahrens sieht vor, dass durch die Verbindungselemente eine Drehbewegung der Trägerplatte ermöglicht wird. A preferred variant of the method provides that a rotational movement of the carrier plate is made possible by the connecting elements.
Eine weitere erfindungsgemäße Variante des Verfahrens sieht vor, dass durch die Verbindungselemente eine translatorische Bewegung der Trägerplatte in z-Richtung oder in einem Winkel < 90° zur Trägerplatte ermöglicht wird. Das PV-Modul kann dann durch Windeinfluss in im Wesentlichen zur Ebene des PV-Moduls senkrechter z-Richtung bis zu einem Anschlag bewegt wird und anschließend aufgrund des Eigengewichtes des PV-Moduls in die Ausgangsposition zurückfallen. A further variant of the method according to the invention provides that a translatory movement of the carrier plate in the z-direction or at an angle <90 ° to the carrier plate is made possible by the connecting elements. The PV module can then be moved by wind influence in a direction substantially perpendicular to the plane of the PV module z direction to a stop and then fall back due to the weight of the PV module to the starting position.
Anhand der nachfolgenden Figuren soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen. The object according to the invention is intended to be explained in more detail with reference to the following figures, without wishing to restrict it to the specific embodiments shown here.
Fig. 1 zeigt anhand einer Schnittdarstellung eine Variante der erfindungsge mäßen Vorrichtung. Fig. 1 shows a sectional view of a variant of the erfindungsge MAESSEN device.
Fig. 2 zeigt die Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig am Tag. Fig. 2 shows the orientation of the device according to the invention according to FIG. Day.
Fig. 3 zeigt die Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei Nacht. In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die ein PV-Modul 3 mit einer Modulfrontseite 2 aufweist. In einer Entfernung von 20 cm zur Rückseite des PV-Moduls 3 ist eine Platte 6, die eine Kunststoff- Stegplatte ist oder aus einem geschäumten Kunststoff besteht, angeordnet. Die abschirmende Wirkung kann verstärkt werden, wenn die Platte 6 auf der Vorderseite und/oder Rückseite ebenfalls Low-E-Beschichtungen 5, 7 aufweist. Bei nicht drehbar gelagerten Modulen kann eine Abschirmung erzielt werden, indem auf der Modulfrontseite 2 ist eine transparente Low-E-Beschichtung 1 abgeschieden wird. Diese besteht aus einer pyrolytisch aufgebrachten Zinnoxidschicht. Weiterhin kann das PV-Modul auf der Rückseite eine Low-E- Beschichtung 4 aufweisen, die pyrolytisch abgeschieden wurde. Solche Be- schichtungen auf dem Modul haben jedoch den Nachteil, dass sie auch im Betrieb des Moduls seine Temperatur erhöht. Fig. 3 shows the orientation of the device according to the invention according to FIG. 1 at night. FIG. 1 shows a device according to the invention which has a PV module 3 with a module front side 2. At a distance of 20 cm to the back of the PV module 3 is a plate 6, which is a plastic web plate or consists of a foamed plastic arranged. The shielding effect can be enhanced if the plate 6 on the front and / or back also low-E coatings 5, 7 has. In the case of non-rotatably mounted modules, shielding can be achieved by depositing a transparent low-E coating 1 on the module front side 2. This consists of a pyrolytically applied tin oxide layer. Furthermore, the PV module on the back may have a low-E coating 4 which has been deposited pyrolytically. However, such coatings on the module have the disadvantage that it also increases its temperature during operation of the module.
In Figur 2 ist die Ausrichtung des PV-Moduls bei Sonneneinstrahlung am Tage dargestellt. Hierbei ist die Platte 6 auf der vom Sonnenlicht abgewandten Seite des PV-Moduls 3 angeordnet. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung drehbar gelagert ist, kann nachts mit einem Nachführsystem eine Position angefahren werden, bei der die abgeschirmte Rückseite des PV-Moduls 3 nach oben zeigt (s. Fig. 3). FIG. 2 shows the alignment of the PV module during sunshine during the day. Here, the plate 6 is arranged on the side facing away from the sunlight side of the PV module 3. Since the device according to the invention is rotatably mounted, a position can be approached at night with a tracking system in which the shielded rear side of the PV module 3 points upwards (see FIG.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Wandlung solarer Strahlungsenergie enthaltend ein photovoltaisches (PV) Modul sowie ein Abschirmungselement, wobei das Abschirmungselement einen Transmissionsgrad von < 90 % im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3-20 μιη aufweist, das die thermische Abstrahlung des PV-Moduls an mindestens einer Oberfläche des PV-Moduls reduziert. 1. A device for converting solar radiation energy containing a photovoltaic (PV) module and a shielding element, wherein the shielding element has a transmittance of <90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3-20 μιη, the thermal radiation of the PV module reduced at least one surface of the PV module.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement einen Transmissionsgrad von < 50 %, bevorzugt < 15 % im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3-20 μιη aufweist.  characterized in that the shielding element has a transmittance of <50%, preferably <15% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3-20 μιη.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement einen mittleren Transmissionsgrad im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 1200 nm von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90 % aufweist.  characterized in that the shielding element has an average transmittance in the wavelength range of 380 nm to 1200 nm of at least 80%, preferably at least 90%.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement eine Platte, eine Folie und/oder eine Beschichtung, bevorzugt eine gesputterte, pyrolisierte oder aufgedampfte Schicht, besonders bevorzugt eine Low-E-Schicht ist, wobei das Material der Schicht bevorzugt metallische Anteile oder deren Verbindungen enthält, insbesondere Silber oder Zinn.  characterized in that the shielding element is a plate, a film and / or a coating, preferably a sputtered, pyrolized or vapor-deposited layer, particularly preferably a low-E layer, wherein the material of the layer preferably contains metallic components or their compounds, in particular Silver or tin.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5. Apparatus according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der Rückseite und/oder der Vorderseite des PV-Moduls abgeschieden ist. characterized in that the coating on the back and / or the front of the PV module is deposited.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, 6. Apparatus according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Platte einen Wärmedurchlasskoeffizient von maximal 500 W/m2K, bevorzugt maximal 50 W/m2K aufweist. characterized in that the plate has a heat transfer coefficient of at most 500 W / m 2 K, preferably at most 50 W / m 2 K.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, 7. Device according to one of claims 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Platte zum PV-Modul beabstandet ist und die Platte zusammen mit dem PV-Modul bewegbar ist, wobei der Abstand zwischen Platte und PV-Modul bevorzugt mindestens 1 cm, besonders bevorzugt mindestens 3 cm beträgt.  characterized in that the plate is spaced from the PV module and the plate is movable together with the PV module, wherein the distance between the plate and PV module is preferably at least 1 cm, more preferably at least 3 cm.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das PV-Modul mindestens eine Trägerplatte mit einer aktiven, mit Solarzellen versehenen Fläche sowie mindestens eine Fixierungsstruktur, die mit der Trägerplatte über Verbindungselemente verbunden ist, aufweist, wobei jeder Punkt in der durch das PV-Modul aufgespannten Ebene der aktiven Fläche in zu dieser Ebene senkrechter Richtung (z-Richtung) beweglich ist.  characterized in that the PV module comprises at least one support plate having an active solar cell surface and at least one fixation structure connected to the support plate via connecting elements, each point in the plane defined by the PV module plane of the active surface is movable in this direction vertical direction (z-direction).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente in der Ebene des PV-Moduls außerhalb der aktiven Fläche angeordnet sind, insbesondere in einem Abstand zur aktiven Fläche von mindestens 20 mm.  characterized in that the connecting elements are arranged in the plane of the PV module outside the active surface, in particular at a distance from the active surface of at least 20 mm.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente eine Drehbewegung zulassen und insbesondere ein Drehlager oder Drehgelenk aufweisen und/oder dass die Verbindungselemente eine  characterized in that the connecting elements allow a rotational movement and in particular have a rotary bearing or swivel joint and / or that the connecting elements a
translatorische Bewegung in z-Richtung oder in einem Winkel < 90° zur Trägerplatte zulassen. translatory movement in z-direction or at an angle <90 ° to Allow carrier plate.
11. Verfahren zur Reduzierung des Strahlungsaustausches von photovolta- ischen Modulen, wobei das Modul mit einem Abschirmungselement, das einen Transmissionsgrad von < 90% im Bereich der thermischen Strahlung im Wellenlängenbereich von 3-20 μιη aufweist, kombiniert wird, dass die Wärmeabstrahlung des PV-Moduls gegenüber der Umgebung so reduziert wird, dass im Wesentlichen keine Betauung des PV-Moduls auftritt. 11. A method for reducing the radiation exchange of photovoltaic modules, wherein the module is combined with a shielding element having a transmittance of <90% in the range of thermal radiation in the wavelength range of 3-20 μιη, that the heat radiation of the PV Module compared to the environment is reduced so that essentially no condensation of the PV module occurs.
12. Verfahren nach Anspruch 11, 12. The method according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement einen Emissionsgrad von < 90 %, bevorzugt < 50 % und besonders bevorzugt < 15 % besitzt.  characterized in that the shielding element has an emissivity of <90%, preferably <50% and particularly preferably <15%.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, 13. The method according to any one of claims 11 or 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement eine mittleren Transmissionsgrad im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 1200 nm von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90 % besitzt.  characterized in that the shielding element has an average transmittance in the wavelength range of 380 nm to 1200 nm of at least 80%, preferably at least 90%.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, 14. The method according to any one of claims 11 or 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement eine Be- schichtung, insbesondere eine Low-E-Schicht ist, die auf der Rückseite und/oder Vorderseite des PV-Moduls mittels Sputtern, Pyrolyse oder Dampfabscheidung aufgebracht ist, wobei das Material der Beschich- tung bevorzugt metallische Anteile oder deren Verbindungen, insbesondere Silber oder Zinn, enthält.  characterized in that the shielding element is a coating, in particular a low-E layer, which is applied to the rear side and / or front side of the PV module by sputtering, pyrolysis or vapor deposition, wherein the material of the coating is preferably metallic Shares or their compounds, in particular silver or tin contains.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, 15. The method according to any one of claims 11 or 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungselement aus einer zum PV-Modul beabstandeten Platte besteht, die gemeinsam mit dem PV-Modul drehbar gelagert ist, wobei die zum PV-Modul beabstandete Platte bevorzugt so drehbar ist, dass das PV-Modul durch das Abschirmungselement abgedeckt wird. characterized in that the shielding element consists of a PV module spaced plate rotatably supported together with the PV module, the PV module spaced apart Plate is preferably rotatable so that the PV module is covered by the shielding element.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das PV-Modul mindestens eine Trägerplatte mit einer aktiven, mit Solarzellen versehenen Fläche und mindestens eine Fixierungsstruktur enthält, wobei die Trägerplatte und die mindestens eine Fixierungsstruktur über Verbindungselemente so verbunden werden, dass jeder Punkt in der Ebene der aktiven Fläche in zur Ebene senkrechter z-Richtung frei beweglich ist und durch Wind- einfluss die aktive Fläche in Schwingung versetzt wird und so ein Abtrag von Ablagerungen auf der aktiven Fläche erfolgt. characterized in that the PV module comprises at least one support plate with an active solar cell surface and at least one fixing structure, wherein the support plate and the at least one fixing structure are connected via connecting elements so that each point in the plane of the active surface in the In the plane of the vertical z-direction, it is free to move and the active surface is set in vibration by the influence of wind, thus removing deposits on the active surface.
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