Шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе Российский патент 2017 года по МПК H01L31/48 H01L31/52 

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей.

Известен планарный световод (Планарный световод: патент РФ №2488149, опубл. 20.07.2013 г. [1]), в котором падающий свет после многократных отражений внутри концентратора попадает на поверхность солнечной батареи. Основным недостатком известного световода является низкая эффективность за счет того, что луч, вне зависимости от числа отражений, только один раз достигает поверхности солнечной батареи, т.е. концентратор позволяет всем падающим лучам только один раз испытать преобразование в солнечной батарее.

Целью предлагаемого изобретения является создание шарообразной солнечной батареи с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе.

Это достигается тем, что шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе выполнена в виде шара, причем роль концентратора играет сама прозрачная шарообразная солнечная батарея, интегрально объединенная с зеркальным шарообразным металлическим электродом.

Солнечные лучи проходят через прозрачный шарообразный электрод, затем через p-n-переход и отражаются от зеркального шарообразного электрода. При обратном прохождении через р-n-переход лучи попадают в n-полупроводник, в котором коэффициент преломления возрастает при приближении к поверхности, как в оптоволоконных кабелях, за счет изменения концентрации примеси. В результате преломления луч вновь пересекает p-n-переход и отражается от зеркального шарообразного электрода. После многократных переотражений и преломлений большая часть солнечных лучей будет преобразована в электрический ток. Таким образом, роль концентратора играет сама прозрачная шарообразная солнечная батарея, интегрально объединенная с зеркальным шарообразным металлическим электродом, в отличие от раздельного исполнения концентраторов лучей и солнечных батарей в прототипах [1] и [2] (Голографический концентратор солнечной энергии: патент РФ №2403510, опубл. 02.03.1999 г. [2]).

На фиг. 1 изображена шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе.

Солнечные лучи проходят сквозь прозрачный полупроводник n-типа 1 и прозрачный полупроводник p-типа 2, после чего отражаются от шарообразного зеркального металлического электрода 3. Для отвода выработанной электроэнергии используется положительный металлический электрод 5 (с изолятором 4) и отрицательный металлический электрод 6.

На фиг. 2 приведена топологическая схема шарообразной солнечной батареи с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе, причем шаровые модули расположены на зеркальном основании, что позволяет подсвечивать их в нижней полусфере.

Предлагаемая конструкция солнечной батареи позволит без больших затрат и сложных технологий усовершенствовать существующие способы преобразования электромагнитного излучения в электрический ток с доведением КПД практически до 100%.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности касается концентраторов для солнечных батарей. Шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе выполнена в виде шара. Роль концентратора играет сама прозрачная шарообразная солнечная батарея, интегрально объединенная с зеркальным шарообразным металлическим электродом. Солнечные лучи проходят через прозрачный шарообразный электрод, затем через p-n-переход и отражаются от зеркального шарообразного электрода. При обратном прохождении через p-n-переход лучи попадают в n-полупроводник, в котором коэффициент преломления возрастает при приближении к поверхности, как в оптоволоконных кабелях, за счет изменения концентрации примеси. В результате преломления луч вновь пересекает p-n-переход и отражается от зеркального шарообразного электрода. После многократных переотражений и преломлений большая часть солнечных лучей будет преобразована в электрический ток. Солнечная батарея позволит без больших затрат и сложных технологий усовершенствовать существующие способы преобразования электромагнитного излучения в электрический ток. 2 ил.

Шарообразная солнечная батарея с многократным преломлением и отражением лучей в концентраторе, выполненная в виде шара, отличающаяся тем, что роль концентратора играет сама прозрачная шарообразная солнечная батарея, интегрально объединенная с зеркальным шарообразным металлическим электродом.