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WO2012072187A2 - Solarkonzentrator - Google Patents

Solarkonzentrator Download PDF

Info

Publication number
WO2012072187A2
WO2012072187A2 PCT/EP2011/005697 EP2011005697W WO2012072187A2 WO 2012072187 A2 WO2012072187 A2 WO 2012072187A2 EP 2011005697 W EP2011005697 W EP 2011005697W WO 2012072187 A2 WO2012072187 A2 WO 2012072187A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar concentrator
light
mold
light output
lichtdurchleitteil
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/005697
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012072187A3 (de
Inventor
Wolfram Wintzer
Lars Arnold
Hagen Goldammer
Original Assignee
Docter Optics Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Docter Optics Gmbh filed Critical Docter Optics Gmbh
Priority to US13/989,096 priority Critical patent/US9139461B2/en
Priority to CN201180058327.9A priority patent/CN103237767B/zh
Publication of WO2012072187A2 publication Critical patent/WO2012072187A2/de
Publication of WO2012072187A3 publication Critical patent/WO2012072187A3/de

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/07—Suction moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0994—Fibers, light pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/484—Refractive light-concentrating means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/60—Arrangements for cooling, heating, ventilating or compensating for temperature fluctuations
    • H10F77/63—Arrangements for cooling directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. heat sinks directly associated with the photovoltaic cells or integrated Peltier elements for active cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/68—Means for parting the die from the pressed glass other than by cooling or use of a take-out
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a solar concentrator with a solid body made of a transparent material, which comprises a light input surface and a light output surface.
  • the solar concentrator 101 comprises a light incoupling surface 102 and a ground light outcoupling surface 103 and a light guide 104 which tapers in the direction of the light outcoupling surface 103 between the light incoupling surface 102 and the light outcoupling surface 103.
  • Reference numeral 105 denotes a waveguide section surface which intersects the light guide section 104 between the light incoupling surface 102 and the light output surface 103 limited.
  • EP 1 396 035 B1 discloses a solar concentrator module comprising a front lens on its front side and a receiver cell on its rear side and a reflector between the front lens and the receiver cell, the reflector having inclined side walls at least along two opposite sides of the receiver cell, and a flat vertical one Reflector in the center of the module, wherein the side wall reflectors are shortened so that the ratio between the Konzentrator Abu H and the focal length F of the lens is between 0.6 and 0.9.
  • a solar concentrator is in particular a secondary concentrator.
  • a solar concentrator according to the invention has, in particular in the direction of its optical axis, an extension between 5 mm and 60 mm.
  • the diameter or the diagonal of a light output surface according to the invention is in particular between 1, 25 mm and 10 mm.
  • a solid body according to the invention is in particular one-piece.
  • Transparent material is in the sense of the invention, in particular glass.
  • Transparent material is in the context of the invention, in particular inorganic glass.
  • Transparent material is in the sense of the invention, in particular silicate glass.
  • Transparent material is in the context of the invention, in particular glass, as described in PCT / EP2008 / 010136.
  • Glass according to the invention comprises in particular
  • a support frame according to the invention may in particular also be a flange.
  • a support frame according to the invention may in particular be configured completely or partially circulating.
  • An outer edge in the sense of the invention is in particular the part of the solar concentrator that is furthest away from the optical axis of the solar concentrator.
  • An outer edge in the sense of the invention is in particular that part of the solar concentrator which has the greatest radial extent. It is provided in particular that the support frame at least partially in one of the optical axis of the solar concentrator orthogonal direction protrudes beyond the Licht practitionerleit- part and / or that the support frame protrudes at least partially radially to the optical axis of the solar concentrator on the Licht practitionerleitteil.
  • a Licht malleitteil in the context of the invention extends along the optical axis of the solar concentrator, in particular over a length which is greater than the diameter of the light outcoupling surface.
  • a Licht malleitteil surface according to the invention is inclined in particular with respect to the optical axis of the solar concentrator.
  • An optical axis of the solar concentrator is in particular one or the orthogonal of the light output surface.
  • the light transmission surface may be coated.
  • the light output surface is bright-pressed.
  • the support frame comprises a light-outcoupling surface facing surface with a step.
  • the step runs essentially parallel to the optical axis of the solar concentrator.
  • a solar concentrator with a solid body made of a transparent material comprising a light input surface and a bright pressed light output surface, wherein the solid body between the light input surface and the light outcoupling a support frame and, in particular in the direction of the light outcoupling surface, Licht beleitteil comprises, which is advantageously limited between the light input surface and the light outcoupling surface by a Licht barnleitteil surface, and wherein the support frame comprises a light-outcoupling surface facing surface with a step.
  • the step runs essentially parallel to the optical axis of the solar concentrator.
  • the Licht beleitteil- surface passes with a continuous first derivative into the convex light output surface.
  • the Licht beleitteil- surface passes with a curvature in the light output surface whose radius of curvature is not greater than 0.25 mm, in particular not greater than 0.15 mm, advantageously not greater than 0.1 mm.
  • the radius of curvature is greater than 0.04 mm.
  • the light output surface is convexly curved.
  • the convex light output surface is curved with a radius of curvature of more than 30 mm.
  • the convex light output surface is curved such that its (maximum) contour deviation from the ideal plane or the Lichtauskoppelebene is less than 100 ⁇ .
  • An ideal plane in the sense of the invention is in particular a plane through the transition of the Licht beleitteil surface in the light output surface.
  • a Lichtauskoppelebene in the context of the invention is in particular a plane through the transition of Licht beleitteil surface in the Lichtauskoppel composition.
  • a Lichtauskoppelebene in the context of the invention is in particular a plane parallel to the plane through the transition of Licht malleitteil-surface in the Lichtauskoppel composition by the apex (the curvature) of the light outcoupling surface.
  • a Lichtauskoppelebene in the sense of the invention is in particular a plane orthogonal to the tapered Licht beleitteil by the apex (the curvature) of the light outcoupling surface.
  • a Lichtauskoppelebene in the sense of the invention is in particular a plane orthogonal to the optical axis of the solar concentrator by the apex (the curvature) of the light outcoupling surface.
  • the convex light output surface is curved such that its (maximum) contour deviation from the ideal plane or the Lichtauskoppelebene is more than 1 ⁇ .
  • the light output surface is flat.
  • a planar light output surface may have a particular shrinkage-related, in particular concave, contour deviation from an ideal plane, which may amount to, for example, up to 20 ⁇ m or even up to 40 ⁇ m.
  • the solar concentrator has a mass between 2 g and 50 g.
  • the light input surface is bright-pressed.
  • the light coupling surface may be aspherical or spherical or shaped as a free-form.
  • the solar module comprises a heat sink on which the photovoltaic element is arranged.
  • a holder for the solar concentrator is arranged on the heat sink.
  • the solar module comprises a holder for the solar concentrator.
  • the holder fixes the solar concentrator on the support frame.
  • the solar module has a lens for directing sunlight onto the light coupling surface of the solar concentrator.
  • Cooling in the sense of the invention can take place actively, in particular by supplying a coolant, or passively by waiting until the desired viscosity or temperature sets.
  • the cooling is effected by delaying the closing of the mold formed from the first and second molds after the transparent material has been drawn in the liquid state by means of the negative pressure into the second mold.
  • Delaying comprises in particular a time interval of at least 1 s.
  • Delaying comprises, in particular, a time interval of at most 10 seconds.
  • Delaying comprises in particular a time interval of at least 0.02 t Tg .
  • Delaying comprises in particular a time interval of at most 0.15 t Tg .
  • the deceleration or cooling takes in particular at least 0.02 t Tg .
  • the deceleration or cooling takes in particular at most 0, 15 t Tg .
  • t Tg is the time required under the conditions of active or passive cooling until each region of the transparent material has reached a temperature equal to or below the transformation temperature Tg.
  • the surface of the liquid transparent material, which faces the first mold is heated locally, for example by a flame.
  • a support frame is provided between the light input surface and the light output surface.
  • one of the light output surface facing surface of the support frame by means of a first molded part of the second mold and by means of a second molded part of the second mold is pressed. In this case, provision is made in particular for a step to be pressed into the surface of the support frame facing the light outcoupling surface by means of the first molded part and the second molded part.
  • the first molded part encloses the second molded part, in particular at least partially.
  • the light outcoupling surface is polished by means of at least a third molded part of the second mold.
  • the first molded part encloses the third molded part, in particular at least partially.
  • the second shape in the region which forms the transition between the light output surface and the Licht beleitteil- surface a gap, in particular a circumferential gap, in particular an annular gap, on.
  • the gap has a width between 10 ⁇ and 40 mm.
  • the negative pressure is generated in the gap.
  • the transparent material is pulled in its outer region by means of the negative pressure in the second mold.
  • the transparent material is cut as liquid glass and in particular positioned in the second shape such that the cut scar lies outside the optical range.
  • the negative pressure is at least 0.5 bar.
  • the negative pressure corresponds in a further advantageous embodiment of the invention, in particular vacuum.
  • the transparent material has a viscosity of not more than 10 4.5 dPas immediately before pressing.
  • the solar concentrator is drawn after the blank pressing by means of a negative pressure generated in the first form from the second mold. In a further advantageous embodiment of the invention, the solar concentrator is then suspended hanging.
  • the cooling can take place actively, in particular by supplying a coolant, or passively by waiting until the desired viscosity or temperature sets.
  • the suspended cooling takes in particular at least 5 seconds. Thereafter, it is provided in particular that the solar concentrator is cooled on a suitable surface on a cooling belt.
  • the solar concentrator is then suspended hanging.
  • the cooling can take place actively, in particular by supplying a coolant, or passively by waiting until the desired viscosity or temperature sets.
  • the suspended cooling takes in particular at least 5 seconds. Thereafter, it is provided in particular that the solar concentrator is cooled on a suitable surface on a cooling belt.
  • the first molded part encloses the third molded part, in particular at least partially.
  • the first mold and the second form each other and positioned
  • the first mold can be moved to the second mold and / or the second mold to the first mold.
  • the first shape and the second shape are in particular moved towards each other until they touch or form a closed overall shape.
  • the first molded part touched after the closing of the mold or when pressing the first mold, the first molded part.
  • the second shape in the region which forms the transition between the light output surface and the Licht josleitteil- surface a gap, in particular a circumferential gap, in particular an annular gap, on.
  • the gap has a width between 10 mm and 40 pm.
  • the negative pressure is generated in the gap.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for producing a solar concentrator made of a transparent material, in particular for producing an aforementioned solar concentrator, wherein the solar concentrator a Lichteinkoppel requirements, a Lichtauskoppel structures between the Lichteinkoppel preparation and the Lichtauskoppel matters a support frame and advantageously one between the Lichteinkoppel requirements and the light outcoupling surface arranged, in particular in the direction of the light outcoupling surface, Licht beleitteil comprises, which is delimited between the Lichteinkoppel requirements and the Lichtauskoppel requirements by a Licht thoroughly- Leitteil surface, wherein the transparent material, between a first mold for forming the Lichteinkoppel composition and at least a second Mold is pressed to form the light output surface to the solar concentrator, wherein one of the light output surface facing surface of the support frame by means of e Ineses first molded part of the second mold and is pressed by means of a second molded part of the second mold, wherein the first mold part, the second mold part, in particular at least partially
  • the first molded part surrounds the third molded part, in particular at least partially.
  • the first mold can be moved to the second mold and / or the second mold to the first mold.
  • the first shape and the second shape are in particular moved towards each other until they touch or form a closed overall shape.
  • the second shape in the region which forms the transition between the light output surface and the Licht josleitteil- surface, a gap, in particular a circumferential gap, in particular an annular gap, on.
  • the gap has a width between 10 pm and 40 pm.
  • the negative pressure is generated in the gap.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for producing a solar concentrator made of a transparent material, in particular for producing an aforementioned solar concentrator, wherein the solar concentrator a Lichteinkoppel requirements, a Lichtauskoppel behavior between the Lichteinkoppel preparation and the Lichtauskoppel requirements a support frame with an outer edge and between the light incoupling surface and the light outcoupling surface arranged advantageously in the direction of the light outcoupling surface tapering Licht practitionerleitteil comprises, which is delimited between the Lichteinkoppel requirements and the Lichtauskoppel requirements by a Licht twist- Leitteil surface, wherein the transparent material between a first shape, in particular for forming the Lichteinkoppel structure, and at least a second form, in particular for shaping the light outcoupling surface, is pressed into the solar concentrator such that the outer edge is under full For menhow is pressed bright.
  • a surface of the support frame facing the light outcoupling surface is press-molded by means of a first molded part of the second mold and by means of a second molded part of the second mold. It is provided in particular that by means of the first molding and the second molding in the light-outcoupling surface facing surface of the support frame is pressed a step.
  • the first molded part encloses the second molded part, in particular at least partially.
  • the light outcoupling surface is polished by means of at least a third molded part of the second mold.
  • the first molded part encloses the third molded part, in particular at least partially.
  • the first mold and the second form are fed to each other.
  • the first mold can be moved to the second mold and / or the second mold to the first mold.
  • the first shape and the second shape are in particular moved towards each other until they touch or form a closed overall shape.
  • the second shape in the region which forms the transition between the light output surface and the Licht josleitteil- surface, a gap, in particular a circumferential gap, in particular an annular gap, on.
  • the gap has a width between 10 ⁇ and 40 ⁇ on.
  • the negative pressure is generated in the gap.
  • the light output surface is bright-pressed.
  • the transparent material is cut as liquid glass and in particular positioned in the second shape such that the cut scar lies outside the optical range.
  • the negative pressure is at least 0.5 bar.
  • the negative pressure corresponds in a further advantageous embodiment of the invention, in particular vacuum.
  • the transparent material has a viscosity of not more than 10 4.5 dPas immediately before pressing.
  • the solar concentrator is drawn after the blank pressing by means of a negative pressure generated in the first form from the second mold.
  • the solar concentrator is then suspended hanging.
  • the cooling can be active, in particular by supplying a coolant, or passively by waiting until the set desired viscosity or temperature.
  • the suspended cooling takes in particular at least 5 seconds. Thereafter, it is provided in particular that the solar concentrator is cooled on a suitable surface on a cooling belt.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for producing a solar module, wherein an aforementioned solar concentrator is connected with its light output surface with a photovoltaic element and / or fixed to a photovoltaic element.
  • sunlight is coupled into the light coupling surface of a solar concentrator of an aforementioned solar module.
  • sunlight is coupled into the light coupling surface of an aforementioned solar concentrator.
  • 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 even with small fluctuations in the amount of the supplied transparent material.
  • it is in particular possible to complete a solar concentrator in a pressing step, which leads to a high cost of such a solar concentrator to a cost reduction for its production.
  • FIG. 1 shows a known solar concentrator in a perspective view
  • FIG. 2 shows the solar concentrator according to FIG. 1 in a cross-sectional view
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a solar concentrator according to the invention
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the solar concentrator according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows an embodiment of a mold for molding the solar concentrator according to FIG. 4, FIG.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment of a mold for molding the solar concentrator according to FIG. 4
  • FIG. Fig. 8 shows another alternative embodiment of a mold for molding the
  • Fig. 1 1 an embodiment of a solar module with an inventive
  • Fig. 12 shows an alternative embodiment of a solar concentrator according to the invention.
  • FIG. 13 shows the solar concentrator according to FIG. 12 in a plan view
  • Fig. 14 shows a further alternative embodiment of an inventive
  • FIG. 15 shows the solar concentrator according to FIG. 14 in a plan view.
  • FIG. 3 shows a method for producing the solar concentrator 1 according to FIG. 4, the solar concentrator 1 being depicted in a cross-sectional representation in FIG. 4.
  • the solar concentrator 1 is a one-piece piece of glass, the
  • the solar concentrator 1 comprises a light input surface 2 and a bright-pressed light output surface 3 and arranged between the light input surface 2 and the light outcoupling surface 3, tapering in the direction of the light output surface 3, Licht beleitteil 4.
  • Reference numeral 5 denotes a Licht barnleitteil- surface, the Licht beleitteil 4 between the Lichteinkoppel requirements 2 and the light output surface 3 limited.
  • the light transmission part surface 5 - as shown in detail in FIG. 5 - merges with a curvature 8 into the light outcoupling surface whose radius of curvature is approximately 0.1 mm.
  • the solar concentrator 1 also has a support frame 61 with a blanked outer frame 62.
  • the support frame has a surface 63 facing the light output surface 3 with a step 64.
  • the method illustrated in FIG. 3 begins with a step 201, in which a drop of transparent material is cut off at the outlet of a dispenser.
  • a partial mold 10 shown in FIG. 6 is positioned under the outlet, so that the droplet passes directly into the partial mold 10 or falls. It can be provided that the droplet is cut and falls into the partial mold 10 or is taken up during the flow through the partial mold 10 and then cut.
  • the partial mold 10 is an exemplary embodiment of a second partial mold in the sense of the claims.
  • the partial mold 10 comprises a molded part 15, a molded part 1 1 for molding the Licht micleit- part surface 5 and a molded part 12 for molding the light outcoupling surface 3, wherein the molded part 15, the molded part 11 and the molded part 12 surrounds.
  • 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 and the molded part 12 is an exemplary embodiment of a third molded part in the sense of the claims.
  • the part mold 10 also includes a support 14 for the part mold 12.
  • the part mold 12 includes a mandrel which is surrounded by the part mold 1 1, wherein between the mandrel of the part mold 12 and the part mold 1 1, a circumferential gap 17 is formed.
  • the step 201 is followed by a step 202, in which a negative pressure is generated in the gap 17, so that the transparent material is pulled into the part mold 10.
  • a step 203 wherein the liquid material is cooled for a period between 0.02 t Tg and 0.15 t Tg , where t Tg is the time necessary under the conditions of active or passive cooling, until each Area of the transparent material has reached a temperature equal to or below the transformation temperature Tg.
  • the part mold 10 is positioned in a pressing device.
  • an optional step 204 in which the surface of the transparent material facing a part mold 16, which forms the light coupling surface 2 after pressing, is heated, for example, by fire polishing.
  • step 205 in which the transparent material between the partial mold 10 and the partial mold 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 part 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.
  • step 206 in which the mold formed by the partial mold 10 and the partial mold 16 is opened. For this purpose, for example, the partial mold 16 is moved upward. It is envisaged that in the partial mold 16, a negative pressure is generated, so that the finished pressed solar concentrator 1 is moved with the part mold 16 from the part mold 10. It can then be provided that certain areas of the solar concentrator 1 are blown with cold air, alternatively or additionally it can be provided that the Licht micleitteil surface 5 is heated.
  • An optional step 207 is provided in which the solar concentrator 1 is hot coated.
  • an optical inspection of the solar concentrator 1 is provided in an optional step 208.
  • a step 209 in which the solar concentrator 1 is transferred to a cooling path and is cooled down in a targeted manner.
  • Fig. 7 shows an alternative embodiment of a partial mold 10 'for use in place of the partial mold 10, wherein like reference numerals as in Fig. 6 designate the same or similar elements.
  • the partial mold 10 'includes, inter alia, a part mold 1 1 1 for molding the Licht micleitteil surfaces 5 and a molded part 121 for molding the Lichtauskoppel constitutional 3.
  • the molded part 1 1 1 is an embodiment of a second molded part in the sense of the claims and the molding 121 An embodiment of a third molded part in the sense of the claims.
  • channels may be arranged, by means of which a negative pressure can be generated, by means of which the transparent material is drawn into the part mold 10 '.
  • FIG 8 shows a further alternative embodiment of a partial mold 10 "for alternative use instead of the partial mold 10 or the partial mold 10 ', wherein the same reference numerals denote the same or similar elements as in FIG includes the part mold 10 "a molded part 132 for molding the light output surface 3.
  • the molded part 132 is an embodiment of a third molded part in the sense of the claims.
  • the molded part 132 is designed in accordance with the molded part 12 and comprises a mandrel, which is enclosed by a molded part 131, so that a gap 17 corresponding to the gap 17 is formed.
  • FIG. 9 shows a further alternative embodiment of a partial mold 10 "'for alternative use instead of the partial mold 10 or the partial mold 10' or the partial mold 10", wherein the same reference numerals as in FIG. 6 or FIG. 7 or FIG. 8 same or designate similar elements.
  • the partial mold 10 "'comprises a molded part 141 for molding the light coupling-out surface 3.
  • the molded part 141 is an exemplary embodiment of a third molded part according to the claims a negative pressure can be generated by means of which the transparent material is drawn into the part mold 10 "'.
  • the partial mold 10 shows a further alternative embodiment of a partial mold 10 "" for alternative use instead of the partial mold 10, the partial mold 10 ', the partial mold 10 "or the partial mold 10"', wherein the same reference numerals as in FIG. 6, FIG , Fig. 8 and Fig. 9 denote the same or similar elements.
  • the partial mold 10 "" comprises a support plate 152 and a plate 151 arranged between the support plate 152 and the part mold 11 1.
  • the plate 151 may also be a foil.
  • the plate 151 comprises a perforation 153.
  • the perforation 153 comprises in the present embodiment on the circumference of a square arranged holes in the plate 151, which are arranged at a distance of about 200 m from each other and have an opening cross-section of 50 microns.
  • the holes of the perforation 153 are produced in particular by means of laser perforation.
  • the plate 151 the light outcoupling surface 3 is formed, wherein the holes of the perforation 153 are arranged at the edge of the light outcoupling surface 3 or slightly outside the light outcoupling surface 3, so that the geometric figure of the perforation 153 is equal to the geometric figure of the light outcoupling surface 3, but something bigger than this.
  • the support plate 152 comprises, on its side facing the plate 151, a circumferential channel 154, into which the holes of the perforation 153 open. Via holes 155, which open into the circumferential channel 154, a negative pressure in the region of the vacuum is generated in the circumferential channel 154 and thus in the holes of the perforation 153. This negative pressure pulls the transparent material or the liquid glass into the part mold 10 "".
  • the solar module 40 comprises a heat sink 41, on which a photovoltaic element 42 and a holder 44 for the solar concentrator 1 are arranged.
  • the light output surface 3 is connected to the photovoltaic element 42 by means of an adhesive layer 43.
  • the solar module 40 additionally comprises a primary solar concentrator 45 designed as a Fresnel lens for aligning Sunlight 50 on the Lichteinkoppel constitutional 2 arranged as a secondary solar concentrator or designed or designed solar concentrator 1.
  • the introduced via the light input surface 2 in the solar concentrator 1 sunlight exits through the light output surface 3 of the solar concentrator 1 and strikes the Fotovoltaik- element 42nd
  • Fig. 12 and Fig. 13 show an alternatively configured solar concentrator 1 ', wherein Fig. 12 shows a cross-sectional view along the section line A-A in Fig. 13, which shows a plan view of the solar concentrator 1'.
  • the solar concentrator 1 ' comprises inter alia a light input surface 2', which is designed as a free form.
  • the solar concentrator V also comprises a bright-pressed light output surface 3 'and a between the light input surface 2' and the light output surface 3 ', in the direction of the light output surface 3' tapered Lichttechnik 4 '.
  • Reference numeral 5 ' denotes a Licht barnleitteil- surface that limits the Licht beleitteil 4' between the light input surface 2 'and the light output surface 3'.
  • the solar concentrator 1 ' also includes a support frame 61' with a circular outer edge.
  • FIG. 14 and 15 show an alternatively configured solar concentrator 1 ", wherein FIG. 14 shows a cross-sectional view along the section line A-A in FIG. 15, which shows a plan view of the solar concentrator 1".
  • the solar concentrator 1 in a departure from the solar concentrator 1, the solar concentrator 1 "includes, inter alia, a light incoupling surface 2 'designed as a free form.”
  • the solar concentrator 1 has a light outcoupling surface 3" delimited by a peripheral groove 6 "and a light intercoupling surface 2 "and the light output surface 3" arranged, in the direction of the light output surface 3 "tapered, Licht practitionerleitteil 4" on.
  • Reference numeral 5 denotes a light transmission part surface which delimits the light transmission part 4" between the light coupling surface 2 "and the light coupling-out surface 3".
  • the solar concentrator 1 also includes a support frame 61" with a square outer edge. The outer edge may also be polygonal, e.g. hexagonal, be.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarkonzentrator (1) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen Tragrahmen (61) sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden, Lichtdurchleitteil (4) umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, und wobei der Tragrahmen (61) einen unter vollständigem Formenkontakt blankgepressten bzw. vollständig blankgepressten Außenrand (62) umfasst.

Description

Solarkonzentrator
Die Erfindung betrifft einen Solarkonzentrator 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.
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 Konzentratorhöhe 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 Solarkonzentratoren zu senken. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, in einem begrenzten Kostenrahmen besonders hochwertige Solarkonzentratoren herzustellen.
Vorgenannte Aufgabe wird durch einen Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtdurchleitteil umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei der Tragrahmen einen unter vollständigem Formenkontakt blankgepressten bzw. vollständig blankgepressten Außenrand umfasst.
Ein Solarkonzentrator ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Sekundärkonzentra- tor. Ein Solarkonzentrator im Sinne der Erfindung besitzt insbesondere in Richtung seiner optischen Achse eine Ausdehnung zwischen 5 mm und 60 mm. Der Durchmesser bzw. die Diagonale einer Lichtauskoppelfläche im Sinne der Erfindung beträgt insbesondere zwischen 1 ,25 mm und 10 mm. 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 anorganisches Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
0,2 bis 2 Gew.-% Al203,
0,1 bis 1 Gew.-% Li20,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1 ,5 Gew.-% Sb203,
60 bis 75 Gew.-% Si02,
3 bis 12 Gew.-% Na20,
3 bis 12 Gew.-% K20 und
3 bis 12 Gew.-% CaO.
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.
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 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 Lichtdurchleit- teil hinausragt und/oder dass der Tragrahmen zumindest zum Teil radial zu der optischen Achse des Solarkonzentrators über das Lichtdurchleitteil hinausragt.
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. 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.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche blank- gepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Tragrahmen eine der Lichtauskoppelfläche zugewandte Oberfläche mit einer Stufe. Die Stufe verläuft insbesondere im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse des Solarkonzentrators.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine Lichteinkoppelfläche und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtdurchleitteil umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei der Tragrahmen eine der Lichtauskoppelfläche zugewandte Fläche mit einer Stufe umfasst. Die Stufe verläuft insbesondere im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse des Solarkonzentrators.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht die Lichtdurchleitteil- Oberfläche mit einer stetigen ersten Ableitung in die konvexe Lichtauskoppelfläche über. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht die Lichtdurchleitteil- Oberfläche mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche über, deren Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Krümmungsradius größer als 0,04 mm. 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 μιτι 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 μητι beträgt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche plan. Eine plane Lichtauskoppelfläche kann eine insbesondere schrumpfungsbedingte, insbesondere konkave, Konturabweichung von einer idealen Ebene aufweisen, die zum Beispiel bis zu 20 Mm oder sogar bis 40 μιτι betragen kann.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Solarkonzentrator eine Masse zwischen 2 g und 50 g. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche blankgepresst. Die Lichteinkoppelfläche kann asphärisch oder sphärisch oder als Freiform geformt sein.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Solarmodul mit einem vorgenannten Solarkonzentrator gelöst, wobei der Solarkonzentrator mit seiner Lichtauskoppelfläche mit einem Fotovoltaikelement verbunden, insbesondere verklebt, ist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Solarmodul einen Kühlkörper, auf dem das Fotovoltaikelement angeordnet ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Kühlkörper eine Halterung für den Solarkonzentrator angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Solarmodul eine Halterung für den Solarkonzentrator. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung fixiert die Halterung den Solarkonzentrator am Tragrahmen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Solarmodul eine Linse zur Ausrichtung von Sonnenlicht auf die Lichteinkoppelfläche des Solarkonzentrators auf.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators aus einem transparenten Material, insbesondere zum Herstellen eines vorgenannten Solarkonzentrators, gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden Lichtdurchleitteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, wobei das transparente Material, zwischen einer ersten Form, insbesondere zum Formen der Lichteinkoppelfläche, und zumindest einer zweiten Form, insbesondere zum Formen der Lichtauskoppelfläche, zum Solarkonzentrator blankgepresst wird, und wobei das transparente Material vor dem Blankpressen im flüssigem Zustand mittels eines Unterdrucks in die zweite Form gezogen und anschließend jedoch vor dem Blankpressen abgekühlt wird.
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 ersten und der zweiten Form gebildeten Form, 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 1 s. Das Verzögern umfasst insbesondere ein Zeitintervall von höchstens 10s. 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 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 ersten Form zugewandt ist, lokal, zum Beispiel durch eine Flamme, aufgeheizt wird. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche ein Tragrahmen vorgesehen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine der Lichtauskoppelfläche zugewendete Oberfläche des Tragrahmens mittels eines ersten Formteils der zweiten Form und mittels eines zweiten Formteils der zweiten Form blankgepresst. 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. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das zweite Formteil, insbesondere zumindest teilweise. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lichtauskoppelfläche mittels zumindest eines dritten Formteils der zweiten Form blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das dritte Formteil, insbesondere zumindest teilweise. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Form und die zweite Form (zueinander positioniert und) aufeinander zugefahren werden. Dabei kann die erste Form auf die zweite Form und/oder die zweite Form auf die erste Form zubewegt werden. Die erste Form und die zweite Form 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 Form bzw. beim Pressen die erste Form das erste Formteil. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Form im Bereich, der den Übergang zwischen der Lichtauskoppelfläche und der Lichtdurchleitteil- Oberfläche formt, einen Spalt, insbesondere einen umlaufenden Spalt, insbesondere einen Ringspalt, auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Spalt eine Breite zwischen 10 μητι und 40 Mm auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck in dem Spalt erzeugt.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das transparente Material in seinem äußeren Bereich mittels des Unterdrucks in die zweite Form gezogen wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das transparente Material als flüssiges Glas geschnitten und insbesondere so in der zweiten Form positioniert wird, dass die Schnittnarbe außerhalb des optischen Bereichs liegt. 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 besitzt das transparente Material unmittelbar vor dem Pressen eine Viskosität von nicht mehr als 104,5 dPas. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Solarkonzentrator nach dem Blankpressen mittels eines in der ersten Form erzeugten Unterdrucks aus der zweiten Form 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 gekühlt wird.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkon- zentrators aus einem transparenten Material, insbesondere zum Herstellen eines vorgenannten Solarkonzentrators, gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtdurchleitteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, wobei das transparente Material, zwischen einer ersten Form zum Formen der Lichteinkoppelfläche und zumindest einer zweiten Form zum Formen der Lichtauskoppelfläche zum Solarkonzentrator blankgepresst und anschließend mittels eines in der ersten Form erzeugten Unterdrucks aus der zweiten Form gezogen wird.
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 gekühlt wird.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche ein Tragrahmen vorgesehen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine der Lichtauskoppelfläche zugewendete Oberfläche des Tragrahmens mittels eines ersten Formteils der zweiten Form und mittels eines zweiten Formteils der zweiten Form blankgepresst. 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. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das zweite Formteil, insbesondere zumindest teilweise. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lichtauskoppelfläche mittels zumindest eines dritten Formteils der zweiten Form blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das dritte Formteil, insbesondere zumindest teilweise. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Form und die zweite Form (zueinander positioniert und) aufeinander zugefahren werden. Dabei kann die erste Form auf die zweite Form und/oder die zweite Form auf die erste Form zubewegt werden. Die erste Form und die zweite Form 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 Form bzw. beim Pressen die erste Form das erste Formteil. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Form im Bereich, der den Übergang zwischen der Lichtauskoppelfläche und der Lichtdurchleitteil- Oberfläche formt, einen Spalt, insbesondere einen umlaufenden Spalt, insbesondere einen Ringspalt, auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Spalt eine Breite zwischen 10 Mm und 40 pm auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck in dem Spalt erzeugt.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkon- zentrators aus einem transparenten Material, insbesondere zum Herstellen eines vorgenannten Solarkonzentrators, gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche, zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen sowie vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtdurchleitteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurch- leitteil-Oberfläche begrenzt ist, wobei das transparente Material, zwischen einer ersten Form zum Formen der Lichteinkoppelfläche und zumindest einer zweiten Form zum Formen der Lichtauskoppelfläche zum Solarkonzentrator blankgepresst wird, wobei eine der Lichtauskoppelfläche zugewandete Oberfläche des Tragrahmens mittels eines ersten Formteils der zweiten Form und mittels eines zweiten Formteils der zweiten Form blankgepresst wird, wobei das erste Formteil das zweite Formteil, insbesondere zumindest teilweise, umschließt, und wobei Lichtauskoppelfläche mittels zumindest eines dritten Formteils der zweiten Form blankgepresst wird. 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.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung umschließt das erste Formteil das dritte Formteil, insbesondere zumindest teilweise. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Form und die zweite Form (zueinander positioniert und) aufeinander zugefahren werden. Dabei kann die erste Form auf die zweite Form und/oder die zweite Form auf die erste Form zubewegt werden. Die erste Form und die zweite Form 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 Form bzw. beim Pressen die erste Form das erste Formteil. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Form im Bereich, der den Übergang zwischen der Lichtauskoppelfläche und der Lichtdurchleitteil- Oberfläche formt, einen Spalt, insbesondere einen umlaufenden Spalt, insbesondere einen Ringspalt, auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Spalt eine Breite zwischen 10 pm und 40 pm auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck in dem Spalt erzeugt.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkon- zentrators aus einem transparenten Material, insbesondere zum Herstellen eines vorgenannten Solarkonzentrators, gelöst, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche, zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen mit einem Außenrand sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten sich vorteilhafterweise in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden Lichtdurchleitteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurch- leitteil-Oberfläche begrenzt ist, wobei das transparente Material zwischen einer ersten Form, insbesondere zum Formen der Lichteinkoppelfläche, und zumindest einer zweiten Form, insbesondere zum Formen der Lichtauskoppelfläche, zum Solarkonzentrator derart blankgepresst wird, dass der Außenrand unter vollständigem Formenkontakt blankgepresst wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine der Lichtauskoppelfläche zugewandete Oberfläche des Tragrahmens mittels eines ersten Formteils der zweiten Form und mittels eines zweiten Formteils der zweiten Form blankgepresst. 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. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das zweite Formteil, insbesondere zumindest teilweise. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lichtauskoppelfläche mittels zumindest eines dritten Formteils der zweiten Form blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umschließt das erste Formteil das dritte Formteil, insbesondere zumindest teilweise. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Form und die zweite Form (zueinander positioniert und) aufeinander zugefahren werden. Dabei kann die erste Form auf die zweite Form und/oder die zweite Form auf die erste Form zubewegt werden. Die erste Form und die zweite Form 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 Form bzw. beim Pressen die erste Form das erste Formteil. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Form im Bereich, der den Übergang zwischen der Lichtauskoppelfläche und der Lichtdurchleitteil- Oberfläche formt, einen Spalt, insbesondere einen umlaufenden Spalt, insbesondere einen Ringspalt, auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Spalt eine Breite zwischen 10 μιη und 40 μιτι auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruck in dem Spalt erzeugt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lichtauskoppelfläche blankgepresst. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das transparente Material als flüssiges Glas geschnitten und insbesondere so in der zweiten Form positioniert wird, dass die Schnittnarbe außerhalb des optischen Bereichs liegt. Beim Pressen ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Form und die zweite Form (zueinander positioniert und) aufeinander zugefahren werden. 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 besitzt das transparente Material unmittelbar vor dem Pressen eine Viskosität von nicht mehr als 104,5 dPas.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Solarkonzentrator nach dem Blankpressen mittels eines in der ersten Form erzeugten Unterdrucks aus der zweiten Form 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 gekühlt wird.
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 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 ein Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Solarkonzentrator, Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des Solarkonzentrators gemäß Fig. 4,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Form zum Formen des Solarkonzentrators gemäß Fig. 4,
Fig. 7 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Form zum Formen des Solarkonzentrators gemäß Fig. 4, Fig. 8 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Form zum Formen des
Solarkonzentrators gemäß Fig. 4,
Fig. 9 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Form zum Formen des
Solarkonzentrators gemäß Fig. 4,
Fig. 10 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Form zum Formen des
Solarkonzentrators gemäß Fig. 4,
Fig. 1 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul mit einem erfindungsgemäßen
Solarkonzentrator,
Fig. 12 ein alternatives Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Solarkonzentrator und
Fig. 13 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 12 in einer Draufsicht,
Fig. 14 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen
Solarkonzentrator und
Fig. 15 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 14 in einer Draufsicht.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des Solarkonzentrators 1 gemäß Fig. 4, wobei der Solarkonzentrator 1 in Fig. 4 in einer Querschnittsdarstellung abgebildet ist. Der Solarkonzentrator 1 ist ein einstückiges Teil aus Glas, das
0,2 bis 2 Gew.-% Al203,
0,1 bis 1 Gew.-% Li20,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1 ,5 Gew.-% Sb203,
60 bis 75 Gew.-% Si02,
3 bis 12 Gew.-% Na20,
3 bis 12 Gew.-% K20 und
3 bis 12 Gew.-% CaO
umfasst. Der Solarkonzentrator 1 umfasst eine Lichteinkoppelfläche 2 und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche 3 sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche 3 verjüngenden, Lichtdurchleitteil 4. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Lichtdurchleitteil- Oberfläche, die den Lichtdurchleitteil 4 zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 begrenzt. Dabei geht die Lichtdurchleitteil-Oberfläche 5 - wie detailliert in Fig. 5 dargestellt - mit einer Krümmung 8 in die Lichtauskoppelfläche über, deren Krümmungsradius in etwa 0,1 mm beträgt. Der Solarkonzentrator 1 weist zudem einen Tragrahmen 61 mit einem blankgepressten Außenrahmen 62 auf. Darüber hinaus weist der Tragrahmen eine der Lichtauskoppelfläche 3 zugewandte Oberfläche 63 mit einer Stufe 64 auf. Das in Fig. 3 dargestellte Verfahren beginnt mit einem Schritt 201 , bei dem ein Tropfen transparenten Materials am Auslauf eines Spenders abgeschnitten wird. Dazu wird eine in Fig. 6 dargestellte Teilform 10 unter dem Auslauf positioniert, sodass der Tropfen direkt in die Teilform 10 gelangt bzw. fällt. Es kann vorgesehen sein, dass der Tropfen geschnitten wird und in die Teilform 10 fällt oder während des Fließens durch die Teilform 10 aufgenommen und dann geschnitten wird. Die Teilform 10 ist ein Ausführungsbeispiel für eine zweite Teilform im Sinne der Ansprüche.
Die Teilform 10 umfasst ein Formteil 15, ein Formteil 1 1 zum Formen der Lichtdurchleit- teil-Oberfläche 5 und ein Formteil 12 zum Formen der Lichtauskoppelfläche 3, wobei das Formteil 15 das Formteil 11 und das Formteil 12 umgibt. Das Formteil 15 ist ein Ausführungsbeispiel für ein erstes Formteil im Sinne der Ansprüche. Das Formteil 1 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein zweites Formteil im Sinne der Ansprüche und das Formteil 12 ist ein Ausführungsbeispiel für ein drittes Formteil im Sinne der Ansprüche. Die Teilform 10 umfasst darüber hinaus eine Auflage 14 für die Teilform 12. Die Teilform 12 umfasst einen Dorn, der von der Teilform 1 1 umgeben ist, wobei zwischen dem Dorn der Teilform 12 und der Teilform 1 1 ein umlaufender Spalt 17 gebildet ist.
Dem Schritt 201 folgt ein Schritt 202, indem in dem Spalt 17 ein Unterdruck erzeugt wird, sodass das transparente Material in die Teilform 10 gezogen wird. Es folgt ein Schritt 203, 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 202 und 203 oder danach wird die Teilform 10 in einer Pressvorrichtung positioniert. Es folgt ein optionaler Schritt 204, in dem die einer Teilform 16 zugewandte Oberfläche des transparenten Materials, die nach dem Pressen die Lichteinkoppelfläche 2 bildet, zum Beispiel durch Feuerpolitur erwärmt wird.
Es folgt ein Schritt 205, in dem das transparente Material zwischen der Teilform 10 und der Teilform 16 zu dem Solarkonzentrator 1 blankgepresst wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Außenrand 62 des Tragrahmens 61 unter vollständigem Formkontakt blankgepresst wird. Die Teilform 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 206, in dem die durch die Teilform 10 und die Teilform 16 gebildete Form geöffnet wird. Dazu wird zum Beispiel die Teilform 16 nach oben bewegt. Es ist vorgesehen, dass in der Teilform 16 ein Unterdruck erzeugt wird, sodass der fertig gepresste Solarkonzentrator 1 mit der Teilform 16 aus der Teilform 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 Lichtdurchleitteil-Oberfläche 5 beheizt wird.
Es ist ein optionaler Schritt 207 vorgesehen, in dem der Solarkonzentrator 1 heiß beschichtet wird. Zudem ist in einem optionalen Schritt 208 eine optische Inspektion des Solarkonzentrators 1 vorgesehen. Es folgt ein Schritt 209, in dem der Solarkonzentrator 1 einer Kühlbahn übergeben und auf dieser gezielt abgekühlt wird.
Fig. 7 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Teilform 10' zur Verwendung anstelle der Teilform 10, wobei gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 6 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. Die Teilform 10' fasst unter anderem eine Teilform 1 1 1 zum Formen der Lichtdurchleitteil-Oberflächen 5 sowie ein Formteil 121 zum Formen der Lichtauskoppelfläche 3. Das Formteil 1 1 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein zweites Formteil im Sinne der Ansprüche und das Formteil 121 ist ein Ausführungsbeispiel für ein drittes Formteil im Sinne der Ansprüche. In dem Formteil 121 können Kanäle angeordnet sein, mittels deren ein Unterdruck erzeugt werden kann, mittels dessen das transparente Material in die Teilform 10' gezogen wird.
Fig. 8 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Teilform 10" zur alternativen Verwendung anstelle der Teilform 10 bzw. der Teilform 10', wobei gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 6 bzw. Fig. 7 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. Anstelle des Formteils 121 umfasst die Teilform 10" ein Formteil 132 zum Formen der Lichtauskoppelfläche 3. Das Formteil 132 ist ein Ausführungsbeispiel für ein drittes Formteil im Sinne der Ansprüche. Das Formteil 132 ist entsprechend dem Formteil 12 ausgestaltet und umfasst einen Dorn, der von einem Formteil 131 umschlossen ist, sodass sich ein dem Spalt 17 entsprechender Spalt 172 bildet.
Fig. 9 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Teilform 10"' zur alternativen Verwendung anstelle der Teilform 10 bzw. der Teilform 10' bzw. der Teilform 10", wobei gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 6 bzw. Fig. 7 bzw. Fig. 8 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. Anstelle des Formteils 121 umfasst die Teilform 10"' ein Formteil 141 zum Formen der Lichtauskoppelfläche 3. Das Formteil 141 ist ein Ausführungsbeispiel für ein drittes Formteil im Sinne der Ansprüche. Zwischen dem Formteil 1 1 1 und Formteil 141 sind Kanäle 174 gebildete, mittels deren ein Unterdruck erzeugt werden kann, mittels dessen das transparente Material in die Teilform 10"' gezogen wird.
Fig. 10 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Teilform 10"" zur alternativen Verwendung anstelle der Teilform 10, der Teilform 10', der Teilform 10" bzw. der Teilform 10"', wobei gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8 bzw. Fig. 9 gleiche bzw. gleichartige Elemente bezeichnen. Anstelle des Formteils 121 umfasst die Teilform 10"" eine Stützplatte 152 sowie eine zwischen der Stützplatte 152 und der Teilform 11 1 angeordnete Platte 151. Die Platte 151 kann auch eine Folie sein. Die Platte 151 umfasst eine Perforation 153. Die Perforation 153 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf dem Umfang eines Quadrates angeordnete Löcher in der Platte 151 , die in einem Abstand von etwa 200 m voneinander angeordnet sind und einen Öffnungsquerschnitt von 50 Mm aufweisen. Die Löcher der Perforation 153 sind insbesondere mittels Laserperforation hergestellt. Mittels der Platte 151 wird die Lichtauskoppelfläche 3 geformt, wobei die Löcher der Perforation 153 am Rand der Lichtauskoppelfläche 3 bzw. etwas außerhalb der Lichtauskoppelfläche 3 angeordnet sind, sodass die geometrische Figur der Perforation 153 zwar gleich der geometrischen Figur der Lichtauskoppelfläche 3 ist, jedoch etwas größer als diese.
Die Stützplatte 152 umfasst auf ihrer der Platte 151 zugewandten Seite einen umlaufenden Kanal 154, in den die Löcher der Perforation 153 münden. Über Bohrungen 155, die in dem umlaufenden Kanal 154 münden, wird in dem umlaufenden Kanal 154 und damit in den Löchern der Perforation 153 ein Unterdruck im Bereich des Vakuums erzeugt. Durch diesen Unterdruck wird das transparente Material bzw. das flüssige Glas in die Teilform 10"" gezogen.
Fig. 1 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul 40 mit einem erfindungsgemäßen Solarkonzentrator 1. Das Solarmodul 40 umfasst einen Kühlkörper 41 , auf dem ein Fotovoltaikelement 42 und eine Halterung 44 für den Solarkonzentrator 1 angeordnet sind. Die Lichtauskoppelfläche 3 ist mittels einer Klebeschicht 43 mit dem Fotovoltaikelement 42 verbunden. 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 Fotovoltaik- element 42.
Fig. 12 und Fig. 13 zeigen einen alternativ ausgestalteten Solarkonzentrator 1 ', wobei Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A— A in Fig. 13 zeigt, die eine Draufsicht auf den Solarkonzentrator 1 ' zeigt. In Abweichung vom Solarkonzentrator 1 umfasst der Solarkonzentrator 1 ' unter anderem eine Lichteinkoppelfläche 2', die als Freiform ausgestaltet ist. Der Solarkonzentrator V umfasst zudem eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche 3' sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 2' und der Lichtauskoppelfläche 3' angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche 3' verjüngenden, Lichtdurchleitteil 4'. Bezugszeichen 5 'bezeichnet eine Lichtdurchleitteil- Oberfläche, die den Lichtdurchleitteil 4' zwischen der Lichteinkoppelfläche 2' und der Lichtauskoppelfläche 3' begrenzt. Der Solarkonzentrator 1 ' umfasst zudem einen Tragrahmen 61 ' mit einem kreisrunden Außenrand.
Fig. 14 und Fig. 15 zeigen einen alternativ ausgestalteten Solarkonzentrator 1 ", wobei Fig. 14 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A— A in Fig. 15 zeigt, die eine Draufsicht auf den Solarkonzentrator 1 " zeigt. In Abweichung vom Solarkonzentrator 1 umfasst der Solarkonzentrator 1 " unter anderem eine Lichteinkoppelfläche 2', die als Freiform ausgestaltet ist. Zudem weist der Solarkonzentrator 1 " eine Lichtauskoppelfläche 3", die durch eine umlaufende Nut 6" begrenzt ist, sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 2" und der Lichtauskoppelfläche 3" angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche 3" verjüngenden, Lichtdurchleitteil 4" auf. Bezugszeichen 5" bezeichnet eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche, die den Lichtdurchleitteil 4" zwischen der Lichteinkoppelfläche 2" und der Lichtauskoppelfläche 3" begrenzt. Der Solarkonzentrator 1 " umfasst zudem einen Tragrahmen 61 " mit einem quadratischen Außenrand. Der Außenrand kann auch mehreckig, z.B. sechseckig, sein.
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 A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Solarkonzentrator (1 ) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen Tragrahmen (61 ) sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden, Lichtdurchleitteil (4) umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, und wobei der Tragrahmen (61) einen unter vollständigem Formenkontakt blankgepressten bzw. vollständig blankgepressten Außenrand (62) umfasst.
2. Solarkonzentrator (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche (3) blankgepresst ist.
3. Solarkonzentrator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (61 ) eine der Lichtauskoppelfläche (3) zugewandte Fläche (63) mit einer Stufe (64) umfasst.
4. Solarkonzentrator (1 ) mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche (2) und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche (3) umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen Tragrahmen (61) sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden, Lichtdurchleitteil (4) umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche (5) begrenzt ist, und wobei der Tragrahmen (61 ) eine der Lichtauskoppelfläche (3) zugewandte Fläche (63) mit einer Stufe (64) umfasst.
5. Solarkonzentrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdurchleitteil-Oberfläche (5) mit einer stetigen ersten Ableitung in die konvexe Lichtauskoppelfläche (3) übergeht.
6. Solarkonzentrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdurchleitteil-Oberfläche (5) mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche (3) übergeht, deren Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm.
7. Solarkonzentrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius größer ist als 0,04 mm.
8. Solarmodul (40), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Solarkonzentrator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei der Solarkonzentrator (1) mit seiner Lichtauskoppelfläche (3) mit einem Fotovoltaikelement (42) verbunden, insbesondere verklebt, ist.
9. Solarmodul (40) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Kühlkörper (41) umfasst, auf dem das Fotovoltaikelement (42) angeordnet ist.
10. Solarmodul (40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kühlkörper (41) eine Halterung (44) für den Solarkonzentrator (1) angeordnet ist.
1 1. Solarmodul (40) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Halterung (44) für den Solarkonzentrator (1) umfasst.
12. Solarmodul (40) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (44) den Solarkonzentrator (1) am Tragrahmen (61) fixiert.
13. Solarmodul (40) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Linse (45) zur Ausrichtung von Sonnenlicht (50) auf die Lichteinkoppelfläche (2) des Solarkonzentrators (1) aufweist.
14. Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichteinkoppelfläche (2) eines Solarkonzentrators (1) eines Solarmoduls (40) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13 Sonnenlicht (50) eingekoppelt wird.
15. Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichteinkoppelfläche (2) eines Solarkonzentrators (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 Sonnenlicht (50) eingekoppelt wird.
16. Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1 ) aus einem transparenten Material, insbesondere zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Solarkonzentrator (1) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (3) verjüngenden Licht- durchleitteil (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 ersten Form (16), insbesondere zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2), und zumindest einer zweiten Form (10), insbesondere zum Formen der Lichtauskoppelfläche (3), zum Solarkonzentrator (1) blankgepresst wird, wobei das transparente Material vor dem Blankpressen im flüssigem Zustand mittels eines Unterdrucks in die zweite Form (10) gezogen und anschließend jedoch vor dem Blankpressen abgekühlt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material in seinem äußeren Bereich mittels des Unterdrucks in die zweite Form (10) gezogen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck zumindest 0,5 bar beträgt.
19. Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1) nach dem Blankpressen mittels eines in der ersten Form (16) erzeugten Unterdrucks aus der zweiten Form (10) gezogen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1) danach hängend gekühlt wird.
21. Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1 ) aus einem transparenten Material, insbesondere Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, insbesondere zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Solarkonzentrator (1 ) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3) und vorteilhafterweise einen zwischen der Lichtein- koppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten, sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (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 ersten Form (16) zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2) und zumindest einer zweiten Form (10) zum Formen der Lichtauskoppelfläche (3) zum Solarkonzentrator (1) blankgepresst und anschließend mittels eines in der ersten Form (16) erzeugten Unterdrucks aus der zweiten Form (10) gezogen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1) danach hängend gekühlt wird.
23. Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) aus einem transparenten Material, insbesondere Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, insbesondere zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Solarkonzentrator (1) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3), zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen Tragrahmen (61) sowie vorteilhafterweise einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche (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 ersten Form (16) zum Formen der Lichteinkoppelfläche
(2) und zumindest einer zweiten Form (10) zum Formen der Lichtauskoppelfläche
(3) zum Solarkonzentrator (1) blankgepresst wird, wobei eine der Lichtauskoppelfläche (3) zugewendete Oberfläche (63) des Tragrahmens mittels eines ersten Formteils der zweiten Form (10) und mittels eines zweiten Formteils der zweiten Form (10) blankgepresst wird, wobei das erste Formteil das zweite Formteil, insbesondere zumindest teilweise, umschließt, und wobei die Lichtauskoppelfläche (3) mittels zumindest eines dritten Formteils der zweiten Form (10) blankgepresst wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formteil das dritte Formteil, insbesondere zumindest teilweise, umschließt.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressen die erste Form das erste Formteil berührt.
26. Verfahren zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) aus einem transparenten Material, insbesondere Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, insbesondere zum Herstellen eines Solarkonzentrators (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Solarkonzentrator (1) eine Lichteinkoppelfläche (2), eine Lichtauskoppelfläche (3), zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) einen Tragrahmen (61) mit einem Außenrand (62) sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche (2) und der Lichtauskoppelfläche (3) angeordneten sich vorteilhafterweise in Richtung der Lichtauskoppelfläche (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 ersten Form (16), insbesondere zum Formen der Lichteinkoppelfläche (2), und zumindest einer zweiten Form (10), insbesondere zum Formen der Lichtauskoppelfläche (3), zum Solarkonzentrator (1) derart blankgepresst wird, dass der Außenrand (62) unter vollständigem Formenkontakt blankgepresst wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelfläche (3) blankgepresst wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck zumindest 0,5 bar beträgt.
29. Verfahren nach Anspruch 26, 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1) nach dem Blankpressen mittels eines in der ersten Form (16) erzeugten Unterdrucks aus der zweiten Form (10) gezogen wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarkonzentrator (1) danach hängend gekühlt wird.
31. Verfahren zum Herstellen eines Solarmoduls, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 30 hergestellter Solarkonzentrator (1) mit seiner Lichtauskoppelfläche (3) mit einem Fotovoltaikelement verbunden und/oder fest zu einem Fotovoltaikelement ausgerichtet wird.
Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichteinkoppelfläche (2) eines Solarkonzentrators (1) eines gemäß einem Verfahren nach Anspruch 31 hergestellten Solarmoduls Sonnenlicht eingekoppelt wird.
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