CÉLULA SOLAR DE BAJO COSTE.
Un modulo solar (10) en el que: - al menos una celula solar (100,
101, 102) esta dispuesta dentro de una carcasa (500), - al menos una cavidad reflectante (200) esta dispuesta dentro de dicha carcasa (500), - al menos un elemento de enfoque (300) esta dispuesto para enfocar la luz solar incidente en al menos una de dicha cavidad reflectante (200), - dicha al menos una cavidad reflectante esta dispuesta para alojar dicha al menos una celula solar (100, 101, 102), - al menos uno de dicho elemento de enfoque (300) esta realizado integramente junto con la carcasa (500), y se caracteriza porque al menos una de dicha celula solar 100, 101, 102 esta provista de un filtro.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09154530.
Solicitante: Suinno Solar Oy.
Nacionalidad solicitante: Finlandia.
Dirección: PO Box 346 (Unioninkata 20-22) 00131 Helsinki FINLANDIA.
Inventor/es: VAANANEN,MIKKO.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 6 de Marzo de 2009.
Clasificación PCT:
- H01L31/052 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Medios de refrigeración directamente asociados o integrados con la célula fotovoltaica, p. ej. elementos Peltier integrados para la refrigeración activa o disipadores de calor directamente asociados con las células fotovoltaicas (medios de refrigeración en combinación con el módulo fotovoltaico H02S 40/42).
- H01L31/18 H01L 31/00 […] › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2366325_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Campo técnico de la invención
La invención se refiere a una nueva célula solar de bajo coste
Antecedentes
El rendimiento de las células solares fotovoltaicas ha estado en desarrollo constante durante décadas. A lo largo de los años, se han lanzado varios intentos para mejorar su eficacia y potencia generada. Éstos incluyen las solicitudes de patente FI20070264, FI20070743 y FI2007801 del inventor.
El documento US 6689949 también describe un intento interesante para establecer una central eléctrica solar de un intervalo de potencia de unos pocos kW hasta 50 kW. Los concentradores ópticos parabólicos externos se usan para concentrar la luz solar en una cavidad reflectante fabricada de "Spectralon", un material reflectante de calidad espacial. La cavidad reflectante contiene células solares a distintas longitudes de onda. El documento US 2008/025112 A1 muestra también una solución similar. Ambos documentos se citan en el presente documento como referencia. El documento WO92/13362 desvela un módulo de célula solar con una carcasa reflectante.
La técnica anterior está cargada de importantes inconvenientes. La central eléctrica del documento US 6689949 es tan grande que incrementa los costes de transferencia de la electricidad, porque necesita estar alejada del punto en el que se usa la electricidad. Además, la central eléctrica es muy cara, en términos de coste medio por vatio producido así como por costes capitales, porque necesita una gran inversión inicial. La situación actual en energías renovables es que la producción de electricidad fotovoltaica es el modo preferido de producción de energía, pero simplemente es demasiado cara por unidad de vatio para la población media o para la industria.
Sumario
La invención objeto de estudio se refiere a una célula solar de bajo coste.
Un objetivo de la invención es llevar la tecnología fotovoltaica de calidad para central eléctrica disponible al punto de uso de la electricidad.
Un objetivo adicional de la invención es reducir el coste por vatio unitario de electricidad reduciendo la inversión inicial que se requiere para los paneles solares.
En un aspecto de la invención, un panel solar está fabricado a partir de numerosos módulos solares pequeños. Estos módulos podrían tener un área de unos pocos cm2 y un grosor de unos pocos cm o menos. El módulo solar comprende una carcasa para una célula solar. Hay un elemento de enfoque en el lado incidente de la luz solar de la carcasa. Éste enfoca la luz solar en áreas pequeñas. La célula solar está por debajo de esta área de enfoque y consigue un máximo de luz solar incidente. La célula solar tiene típicamente un área pequeña en comparación con el área del elemento de enfoque o el elemento de la carcasa. La carcasa también funciona como una cavidad reflectante o una esfera de integración, y sus paredes internas están revestidas con una lámina metálica reflectante,
o material difusivamente reflectante, u otro material reflectante.
Como se ha dicho, las células solares son caras. El coste de una célula solar o fotodiodo aumenta en una relación muy fuerte con respecto a su área. Esto mismo es cierto para la energía consumida en la fabricación del material semiconductor que da como resultado una célula solar. Por otro lado, muchos semiconductores se benefician de un incremento en la radiación (es decir, flujo aumentado) a medida que mejora su eficacia. Esto se debe a que cuantos más fotones hay, más electrones excitados resultan en la banda de conducción. Por otro lado, el elemento de enfoque y la cavidad reflectante hacen que el enfoque y el atrapamiento de fotones puedan producirse de múltiples formas. En una realización de la invención, la carcasa es una carcasa de plástico transparente y el elemento de enfoque es una lente de plástico barata, y los lados internos de la cavidad, es decir, la carcasa, se han revestido con una lámina metálica especular barata para convertirla en una cavidad reflectante.
En una realización de la invención, la carcasa, el elemento de enfoque y la lámina metálica especular están dispuestos para que puedan elegirse de manera que su coste y su coste de instalación estén al menos compensados por el valor de la electricidad producida añadida por los fotones atrapados y los enfocados.
Un módulo solar de acuerdo con la invención es como se desvela en la reivindicación 1.
Un procedimiento para producir electricidad solar de acuerdo con la invención es como se indica en la reivindicación
13.
Además y con respecto a las realizaciones más ventajosas mencionadas anteriormente, el mejor modo de la invención se considera que es una célula solar en tándem con múltiples respuestas espectrales, alojada en una carcasa de cerámico poroso que comprende una lente de plástico. El interior de la carcasa está revestido con una
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lámina metálica especular. En algunas realizaciones, la célula solar en tándem está por debajo del centro del elemento de enfoque, y además hay un vacío dentro de la carcasa.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirá la invención con mayor detalle con referencia a las realizaciones ejemplares de acuerdo con los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 muestra una realización de un módulo solar 10 de la invención en forma de un diagrama de bloques.
Algunas de las realizaciones se describen en las reivindicaciones dependientes.
Descripción detallada de las realizaciones
La figura 1 muestra una realización del módulo solar 10 de la invención. En algunas realizaciones, la carcasa del módulo solar (10) está fabricada de plástico, que es un material relativamente barato. En algunas realizaciones la carcasa del módulo solar (10) está fabricada de vidrio o de una mezcla de vidrio y plástico. El elemento de enfoque 300 está fabricado de plástico o deuna mezcla de vidrio y plástico, en algunas realizaciones, y puede ser una parte integral de la carcasa 500 del módulo solar 10. En algunas realizaciones, la carcasa 500 y el elemento de enfoque está fabricados, por ejemplo, moldeando una sola pieza de vidrio y/o plástico.
En algunas realizaciones de la invención, el elemento de enfoque 300 es una lente, pero podría ser también un espejo parabólico u otro dispositivo de enfoque de acuerdo con la invención. El elemento de enfoque está conectado de forma integral a la carcasa 500 en la mayoría de las realizaciones de la invención. Una o más de las paredes de la carcasa 500 están realizadas como un elemento de enfoque 300, o las paredes están dispuestas para contener un elemento de enfoque 300 al menos en una parte de su área. Se puede utilizar en algunas realizaciones un conductor de fotones, tal como al menos uno de fibra óptica o periscopio para conectar el elemento de enfoque 300 a la carcasa 500.
En algunas realizaciones, la carcasa y el elemento de enfoque están fabricados a partir de diferentes materiales. Por ejemplo, la carcasa 500 se puede fabricar a partir de un cerámico poroso, que es el material genérico más barato (fuente: Cambridge University Engineering Department, RU), el elemento de enfoque 300 a partir de plástico, vidrio y/o una mezcla de vidrio y plástico, y la cavidad reflectante puede realizarse con una lámina metálica especular de cualquier metal o aleación o de cualquier otro material. En algunas realizaciones, la cavidad reflectante 200 está realizada dentro de la carcasa 500, revistiendo las paredes internas con una lámina metálica reflectante, cuya base podría ser cualquier metal, aleación o cualquier otro material.
En algunas realizaciones de la invención hay un elemento de enfoque, divergencia y/o difracción 400 aproximadamente en la boca de la cavidad reflectante, en el interior de la carcasa. Este elemento 400 puede utilizarse para optimizar la distribución interna inicial de fotones dentro de la cavidad reflectante. También es importante la pared de captura 600 de la cavidad reflectante 200. Los fotones se reflejan en ella y en las otras paredes de la cavidad reflectante 200 y no pueden escapar realmente al menos que consigan volver a reflejarse en el elemento 400, que tiene un área muy pequeña en la mayoría de las realizaciones. Por lo tanto, la cavidad reflectante 200 atrapa los fotones y los fuerza a interaccionar varias veces... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un módulo solar (10) en el que:
- al menos una célula solar (100, 101, 102) está dispuesta dentro de una carcasa (500), -al menos una cavidad reflectante (200) está dispuesta dentro de dicha carcasa (500), -al menos un elemento de enfoque (300) está dispuesto para enfocar la luz solar incidente en al menos una de dicha cavidad reflectante (200), -dicha al menos una cavidad reflectante está dispuesta para alojar dicha al menos una célula solar (100, 101, 102), -al menos uno de dicho elemento de enfoque (300) está realizado íntegramente junto con la carcasa (500), y se
caracteriza porque
al menos una de dicha célula solar 100, 101, 102 está provista de un filtro.
2. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un elemento de enfoque (300) está dispuesto en al menos un lado de la carcasa (500).
3. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una cavidad reflectante (200) está dispuesta dentro de la carcasa (500) revistiendo las paredes internas de la carcasa con un material reflectante.
4. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fotocorriente adicional producida por las células solares a partir de los fotones enfocados y atrapados está dispuesta para compensar el coste de la cavidad reflectante (200), la carcasa (500) y/o el elemento de enfoque (300).
5. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la carcasa (500) del módulo solar (10), está fabricada de cerámico poroso, el elemento de enfoque (300) está fabricado de plástico, y/o la cavidad reflectante
(200) está realizada revistiendo las paredes internas de la carcasa (500) con una lámina metálica especular.
6. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, la carcasa (500) y el elemento de enfoque (300) están fabricados de cualquier material o plástico en un elemento integrado.
7. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la carcasa (500), la cavidad reflectante (200), el elemento de enfoque (300), el elemento de difracción/difusión (400), o cualquier otra parte del módulo solar (10) están basados en cualquier metal o aleación, cerámico, cerámico poroso, vidrio, plástico, material compuesto, polímero, caucho, espuma, madera y/o producto de madera.
8. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que hay un vacío o un gas de baja densidad en el interior de al menos una cavidad reflectante (200).
9. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se agrega al menos un módulo solar (10) para formar un panel solar que comprende uno o más módulos solares (10).
10. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que varias células solares (100, 101, 102) de diferentes respuestas espectrales están dispuestas en la cavidad reflectante (200), y/o al menos una célula solar (100, 101, 102) es una célula solar en tándem.
11. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fotocorriente acumulada por las células solares (100, 101, 102) la acumula al menos un conductor eléctrico dispuesto para llevarla fuera del módulo solar (10).
12. Un módulo solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el módulo solar (10) está dispuesto para usarlo como un material de construcción.
13. Un procedimiento para producir electricidad solar en el que:
- al menos un elemento de enfoque (300) enfoca la luz solar incidente en una cavidad reflectante (200), -al menos una cavidad reflectante aloja al menos una célula solar (100, 101, 102), -el enfoque y la reflexión de los fotones por al menos un elemento de enfoque (300) y la al menos una cavidad reflectante (200) se realizan en la misma carcasa (500) y/o en las paredes de la misma carcasa (500) y caracterizado porque al menos una de dicha célula solar 100, 101, 102 está provista de un filtro.
14. Un procedimiento para producir electricidad con el módulo solar (10) de la reivindicación 1.
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