Für nähere Einzelheiten
zu solchen Konzentrator-Photovoltaik-Vorrichtungen wird auf die
nicht vorveröffentlichte
deutsche Patentanmeldung
DE
10 2005 033 272.2 der Anmelderin verwiesen.
Im
Bereich der Nutzung der Solarenergie ist seit ca. 50 Jahren bekannt,
dass Sonnenenergie durch Silizium in elektrischen Strom umgewandelt werden
kann. Bei den heute üblichen
Solarzellen wird meist mono- oder multikristallines Silizium verwendet.
Die Leistung dieser Solarzellen ist allerdings relativ gering, da
sie nur ein begrenztes Spektrum der auftreffenden Strahlung in elektrischen
Strom umwandeln. Große
Erfolge in Richtung auf eine deutlich höhere Effizienz mit über 39 %
Umwandlung der Solarstrahlung sind in den letzten Jahren mit Hochleistungs-PV-Zellen
aus höhenwertigen
Halbleiterverbindungen (III-IV- Halbleitermaterial) wie z.B. Gallium-Arsenid
(GaAs) erzielt worden.
Solche
Zellen auf Halbleitermaterialbasis können stufenartig als Tandem-,
Tripelzellen oder Viertach-Stapelzellen aufgebaut werden und nutzen dadurch
ein breiteres Licht-Frequenzspektrum.
Die
großflächige Produktion
solcher Zellen ist jedoch sehr kostenintensiv. Es wurde daher der Ansatz
gewählt,
das einfallende Sonnenlicht auf eine sehr kleine Fläche von
z.B. unter 1 mm2 zu konzentrieren. Nur für diese
kleine Fläche
ist dann eine Solarzelle notwendig. Der Materialeinsatz kann dann bei
unter 1 gegenüber
dem flächigen
Einsatz solcher Zellen liegen. Durch die Konzentration lässt sich
die hohe Lichtausbeute von Hochleistungs-PV-Zellen von z.Zt. über 39 %
nutzen. Da nur die Verbindung mehrerer Solar-Einheiten einen wirtschaftlichen
Einsatz eines solchen PV-Systems ermöglicht, werden diese vorzugsweise
zu einem PV-Konzentratormodul zusammengefasst.
Die
bisher eingesetzten Systeme arbeiten überwiegend mit relativ großen Fresnellinsen
mit einer relativ großen
Brennweite, was zu einer erheblichen Stärke der Module führt. Deren
Kombination zu leistungsfähigen
Einheiten (Solarkraftwerken) führt zu
sehr großem
Gewicht (1t Gewicht pro Kilowatt), so dass die Anforderungen an
die Statik eines Nachführsystems,
mit dem die PV-Module
dem Sonnenlicht nachgeführt
werden, aufgrund z.B. der Windkräfte beträchtlich
sind. Wegen des hohen Aufwands konnten daher die bekannten Konzentratorsysteme
trotz des hohen Wachstums der photovoltaischen Stromerzeugung keine
Verbreitung finden.
Zwar
wurden in den letzten Jahren auch Konzentratorsysteme mit kleinflächigen Optiken
vorgestellt, die ebenfalls z.T. eine mehr als 500-fache Konzentration
des Sonnenlichts ermöglichten.
In diesem Fall sind jedoch sehr viele Zellen notwendig (z.B. ca.
1.5 Millionen Zellen für
500 kW Leistung 30% „Leistung" der Solarzellen),
um ein wirtschaftlich arbeitendes Solarkraftwerk zu erstellen. Problematisch
ist bisher die Abführung
hoher Wärmekonzentrationen
nach außen
sowie der Schutz der empfindlichen Solarzellen vor Umwelteinflüssen, insbesondere
eindringender Feuchtigkeit und Gase.
Weiterhin
verursachen die konstruktiven Probleme der exakten relativen Positionierung
der Konzentratoroptik und der jeweiligen Solarzelle so, dass jede
Zelle sich in dem entsprechenden Brennpunkt befindet, in den bisher
gewählten
Ansätzen
einen erheblichen Aufwand, der die beabsichtigte Kostenersparnis
weitgehend aufzehrt. Die Probleme der relativen Positionierung der
Solarzellen zur Kozentratoroptik limitieren die mögliche Konzentration
und damit die Größe der Solarzellen.
Eine
relative Positionierung der Konzentratoroptik gegenüber den
Solarzellen funktioniert in Laborversuchen bereits leidlich. Es
gilt jedoch, auch Konstruktionen und Herstellverfahren bereit zu
stellen, mit denen auch in der Praxis möglichst hohe Lichtintensität mit möglichst
geringem Aufwand möglichst
lange ausgenutzt werden kann.
Der
genaue Aufbau eines PV-Konzentratormoduls und dadurch die genaue
Positionierung der Solarzellen relativ zur Konzentratoroptik im
Stand der Technik ist durch viele Faktoren beeinflusst, auch solche
die sich im Betrieb ändern,
und daher für
die Praxis nur schwer in Griff zu bekommen sind.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Photovoltaik-Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des beigefügten
Anspruchs 1, die die Vorteile der PV-Konzentratortechnologie nutzt, so aufzubauen, dass
die oben genannten Nacheile vermieden werden und einen genauen Aufbau
einer PV-Vorrichtung und dadurch die relative Positionierung der
Konzentratoroptik zu den Solarzellen erleichtert wird, und dass
sich so eine Photovoltaik-Vorrichtung mit geringem Aufwand in Serie
herstellen lässt.
Diese
Aufgabe wir durch eine Konzentrator-Photovoltaik-Vorrichtung mit
den Merkmalen des hier beigefügten
Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die
erfindungsgemäße Photovoltaik-Vorrichtung
zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie
weist Solarzellen auf, die jeweils in Abstand von der wenigstens
einen Lichteintrittsplatte auf deren sonnenabgewandten Seite im
Inneren eines Gehäuses
angeordnet sind und eine kleinere Fläche als eine Lichteintrittsfläche der
Lichteintrittsplatte einnehmen. Dabei weist die Lichteintrittsplatte eine
optische Einheit zum Konzentrieren oder Bündeln der durch die Lichteintrittsfläche der
Lichteintrittsplatte eintretende Sonnenstrahlung auf die kleineren
Flächen
der Solarzellen auf. Anders als bei bekannten Photovoltaik-Vorrichtungen
zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie, weist
das Gehäuse
zum Bilden der Seitenwände
ein Spritzgussteil aus einem ersten Material auf, das zum Spritzgießen geeignet
ist.
Bei
der Anfertigung der Seitenwände
im Spritzgussverfahren können
die Seitenwände
eine genaue Form bzw. Dimensionierung erhalten, die zu einer erhöhten Genauigkeit
bei der relativen Positionierung solch angefertigter Seitenwände gegenüber der
zugehörigen
Lichteintrittsplatte in einem automatisierten Aufbauverfahren einer
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung mittels üblich angewendeten
Positionierungsmethoden für
Spritzgussteile führt.
Durch die Spritzgusstechnik können
auch sehr komplexe Gehäuseteile
einfach und in industrieller Großserie sehr kostengünstig gefertigt
werden. Dadurch erreicht man eine größere Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten;
und es lassen sich einfach viele Funktionen, wie Unterbringung von
Kanälen,
Positionierung, Abdichtung, Wetterschutz, erreichen.
Die
Befestigung der Lichteintrittsplatte an dem Gehäuse kann einfach durch Kleben
erfolgen.
Für eine weitere
und dauerhafte Stabilisierung der relativen Position der Lichteintrittsplatte
gegenüber
des Gehäuses
kann das Gehäuse
seitlich ein Ventil zur Einführung
von Gas in das Gehäuse bzw.
Abführung
von Gas und/oder Dampf aus dem Gehäuse aufweisen. Mit Hilfe solch
eines Ventils kann aus dem Gehäuse
Luft und/oder Wasserdampf abgeführt
werden und so ein Unterdruck in dem Gehäuse erzeugt werden, wodurch
die Lichteintrittsplatte als Folge des Unterschieds zwischen dem
Außendruck
und dem Druck im Inneren des Gehäuses
auf die der Lichteintrittsplatte zugewandten Seite des Gehäuses zusätzlich fixiert
wird.
Das
Spritzgussteil kann aus nicht transparentem Material ausgebildet
sein, was zu einem reduzierten Wärmetransport
durch Wärmestrahlung
von außen
zu den Solarzellen führt.
Vorteilhafterweise
ist das Spritzgussteil aus einer Kunststoffmischung gebildet. Wegen
seiner großen
Formbarkeit ist Kunststoff besonders geeignet als Formmasse im Spritzgussverfahren.
Kunststoff ist sehr kostengünstig
und leichtgewichtig, so dass insgesamt die Vorrichtung günstiger
und leichter wird. Außerdem
können
durch das geringe Gewicht die Nachführungsvorrichtungen (Nachführung zur
Sonne) einfacher gestaltet werden.
Die
Verwendung von insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff bei der Anfertigung
des Spritzgussteils führt
zur Erhöhung
der Lebensdauer und der Betriebssicherheit einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Energie,
da insbesondere glasverstärkter
Kunststoff eine hohe Bruchfestigkeit und Temperaturbeständigkeit
aufweist. Insbesondere kann eine Kunststoffmischung ausgewählt werden,
die einen bestimmten Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der zu einem
besonders geeigneten bzw. vorteilhaften Ausdehnungsverhalten des
Gehäuses
führt.
Ein
vorteilhaftes Ausdehnungsverhalten des Gehäuses wird z.B. erreicht durch
die Verwendung eines Spritzgussteils, das aus glasfaserverstärktem Kunststoff
gebildet ist.
Ein
besonders vorteilhaftes Ausdehnungsverhalten des Gehäuses wird
erreicht durch die Verwendung eines Spritzgussteils, das aus glasfaserverstärktem Kunststoff
mit einem Glasfaseranteil von 10 bis 50 Gew.-% gebildet ist.
Glasfaserverstärkte Kunststoffe
sind außerdem
kostengünstig,
temperaturbeständig
und weisen eine hohe Bruchdehnung und dadurch eine kleine Bruchanfälligkeit
auf, wodurch ihre Verwendung bei der Anfertigung des Gehäuses zu
einer erhöhten
Lebensdauer und einer kostengünstigeren Herstellung einer
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung führt.
Zusätzlich kann
das Spritzgussteil aus gefärbtem
Material, insbesondere gefärbtem
Kunststoff gebildet sein oder nachträglich eingefärbt sein,
beispielsweise durch Spritzen oder Tauchen. Durch das Vorhandensein
des farbtragenden Spritzgussteils wird eine erfindungsgemäße Photovoltaik-Vorrichtung dadurch
besonders einfach und günstig
aufgebaut, dass die relative Positionierung des Gehäuses an
der Lichteintrittsplatte mit Hilfe der Orientierung an einer oberen,
der Lichteintrittsplatte zugewandten Seite des Spritzgussteils des
Gehäuses
erfolgt. Keine weiteren Positionierungsmerkmale sind notwendig.
Zudem
kann das Gehäuse
einen zusätzlichen
oberen, der Lichteintrittsplatte zugewandten und/oder unteren, der
Lichteintrittsplatte abgewandten umlaufenden Gehäuserahmen aufweisen, der insbesondere
als Spritzgussteil ausgebildet ist. Der obere Rahmen ermöglicht eine
noch genauere Positionierung des Gehäuses gegenüber der Lichteintrittsplatte
durch die erleichterte Erkennung des der Lichteintrittsplatte zugewandten
oberen Teils des Gehäuses
mittels des oberen Rahmens. Der obere seitlich umlaufende Rahmen
befindet sich in dem unmittelbar über dem Gehäuse auf dessen der Lichteintrittsfläche zugewandten
Seite unmittelbar seitlich angrenzenden und kennzeichnenden Raum.
Der untere seitlich umlaufende Rahmen kann sich in dem unmittelbar
unter dem Gehäuse
auf dessen der Lichteintrittsfläche
abgewandten Seite unmittelbar seitlich angrenzenden und kennzeichnenden
Raum befinden. Der untere Rahmen kann in ähnlicher Weise wie der oberen
Rahmen eine erleichterte und genauere Positionierung des Gehäuses von
unten, d.h. von der der Lichteintrittsfläche abgewandten Seite, in einem automatisierten,
dadurch kostengünstigeren
Aufbauverfahren einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
ermöglichen.
Der obere Rahmen dient auch zu einer verbesserten Abdichtungsmöglichkeit des
Inneren des Gehäuses
von oben durch die Lichteintrittsplatte. Der untere Rahmen kann
zu einer verbesserten Abdichtungsmöglichkeit des Inneren des Gehäuses von
unten dienen.
Im
Spritzgussverfahren kann der obere Rahmen auf einer oberen Ecke
auf der der Lichteintrittsfläche
zugewandten Seite eine Positionierungsmarke erhalten. In diesem
Fall sinken die Herstellungskosten einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie,
da die relative Positionierung des Gehäuses gegenüber der Lichteintrittsplatte
nur anhand der Positionierung der Positionierungsmarke der oberen
Rahmen gegenüber
der entsprechenden Ecke bzw. der auf der entsprechenden Ecke vorhandenen
Positionierungsmarke der zugehörigen
Lichteintrittsplatte geschieht. Im Spritzgussverfahren kann auch
der untere Rahmen einer der oberen Ecke entsprechenden unteren Ecke
auf der der Lichteintrittsfläche
abgewandten Seite eine Positionierungsmarke erhalten. In diesem
Fall sinken die Herstellungskosten einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie
noch mehr, da die Positionierung des Gehäuses von unten, d.h. von der
der Lichteintrittsplatte abgewandten Seite nur anhand der Positionierung
der Positionierungsmarke auf der unteren Rahmen geschieht.
Vorteilhafterweise
ist das Spritzgussteil ein Metallspritzgussteil, insbesondere aus
Leichtmetall, wie Aluminium, oder ein in MIM-Technik (aus englisch:
metal injection molding) gefertigtes Teil. Bei der MIM-Technik wird
Metallpulver mit einem Kunststoff erhitzt und dann in eine Form
eingespritzt. Also hat ein in MIM-Technik gefertigtes Teil sowohl
die Vorteile bei der Anwendung von Metall, als auch die Vorteile bei
der Anwendung von Kunststoff.
Eine
erfindungsgemäße Photovoltaik-Vorrichtung
mit niedrigem Gewicht als Folge für die Verwendung von Leichtmetall
für das
Gehäuse
hat den Vorteil, dass die Nachführung
solcher leichten Module zur Lichtquelle vereinfacht wird.
Alternativ
kann das Gehäuse
auf der der Lichteintrittsplatte entgegengesetzten Seite wenigstens
eine Grundplatte aus einem zweiten Material mit einer größeren Wärmeleitfähigkeit
als das erste Material aufweisen. Die größere Wärmeleitfähigkeit der Grundplatte gegenüber der
Wärmeleitfähigkeit
des Gehäuses
führt zu
einer guten Ableitung der Wärme, die
während
des Betriebs der Solarzellen entsteht, von den Solarzellen nach
außen.
Die Grundplatte kann aus Aluminium oder einem anderen Material ausgebildet
sein, wobei Aluminium und Stahl eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Die
Grundplatte kann so dimensioniert werden, dass sie das Gehäuse von
unten abdichtet. Eine gute Abdichtung des Inneren des Gehäuses führt zu einem
besseren Schutz der Solarzellen vor Umwelteinflüssen, da durch eine gute Abdichtung
des Gehäuses
von unten das Eindringen von Schmutzpartikeln und Feuchtigkeit von
außen
in das Gehäuse
reduziert wird. Das führt
zu einer erhöhten
Betriebssicherheit einer entsprechend aufgebauten erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung kann
das Material, aus dem die Grundplatte ausgebildet ist, so ausgewählt werden,
dass die Grundplatte einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, der im Nahbereich des Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Seitenwände
liegt.
Vorteilhaft
sind Grundplatten mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient,
der sich um etwa 100% bis 200% oder um nicht mehr als um 100% von
dem Wärmeausdehnungskoeffizient
der Seitenwände
unterscheidet. Besonders vorteilhaft sind Grundplatten mit einem
Wärmeausdehnungskoeffizient,
der sich um nicht mehr als um 50% von dem Wärmeausdehnungskoeffizient der
Seitenwände
unterscheidet.
Durch
die Wahl einer Grundplatte mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient,
der im Nahbereich des Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Seitenwände
liegt, kann bei der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
eine relativ stabile Form und gute Abdichtung erreicht werden, da
sich die Seitenwände unter
Temperaturschwankungen relativ ähnlich
wie die Grundplatte ausdehnen bzw. kontrahieren. Dadurch bleibt
die Position der Grundplatte zu den Seitenwänden relativ konstant. Da auf
der Grundplatte die Solarzellen angebracht werden und sich die Lichteintrittsplatte
auf die Seitenwände
stützt, führt das Wärmeausdehnungsverhalten
der Grundplatte und der Seitenwände
in diesem Fall zu einer relativ stabilen Position der Lichteintrittsplatte
mit der ersten optischen Einheit gegenüber den Solarzellen, da für eine optimale
Ausbeute der einfallenden Direktstrahlung die Solarzellen immer
in einem Brennpunkt der ersten optischen Einheit positioniert bleiben
sollten. Eine kleine Verschiebung einer Solarzelle gegenüber einem
entsprechenden Brennpunkt führt
zu einem großen
Abfall der Ausbeute der einfallenden Direktstrahlung und der von
der Solarzelle erzeugten elektrischen Energie.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung kann
auf einer Innenplatte einer Bodenplatte des Gehäuses bzw. der Grundplatte wenigstens
eine weitere Platte aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet sein, wobei
die wenigstens eine weitere Platte gegenüber der Außenseite der Bodenplatte oder
Grundplatte elektrisch isoliert ist, und auf der wenigstens einen weiteren
Platte wenigstens eine der Solarzellen oder eine Teilgruppe der
Solarzellen angebracht sind. Die wenigstens eine weitere Platte
aus elektrisch leitfähigem
Material dient als Kathode bzw. Anode für eine Solarzelle bzw. als
gemeinsame Kathode bzw. Anode für
eine Teilgruppe von mehreren Solarzellen. Die Verwendung von einer
solchen Platte als gemeinsame Kathode bzw. Anode für eine Teilgruppe
von Solarzellen führt
zu einer Senkung der Anzahl der Fertigungsschritte in einem automatisierten
Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
und so zu niedrigeren Herstellungspreisen einer solchen Photovoltaik-Vorrichtung.
Je
nach Aufbauanforderungen der Solaranlage, in der eine erfindungsgemäße Photovoltaik-Vorrichtung
eingesetzt wird, können
mehrere solcher Platten mit wenigstens einer Solarzelle, die als Kathode
bzw. Anode einer oder mehrerer Solarzellen dienen, verwendet werden.
Bei der Verwendung der wenigstens einen Platte aus elektrisch leitfähigem Material,
die gegenüber
der Außenseite
der Bodenplatte oder Grundplatte der erfindungsgemäßen Vorrichtung
elektrisch isoliert ist, ist die so aufgebaute Photovoltaik-Vorrichtung
nach außen
elektrisch isoliert und genügt
so einer der Sicherheitsanforderungen im Photovoltaik-Vorrichtungsbetrieb.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung können auf
der Boden- bzw. Grundplatte mehrere der weiteren Platten, die gegenüber der
Boden- bzw. Grundplatte kleinflächiger
ausgeführt
sind, mit Abstand zueinander angeordnet sein. Mehrere der weiteren Platten
mit einer kleineren Fläche
als die der Boden- bzw. der Grundplatte können in einem bestimmten Muster,
je nach Betriebsanforderungen einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
bzw. einer Solaranlage, angeordnet werden. Vorzugsweise können die
kleineren Platten mehrere gleiche Teilflächen der Grundplatte belegen.
Die Verwendung von mehreren kleineren Platten mit gleicher Fläche führt zu einer
Vereinfachung einer automatisierten Fertigung einer entsprechenden
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung können die
Solarzellen in einem regelmäßigen Raster
auf der wenigstens einen weiteren Platte bzw. auf den kleineren
Platten angeordnet sein. Durch die Anordnung der Solarzellen in
einem regelmäßigen Raster
auf der wenigstens einen weiteren Platte bzw. auf den kleineren
Platten, können
die weiteren Platten bzw. die kleineren Platten je nach Aufbauanforderungen
an einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung,
in einem automatisierten Verfahren vorgefertigt werden, was zu einer
Vereinfachung und somit Verbilligung der Herstellung einer entsprechenden
Photovoltaik-Vorrichtung
führt.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung kann
das Gehäuse,
insbesondere gleichmäßig, in
mehrere Räume
unterteilt sein. So ist es möglich
das Gehäuse je
nach Aufbauanforderungen an eine erfindungsgemäße Photovoltaik-Vorrichtung,
in einem automatisierten Verfahren vorgefertigt zu werden, was zu
einer Vereinfachung und somit Reduzierung der Herstellungskosten
einer entsprechenden Photovoltaik-Vorrichtung führt.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorteilhaften Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
können
die einzelnen Räume
jeweils unten durch eine eigene Boden- oder Grundplatte abgedeckt,
insbesondere abgedichtet werden. Durch die Verwendung von mehreren
Boden- oder Grundplatten können
die Räume
unten je nach Aufbauanforderungen an einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung,
unabhängig
voneinander realisiert werden, insbesondere führt diese zu einer besseren
Abdichtung des Gehäuses
von unten, was zu einem verbesserten Schutz der Solarzellen vor
Umwelteinflüssen
führt.
Außerdem
ist so die Wärmeausdehnung
der einzelnen Platten besser handhabbar. Nachjustierungen sind einfacher
möglich.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung können die
einzelnen Räume
jeweils oben durch eine eigene Lichteintrittsplatte mit optischer
Einheit abgedeckt bzw. abgedichtet, werden. Durch die Abdeckung
der einzelnen Räume
jeweils oben durch eine eigene Lichteintrittsplatte mit optischer
Einheit können
die Räume
oben je nach Aufbauanforderungen an einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung,
unabhängig
voneinander realisiert werden, insbesondere führt dies zu einer besseren
Abdichtung des Gehäuses
von oben, was zu einem verbesserten Schutz der Solarzellen vor Umwelteinflüssen führt. Außerdem kann
durch diesen Aufbau die relative Position einer optischen Einheit
gegenüber
der entsprechenden Solarzelle bzw. Solarzellen unabhängig für einen
einzelnen Raum bzw. für
mehrere einzelne Räume nachjustiert
werden. Das ermöglicht
eine Erhöhung der
Ausbeute der einfallenden Direktstrahlung auf die Solarzellen.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung kann
das Gehäuse
innen zum Unterteilen der Räume
mit sich kreuzenden Stegen versehen sein. Die Verwendung von sich
kreuzenden Stegen stellt eine besonders einfache und kostengünstige Methode
zum Unterteilen des Inneren des Gehäuses in mehrere Räumen dar.
Die Stege können
auch vorteilhaft als Abstützung
für Lichteintrittsplatte
und/oder Bodenplatte(n) dienen, was die Positionsgenauigkeit weiter
erhöht.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung können die
Stege innen hohl und zur Aufnahme elektrischer Anschlussleitungen
für die
Solarzellen ausgebildet sein. So können die elektrischen Leitungen
isoliert und räumlich
abgetrennt von den restlichen Teilen einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
angebracht werden, was zu einer erhöhten Betriebssicherheit dieser
führt.
Außerdem
haben die Stege so eine doppelte Funktion, die zu einer kostengünstigen Herstellung
einer entsprechenden Photovoltaik-Vorrichtung führt.
Vorteilhafterweise
kann das gesamte Gehäuse
oben mit der Lichteintrittsplatte abgedeckt und/oder abgedichtet
sein, wodurch eine vereinfachte bzw. kostengünstige Anfertigung einer erfindungsgemäßen Photovoltaik-Vorrichtung
ermöglicht
wird.
Zusätzlich kann
die wenigstens eine mit der optischen Einheit versehene Lichteintrittsplatte und/oder
eine weitere obere Abdeckplatte mit einem Einfassungsrahmen eingefasst
sein, der zum Abdichten des oberen Teils des Gehäuses und/oder als Kennzeichnungsmittel
zum Individualisieren der äußeren Erscheinung
der Photovoltaik-Vorrichtung dient. Durch die Verwendung eines Einfassungsrahmens
für die
Lichteintrittsplatte und/oder für
die weitere obere Abdeckplatte kann man das Gehäuse von oben besser abdichten
um so einen verbesserten Schutz der Solarzellen vor Umwelteinflüssen zu
ermöglichen.
Der Einfassungsrahmen kann so aufgebaut werden, dass er eine äußerste Randfläche der lichtzugewandten
Fläche
der Lichteintrittsplatte und/oder der weiteren oberen Abdeckplatte
und die äußere Seitenfläche der
weiteren oberen Abdeckplatte und eine äußere oberste Seitenfläche des
oberen Rahmen des Gehäuses
bzw. des Gehäuses
kontaktieren kann, wobei üblicherweise
die äußerste Randfläche kleiner
als die kontaktierte Seitenfläche ist.
Der Einfassungsrahmen kann einfach durch Kleben an der Lichteintrittsplatte
befestigt werden. Die Wartung einer entsprechenden Solaranlage wird durch
das Individualisieren der einzelnen Photovoltaik-Vorrichtungen leichter,
wie z.B. besonders günstig und
einfach durch Einfärben
des Einfassungsrahmens, da Informationen über PV-Vorrichtungen auf einzelne PV-Vorrichtungen
oder einzelne PV-Vorrichtungsgruppen
einteilbar bzw. zuordenbar und somit leichter zu verwalten bzw.
zu handhaben sind.
Alternativ
kann das Gehäuse
seitlich ein Ventil aufweisen, das zum Ein- oder Abführen vom Gas
und/oder Dampf in das Gehäuse
oder aus dem Gehäuse
dient. Mittels des seitlich angebrachten Ventils kann man aus dem
Gehäuse
Luft bzw. Wasserdampf abführen
und/oder über
den Solarzellen einen Unterdruck erzielen. Die Anwesenheit von weniger
Feuchtigkeit in der unmittelbaren Nähe der Solarzellen und deren
Anoden bzw. Kathoden führt
zu einer erhöhten
Betriebssicherheit einer entsprechend aufgebauten PV-Vorrichtung. Außerdem wird
der Wärmetransport
von außen
zu den Solarzellen durch Konvektion durch den über den Solarzellen entstandenen
Unterdruck gebremst.
Vorteilhafterweise
kann in einem Gehäuse, in
dem ein Unterdruck erzeugt wurde, mittels des Ventils ein Inertgas
eingeführt
werden. Das Vorhandensein eines Inertgases über den Solarzellen schützt diese
vor Eindringen von Feuchtigkeit und Luft von außen in das Gehäuse, sowie
wegen der Reaktionsarmut eines Inertgases auch vor Korrosion, was
zu einer erhöhten
Betriebssicherheit der Solarzellen bzw. einer entsprechend aufgebauten
PV-Vorrichtung führt.
Vorteilhafterweise
kann die optische Einheit pro Solarzelle je ein Linsenfeld, insbesondere
ein Fresnel-Linsenfeld aufweisen. In dieser Weise kann eine erhöhte Ausbeute
der auf die Lichteintrittsplatte einfallenden Direktstrahlung erzielt
werden.
Ein
Vorteil der Erfindung ist, dass eine gesamte Gehäuseeinheit, die alle Seitenwände bildet, in
einem Stück
einfach herstellbar ist. Die Seitenwände sind z.B. Bestandteil eines
umlaufenden Rahmens. Es gibt an den Ecken keine Probleme, die Seitenwände zusammen
zu fügen
und insbesondere keine Dichtungsprobleme, da es keine Fügestellen gibt.