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New Solar Modules
Neue Solarmodule
Solar Displays
Dr. habil. Rudi Danz


 

Neue Konzentrator-Photovoltaik-Module (CPV-Module) zur Stromerzeugung

Dr. habil. Rudi Danz

 

Die vorliegende Technologie betrifft neuwertige kostengünstige Konzentrator-Photovoltaik-Module für die solareStromerzeugung und zur Strahlungsdetektion. Die Konzentrator-Photovoltaik(CPV)-Technik stellt eine Technologie dar, die es prinzipiell ermöglicht, durch Lichtkonzentration hochwertige Solarzellen oder Detektoren einzusparen und damit die Kosten der Solarstromerzeugung zu senken. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die optischen Systeme zur Lichtkonzentration weniger kostenintensiv sind als effiziente Solarzellen.

Die entwickelte Technologie besteht aus einer Anordnung, in der quadratische, rechteckige, achteckige oder runde Solarzellen und Licht transportierende Schichten, die die Solarstrahlung zu den Solarzellen leiten, gemäß Fig. 1 schachbrettähnlich auf einem Solarglas-Substrat aufgebracht sind und in den Licht transportierenden Schichten Materialien enthalten sind, die durch Fluoreszenz kurzwellige in längerwellige Strahlung (down-conversion) und/oder längerwellige in kurzwellige Strahlung (up-conversion) wandeln und/oder die Strahlung diffus reflektieren und als Lambertsche Strahler wirken.

  

 

Schachbrett ähnliche Anordnung von Solarzellen 1 und Licht transportierenden Schichten 2 auf einem Solarglas-Substrat

Die Licht transportierenden Schichten 2 setzen sich gemäß Fig. 2 aus Fluoreszenzmaterialien 5 und/oder als Lambertsche Strahler wirkende diffus reflektierende Materialien 6 zusammen, die die auf sie auftreffende Solarstrahlung 7 absorbieren, Frequenz verschoben emittieren und optisch isotrop bzw. diffus in das Solarglas 3 zurückreflektieren und dort infolge von Totalreflexion zu den auf das Solarglas 3 aufgebrachten Solarzellen 1 leiten.

 

 

Transport der Solarstrahlung 7 zur Solarzelle 1 im Solarglas-Substrat 3 durch die Wirkung der fluoreszierenden und diffus reflektierenden Materialien 5 und 6, Solarzelle 1 ist mit der Klebeschicht 4 auf dem Substrat aufgebracht

Bei optimaler Zusammensetzung der Licht transportierenden Schichten wird der überwiegende Anteil der auf sie auftreffenden Solarstrahlung zu den benachbarten Solarzellen geleitet, in die Solarzellen eingekoppelt und führt dort zu einer Strahlungskonzentration. Aufgrund dieser Strahlungskonzentration können die neuen Photovoltaik-Module mit einer geringeren Anzahl von Solarzellen bestückt werden bei gleicher elektrischer Leistung. Je nach Anwendungsgeometrie und Gestaltung wird unter Nutzung der neuen Technologie jede zehnte bis fünfte Solarzelle eingespart. Da die Licht transportierenden Schichten im Vergleich zu hochwertigen Solarzellen nur einen Bruchteil kosten, hat die entwickelte Technologie ein hohes Einsparpotential. Insbesondere bei runden Solarzellen wird viel Material eingespart und der Zuschnitt fällt weg.

Die neuen Solarmodule können mit einem definierten Farbspektrum(rot, weiß, schwarz, gelb) ausgerüstet werden, da die Licht transportierenden Schichten farbige Fluoreszenzmaterialien enthalten oder weiß reflektierend sind. Auf diese Weise erhält man Farbmuster, die zu Werbezwecken als Logo's und z.B. als Nationalfarben-Symbole oder zur farblichen Gestaltung von Dächern und Fassaden angewendet werden können.

Insgesamt kann eingeschätzt werden, dass die Modulkosten mit der neuen Technologie um ca. 10 bis 20% gesenkt werden können, da aufgrund der Strahlungskonzentration für die gleiche elektrische Leistung weniger Solarzellen benötigt werden und die zusätzlichen technologischen Kosten niedrig gehalten werden können.

 

Patente/Erfindungen

  • R.Danz, “Photovoltaik-Module zur Strahlungskonzentration“, internationale
    PCT- Anmeldung vom 12.März 2010, PCT/DE 2010/000274

     

  • R.Danz, “Photovoltaik-Module zur Strahlungskonzentration“
    Gebrauchsmuster Nr.20 2009 007 771.3, Anmeldetag 03. Juni 2009

Zusammenarbeiten

  • Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung in Potsdam
  • Technische Universität Graz, Österreich
  • Mitarbeit an Zukunftsstudie des BMBF

          

Anwendungsgebiete

  • Photovoltaik für die solare Stromerzeugung, Strahlungsdetektion, optischer Richtfunk, Solarlampen

Angebot

Lizenzvergabe

 

Kontakt

Dr. habil. Rudi Danz, Diplomphysiker

Feldfichten 46, D-14532 Kleinmachnow, Deutschland

e-mail: rudi.danz@gmx.de