Солнечный модуль


 


Владельцы патента RU 2468305:

Общество с ограниченной ответственностью "АККОРД" (RU)
Билалов Билал Аругович (RU)

Изобретение относится к области фотоэлектроники и предназначено для преобразования потока солнечного излучения в электроэнергию. Изобретение направлено на увеличение активной площади солнечного модуля с одновременным увеличением КПД. Солнечный модуль включает каркас, солнечные элементы, структурированное стекло и текстурированную отражающую панель с геометрическим рельефом. Конструктивные особенности солнечной панели заключаются в том, что солнечные элементы выполнены с двухсторонней чувствительностью и установлены с зазором перпендикулярно структурированному стеклу, а текстурированная отражающая панель с геометрическим рельефом установлена за солнечными элементами. Установка солнечных элементов перпендикулярно способствует увеличению выработки электроэнергии и стабилизации их температурного режима. 1 ил.

 

Изобретение относится к области фотоэлектроники и предназначено для преобразования потока солнечного излучения в электроэнергию.

Известно, что солнечный модуль - это батарея взаимосвязанных солнечных элементов, заключенных под обычным или текстурным стеклом (http://www.energy-bio.ru/pfoto3.htm), который можно выбрать в качестве прототипа. Обычно солнечный модуль для придания большей герметичности и жесткости конструкции помещают в алюминиевый или иного материала каркас, а сами солнечные элементы располагаются параллельно текстурному стеклу. Чем интенсивнее свет, падающий на фотоэлементы солнечных элементов, и чем больше их площадь, тем больше вырабатывается электричества и тем больше сила тока. Модули классифицируются по пиковой мощности в ваттах (Вт). Ватт - единица измерения мощности. Один пиковый ватт (Wp) - мощность установки, измеренная в стандартных тестовых условиях (STC), т.е. когда солнечное излучение в 1 кВт/м2 падает на элемент при температуре 25°С и спектре AM 1.5.

Такая интенсивность достигается при хороших погодных условиях, когда солнце находится в зените (http://www.nau-ra.ru/dosug/s/124/496/?lang=ru). Чтобы выработать один пиковый ватт, нужен один элемент размером 10×10 см. Более крупные модули, площадью 1 м × 40 см, вырабатывают около 40-50 Вт. Так, например, солнечная батарея типа ES(A)-40 при площади 0,8 м2 вырабатывает мощность 40 Вт (http://www.techno-as.com.ua/index.php?level_path=0-5-25&language=russian).

Недостаток такого солнечного модуля заключается в том, что в реальных условиях солнечная освещенность редко достигает величины 1 кВт/м2. Более того, на солнце модуль нагревается значительно выше номинальной температуры. Оба этих фактора снижают производительность модуля. В типичных условиях средняя производительность солнечного модуля составляет около 6 Вт/ч в день и 2000 Вт/ч в год на 1 Вт. Кроме того, для достижения наибольшей отдачи солнечный модуль оснащают системой пространственной ориентации, регулирующей угол наклона модуля в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что связано с дополнительными расходами. Для сравнения: 5 ватт-час - это количество энергии, потребляемое 50-ваттной лампочкой в течение 6 минут (50 Вт×0,1 ч=5 Вт·ч) или портативным радиоприемником в течение часа (5 Вт×1 ч=5 Вт·ч). То есть, солнечные модули приведенной конструкции из-за большой занимаемой площади и малой мощности нерационально использовать в качестве источника энергии для привода транспортного средства. Так, например, в Перу разработано мототакси на солнечной энергии (http://www.energv-bio.ru/pfoto3.htm), на крыше которого установлено 12 солнечных панелей мощностью 40 Ватт, занимающих большую площадь и предназначенных для питания электромотора и фар. К тому же они обладают большой парусностью, что ставит под сомнение эксплуатацию мототакси в ветренную погоду.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение площади солнечного модуля с одновременным увеличением КПД.

Для достижения данной цели солнечные элементы устанавливают перпендикулярно текстурному стеклу. Солнечные элементы могут быть использованы на жесткой и гибкой основе. Расчеты показывают, что, например, при размещении в конструкции солнечного модуля с площадью текстурного стекла площадью 1 м2 полосок двусторонних солнечных элементов размерами 1×0.01 и толщиной 0.001 метра с промежутком 0.001 м, площадь солнечного модуля увеличивается в 10 раз при неизменных размерах элементов корпуса. С учетом того, что солнечные элементы установлены перпендикулярно стеклу (параллельно потоку солнечного излучения), мощность солнечного модуля, естественно, упадет. Но даже с учетом этих потерь расчетная мощность увеличивается в несколько раз. Кроме того, предложенное конструктивное решение позволяет упростить систему пространственной ориентации солнечного модуля. Для этого солнечный модуль достаточно вращать синхронно перемещению солнца на небосводе только в горизонтальной плоскости. При этом лучи солнца всегда будут параллельны плоскостям солнечных элементов и будут беспрепятственно проходить сквозь зазоры между солнечными элементами. Установка солнечных элементов перпендикулярно с зазорами также способствует стабилизации их температурного режима, т.е на КПД солнечного модуля мало будет влиять нагрев их поверхности. Для повышения эффективности солнечного модуля за солнечными элементами установлена текстурированная отражающая панель с геометрическим рельефом (Крапивко Г.И., Хлопенова И.А., ААЭКС, №2(12), 2003, Современные технические средства, комплексы и системы. Повышение КПД кремниевых фотоэлектронных преобразователей методом лазерной гравировки). Такая панель позволяет существенно (до единиц процентов) уменьшить коэффициент отражения света от поверхности прибора, более эффективно использовать инфракрасную часть солнечного спектра за счет увеличения длины пробега длинноволновых фотонов в базовой области, снижать рекомбинационные потери вследствие уменьшения толщины базы.

Фрагмент конструкции солнечного модуля приведен на чертеже.

Солнечный модуль включает каркас 1, лицевая сторона герметизирована структуированным стеклом 2. Сторона, противоположная лицевой, снабжена текстурированной отражающей панелью 3 с геометрическим рельефом. Внутри каркаса 1 перпендикулярно стеклу 2 с зазором (в данной конструкции через 1 мм) установлены солнечные элементы 4 с двухсторонней чувствительностью, т.е обе плоскости (с большей площадью) солнечного элемента являются фотоактивными.

Солнечный модуль рекомендуется монтировать на штанге следящей системы пространственной ориентации таким образом, чтобы стекло 2 было параллельно плоскости земли. При таком расположении модуля достигается наименьшая парусность, а отражающая панель 3 будет наиболее эффектно отражать лучи солнца и дополнительно освещать грани солнечных элементов 4. При этом система пространственной ориентации будет вращать солнечный модуль только в горизонтальной плоскости, что благоприятно сказывается на себестоимости изделия. При установке на электромобиле конструкцию корпуса модуля рекомендуется выполнить в виде плоского цилиндра, что позволяет вращать модуль, установленный на крыше транспорта, не выходя за габариты автомобиля и оперативно отслеживать направление падения солнечных лучей при маневрировании.

Солнечный модуль, включающий каркас, солнечные элементы, структурированное стекло, текстурированную отражающую панель с геометрическим рельефом, отличающийся тем, что солнечные элементы выполнены с двухсторонней чувствительностью и установлены с зазором перпендикулярно структурированному стеклу, а текстурированная отражающая панель с геометрическим рельефом установлена за солнечными элементами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, преобразующим энергию частиц, испускаемых изотопами, в электрический ток, и может быть использовано в качестве элемента питания в различных электронных устройствах, потребляющих небольшой ток, но вынужденных работать без замены источников питания в течение десятка лет.
Изобретение относится к электронной технике, а именно к полупроводниковым многопереходным структурам, используемым, в частности, в фотоэлектрических преобразователях.

Изобретение относится к устройствам и способам изготовления фотоэлектрических солнечных модулей. .

Изобретение относится к устройству плазменного осаждения из паровой фазы для получения кремниевых тонкопленочных модулей солнечного элемента, к способу получения тонкопленочных модулей и к кремниевым тонкопленочным фотогальваническим панелям.

Изобретение относится к области прямого преобразования энергии света в электроэнергию, к гелиоэнергетике, к возобновляемым источникам энергии. .

Изобретение относится к атомной и полупроводниковой технике, в частности к изготовлению маломощных источников электроэнергии с использованием радиоактивных изотопов и полупроводниковых преобразователей.

Изобретение относится к применению полиамида в качестве герметизирующего материала для изготовления фотоэлектрических модулей. .

Изобретение относится к применению пластикового композита, содержащего материал-носитель, выбранный из группы полиэтилентерефталата (PET), полиэтиленнафтената (PEN) или сополимера этилена с тетрафторэтиленом (ETFE), а также слои полиамида-12, граничащие с материалом-носителем по обеим сторонам, для получения фотоэлектрических модулей.

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно к конструкции фотоэлектрических преобразователей. .

Изобретение относится к гелиотехнике, может быть использовано для преобразования солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию и касается солнечного модуля, включающего концентратор, в фокусе которого расположен фотовольтаический преобразователь солнечной энергии, с контактами подключения батарей накопителей электрической и тепловой энергии и системой жидкостно-проточного теплосъема, при этом фотовольтаический преобразователь выполнен в виде полой трубки из теплопроводящего материала, на внешней поверхности которой нанесена полупроводниковая структура и внутри которой циркулирует теплоноситель, а также комбинированной солнечно-энергетической установки, включающей указанные выше солнечные модули.

Изобретение относится к области альтернативной энергетики, использует возобновляемый источник энергии - солнце для образования восходящего потока воздуха. .

Изобретение относится к солнечным батареям, служащим для преобразования солнечной энергии в электрическую. .

Изобретение относится к области электроэнергетики, точнее к возобновляемым источникам энергии, и предназначено для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным концентраторным модулям для получения электрической и тепловой энергии. .

Изобретение относится к области гелиотехники и конструкции создания солнечных модулей с фотоэлектрическими или тепловыми приемниками излучения и стационарными концентраторами, допускающими эксплуатировать модули в неподвижном режиме круглый год.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение как в солнечных электростанциях, так и в качестве энергетической установки индивидуального пользования
Наверх