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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Solarenergetik
und insbesondere auf Photovoltaik-Solarkonzentratormodule, die beispielsweise
in solarenergetischen Erdanlagen verwendet werden, welche für
Systeme zur autonomen Energieversorgung in verschiedenen Klimazonen
bestimmt sind.
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Eine
der perspektivischen Methoden zur Gewinnung der Sonnenenergie aus
erneuerbaren Quellen ist die photovoltaische Umwandlung der konzentrierten
Sonnenstrahlung unter Verwendung von kostspieligen hochwirksamen
mehrstufigen Solarzellen und kostengünstigen optischen
Konzentratoren. Die Verwendung von optischen Konzentratoren, die einen
Konzentrationsgrad der Sonnenstrahlung 500- bis 1000-fach ermöglichen
und eine hohe optische Effektivität aufweisen, erlaubt
es, einen hohen Wirkungsgrad der Umwandlung der Sonnenstrahlung
in Elektrizität zu erreichen und die Gesamtfläche
der Solarzellen proportional zum Vielfachen der Konzentration der
Sonnenstrahlung zu reduzieren. Optische Konzentratoren lassen die
Effektivität der Umwandlung der Sonnenstrahlung erhöhen,
aber vom Beitrag deren Kosten zu den Gesamtkosten des Moduls, vom
Grad der Kompliziertheit deren Herstellung und der Montage des Moduls
hängt die Wirtschaftlichkeit des Photovoltaik-Moduls ab.
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Es
ist ein Photovoltaik-Modul bekannt (
US 6717045 ,
H 01 L 31/052, 06.04.2004), umfassend eine Vielzahl von optischen
Konzentratoren, die die Sonnenstrahlung auf photoempfangende Flächen von
Solarzellen fokussieren. Jeder der optischen Konzentratoren besteht
aus einem Primärkonzentrator, der einen Konzentrationsgrad
der Sonnenstrahlung 5- bis 10-fach aufweist, einem Sekundärkonzentrator,
der tiefer als der Primärkonzentrator angeordnet ist und
den Konzentrationsgrad der Sonnenstrahlung um das 20 bis 50-fache
erhöht, und einem dritten Konzentrator, der in der unteren
Ebene des Sekundärkonzentrators gelagert ist und die Strahlung auf
die Oberfläche der Solarzellen fokussiert. Als Primärkonzentrator
kann eine Fresnel-Linse verwendet werden. Der Sekundärkonzentrator
stellt einen kombinierten parabolischen Reflektor dar, der aus Glas oder
Keramik hergestellt ist sowie reflektierende und Schutzbeschichtungen
aufweist. Als dritter Konzentrator dient eine Glaslinse. Die Solarzelle
wird auf einer eine Verrippung zum Streuen der Wärme aufweisenden
Fläche angebracht.
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Als
Nachteile dieses Aufbaus des Photovoltaik-Moduls werden große
Lichtverluste wegen der Reflexion an den Oberflächen der
optischen Elemente des dreistufigen Konzentrators, technische Schwierigkeiten
bei der Herstellung, Montage und Einstellung einer Mehrzahl von
optischen Bauteilen und entsprechend hohe Kosten des Aufbaus angesehen.
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Es
ist ein Photovoltaik-Modul bekannt (
WO 9213362 ,
H 01 L 31/00, 06.08.1992), der aus mehreren photovoltaischen Gruppen
besteht, die jeweils ein Gehäuse, einen im Gehäuse
montierten Konzentrator und ein photoempfindliches Element aufweisen,
das an der Gehäuserückwand angeordnet ist. Als
Konzentrator kann eine Fresnel-Linse verwendet werden und das Gehäuse
kann kegel- oder pyramidenstumpfförmig sein.
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Die
Hauptnachteile dieses Photovoltaik-Moduls mit dem Konzentrator sind
eine komplizierte Herstellung und hohe Kosten des Aufbaus.
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Es
ist auch ein Photovoltaik-Modul bekannt (
US 4834805 , H 01 L 31/00, 30.05.1989),
umfassend ein Linsenpaneel, das aus einer Vielzahl von Linsen ausgebildet
und in einem festen Abstand von einem mehrschichtigen Substrat angeordnet
ist, in das Solarzellen kleiner Abmessungen eingebaut sind. Dabei werden
die Solarzellen, welche auf der Basis von mehrschichtigen Halbleiterkristallen
ausgebildet sind sowie einen durchgängigen unteren Kontakt
und einen oberen Kontakt in Form eines dünnen metallischen
Netzes aufweisen, in Aushöhlungen des mehrschichtigen Substrats
angeordnet, dort mechanisch fixiert und mit dessen stromführenden
Schichten elektrisch verbunden. Das Linsenpaneel besteht aus Arrays
von sphärischen oder asphärischen plankonvexen
Glaslinsen, die in Richtung des Substrats mit den Photozellen zeigen.
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Die
Nachteile dieses Aufbaus sind eine hohe fertigungstechnische Kompliziertheit
der Herstellung und Montage des mehrschichtigen Substrats mit den Photozellen,
ein hohes Gewicht des Linsenpaneels sowie Schwierigkeiten mit der
Wärmeabführung von den Photozellen.
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Es
ist auch ein Photovoltaik-Modul bekannt (
WO 2008068006 , H 01 L 31/00, 12.06.2008),
bei dem auf einem elektrisch isolierenden Grundkörper Solarzellengruppen
angeordnet sind. Diese Solarzellengruppen stellen einen thermisch
und elektrisch leitfähigen Träger dar, auf dem
ein Kristall der Solarzelle und eine Bypass-Diode angebracht sind.
Da die Bypass-Diode und der Kristall der Solarzelle eine entgegengesetzt
gerichtete Leitfähigkeit aufweisen, sind deren oberen Kontakte über
einen elektrischen Leiter verbunden, der sie auch mit dem thermisch
und elektrisch leitfähigen Träger einer benachbarten
Solarzellengruppe verbindet.
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Der
Nachteil dieses bekannten Photovoltaik-Moduls ist eine aufwändige
Montage des Solarzellenpaneels und da diese Aufbau eine nacheinanderfolgende
Verschaltung aller Solarzellen voraussetzt, entstehen bei der Herstellung
von Solarbatterien hoher Leistung Schwierigkeiten mit dem Schalten
und es ist eine hohe elektrische Sicherheit aller Elemente des Aufbaus
erforderlich.
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Es
ist ein Photovoltaik-Modul mit Konzentratoren der Sonnenstrahlung
in Form von Fresnel-Linsen bekannt (W. M. Andrejew et al. „Fotoelektritscheskoje
preobrasowanije konzentrirowannogo solnetschnogo izlutschenija" – Photovoltaische
Umwandlung einer konzentrierten Sonnenstrahlung, L., „Nauka",
Leningradskoje otdelenije, 1989, S. 302 bis 303). Der Modul
weist 8 oder 16 Fresnel-Linsen und eine entsprechende Anzahl von
gegenüber den Linsen auf einem Aluminiumblech angeordneten
Solarphotozellen auf, das gleichzeitig die Rolle eines Substrats
für die Photozellen, eines Kühlkörpers
und eines metallischen Gehäuses spielt. Zur elektrischen Isolierung
der Solarphotozellen vom Gehäuse werden Platten hochohmischen
Siliziums verwendet, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweisen. Die Fresnel-Linsen sind aus organischem Glas mittels
Pressen hergestellt. Zum Schutz gegen atmosphärische Einflüsse
sind die Linsen durch einen Blech aus Silikatglas abgedeckt.
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Der
Modul übertrifft in seinen technisch-wirtschaftlichen Kennwerten
die Silizium-Photovoltaik-Module ohne Konzentratoren. Er besitzt
jedoch eine geringe Energieproduktivität.
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Es
ist auch ein Photovoltaik-Modul bekannt (
RU 2307294 , H 01 L 31/052, 27.09.2007).
Er weist Seitenwände und eine Frontplatte aus Silikatglas
mit Fresnel-Linsen an deren Rückseite sowie Solarphotozellen
mit wärmeableitenden Grundkörpern auf. Die wärmeableitenden
Grundkörper sind auf einer Rückplatte aus Silikatglas
angeordnet oder als Rinnen mit einem flachen Boden ausgebildet,
durch Längsmittellinien der Oberflächen derer
optische Achsen der jeweiligen Fresnel-Linsen verlaufen. Es ist
eine zusätzliche Zwischenplatte aus Silikatglas vorgesehen,
an deren Front- oder Rückseite plankonvexe zu den jeweiligen
Fresnel-Linsen koaxiale Linsen gelagert sind. Die Rinnen können
mit ihren oberen Bereichen mit einer Rückfläche
der Zwischenplatte dicht verbunden sein. Die lichtempfangenden Oberflächen
der Photozellen befinden sind im Brennfleck von zwei Konzentratoren,
nämlich der Fresnel-Linsen und der plankonvexen Linsen.
In Abhängigkeit von der Ausführungsform des Moduls
ist der Abstand der Zwischenplatte zu den wärmeableitenden
Grundkörpern, die Brennweite der plankonvexen Linsen, die
Dicke der Photozellen, der Zwischenplatte und der plankonvexen Linsen
durch die im Anspruch 1 angegebenen Verhältnisse verbunden.
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Der
bekannte Photovoltaik-Modul ermöglicht eine Erhöhung
dessen Energieproduktivität. Die Nachteile dieses Photovoltaik-Moduls
sind jedoch ein hoher Arbeitsaufwand bei der Positionierung der
einzelnen Photozellen und eine statistische Wahrscheinlichkeit der
linearen Nichtübereinstimmung der Mittelpunkte der Photozellen
mit den optischen Mittelpunkten der jeweiligen Linsen im Linsenpaneel.
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Es
ist ein Photovoltaik-Modul bekannt (Internationale Konferenz „Conference
record of the 21th IEEE photovoltaic specialists conference-2000",
Anchorage, Alaska, USA, 2000, p. 1169–1172), der
mit der beanspruchten technischen Lösung in der größten
Anzahl der wesentlichen Merkmale übereinstimmt und als Prototyp
angenommen ist. Der Modul weist Seitenwände aus Silikatglas
auf, an deren oberen Kanten eine Frontplatte aus Silikatglas mit
Fresnel-Linsen und an deren unteren Kanten eine Rückplatte
aus Silikatglas mit Solarphotozellen und wärmeableitenden
Grundkörpern befestigt ist. Die Fresnel-Linsen bestehen
aus Silikon, weisen eine quadratische Form auf, sind dicht aneinander
angeordnet und mit der Innenfläche des eine Schutz- und Tragfunktion
erfüllenden Glases fest verbunden. Jeder Fresnel-Linse
ist ihre eigene Solarphotozelle zugeordnet, die auf dem wärmeableitenden
metallischen Grundkörper befestigt ist. Die wärmeableitenden
Grundkörper werden an der Frontseite des Rückplattenglases
derart angeordnet, dass sich die lichtempfangende Oberfläche
der Photozelle im Brennfleck der jeweiligen Fresnel-Linse befindet.
Der wärmeableitende metallische Grundkörper ist
auch einer der elektrischen Kontakte der Solarphotozelle. Der zweite
Kontakt ist eine obere metallische Beschichtung von mit Metallfolie
kaschiertem Hartgleisleinen, das auf dem wärmeableitenden
Grundkörper befestigt ist, dem ein mit seinem anderen Ende
an das Kontaktnetz der Photozelle angeschlossener Drahtkontakt zugeführt
ist. Das Schalten der Solarphotozellen erfolgt über Kontakte,
die die auf dem metallischen Grundkörper und auf der oberen
metallischen Beschichtung des Hartgleisleinens befestigt sind. Mit Hilfe
der Glasseitenwände des Moduls wird die Parallelität
der Front- und Rückplatte sowie deren Anordnung relativ
zueinander unter Berücksichtigung der Ermöglichung
einer präzisen Fokussierung gewährleistet. Die
Befestigung der Wände aneinander und an den Platten erfolgt
mittels eines Siegelklebers, was eine Abdichtung des Innenraums
des Moduls von der Außenatmosphäre und den Schutz
dessen aller Elemente gegen äußere Einwirkungen
gewährleistet. Der Prorotypmodul übertrifft in
sei nen Kennwerten alle anderen bekannten Photovoltaik-Module mit
Konzentratoren, einschließlich der vorstehend betrachteten
Analogielösungen.
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Die
Nachteile dieses Prototyp-Moduls sind jedoch ein hoher Arbeitsaufwand
bei der Positionierung der einzelnen Photozellen und eine statistische Wahrscheinlichkeit
der linearen Nichtübereinstimmung der Mittelpunkte der
Photozellen mit den optischen Mittelpunkten der jeweiligen Linsen
im Linsenpaneel, was die Verengung der Charakteristik des Photovoltaik-Moduls
bei der Sonnennachführung bewirkt.
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Die
durch die erfindungsgemäße Lehre zu lösende
Aufgabe ist es, einen Photovoltaik-Modul zu schaffen, der weniger
arbeitsaufwändig bei der Herstellung ist und eine präzise
Montage der Sonnenzellen ermöglicht, was es erlaubt, die
Charakteristika des Moduls zu verbessern und damit dessen Energieproduktivität
bei verringerten Herstellkosten zu erhöhen.
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Die
gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Photovoltaik-Modul
Seitenwände, eine Frontplatte mit Fresnel-Linsen an deren
Innenseite, eine lichtdurchlässige Rückplatte
und mit wärmeableitenden Grundkörpern versehene
Solarzellen aufweist. Die Solarzellen sind in den Mittelpunkten
der Öffnungen von aus dielektrischem Werkstoff mit einer
beidseitigen metallischen Beschichtung ausgebildeten Leisten gelagert,
an welche Beschichtung entsprechende Kontakte der Solarzellen und
Bypass-Dioden angeschlossen sind. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten
der benachbarten Öffnungen der Leisten ist dem Abstand
zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Fresnel-Linsen der Frontplatte gleich,
welche in einer zu den Leisen parallel verlaufenden Ebene liegen.
Die Leisten sind hinter der Frontplatte mit einer Teilung parallel
zueinander angeordnet, die dem Abstand zwischen den Mittelpunkten
der benachbarten Fresnel-Linsen gleich ist, welche in einer zu den
Leisten senkrecht verlaufenden Ebene liegen. Die Front- und die
Rückplatte sind an den Seitenwänden derart befestigt,
dass der Mittelpunkt der photoempfangenden Fläche jeder
Solarzelle in einer Achse mit dem Mittelpunkt der jeweiligen Fresnel-Linse
liegt und mit dem Brennpunkt dieser Linse übereinstimmt.
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Die
Front- und die Rückplatte können aus Silikatglas
bestehen.
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Die
Leisten können aus Hartglasleinen mit einer beidseitigen
metallischen Beschichtung bestehen.
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Um
die Öffnungen der Leisten herum kann eine weitere metallische
Beschichtung aus Au aufgetragen sein.
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Die
benachbarten Leisten können über elektrische Leiter
nacheinander verbunden sein und die erste und die letzte Leiste
sind an die Anschlüsse des Moduls angeschaltet.
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Auf
jeder Leiste können die wärmeableitenden Grundkörper
auf der unteren metallischen Beschichtung mittels Löten
oder eines elektrisch leitfähigen Klebers befestigt sein.
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Die
Leisten können an der Frontseite der Rückplatte über
die wärmeableitenden Grundkörper der Solarzellen
befestigt sein und die wärmeableitenden Grundkörper
selbst können an der Frontseite der Rückplatte
beispielsweise durch ein Haftmittel, darunter Silikon, durch ein
mit in der Luft enthaltener Feuchtigkeit oder mit UV-Strahlung aushärtbares Haftmittel,
sowie durch ein zweiseitiges Klebeband befestigt sein.
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In
einer anderen Ausführungsform des Aufbaus des Moduls können die
wärmeableitenden Grundkörper der Solarzellen eine
trogartige Form mit einer Ausnehmungstiefe aufweisen, die der Dicke der
Leiste aus dielektrischem Werkstoff gleich ist. In dieser Ausführungsform
können die wärmeableitenden Grundkörper
der Solarzellen mit ihren Seitenvorsprüngen an der Rückseite
der Rückplatte beispielsweise durch ein Haftmittel, darunter
Silikon, durch ein mit in der Luft enthaltener Feuchtigkeit oder
mit UV-Strahlung aushärtbares Haftmittel, sowie durch ein
zweiseitiges Klebeband befestigt sein.
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Bei
der Befestigung der Leisten an der Rückseite der Rückplatte
kann auf die Außenfläche der wärmeableitenden
Grundkörper eine wärmestrahlende Beschichtung
aufgetragen sein und die Rückseite der Rückplatte
mit den daran angeordneten Leisten ist mit einer kaschierenden Äthylenvynilacetatfolie abgedichtet,
auf die eine Schutzfolie aus Lavsan aufgetragen sein kann.
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Die
Montage der Solarzellen in den Mittelpunkten der Öffnungen
der Leisten mit dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Öffnungen,
welcher dem Abstand zwischen den Mittelpunkten der benachbarten
Fresnel-Linsen gleich ist, erlaubt es, die Herstellung zu vereinfachen
und die Genauigkeit der Montage der Solarzellen des Moduls zu erhöhen.
Dazu ist lediglich notwendig, die Leisten an der Rückplatte
parallel zueinander mit einer Teilung anzuordnen, die dem Abstand
zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Fresnel-Linsen gleich
ist, welche in der zu den Leisten senkrecht verlaufenden Ebene liegen,
und die Front- und die Rückplatte durch deren Befestigung
an den Stirnseiten der Seitenwände, beispielsweise mittels
eines zweiseitigen Klebebandes, entsprechend zu lagern. Infolgedessen
gelangt die durch jede Fresnel-Linse fokussierte Son nenstrahlung
in den Mittelpunkt der photoempfangenden Fläche der jeweiligen
Solarzelle.
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Die
erfindungsgemäße technische Lösung wird
anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch
in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduls, teilweise
im Schnitt.
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2 in
einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Photovoltaik-Moduls, teilweise im Schnitt.
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3 schematisch
in einer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduls, teilweise
im Schnitt.
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4 schematisch
in einer Vorderansicht eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduls, teilweise
im Schnitt.
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5 schematisch
in einer Vorderansicht eine dritte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Photovoltaik-Moduls, teilweise
im Schnitt.
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6 in
einer Seitenansicht im Schnitt eine im Mittelpunkt der Öffnung
einer Leiste gelagerte Solarzelle.
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Der
erfindungsgemäße Photovoltaik-Modul 1 (1 und 2)
weist Seitenwände 2, eine Frontplatte 3 mit
Fresnel-Linsen 4 an deren Innenseite, eine lichtdurchlässige
Rückplatte 5 und mit wärmeableitenden
Grundkörpern 7 versehene Solarzellen 6 auf.
Der wärmeableitende metallische Grundkörper 7 ist
auch einer der elektrischen Kontakte der Solarphotozelle 6.
Die Fresnel-Linsen 4 bestehen aus Silikon, weisen eine
quadratische Form auf, sind dicht aneinander angeordnet und mit
der Innenfläche der die Schutz- und Tragfunktion erfüllenden
Frontplatte 3 fest verbunden. Jeder Fresnel-Linse 4 ist
ihre eigene Solarphotozelle 6 zugeordnet. Die Frontplatte 3 und
die Rückplatte 5 können an den Seitenwänden 2 mittels
eines zweiseitigen Klebebandes 17 befestigt sein (3 und 4).
Um den Innenraum des Photovoltaik-Moduls gegen den Einfluss der
Umgebungsatmosphäre besser abzudichten und dessen alle
Elemente gegen äußere Faktoren zu schützen, können
die Stöße der Stirnseiten der Seitenwände der
Frontplatte 3 und der Rückplatte 4 mittels
eines Aluminiumbandes 18 mit einer adhäsiven Schicht verbunden
sein. Die Solarzellen 6 sind in den Mittelpunkten der Öffnungen 8 von
zueinander parallelen und aus dielektrischem Werkstoff mit einer
beidseitigen metallischen Beschichtung 10 ausgebildeten Leisten 9 gelagert
(6), an welche Beschichtung entsprechende Kontakte 11 der
Solarzellen 6 angeschlossen sind. Die Leisten sind dabei
hinter der Frontplatte angeordnet und der Mittelpunkt einer photoempfangenden
Fläche 12 jeder Solarzelle 6 liegt in
einer Achse mit dem Mittelpunkt der jeweiligen Fresnel-Linse 4 und
fluchtet mit deren Brennpunkt. Die Frontplatte 3 und die
Rückplatte 5 bestehen vorzugsweise aus Silikatglas.
Die Leisten 9 bestehen üblicherweise aus Hartglasleinen
mit einer beidseitigen metallischen Beschichtung. Um die Öffnungen 8 der
Leisten 9 herum ist eine weitere metallische Beschichtung 13 aus
Au aufgetragen. Die benachbarten Leisten sind über elektrische
Leiter nacheinander verbunden und die erste und die letzte Leiste 9 sind an
die Anschlüsse des Moduls 1 angeschaltet. An jede
Leiste 9 ist eine nicht gezeigte Bypass-Diode parallel
angeschaltet. Auf jeder Leiste 9 können die wärmeableitenden
Grundkörper 7 auf der unteren metallischen Beschichtung 10 mittels
Löten oder eines elektrisch leitfähigen Klebers
befestigt sein. Die Leisten 9 können an der Frontseite
der Rückplatte 5 über die wärmeableitenden
Grundkörper 7 der Solarzellen 6 befestigt
sein (1). In dieser Ausführungsform können
die wärmeableitenden Grundkörper 7 an
der Frontseite der Rückplatte 5 durch Silikon,
durch ein mit in der Luft enthaltener Feuchtigkeit oder mit UV-Strahlung
aushärtbares Haftmittel oder durch ein zweiseitiges Klebeband
befestigt sein. In anderen Ausführungsformen des Moduls 1 (3 bis 5) weisen
die wärmeableitenden Grundkörper 7 eine trogartige
Form mit einer Ausnehmungstiefe auf, die der Dicke der Leiste 9 aus
dielektrischem Werkstoff gleich ist. In diesen Ausführungsformen
sind die wärmeableitenden Grundkörper 7 mit
ihren Seitenvorsprüngen an der Rückseite der Rückplatte 5 ebenfalls
durch Silikon, durch ein mit in der Luft enthaltener Feuchtigkeit
oder mit UV-Strahlung aushärtbares Haftmittel oder durch
ein zweiseitiges Klebeband befestigt. Auf die Außenfläche
der wärmeableitenden Grundkörper 7 kann
eine wärmestrahlende Beschichtung 14 aufgetragen
sein (3 und 4). Die Rückseite der
Rückplatte 5 mit den daran angeordneten Leisten 9 kann
mit einer kaschierenden Äthylenvynilacetatfolie 15 abgedichtet
sein. Die Verwendung der wärmeableitenden Grundkörper 7 trogartiger
Form mit der der Dicke der Leiste 9 aus dielektrischem
Werkstoff gleichen Ausnehmungstiefe ermöglicht eine dichte
Anlage der Leisten 9 an der Rückseite der Rückplatte 5,
was es erlaubt, zur Abdichtung der Photovoltaik-Module bekannte
Kaschierprozesse zu verwenden. Auf die kaschierende Äthylenvynilacetatfolie 15 kann
eine Schutzfolie aus Lavsan aufgetragen sein (5).
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Der
erfindungsgemäße Photovoltaik-Modul 1 wird
folgenderweise montiert. Die wärmeableitenden metallischen
Grundkörper 7 wer den auf der unteren metallischen
Beschichtung 10 der Leisten 9 mittels Löten
oder eines elektrisch leitfähigen Klebers derart befestigt,
dass die Mittelpunkte der Öffnungen 8 der Leisten 9 mit
den Mittelpunkten der wärmeableitenden metallischen Grundkörper 7 fluchten.
In den Mittelpunkten der Öffnungen 8 der Leisten 9 werden
auf den wärmeableitenden metallischen Grundkörpern 7 die
Solarzellen 6 mittels Löten oder eines elektrisch leitfähigen
Klebers befestigt. Die oberen Kontakte 11 der Solarzellen 6 werden
mit der oberen metallischen Beschichtung 10 der Leisten 9 durch
eine Leitung mittels Schweißen verbunden. Die Leisten 9 werden über
die wärmeableitenden metallischen Grundkörper 7 mit
den gelagerten Solarzellen 6 an der Front- oder Rückseite
der Rückplatte durch Silikon, durch ein mit beispielweiser
in der Luft enthaltener Feuchtigkeit oder mit UV-Strahlung aushärtbares
Haftmittel oder durch ein zweiseitiges Klebeband parallel zum Rand
der Rückplatte 5 und zueinander mit einer Teilung
befestigt, die dem Anstand zwischen den Mittelpunkten der benachbarten
Fresnel-Linsen 4 der Frontplatte 3 gleich ist.
Die benachbarten Leisten 9 werden über elektrische
Leiter nacheinander verbunden und die erste und die letzte Leiste 9 werden
an die Anschlüsse des Moduls 1 angeschaltet. Die
Stöße der Stirnseiten der Seitenwände 2 und
der Front- und der Rückplatte 3, 5 werden
durch das Aluminiumband 18 mit einer adhäsiven
Schicht angedichtet.
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Der
erfindungsgemäße Photovoltaik-Modul 1 arbeitet
folgenderweise. Es wird an einem Sonnennachführungssystem
gelagert und derart im Raum ausgerichtet, dass die Ebene der Frontplatte 3 senkrecht
zum Lichtstrom der Sonnenstrahlung verläuft. Dabei fokussieren
die Fresnel-Linsen 4 der Frontplatte 3 die Sonnenstrahlung
auf die photoempfangenden Flächen der Solarzellen 6, welche
auf den wärmeableitenden Grundkörpern 7 in
den Mittelpunkten der Öffnungen 8 der an der Rückplatte 5 befestigten Leisten 9 gelagert
sind. Beim Beaufschlagen der äußeren Kontakte
des Moduls 1 mit einer elektrischen Last wird im Lastkreis
ein elektrischer Strom fließen, der durch die Solarzellen 6 unter
Einwirkung der Sonnenstrahlung erzeugt wird. Der Wirkungsgrad des Moduls 1 erreicht
25 bis 30%. Ein in die elektrische Energie nicht umgewandelter Teil
der Sonnenenergie wird in Wärme umgewandelt, die von den
Solarzellen 6 zu den wärmeableitenden Grundkörpern 7 und
zur Rückplatte 5 übertragen und in der
Umgebung gestreut wird. Zur Verbesserung der Wärmestreuung
ist auf die Außenfläche der wärmeableitenden
Grundkörper 7 die wärmestrahlende Beschichtung 14 aufgetragen.
Bei einer Intensität der einfallenden Sonnenstrahlung,
die 1000 W/m2 gleich ist, übersteigt
die Größe der Überhitzung der Solarzellen 6 relativ
zur Temperatur der Umgebungsluft 27°C nicht.
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Der
erfindungsgemäße Aufbau des Photovoltaik-Moduls
erlaubt es, den Arbeitsaufwand zu verringern, die Genauigkeit der
Montage der Solarzellen zu erhöhen und dadurch die Charakteristika des
Moduls zu verbessern, um dessen Energieproduktivität zu
vergrößern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6717045 [0003]
- - WO 9213362 [0005]
- - US 4834805 [0007]
- - WO 2008068006 [0009]
- - RU 2307294 [0013]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - W. M. Andrejew
et al. „Fotoelektritscheskoje preobrasowanije konzentrirowannogo
solnetschnogo izlutschenija” – Photovoltaische
Umwandlung einer konzentrierten Sonnenstrahlung, L., „Nauka”, Leningradskoje
otdelenije, 1989, S. 302 bis 303 [0011]
- - Internationale Konferenz „Conference record of the
21th IEEE photovoltaic specialists conference-2000”, Anchorage,
Alaska, USA, 2000, p. 1169–1172 [0015]