солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии (варианты)

Формула изобретения

1. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде оптически прозрачного элемента из материала с коэффициентом преломления n, имеющего коническую отражающую поверхность, входную грань и выходную грань меньшего размера в форме круга с установленным на ней фотопреобразователем, отличающийся тем, что входная грань концентратора выполнена в виде прямоугольника.

2. Солнечный фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор энергии в виде оптически прозрачного элемента из материала с коэффициентом преломления n с боковой отражающей поверхностью, входную грань и меньшего размера выходную грань с установленным на ней фотопреобразователем, отличающийся тем, что фотопреобразователь выполнен с двусторонней чувствительностью, а на его другой стороне с примыканием выходной гранью установлен дополнительный концентратор энергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным фотоэлектрическим модулям с концентраторами излучения для получения электричества.

Известен фотоэлектрический модуль, содержащий концентратор солнечной энергии, выполненный в виде оптически прозрачной призмы полного внутреннего отражения, имеющей форму усеченной пирамиды (а.с. СССР N 1620784б МКИ⁶ F 24J 2/08, БИ N2, 1991г.).

Разновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения. Фотопреобразователь установлен в контакте с гранью выхода излучения, т.Е. в контакте с меньшим основанием. Отношение площадей граней призмы, содержащих рабочую поверхность и солнечные элементы, определяет коэффициент концентрации солнечного фотоэлектрического модуля.

Недостатком данного конструктивного решения является необходимость обрезать круглые пластины кремния, что приводит к увеличению стоимости модуля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является фотоэлектрический модуль, содержащий оптический элемент с трапециевидным поперечным сечением, боковые грани которого выполнены отражающими излучение, а разновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения, имеющий форму усеченного конуса (а.с. СССР N1048260, МКИ⁶ F24J3/02, БИ N38, 1983 г.).

Коэффициент заполнения поверхности в этом случае мал, следовательно, значительная часть солнечного излучения не попадает на поверхность фотопреобразователя, что приводит к снижению выходной мощности фотоэлектрического модуля.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени концентрации солнечного излучения в фотоэлектрическом модуле и снижение его стоимости за счет рационального использования площади рабочей поверхности концентратора и упрощения технологии изготовления фотоэлектрического модуля.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается удельная мощность оптического элемента, упрощается технология изготовления фотоэлектрического модуля и снижается его стоимость.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в солнечном фотоэлектрическом модуле с концентратором энергии, имеющем оптически прозрачный элемент с входной и выходной гранями, фотопреобразователь, выходная грань выполнена в форме круга. Фотопреобразователь с двухсторонней чувствительностью установлен на выходных гранях двух концентраторов, направленных в противоположные стороны.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3.

На фиг.1 представлена общая схема солнечного фотоэлектрического модуля с концентратором энергии с ходом лучей.

На фиг.2 изображен общий вид солнечного фотоэлектрического модуля.

На фиг. 3 представлен сдвоенный солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии.

Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии содержит оптический прозрачный элемент 1, выполненный из материала с коэффициентом преломления n, коническую отражающую поверхность 2, прямоугольную входную грань 3 и выходную грань 4, на которой установлен фотопреобразователь 5. Причем выходная грань 4 выполнена меньшего размера по отношению к входной грани 3 и выполнена в форме круга.

Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии работает следующим образом:

Солнечное излучение попадает на входную грань 3 входа концентратора, проникает внутрь, достигая конических отражающих поверхностей 2, на которых нанесено отражающее покрытие, отражается к грани 3 входа излучения под углом полного внутреннего отражения, после чего отражается к выходной грани 4 выхода оптического излучения из концентратора, где установлен фотопреобразователь 5, который преобразует излучение в электрический ток. В сдвоенном солнечном фотоэлектрическом модуле с концентратором энергии фотопреобразователь 5 с двухсторонней чувствительностью установлен на выходных гранях 4 двух концентраторов, направленных в противоположные стороны. Работает солнечный фотоэлектрический модуль аналогичным образом.

Угол между конической поверхностью и поверхностью входа излучения подбирается из соотношения = 2, где - угол полного внутреннего отражения для материала концентратора, с коэффициентом преломления n, причем = arcsin 1/n.

При этом максимальная концентрация излучения будет достигнута при выполнении условия: d = 2h tg2, где h - высота поперечного сечения оптического элемента; d - ширина меньшего основания оптического элемента.