光伏模块或太阳辐射聚光器的空间结构的制作方法

本发明涉及光伏模块或太阳辐射聚光器的空间结构。

背景技术：

1、目前，各种类型的光伏电池，最常见的是硅光伏电池，被用于将太阳能转换成电能。这些光伏电池具有平面正方形板的形状，通常具有大约100×100mm至大约150×150mm的尺寸，并且它们的生产已经在世界范围内被很大程度地标准化了并被广泛地建立起来了。这些光伏电池以规则的几何结构排列在光伏模块中，最常见的是平面的，由此它们在这些模块中彼此串联(较少见并联)电连接-参见例如2006年7月3日发行的国家照明产品信息程序，照明答案，第9卷，图3“pv面板或pv电池如何工作？”(可在http：//www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/lightinganswers/photovoltaic/04-photovoltaic-panels-work.asp获得)，或替代能源指南，日期为2014年11月19目的太阳能光伏面板(可在http：//www.alternative-energy-tutorials.com/solar-power/photovoltaics.html获得)。由于模块中的单个光伏电池的电连接方法对该模块的性能或效率没有显著影响，并且串联连接需要较少的材料并占据较少的空间，因此目前通常认为其更有利。

2、光伏模块中的光伏电池数量和光伏模块的最终尺寸通常是由安装光伏模块的位置及其设置来确定的。目前，光伏模块通常是安装在建筑物屋顶上的或作为用于在宽开放空间的光伏发电站的自主组合件。然而，以这种方式组装的光伏模块具有许多缺点。主要缺点是，由于它们的结构和空间设置，它们基本上仅能够使用直射的阳光，在晴空的情况下，直射的阳光会落在它们上面，因此必须以一定角度来安装它们，并且将它们专门定向到南方。它们的缺点是它们不能捕获和使用散射和反射的太阳辐射，而散射和反射的太阳辐射即使是在具有小程度云层覆盖的情况下，也会带来大部分太阳辐射。另一缺点是由它们提供的电功率的波动相当大，这不仅取决于当前云层覆盖的水平，并且取决于温度和季节，这引起了配电网络稳定性的问题。

3、除了上述硅光伏电池之外，还有其它类型的光伏电池，例如基于非晶硅或基于硫族化合物(cuinse、cuinsega、cdte等)的薄膜电池，由于它们的物理性质，它们实现的效率(并且由此而产生能量的量)会比常规硅基光伏电池更低。这些类型的光伏电池通常也会具有尺寸为约100×100mm至约150×150mm的正方形平板的形状。

4、为了增加入射到光伏电池或模块的单位面积上的太阳辐射光子量，实际上使用了不同类型的太阳能聚光器，最常见的是由反射材料(反射镜)制成-参见例如volkerquaschning：“renewable energy sources”，第96页(isbn：9788086726489，profipresss.r.o.，2012年)，或者是以光学透镜形式的。然而，即使使用了这些聚光器，仍然确实基本上仅能利用直接太阳辐射的光子，尽管通过聚光器增加了光强度，但是在模块中仍然仅产生不成比例的小能量。然而，由于使用了聚光器，从而会使光伏模块过热，这进一步降低了潜在的能量产出。此外，例如反射镜形式的聚光器占据了相当大的空间并增加了投资成本，因此只能在非常有限的程度上使用。

5、现在，没有一种光伏模块或太阳辐射聚光器的结构，其能够有效且定量地捕获和使用直接太阳辐射以及在小程度云层覆盖的情况下从非常不同的方向并以不同的角度入射在光伏模块或太阳辐射聚光器上的散射和反射的太阳辐射。

6、因此，本发明的目的是提供一种能够实现这一点的光伏模块或太阳辐射聚光器的空间结构。

7、本发明的原理

8、本发明的目的是通过一种光伏模块或太阳辐射聚光器的空间结构来实现的，其原理在于，其包含由至少两个彼此设置的截棱锥或截圆锥构成的基座体，其中，上截棱锥或截圆锥的底基座的面积小于下截棱锥或截圆锥的顶基座的面积，并且下截棱锥的倾角和上截棱锥的倾角在60°至85°的范围内，其中，至少一个棱锥或圆锥形状的聚光凸起设置在基座体的至少一个截棱锥或截圆锥的顶基座上，聚光凸起的倾角在20°至55°的范围内。

9、优选地，下截棱锥或截圆锥的倾角和上截棱锥或截圆锥的倾角在65°至75°的范围内。

10、上截棱锥或截圆锥的基座和下截棱锥或截圆锥的基座优选地为规则的n边多边形，n优选地等于3、4、6、8、12、16或无穷大。

11、优选地，聚光凸起的基座也具有规则的n边多边形的形状。n优选等于3、4、6、8、12、16或无穷大。

12、在一种优选的变型中，所述结构的基座体设有至少一个斜面，所述斜面以20°至80°的角度沿基座体的整个高度被延伸。

13、除了聚光凸起之外，在基座体的至少一个截棱锥或截圆锥的顶基座上可以设置至少一个具有20至55°的倾角的棱锥形或圆锥形的凹部。

14、在一个优选的实施例变型中，在上截棱锥或截圆锥的顶基座上设置至少两个斜面，其中，在每个斜面上设置至少一个聚光凸起。通过这些聚光凸起的顶点和基座中心的轴线形成一个40°至90°的角α33。

15、根据本发明的空间结构优选是由透光材料制成的。

16、在实施例的另一变型中，根据本发明的结构倒像地形成为透光材料块中的一个空腔。

17、在实施例的任何变型中，根据本发明的空间结构都可以在其表面上设置有至少一个光伏电池。

18、上截圆锥或截棱锥的至少一个侧壁和/或下截圆锥或截棱锥的至少一个侧壁优选地被形成为断开的/成角度的，其中，在其邻接部分之间形成一个过渡面。至少一个聚光凸起可以设置在至少一个过渡面上和/或至少一个凹部可以形成在其中。

19、为了在太阳光子路径入射到光伏电池之前使太阳光子路径具有更好的空间设置和进一步的聚光，透光材料的平台位于下圆锥或圆锥的底基座的下。

技术实现思路

技术特征：

1.一种光伏模块或太阳辐射聚光器的空间结构(1)，其特征在于，所述空间结构包括由设置在彼此上的至少两个截棱锥或截圆锥(20)和(21)构成的基座体(2)，所述上截棱锥或截圆锥(21)的底基座(210)的面积小于所述下截棱锥或截圆锥(20)的顶基座(201)的面积，并且所述下截棱锥(20)的倾角(α20)和所述上截棱锥(21)的倾角(α21)在60°至85°的范围内，其中，至少一个截棱锥或截圆锥形的聚光凸起(4)设置在至少一个截棱锥或截圆锥的顶基座上，所述聚光凸起(3)的倾角(α3)在20°至55°的范围内。

2.根据权利要求1所述的空间结构(1)，其特征在于，所述下截棱锥或截圆锥(20)的所述倾角(α20)和所述上截棱锥或截圆锥(21)的所述倾角(α21)在65°至75°的范围内。

3.根据权利要求1所述的空间结构(1)，其特征在于，所述上截棱锥或截圆锥(21)的基座(210，211)和所述下截棱锥或截圆锥(20)的基座(200，201)具有规则n边多边形的形状。

4.根据权利要求3所述的空间结构(1)，其特征在于，所述上截棱锥或截圆锥(21)的基座(210，211)和所述下截棱锥或截圆锥(20)的基座(200，201)具有规则n边多边形的形状，其中，n等于3、4、6、8、12、16或无穷大。

5.根据权利要求1所述的空间结构(1)，其特征在于，所述聚光凸起(3)的基座(30)具有规则n边形的形状。

6.根据权利要求5所述的空间结构(1)，其特征在于，所述聚光凸起(3、4)的基座(30)具有规则的n边多边形的形状，其中，n等于3、4、6、8、12、16或无穷大。

7.根据权利要求1所述的空间结构(1)，其特征在于，所述空间结构的基座体(2)具有至少一个斜面(5)，所述斜面沿着所述基座体(2)的整个高度以20°至80°的角度(α5)从所述下截棱锥或截圆锥(2)的底基座(200)延伸到所述上截棱锥或截圆锥(21)的顶基座(211)的中心。

8.根据权利要求1、3、4、5中任一项所述的空间结构(1)，其特征在于，在至少一个截棱锥或截圆锥(20，21)的顶基座(201或211)上形成有至少一个凹部(4)，所述凹部呈具有20°至55°的倾角的棱锥或圆锥形状。

9.根据权利要求1所述的空间结构(1)，其特征在于，在所述上截棱锥或截圆锥(21)的顶基座(211)上形成至少两个斜面(2110，2111)，其中，至少一个聚光凸起(3)设置在这些斜面(2110，2111)中的每一个上，其中，穿过所述聚光凸起的顶点(32)和所述聚光凸起的基座(30)的中心的所述聚光凸起(3)的轴线(300)形成40°至90°的角(α33)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的空间结构(1)，其特征在于，所述空间结构是由透光材料制成的。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的空间结构(1)，其特征在于，所述空间结构形成为透光材料块(6)中的一个空腔(60)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的空间结构(1)，其特征在于，所述空间结构在其表面上具有至少一个光伏电池(7)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的空间结构(1)，其特征在于，所述上截圆锥或截棱锥(21)的至少一个侧壁(2100)和/或所述下截圆锥或截棱锥(20)的至少一个侧壁(2100)形成为断开的，其中，在其邻接部分之间形成一个过渡面(20001或21001)。

14.根据权利要求13所述的空间结构(1)，其特征在于，至少一个聚光凸起(3)和/或至少一个凹部(4)设置在至少一个过渡面(20001或21001)上。

15.根据权利要求1或8所述的空间结构(1)，其特征在于，透光材料的平台(9)设置在所述下截棱锥或截圆锥(20)的下基座(200)下。

技术总结
本发明涉及一种光伏电池或太阳辐射聚光器的空间结构(1)，其包括由至少两个彼此设置的截棱锥或截圆锥(20)和(21)构成的基座体(2)，其中，上截棱锥或截圆锥(21)的底基座(210)的面积小于下截棱锥或截圆锥(20)的顶基座(201)的面积，并且下截棱锥或截圆锥(20)的倾角(α<subgt;20</subgt;)和上截棱锥(21)的倾角(α<subgt;21</subgt;)在60°至85°的范围内，其中，至少一个棱锥或圆锥形状的p型聚光凸起(4)设置在至少一个截棱锥或截圆锥的顶基座上，并且该聚光凸起(3)的倾角(α<subgt;3</subgt;)在20°至55°的范围内。

技术研发人员：M·蔻特,R·斯潘达
受保护的技术使用者：玛普发明有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15