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WO2012130352A1 - Verfahren zum herstellen eines solarkonzentrators - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines solarkonzentrators Download PDF

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WO2012130352A1
WO2012130352A1 PCT/EP2012/000339 EP2012000339W WO2012130352A1 WO 2012130352 A1 WO2012130352 A1 WO 2012130352A1 EP 2012000339 W EP2012000339 W EP 2012000339W WO 2012130352 A1 WO2012130352 A1 WO 2012130352A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
solar concentrator
lower mold
light coupling
coupling surface
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2012/000339
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English (en)
French (fr)
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Wolfram Wintzer
Lars Arnold
Hagen Goldammer
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Docter Optics SE
Original Assignee
Docter Optics SE
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Filing date
Publication date
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Priority to US14/008,673 priority patent/US20140033767A1/en
Publication of WO2012130352A1 publication Critical patent/WO2012130352A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/07Suction moulds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40Optical elements or arrangements
    • H10F77/42Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
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    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40Optical elements or arrangements
    • H10F77/42Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/484Refractive light-concentrating means, e.g. lenses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F24S23/31Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention makes it possible in particular to reduce the shrinkage of the light transmission part or to displace it into the support frame. In addition, it is possible to achieve a bright-pressed light coupling-out surface and a bright-pressed light coupling-in surface even with small fluctuations in the quantity of the supplied transparent material.
  • the lower mold 10 comprises a molded part 15 and a molded part 1 1 for molding the Licht micleitteil surface 5 and for forming the Lichtauskoppel requirements 3, wherein the molded part 15 surrounds the molded part 1 1.
  • the molded part 15 is an exemplary embodiment of a first molded part in the sense of the claims.
  • the molded part 11 is an exemplary embodiment of a second molded part in the sense of the claims.
  • the partial mold 11 comprises a forming section 12 and a carrier 13 with which the forming section 12 is screwed.
  • step 305 in which the transparent material between the lower mold 10 and an upper mold designated by reference numeral 16 is pressed into the solar concentrator 1. It is provided that the outer edge 62 of the support frame 61 is pressed bright under complete mold contact. The upper mold 16 and the molding 15 are brought into contact.
  • the step 64 is formed by an offset between the molding 15 and the molding 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) aus einem transparenten Material, wobei der Solarkonzentrator (1) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich vorteilhafterweise in Richtung der Lichteinkoppelfläche (3) verjüngenden Lichtdurchleitteil (4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, und wobei das transparente Material, zwischen einer Oberform (16) zum Formen der Lichtauskoppelfläche (2) und einer Unterform (10) zum Formen der Lichteinkoppelfläche (3) zum Solarkonzentrator (1) blankgepresst wird.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche umfasst.
Fig. 1 zeigt einen vorbekannten Solarkonzentrator 101 , der in Fig. 2 in einer Querschnittsdarstellung dargestellt ist. Der Solarkonzentrator 101 umfasst eine Lichteinkoppelfläche 102 und eine geschliffene Lichtauskoppelfläche 103 sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 102 und der Lichtauskoppelfläche 103 angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche 103 verjüngenden Lichtleiterteil 104. Bezugszeichen 105 bezeichnet eine Lichtleiterteil-Oberfläche, die den Lichtleiterteil 104 zwischen der Lichteinkoppelfläche 102 und der Lichtauskoppelfläche 103 begrenzt. Fig. 3 zeigt einen weiteren vorbekannten Solarkonzentrator 201 , der im Rahmen der Tagung„3rd International Workshop on Concentrating Pholtovoltaic Power Plants" in Bremerhaven am 20. - 22.10.2010 beschrieben wurde.
Die EP 1 396 035 B1 offenbart ein Solarkonzentratormodul, umfassend eine Vorderlinse auf seiner Vorderseite und eine Empfängerzelle auf seiner Rückseite und einen Reflektor zwischen der Vorderlinse und der Empfängerzelle, wobei der Reflektor mindestens entlang zwei gegenüberliegenden Seiten der Empfängerzelle geneigte Seitenwände aufweist, und einen flachen senkrechten Reflektor in der Mitte des Moduls, wobei die Seitenwandreflektoren so gekürzt sind, dass das Verhältnis zwischen der Konzentratorhohe H und der Brennweite F der Linse zwischen 0,6 und 0,9 liegt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für die Herstellung von Solarkonzentra- toren zu senken. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, in einem begrenzten Kostenrahmen besonders hochwertige Solarkonzentratoren herzustellen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators aus einem transparenten Material gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich vorteilhafterweise in Richtung der Lichteinkoppelfläche verjüngenden Licht- durchleitteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei das transparente Material, zwischen einer Oberform zum Formen der Lichtauskoppelfläche und einer Unterform zum Formen der Lichteinkoppelfläche zum Solarkonzentrator blankgepresst wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Lichteinkoppelfläche und die Lichtauskoppelfläche blankgepresst werden.
Ein Solarkonzentrator ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Sekundärkon- zentrator. Ein massiver Körper im Sinne der Erfindung ist insbesondere einstückig.
Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der WO 2009/109209 A1 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
0,2 bis 2 Gew.-% AI2O3,
0,1 bis 1 Gew.-% Li2O,
0,3, insbesondere 0,4, bis ,5 Gew.-% Sb2O3,
60 bis 75 Gew.-% SiO2,
3 bis 12 Gew.-% Na2O,
3 bis 12 Gew.-% K2O und
3 bis 12 Gew.-% CaO.
Ein Lichtdurchleitteil im Sinne der Erfindung erstreckt sich entlang der optischen Achse des Solarkonzentrators, insbesondere über eine Länge, die größer ist als der Durchmesser der Lichtauskoppelfläche und/oder des Solarkonzentrators. Eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere gegenüber der optischen Achse des Solarkonzentrators geneigt. Eine optische Achse des Solarkonzentrators ist insbesondere eine bzw. die Orthogonale der Lichtauskoppelfläche. Die Lichtdurchleitteil-Oberfläche kann beschichtet sein.
Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine optisch wirksame Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser optisch wirksamen Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine blankgepresste Oberfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Solarkonzen- trator zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen mit einem Außenrand, wobei der Tragrahmen und/oder der Außenrand unter vollständigem Formenkontakt blankgepresst bzw. vollständig blankgepresst werden. Ein Tragrahmen im Sinne der Erfindung kann insbesondere auch ein Flansch sein. Ein Tragrahmen im Sinne der Erfindung kann insbesondere vollständig oder teilweise umlaufend ausgestaltet sein. Ein Tragrahmen im Sinne der Erfindung kann insbesondere in Richtung der optischen Achse des Solarkonzentrators über die Lichtauskoppelfläche hinausragen. Ein Außenrand im Sinne der Erfindung ist insbesondere der Teil des Solarkonzentrators, der am weitesten von der optischen Achse des Solarkonzentrators entfernt ist. Ein Außenrand im Sinne der Erfindung ist insbesondere der Teil des Solarkonzentrators, der radial die größte Ausdehnung besitzt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Tragrahmen zumindest zum Teil in einer zu der optischen Achse des Solarkonzentrators orthogonalen Richtung über das Lichtdurchleitteil hinausragt, und/oder dass der Tragrahmen zumindest zum Teil radial zu der optischen Achse des Solarkonzentrators über das Lichtdurchleitteil hinausragt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine der Lichteinkoppelfläche zugewandete Oberfläche des Tragrahmens mittels eines ersten Formteils der Unterform und mittels eines zweiten Formteils der Unterform blank- gepresst. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass mittels des ersten Formteils und des zweiten Formteils in die der Lichtauskoppelfläche zugewandte Oberfläche des Tragrahmens eine Stufe gepresst wird. Die Stufe verläuft insbesondere im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse des Solarkonzentrators. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das zweite Formteil, insbesondere zumindest teilweise, vorteilhafterweise vollständig umschließend. Das zweite Formteil ist in vorteilhafter Ausgestaltung zumindest zweiteilig ausgestaltet. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass es einen formenden Teil und einen Trägerteil umfasst, wobei der Trägerteil nicht in Berührung mit dem transparenten Material kommt. Der formende Teil und der Trägerteil sind insbesondere miteinander verschraubt. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberform und die Unterform (zueinander positioniert und) aufeinander zugefahren werden. Dabei kann die Oberform auf die Unterform und/oder die Unterform auf die Oberform zubewegt werden. Die Oberform und die Unterform werden insbesondere solange aufeinander zubewegt, bis sie sich berühren bzw. eine geschlossene Gesamtform bilden. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung berührt nach dem Zufahren der Gesamtform bzw. beim Pressen die Oberform das erste Formteil. Die jeweilige Form bzw. die jeweiligen Formen werden zum Pressen entlang der optischen Achse des Solarkonzentrators bzw. vertikal bewegt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche konvex gekrümmt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche mit einem Krümmungsradius von mehr als 30 mm gekrümmt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche derart gekrümmt, dass ihre (maximale) Konturabweichung von der idealen Ebene bzw. der Lichtauskoppelebene weniger als 100 pm beträgt. Eine ideale Ebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Ebene durch den Übergang der Lichtdurchleitteil-Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Ebene durch den Übergang der Lichtdurchleitteil-Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zur Ebene durch den Übergang der Lichtdurchleitteil-Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche parallele Ebene durch den Scheitelpunkt (der Krümmung) der Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zum verjüngenden Lichtdurchleitteil orthogonale Ebene durch den Scheitelpunkt (der Krümmung) der Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zur optischen Achse des Solarkonzentrators orthogonale Ebene durch den Scheitelpunkt (der Krümmung) der Lichtauskoppelfläche. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche derart gekrümmt, dass ihre (maximale) Konturabweichung von der idealen Ebene bzw. der Lichtauskoppelebene mehr als 1 μηη beträgt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche plan. Eine plane Lichteinkoppelfläche bzw. Lichtauskoppelfläche kann eine insbesondere schrumpfungsbedingte, insbesondere konkave, Konturabweichung von einer idealen Ebene aufweisen, die zum Beispiel bis zu 20 μιτι oder sogar bis 40 m betragen kann.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Solarkon- zentrator bzw. das transparente Material eine Masse zwischen 2 g und 50 g.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besitzt das transparente Material unmittelbar vor dem Pressen eine Viskosität von nicht mehr als 104,5 dPas.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das transparente Material vor dem Blankpressen im flüssigen Zustand mittels eines Unterdrucks in die Unterform gezogen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Unterdruck zumindest 0,5 bar. Der Unterdruck entspricht in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung insbesondere Vakuum. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck in einem Loch der Unterform erzeugt, das an der tiefsten Stelle der zum Formen der Lichteinkoppelfläche vorgesehenen Oberfläche der Unterform mündet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zum Formen der Lichteinkoppelfläche vorgesehene Oberfläche der Unterform jeweils zumindest ein Loch an den Stellen auf, an denen die die zum Formen der Lichteinkoppelfläche vorgesehene Oberfläche der Unterform ein lokales Minimum aufweist und/oder horizontal verläuft, wobei der Unterdruck in den jeweiligen Löchern erzeugt wird. Ein in der Unterform vorgesehenes Loch im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Bohrung.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das transparente Material anschließend jedoch vor dem Blankpressen abgekühlt. Kühlen im Sinne der Erfindung kann aktiv, insbesondere durch Zuführung eines Kühlmittels, erfolgen oder passiv durch Abwarten, bis sich die gewünschte Viskosität bzw. Temperatur einstellt. Das Abkühlen erfolgt insbesondere durch Verzögern des Schließens der aus der Oberform und der Unterform gebildeten Gesamtform, nachdem das transparente Material im flüssigen Zustand mittels des Unterdrucks in die zweite Form gezogen worden ist. Das Verzögern umfasst dabei insbesondere ein Zeitintervall von zumindest 0,02 tTg. Das Verzögern umfasst insbesondere ein Zeitintervall von höchstens 0,15 tTg. Das Verzögern bzw. das Abkühlen dauert insbesondere zumindest 0,02 tTg. Das Verzögern bzw. das Abkühlen dauert insbesondere höchstens 0,15 tTg. tTg ist dabei die Zeit, die unter den Bedingungen des jeweiligen (aktiven oder passiven) Kühlens notwendig ist, bis jeder Bereich des transparenten Materials eine Temperatur gleich oder unterhalb der Transformationstemperatur Tg erreicht hat.
Während des Abkühlens oder nach dem Abkühlen kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des flüssigen transparenten Materials, die der Oberform zugewandt ist, lokal, zum Beispiel durch eine Flamme, aufgeheizt wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Solarkonzentrator nach dem Blankpressen mittels eines in der Oberform erzeugten Unterdrucks aus der Unterform gezogen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Solarkonzentrator danach hängend gekühlt. Das Kühlen kann aktiv, insbesondere durch Zuführung eines Kühlmittels, erfolgen oder passiv durch Abwarten, bis sich die gewünschte Viskosität bzw. Temperatur einstellt. Das hängende Abkühlen dauert insbesondere zumindest 5 Sekunden. Danach ist insbesondere vorgesehen, dass der Solarkonzentrator auf einer geeigneten Unterlage auf einem Kühlband, insbesondere unter Zuführung von Wärme, gekühlt wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Oberform eines oder mehrere Löcher, die insbesondere in der zum Formen des Tragrahmens vorgesehenen Oberfläche der Oberform münden, wobei der in der Oberform erzeugte Unterdruck in den Löchern erzeugt wird. Ein in der Oberform vorgesehenes Loch im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Bohrung.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls gelöst, wobei ein vorgenannter Solarkonzentrator mit seiner Lichtauskoppelfläche mit einem Fotovoltaikelement verbunden und/oder fest zu einem Fotovoltaikelement ausgerichtet wird.
Bei einem vorteilhaften Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie wird in die Lichteinkoppelfläche eines Solarkonzentrators eines vorgenannten Solarmoduls Sonnenlicht eingekoppelt. Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie wird in die Lichteinkoppelfläche eines vorgenannten Solarkonzentrators Sonnenlicht eingekoppelt.
Die Erfindung erlaubt es, insbesondere den Schrumpf von dem Lichtdurchleitteil zu vermindern bzw. in den Tragrahmen zu verlagern. Darüber hinaus ist es möglich, auch bei geringen Schwankungen der Menge des zugeführten transparenten Materials eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche sowie eine blankge- presste Lichteinkoppelfläche zu erzielen. Mittels der Erfindung ist es insbesondere möglich, einen Solarkonzentrator in einem Pressschritt fertigzustellen, was bei hoher Qualität eines solchen Solarkonzentrators zu einer Kostenreduktion für dessen Herstellung führt.
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen: Fig. 1 einen bekannten Solarkonzentrator in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung, Fig. 3 einen weiteren bekannten Solarkonzentrator in einer perspektivischen
Darstellung,
Fig. 4 ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß hergestellten Solarkonzentrator,
Fig. 6 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Lichteinkoppelfläche,
Fig. 7 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Lichtauskoppelfläche,
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer Form zum Formen des Solarkonzentrators gemäß Fig. 5 und
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul mit einem Solarkonzentrator gemäß Fig. 5.
Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des Solarkonzentrators 1 gemäß Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7, wobei der Solarkonzentrator 1 in Fig. 5 in einer Seitenansicht, in Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung von oben und in Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung von unten abgebildet ist. Der Solarkonzentrator 1 ist ein einstückiges Teil aus Glas, das
0,2 bis 2 Gew.-% AI2O3)
0,1 bis 1 Gew.-% Li2O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1 ,5 Gew.-% Sb203,
60 bis 75 Gew.-% SiO2,
3 bis 12 Gew.-% Na20,
3 bis 12 Gew.-% K20 und
3 bis 12 Gew.-% CaO
umfasst. Der Solarkonzentrator 1 umfasst eine blankgepresste Lichteinkoppelfläche 2 und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche 3 sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 angeordneten, sich in Richtung der Lichteinkoppelfläche 3 verjüngenden, Lichtdurchleitteil 4. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche, die den Licht- durchleitteil 4 zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 bzw. einem Tragrahmen 61 und der Lichtauskoppelfläche 3 begrenzt. Der Solarkonzentrator 1 weist zudem den Tragrahmen 61 mit einem blankgepressten Außenrand 62 auf. Darüber hinaus weist der Tragrahmen 61 eine der Lichteinkoppelfläche 3 zugewandte Oberfläche 63 mit einer Stufe 64 auf.
Das in Fig. 4 dargestellte Verfahren beginnt mit einem Schritt 301 , bei dem ein Tropfen transparenten Materials am Auslauf eines Spenders abgeschnitten wird. Dazu wird eine in Fig. 8 dargestellte Unterform 10 unter dem Auslauf positioniert, sodass der Tropfen direkt in die Unterform 10 gelangt bzw. fällt. Es kann vorgesehen sein, dass der Tropfen geschnitten wird und in die Unterform 10 fällt oder während des Fließens durch die Unterform 10 aufgenommen und dann geschnitten wird.
Die Unterform 10 umfasst ein Formteil 15 und ein Formteil 1 1 zum Formen der Lichtdurchleitteil-Oberfläche 5 und zum Formen der Lichtauskoppelfläche 3, wobei das Formteil 15 das Formteil 1 1 umgibt. Das Formteil 15 ist ein Ausführungsbeispiel für ein erstes Formteil im Sinne der Ansprüche. Das Formteil 11 ist ein Ausführungsbeispiel für ein zweites Formteil im Sinne der Ansprüche. Die Teilform 11 umfasst ein formendes Teilstück 12 und einen Träger 13, mit dem das formende Teilstück 12 verschraubt ist. Das formende Teilstück 12 bzw. die Teilform 1 1 weist in der zum Formen der Lichteinkoppelfläche 2 vorgesehenen Oberfläche jeweils zumindest eine Bohrung 21 bzw. 22 an den Stellen auf, an denen die zum Formen der Lichteinkoppelfläche 2 vorgesehene Oberfläche ein lokales Minimum aufweist bzw. horizontal verläuft. Die Bohrungen 21 und 22 münden in einem umlaufenden Kanal 23 des Trägerteils 13, in dem über Bohrungen 24 ein Unterdruck erzeugbar ist, der einen Unterdruck in den Bohrungen 21 und 22 erzeugt.
Dem Schritt 301 folgt ein Schritt 302, indem in den Bohrungen 21 und 22 der Unterdruck erzeugt wird, sodass das transparente Material in die Unterform 10 gezogen wird. Es folgt ein Schritt 303, in dem das flüssige Material für eine Dauer zwischen 0,02 tTg und 0,15 tTg abgekühlt wird, wobei tTg die Zeit ist, die unter den Bedingungen des aktiven oder passiven Kühlens notwendig ist, bis jeder Bereich des transparenten Materials eine Temperatur gleich oder unterhalb der Transformationstemperatur Tg erreicht hat. Im Zuge der Schritte 302 und 303 oder danach wird die Unterform 10 in einer Pressvorrichtung positioniert. Es folgt ein optionaler Schritt 304, in dem die einer Oberform 16 zugewandte Oberfläche des transparenten Materials, die nach dem Pressen die Lichtauskoppelfläche 3 bildet, zum Beispiel durch Feuerpolitur, erwärmt wird.
Es folgt ein Schritt 305, in dem das transparente Material zwischen der Unterform 10 und einer mit Bezugszeichen 16 bezeichneten Oberform zu dem Solarkonzen- trator 1 blankgepresst wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Außenrand 62 des Tragrahmens 61 unter vollständigem Formkontakt blankgepresst wird. Die Oberform 16 und das Formteil 15 werden in Kontakt gebracht. Die Stufe 64 wird durch einen Versatz zwischen dem Formteil 15 und dem Formteil 11 geformt.
Es folgt ein Schritt 306, in dem die durch die Unterform 10 und die Oberform 16 gebildete Form geöffnet wird. Dazu wird zum Beispiel die Oberform 16 nach oben bewegt. Die Oberform 16 weist mit Bezugszeichen 7 bezeichnete Bohrungen auf, die in der zum Formen des Tragrahmens 61 vorgesehenen Oberfläche der Oberform 16 münden. Es ist vorgesehen, dass in den Bohrungen 17 ein Unterdruck erzeugt wird, sodass der fertig gepresste Solarkonzentrator 1 mit der Oberform 16 aus der Unterform 10 bewegt wird. Anschließend kann vorgesehen sein, dass bestimmte Bereiche des Solarkonzentrators 1 mit Kaltluft angeblasen werden, alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass die Lichtdurch- leitteil-Oberfläche 5 beheizt wird.
Es ist ein optionaler Schritt 307 vorgesehen, in dem der Solarkonzentrator 1 heiß beschichtet wird. Zudem ist in einem optionalen Schritt 308 eine optische Inspektion des Solarkonzentrators 1 vorgesehen. Es folgt ein Schritt 309, in dem der Solarkonzentrator 1 einer Kühlbahn übergeben und auf dieser (unter Zuführung von Wärme) gezielt abgekühlt wird. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul 40 mit einem erfindungsgemäß hergestellten Solarkonzentrator 1. Das Solarmodul 40 umfasst einen Kühlkörper 41 , auf dem ein Fotovoltaikelement 42 angeordnet ist. Die Lichtauskoppelfläche 3 ist mittels einer Klebeschicht mit dem Fotovoltaikelement 42 verbunden. Es kann eine Halterung vorgesehen sein, die in den Tragrahmen 61 eingreift. Das Solarmodul 40 umfasst zudem einen als Fresnelllinse ausgestalteten Primär-Solarkonzentrator 45 zur Ausrichtung von Sonnenlicht 50 auf die Lichteinkoppelfläche 2 des als Sekundär-Solarkonzentrator angeordneten bzw. ausgestalteten bzw. vorgesehenen Solarkonzentrators 1. Das über die Lichteinkoppelfläche 2 in den Solarkonzentrator 1 eingeleitete Sonnenlicht tritt über die Lichtauskoppelfläche 3 des Solarkonzentrators 1 aus und trifft auf das Fotovoltaikelement 42.
Die Elemente, Abmaße bzw. Winkel in den Figuren 4 bis 15 sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z. B. die Größenordnungen einiger Elemente, Abmaße bzw. Winkel übertrieben gegenüber anderen Elementen, Abmaßen bzw. Winkeln dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.

Claims

P AT E N T A N S P R Ü C H E
Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1 ) aus einem transparenten Material, wobei der Solarkonzentrator (1 ) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche
(2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich vorteilhafterweise in Richtung der Lichteinkoppelfläche
(3) verjüngenden Lichtdurchleitteil
(4) umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtdurchleitteil- Oberfläche (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material, zwischen einer Oberform (16) zum Formen der Lichtauskoppelfläche (2) und einer Unterform (10) zum Formen der Lichteinkoppelfläche (3) zum Solarkonzentrator (1 ) blankgepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material vor dem Blankpressen im flüssigen Zustand mittels eines Unterdrucks in die Unterform (10) gezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck zumindest 0,
5 bar beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in einem Loch (21 , 22) der Unterform (10) erzeugt wird, das an der tiefsten Stelle der zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2) vorgesehenen Oberfläche der Unterform (10) mündet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2) vorgesehene Oberfläche der Unterform (10) jeweils zumindest ein Loch (21 , 22) an den Stellen aufweist, an denen die die zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2) vorgesehene Oberfläche der Unterform (10) ein lokales Minimum aufweist und/oder horizontal verläuft, wobei der Unterdruck in den jeweiligen Löchern (21 , 22) erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1 ) nach dem Blankpressen mittels eines in der Oberform (16) erzeugten Unterdrucks aus der Unterform (10) gezogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1) danach hängend gekühlt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberform (16) eines oder mehrere Löcher (17) umfasst, die in der zum Formen der Tragrahmens (61 ) vorgesehenen Oberfläche der Oberform (16) münden, wobei der in der Oberform (16) erzeugte Unterdruck in den Löchern (17) erzeugt wird.
9. Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellter Solarkonzentrator (1 ) mit seiner Lichtauskoppelfläche (3) mit einem Fotovoltaikelement (42) verbunden und/oder fest zu einem Fotovoltaikelement (42) ausgerichtet wird.
10. Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichteinkoppelfläche (2) eines Solarkonzentrators (1) eines gemäß einem Verfahren nach Anspruch 9 hergestellten Solarmoduls Sonnenlicht eingekoppelt wird.
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