DE102010036393A1 - Hybrid collector mounted in roof for solar-power generation, has collector module having circular transparent tube in which metallic carrier for heat-transferring is located with heat conducting pipe - Google Patents

Abstract

The hybrid collector (10) has collector module (12) having circular transparent tube (14) in which tubular photovoltaic energy converters (22) with a photovoltaic thin layer is formed in the inside portion. A metallic carrier for heat-transferring is located with a heat conducting pipe inside the transparent tube.

Description

Translated fromGerman

Es ist bekannt, Solarkollektoren mit Photovoltaikelementen zur Gewinnung von elektrischer Energie mit einem thermischen Absorber zur Gewinnung thermischer Energie zu kombinieren, um den Wirkungsgrad des Solarkollektors zu verbessern. Die am Markt verfügbaren Kombi- oder Hybrid-Kollektoren basieren auf der sogenannten Flachkollektortechnik in Kombination mit kristalliner Photovoltaiktechnologie. Da derartige Photovoltaikzellen bei erhöhter Zelltemperatur einem Leistungsabfall unterliegen, werden die Photovoltaikzellen gekühlt, mit dem vorteilhaften Effekt, dass thermische Energie gewonnen werden kann.It is known to combine solar panels with photovoltaic elements for the production of electrical energy with a thermal absorber for recovering thermal energy in order to improve the efficiency of the solar collector. The combi or hybrid collectors available on the market are based on the so-called flat collector technology in combination with crystalline photovoltaic technology. Since such photovoltaic cells are subject to a power loss at elevated cell temperature, the photovoltaic cells are cooled, with the advantageous effect that thermal energy can be obtained.

Aus dem DokumentDE 20 2009 003 904 U1 ist ein Hybrid-Kollektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Der Photovoltaikmodul weist dabei transparente und nicht-transparente Bereiche und einen darunterliegenden Absorber-Modul auf, der eine Absorptionsplatte mit kalten und warmen Bereichen hat. Um die Ausbeute an elektrischer und thermischer Energie zu optimieren, wird eine bestimmte geometrische Zuordnung von transparenten und nicht-transparenten Bereichen einerseits und den kalten Bereiche des Absorber-Moduls andererseits gewählt. Dadurch, dass die warmen Bereiche von den nicht-transparenten Bereichen abgeschattet werden, wird die an sich geringe Absorptionsleistung der warmen Bereiche außer Betracht gelassen und eine wesentlich höhere elektrische Leistung dadurch ersetzt, dass die warmen Bereiche von Solarzellen abgeschattet werden.From thedocument DE 20 2009 003 904 U1 a hybrid collector according to the preamble of claim 1 is known. In this case, the photovoltaic module has transparent and non-transparent regions and an underlying absorber module which has an absorption plate with cold and warm regions. In order to optimize the yield of electrical and thermal energy, a certain geometric assignment of transparent and non-transparent regions on the one hand and the cold regions of the absorber module on the other hand is selected. By shielding the warm areas from the non-transparent areas, the inherently low absorption power of the warm areas is disregarded, and much higher electrical power is replaced by shading the warm areas of solar cells.

Es ist auch bereits bekannt, die eingangs beschriebenen Hybrid-Kollektoren mit Photovoltaik-Energiewandlern zu bestücken, die auf der Photovoltaik-Dünnschichttechnologie basieren. Hierzu wird beispielsweise auf das DokumentDE 20 2007 008 488 U1 verwiesen, bei dem ein Profil aus einem Leichtmetallwerkstoff Anwendung findet, in das ein Rohrelement für den Transport von wärmeführenden Medien integriert ist. Das Profil hat eine Dachplatte und einseitig von dieser weg gerichtete Fußprofile, zwischen denen das Rohrelement an die Dachplatte angeformt ist. Die Dachplatte kann gemäß einem Ausführungsbeispiel auf der Oberseite eine Photovoltaikschicht in der Ausgestaltung als Dünnschicht-Photovoltaik-Zellen tragen. Vorzugsweise werden diese Dünnschicht-PV-Zellen mit dem Dachprofil verklebt.It is also already known to equip the hybrid collectors described above with photovoltaic energy converters, which are based on the photovoltaic thin-film technology. For this purpose, for example, on thedocument DE 20 2007 008 488 U1 in which a profile of a light metal material is used, in which a tubular element for the transport of heat-conducting media is integrated. The profile has a roof plate and one-sided directed away from this foot profiles, between which the pipe element is integrally formed on the roof panel. The roof panel may carry a photovoltaic layer in the embodiment as thin-film photovoltaic cells according to an embodiment on the top. Preferably, these thin-film PV cells are glued to the roof profile.

Es ist auch bekannt, die Photovoltaik-Dünnschichttechnologie bei Nicht-Solarzelleneinheiten anzuwenden, bei denen die PV-Dünnschicht auf einem nichtplanaren Träger liegt. Hierzu wird auf die DokumenteDE 20 2007 018 755 U1,WO 2008/054542 A2,WO 2008/060315 A2,WO 2008/051275 A2,WO 2007/117442 A2 undWO 2008/136972 A1 verwiesen. Das die Solarzellen tragende Substrat hat in diesem bekannten Fall die Form einer kreiszylindrischen Röhre, wobei für das Substrat verschiedene Werkstoffe eingesetzt werden. Gemäß den DokumentenDE 20 2007 018 756 U1 undDE 20 2007 018 755 U1 ist es bekannt, als Substrat für den die Solarzellenschicht stabilisierenden Träger Metall oder Glas zu verwenden, wobei im DokumentDE 20 2007 018 756 U1 bereits vorgeschlagen wird, durch den röhrenförmigen Träger innenseitig ein Fluid zu leiten.It is also known to apply the photovoltaic thin-film technology to non-solar cell units in which the PV thin film is on a non-planar support. This will be on thedocuments DE 20 2007 018 755 U1 . WO 2008/054542 A2 . WO 2008/060315 A2 . WO 2008/051275 A2 . WO 2007/117442 A2 and WO 2008/136972 A1 directed. The substrate carrying the solar cells in this known case has the shape of a circular cylindrical tube, wherein different materials are used for the substrate. According to thedocuments DE 20 2007 018 756 U1 andDE 20 2007 018 755 U1 It is known to use as the substrate for the solar cell layer stabilizing carrier metal or glass, wherein in thedocument DE 20 2007 018 756 U1 It is already proposed to conduct a fluid inside through the tubular carrier.

Schließlich ist es aus dem DokumentWO 2008/121176 A1 bekannt, einen röhrenförmigen Photovoltaik-Kollektor mit einem Reflektor zu kombinieren, der dafür sorgen soll, dass einfallende Lichtstrahlen mit besonders hoher Energieausbeute auf das Photovoltaik-Bauteil einfallen.Finally, it is from the document WO 2008/121176 A1 It is known to combine a tubular photovoltaic collector with a reflector which is intended to ensure that incident light beams with a particularly high energy yield are incident on the photovoltaic component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybrid-Kollektor der eingangs beschriebenen Art in der Weise weiterzubilden, dass sich eine weiter verbesserte Energiebilanz ergibt.The invention has the object of developing a hybrid collector of the type described above in such a way that results in a further improved energy balance.

Erfindungsgemäß wird die Photovoltaik-Dünnschichttechnologie in vorteilhafter Weise mit einem besonderen Aufbau des Kollektors kombiniert, um die Energiebilanz des Systems zu verbessern. Der Hybrid-Kollektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 beruht auf dem erfindungsgemäßen Konzept, die Photovoltaik-Dünnschicht mit einer höheren Prozesstemperatur zu betreiben. Diesem Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der PV-Dünnschichttechnologie im Gegensatz zur Photovoltaik-Technologie unter Verwendung von kristallinen Zellen der Leistungsabfall durch Temperatursteigerung wesentlich geringer ist. Erfindungsgemäß wird dieser Effekt in vorteilhafter Weise dazu genutzt, den Träger der Photovoltaik-Dünnschicht gezielt auf eine höhere Temperatur zu bringen und die thermische Energie für die Wärmegewinnung vorteilhaft zu nutzen. Der thermische Anteil wird in der transparenten Röhre, vorzugsweise in einer doppelwandigen evakuierten Glasröhre erzeugt. Das Sonnenlicht durchdringt die Glasröhre und erwärmt die Wärme-Abfuhrkomponente, mit der die Photovoltaik-Dünnschicht in wärmeübertragendem, vorzugsweise wärmeleitendem Kontakt steht. Der photovoltaische Anteil wird durch eine photoelektrische Halbleiterschicht (einem Dünnschichtfilm) erzeugt, wobei die monolithische Trennung der Zellen gegen Kurzschluss durch eine elektrisch isolierende, aber vorzugsweise thermisch leitende Schicht sichergestellt ist. Bedingt durch den erfindungsgemäßen Aufbau gelingt es, den Wirkungsgrad des Hybrid-Kollektors bezogen auf die Kollektor-Grundfläche wirksam anzuheben. Daneben ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Photovoltaik-Komponente aufgrund ihrer guten Temperaturstabilität auch bei der sogenannten Kollektor-Stillstandstemperatur, d. h. in einem Zustand, in dem die thermische Komponente, d. h. die Kühlung nicht arbeitet, in Temperaturbereichen über 200°C noch mit gutem Wirkungsgrad betrieben werden kann.According to the invention, the photovoltaic thin-film technology is advantageously combined with a special design of the collector in order to improve the energy balance of the system. The hybrid collector with the features of claim 1 is based on the inventive concept of operating the photovoltaic thin film with a higher process temperature. This concept is based on the recognition that in PV thin-film technology, in contrast to photovoltaic technology using crystalline cells, the power drop due to temperature increase is considerably lower. According to the invention, this effect is advantageously used to selectively bring the carrier of the photovoltaic thin film to a higher temperature and to use the thermal energy for heat generation advantageous. The thermal fraction is generated in the transparent tube, preferably in a double-walled evacuated glass tube. The sunlight penetrates the glass tube and heats the heat-dissipating component with which the photovoltaic thin-film is in heat-transmitting, preferably heat-conducting, contact. The photovoltaic component is generated by a photoelectric semiconductor layer (a thin film), whereby the monolithic separation of the cells against short circuit is ensured by an electrically insulating, but preferably thermally conductive layer. Due to the structure of the invention, it is possible to effectively increase the efficiency of the hybrid collector based on the collector base. In addition, there is the further advantage that the photovoltaic component due to their good temperature stability even at the so-called collector standstill temperature, ie in a state in which the thermal component, ie the cooling does not work, can be operated in temperature ranges above 200 ° C still with good efficiency.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Wenn die transparente Röhre von einer doppelwandigen Glasröhre gebildet ist, deren zwischen den Wänden liegender Raum vorzugsweise evakuiert ist, gelingt es, den thermischen Anteil der Energiegewinnung weiter anzuheben und damit die Energiebilanz weiter zu verbessern.If the transparent tube is formed by a double-walled glass tube, whose space lying between the walls is preferably evacuated, it is possible to further increase the thermal portion of the energy production and thus to further improve the energy balance.

Vorteilhafterweise steht die Photovoltaik-Dünnschicht mit der Wärme-Abfuhrkomponente in flächigem, vorzugsweise durchgehend flächigem Kontakt, um die Wärmeabfuhr von der Photovoltaik-Dünnschicht besonders effektiv zu gestalten.Advantageously, the photovoltaic thin film with the heat-dissipating in flat, preferably continuous surface contact, to make the heat dissipation from the photovoltaic thin film is particularly effective.

Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Grundprinzip kann auf verschiedene Art und Weise konstruktiv verwirklicht werden. Ein Ansatz besteht – gemäß Patentanspruch 4 – darin, dass die Photovoltaik-Dünnschicht bzw. die Photovoltaik-Halbleiterschicht direkt auf der Innenseite der transparenten Röhre aufgebracht bzw. abgeschieden wird. Das Abscheiden der Photovoltaik-Halbleiterschicht auf der Glasinnenseite erfolgt beispielsweise unter Zuhilfenahme der Lasertechnik. Dabei arbeitet der Laser von Glasaußenseite aus, er durchdringt die Wand der Glasröhre und bearbeitet die einzelnen Schichten, wobei beispielsweise einzelne Verfahrensschritte der Dünnfilm-Photovoltaik herangezogen werden können, die im DokumentDE 100 13 635 A1 beschrieben sind. Der Schichtaufbau erfolgt dabei von außen nach innen.The basic principle according to the invention described above can be realized constructively in various ways. One approach is - according to claim 4 - in that the photovoltaic thin film or the photovoltaic semiconductor layer is deposited or deposited directly on the inside of the transparent tube. The deposition of the photovoltaic semiconductor layer on the inside of the glass takes place, for example, with the aid of laser technology. The laser works from the outside of the glass, it penetrates the wall of the glass tube and processes the individual layers, whereby, for example, individual process steps of the thin-film photovoltaic can be used in the document DE 100 13 635 A1 are described. The layer structure takes place from outside to inside.

Nach der Beschichtung der Vakuumröhre auf der Innenseite mit einer Halbleiterschicht und der nachfolgenden Bearbeitung zur monolithischen Trennung mittels eines Lasers wird auf die Photovoltaik-Dünnschicht eine elektrische Isolationsschicht aufgebracht, die gleichzeitig eine gute thermische Leitfähigkeit haben sollte.After coating the vacuum tube on the inside with a semiconductor layer and the subsequent processing for monolithic separation by means of a laser, an electrical insulation layer is applied to the photovoltaic thin film, which should at the same time have good thermal conductivity.

Eine alternative Ausgestaltung des Hybrid-Kollektors ist Gegenstand des Anspruchs 6. Hier ist die Photovoltaik-Dünnschicht auf einem wärmeleitenden, vorzugsweise metallischen Träger, z. B. einem Aluminiumprofilträger, aufgebracht, der sich innerhalb der transparenten Röhre, vorteilhafterweise der doppelwandigen evakuierten Glasröhre befindet. Der metallische Träger wird durch das die Glasröhre durchdringende Sonnenlicht erwärmt. Aufgrund des wärmeleitenden, vorzugsweise metallischen Trägers gelingt es, die Wärme sehr effektiv abzuführen, beispielsweise durch die Gestaltung nach den Weiterbildungen der Ansprüche 7 bzw. 8.An alternative embodiment of the hybrid collector is the subject of claim 6. Here, the photovoltaic thin film on a thermally conductive, preferably metallic carrier, for. As an aluminum profile carrier, applied, which is located within the transparent tube, advantageously the double-walled evacuated glass tube. The metallic support is heated by the sunlight penetrating the glass tube. Due to the heat-conducting, preferably metallic carrier succeeds to dissipate the heat very effectively, for example, by the design according to the developments ofclaims 7 and 8, respectively.

Die monolithische Trennung der Zellen gegen Kurzschluss wird durch eine isolierende Schicht zwischen dem Dünnschichtfilm und dem Trägerblech erzielt. Über Stromkabel wird der Strom aus den Glasröhren geführt.The monolithic separation of the cells from short circuit is achieved by an insulating layer between the thin film and the carrier sheet. The power is led out of the glass tubes via power cables.

Auch die Ausbildung der Wärme-Abfuhrkomponente kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Die Weiterbildung des Anspruchs 8 hat den Vorteil, dass für den Aufbau des Hybrid-Kollektors verhältnismäßig wenige Komponenten erforderlich sind.The formation of the heat removal component can be done in various ways. The development ofclaim 8 has the advantage that relatively few components are required for the construction of the hybrid collector.

Alternativ hierzu kann im Inneren des Absorber-Profilkörpers – gemäß Anspruch 9 – ein Wärmerohr aufgenommen werden. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass es mit einem Wärmerohr gelingt, die Wärmeübertragung über die gesamte Fläche des Kollektors zu vergleichmäßigen und auf kleiner Querschnittsfläche große Mengen an Wärme zu transportieren, was den besonderen Vorteil hat, dass mehr Raum für die Gestaltung der Photovoltaik-Komponente verbleibt.Alternatively, in the interior of the absorber profile body - according to claim 9 - a heat pipe can be added. This development has the advantage that it is possible with a heat pipe to equalize the heat transfer over the entire surface of the collector and to transport large amounts of heat on a small cross-sectional area, which has the particular advantage that more space for the design of the photovoltaic component remains.

Ein weiterer besonderer Vorteil des Hybrid-Kollektors besteht darin, dass er sich besonders gut für einen modularen Aufbau eines Hybrid-Kollektors eignet. Die Leistung des Hybrid-Kollektors kann demnach sehr einfach durch Variation der Länge der einzelnen Hybrid-Kollektor-Module und deren Anzahl verändert werden. Die Systemsteuerung ebenso wie die Systemkühlung können dabei mehr oder weniger unverändert beibehalten werden, was zu einer besonders wirtschaftlichen Bauweise des Systems führt.Another particular advantage of the hybrid collector is that it is particularly suitable for a modular design of a hybrid collector. The performance of the hybrid collector can therefore be changed very easily by varying the length of the individual hybrid collector modules and their number. The system control as well as the system cooling can be maintained more or less unchanged, resulting in a particularly economical design of the system.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the remaining dependent claims.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Hereinafter, several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 eine perspektivische schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines modular aufgebauten Hybrid-Kollektors; 1 a perspective schematic view of a first embodiment of a modular hybrid collector;

2 in etwas verkleinertem Maßstab eine Draufsicht des Hybrid-Kollektors nach1; 2 on a smaller scale a plan view of the hybrid collector after 1 ;

2A den Schnitt ”A-A” in2; 2A the cut "AA" in 2 ;

2B den Schnitt ”B-B” in2; 2 B the cut "BB" in 2 ;

2C den Schnitt ”C-C” in2; 2C the cut "CC" in 2 ;

3 die Einzelheit ”III” in2C; 3 the detail "III" in 2C ;

4 die Einzelheit ”IV” in2A; 4 the detail "IV" in 2A ;

5 in etwas vergrößertem Maßstab eine perspektivische schematische Ansicht eines Endabschnitts einer weiteren Ausführungsform des Hybrid-Kollektors; 5 on a somewhat enlarged scale, a perspective schematic view of an end portion of another embodiment of the hybrid collector;

6 in vergrößertem Maßstab eine perspektivische, teilweise im Schnitt gezeigte Darstellung eines Abschnitts eines Hybrid-Kollektor-Moduls der Ausführungsform gemäß5; 6 on an enlarged scale, a perspective, partially in section view of a portion of a hybrid collector module of the embodiment according to 5 ;

7 eine perspektivische, teilweise aufgeschnitten dargestellte Ansicht eines Hybrid-Kollektor-Moduls der Ausführungsform gemäß den5 und6 mit eingesetztem Wärmerohr; 7 a perspective, partially cutaway view of a hybrid collector module of the embodiment according to the 5 and 6 with inserted heat pipe;

8 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt des Hybrid-Kollektor-Moduls gemäß den5 bis7; und 8th in an enlarged view a cross section of the hybrid collector module according to the 5 to 7 ; and

9 einen Längsschnitt durch den Hybrid-Kollektor-Modul gemäß den5 bis8. 9 a longitudinal section through the hybrid collector module according to the 5 to 8th ,

In1 ist mit dem Bezugszeichen10 ein Hybrid-Kollektor bezeichnet, der zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in thermische und elektrische Energie dient. Der Hybrid-Kollektor10 ist modular aufgebaut und besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus sechs aneinander gesetzten Hybrid-Kollektor-Modulen12, die – mit Ausnahme von geringfügigen Abweichungen der Rand-Module12L und12R – identischen Aufbau haben, der nachfolgend näher beschrieben wird.In 1 is with the reference numeral 10 a hybrid collector, which serves to convert solar radiation into thermal and electrical energy. Thehybrid collector 10 is modular and consists in the embodiment shown of six juxtaposedhybrid collector modules 12 which, with the exception of slight deviations of theedge modules 12L and 12R - have identical structure, which is described in more detail below.

Kernbestandteil eines jeden Hybrid-Kollektor-Moduls12 ist eine mit14 bezeichnete Vakuum-Glasröhre, die sich abgedichtet zwischen einem Kollektorkopf16 und einer Halterung18 am anderen Ende des Hybrid- bzw. Kombi-Kollektors10 erstreckt. Die Kollektorköpfe16 bilden gleichzeitig eine Fixierung für einen unterhalb der jeweiligen Vakuum-Glasröhren14 liegenden Parabolspiegel20, der – wie am besten aus der3 ersichtlich – zur Fixierung der Halterungen18 herangezogen werden kann.Core component of eachhybrid collector module 12 is one with 14 designated vacuum glass tube, which is sealed between acollector head 16 and aholder 18 at the other end of the hybrid orcombi collector 10 extends. The collector heads 16 simultaneously form a fixation for one below the respectivevacuum glass tubes 14 lyingparabolic mirror 20 who, as best of the 3 visible - for fixing thebrackets 18 can be used.

Wie am besten aus der3 ersichtlich ist, nimmt die doppelwandige Vakuum-Glasröhre14 im Inneren konzentrisch einen Photovoltaik-Energiewandler22 in der Ausgestaltung als Photovoltaik-Dünnschicht auf, welche auf einen kreisrohrförmigen wärmeleitenden, vorzugsweise metallischen Träger aufgebracht bzw. abgeschieden ist. Für den Fall, dass der metallische Träger24 von einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet ist, wird die Photovoltaik-Dünnschicht unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolierschicht auf den Träger24 abgeschieden. Diese elektrische Isolierschicht ist dann vorzugsweise mit einer guten Wärmeleitfähigkeit ausgestattet.How best of the 3 it can be seen, takes the double-walledvacuum glass tube 14 concentric inside aphotovoltaic energy converter 22 in the embodiment as a photovoltaic thin film, which is applied or deposited on a circular heat conducting, preferably metallic carrier. In the event that themetallic carrier 24 is formed of an electrically conductive material, the photovoltaic thin film with the interposition of an electrical insulating layer on thecarrier 24 deposited. This electrical insulating layer is then preferably equipped with a good thermal conductivity.

Bei der Ausführungsform nach den1 bis4 bildet der den Photovoltaik-Energiewandler22 tragende Träger24 den Bestandteil einer Wärme-Abfuhrkomponente in der Ausgestaltung als wärmeleitender Absorber-Profilkörper, der in seinem Inneren ein Kühlrohrsystem26 aufnimmt. Das Kühlrohrsystem26 besteht bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei parallel zueinander verlaufenden Rohrabschnitten26K und26W, die auf der Seite der Halterung18 über einen Verbindungskrümmer28 fluiddicht miteinander verbunden sind. Über den Rohrabschnitt26K erfolgt der Zulauf des Kühlmediums und über den Rohrabschnitt26W der Ablauf der Kühlmediums. Der Anschluss der Rohrabschnitte26K,26W an einen nicht näher dargestellten Kühlkreislauf erfolgt im Bereich der jeweiligen Kollektorköpfe16, wie sich am besten aus der Darstellung gemäß1 am Rand-Modul12L erkennen lässt, der bei abgenommener Vakuum-Glasröhre und abgenommenen PV-Energiewandler22 gezeigt ist.In the embodiment of the 1 to 4 forms the thephotovoltaic energy converter 22 carryingbeams 24 the component of a heat dissipation component in the embodiment as a heat-conducting absorber profile body, which in its interior acooling pipe system 26 receives. Thecooling pipe system 26 consists in the embodiment shown of two mutuallyparallel pipe sections 26K and 26W on the side of thebracket 18 via aconnection manifold 28 are fluid-tightly interconnected. About thepipe section 26K the inflow of the cooling medium takes place and over thepipe section 26W the drain of the cooling medium. The connection of thepipe sections 26K . 26W to a cooling circuit not shown in the region of the respective collector heads 16 , as best shown in the illustration 1 at theedge module 12L can be seen, the removed with vacuum glass tube and removedPV energy converter 22 is shown.

Man erkennt, dass der Rohrabschnitt26K an eine gemeinsame Zulaufleitung30 und der Rohrabschnitt26W an eine gemeinsame Rücklaufleitung32 angeschlossen sind. Auf diese Weise sind die Wärme-Abfuhrkomponenten in den jeweiligen Hybrid-Kollektor-Modulen parallel geschaltet.It can be seen that thepipe section 26K to acommon supply line 30 and thepipe section 26W to acommon return line 32 are connected. In this way, the heat-dissipating components in the respective hybrid collector modules are connected in parallel.

Eine Besonderheit der Ausgestaltung gemäß den1 bis4 besteht darin, dass der das zulaufende Kühlmedium führende Rohrabschnitt26K in einer sickenartigen Einwölbung34 des Trägerprofils formschlüssig aufgenommen ist, während der Rohrabschnitt26W auf der Innenseite des Trägerprofils angebracht, vorzugsweise stoffschlüssig angebracht, wie z. B. verlötet oder verschweißt, ist. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft hinsichtlich einer guten Stabilisierung der innenliegenden Wärme-Abfuhrkomponente und gleichzeitig hinsichtlich einer sehr guten Wärmeübertragung vom Träger24 auf das wärmeabführende Medium.A special feature of the embodiment according to the 1 to 4 is that of the incoming coolingmedium pipe section 26K in a bead-like concavity 34 the carrier profile is received positively, while thepipe section 26W mounted on the inside of the carrier profile, preferably cohesively attached, such. B. soldered or welded, is. This embodiment is advantageous in terms of a good stabilization of the internal heat removal component and at the same time in terms of a very good heat transfer from thecarrier 24 on the heat-dissipating medium.

Aus der Darstellung gemäß4 ist ersichtlich, wie die einzelnen Komponenten des Hybrid-Kollektors in vorbestimmter räumlicher Lagezuordnung fixiert werden. Man erkennt aus der4, dass der in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene geteilte Kollektorkopf16 eine abgedichtet eingepasste Stabilisierungsscheibe36 aufnimmt. Diese Stabilisierungsscheibe36 nimmt in einer umlaufenden tiefen Ringnut38 abgedichtet die doppelwandige Vakuum-Glasröhre14 auf. Gleichermaßen bildet sie die Führung und Stabilisierung für den die Photovoltaik-Energiewandler-Dünnschicht tragenden Träger24 mit den damit formschlüssig verbundenen Rohrabschnitten26K und26W, die in die jeweiligen Zulauf- und Ablaufleitungen30 bzw.32 münden.From the illustration according to 4 it can be seen how the individual components of the hybrid collector are fixed in a predetermined spatial position assignment. One recognizes from the 4 in that the collector head divided in a substantially horizontal plane 16 a sealed fitted stabilizingdisk 36 receives. This stabilizingdisc 36 takes in a circumferentialdeep groove 38 sealed the double-walledvacuum glass tube 14 on. Likewise, it provides the guidance and stabilization for the carrier carrying the photovoltaic energy converterthin film 24 with the thus positively connectedpipe sections 26K and 26W into the respective inlet andoutlet pipes 30 respectively. 32 lead.

Ferner hat die Stabilisierungsscheibe36 eine abgedichtete Durchführung40 für die Elektroden42, die zu der photoelektrischen Halbleiterschicht bzw. zum Dünnschichtfilm22 geführt sind. Mit dem Bezugszeichen44 ist eine weitere Durchführung bezeichnet, über die die Elektroden42 durch das Stirnende des Kollektorkopfs16 nach außen geführt sind.Furthermore, the stabilizing disc has 36 a sealedimplementation 40 for theelectrodes 42 to the photoelectric semiconductor layer and to thethin film 22 are guided. With thereference numeral 44 is another implementation referred to, over which theelectrodes 42 through the front end of thecollector head 16 are led to the outside.

Die Funktion der Stabilisierungsscheibe36 auf Seiten des Kollektorkopfs16 wird auf der gegenüberliegenden Seite auf ähnliche Weise von der Halterung18 übernommen. Damit bei verhältnismäßig großen Längen des Kollektors unerwünschten Vibrationen entgegengewirkt werden kann, befinden sich in dem kreisringförmigen Zwischenraum46 zwischen der Innenseite der doppelwandigen Vakuum-Glasröhre14 und dem Photovoltaik-Dünnschichtfilm22 nicht näher dargestellte Stabilisatoren, die in vorbestimmten Längsabständen zueinander angeordnet werden, damit eine zentrierte Positionierung zwischen der Glasröhre14 und dem Träger24 über die gesamte Länge des Kollektors sichergestellt werden kann. Die Anzahl der zum Einsatz kommenden Stabilisatoren ist abhängig vom Durchmesser der Komponenten, von der Länge des Kollektors und von der Eigenstabilität der verwendeten Bauteile, d. h. von der Wandstärke der Glasröhre14 und des Trägers24.The function of the stabilizingdisc 36 on the side of thecollector head 16 will be on the opposite side in a similar way from thebracket 18 accepted. So that at relatively large lengths of the collector unwanted vibrations can be counteracted, are in theannular space 46 between the inside of the double-walledvacuum glass tube 14 and the photovoltaic thin-film film 22 stabilizers not shown in detail, which are arranged at predetermined longitudinal distances from each other, so that a centered positioning between theglass tube 14 and thecarrier 24 can be ensured over the entire length of the collector. The number of stabilizers used depends on the diameter of the components, the length of the collector and the inherent stability of the components used, ie the wall thickness of theglass tube 14 and thevehicle 24 ,

Aus der Darstellung gemäß4 ist noch zu erkennen, dass der Kollektorkopf16 gleichzeitig die Halterung für den Parabolspiegel20 bildet, der sich über die gesamte Länge des Kollektors10 erstreckt und auf der dem Kollektorkopf16 abgewandten Seite die einzelnen Halterungen18 in Position hält.From the illustration according to 4 it can still be seen that thecollector head 16 at the same time the holder for theparabolic mirror 20 forms, extending over the entire length of thecollector 10 extends and on thecollector head 16 facing away from theindividual brackets 18 holds in position.

Bei der Montage des vorstehend beschriebenen Hybrid-Kollektor-Moduls12 geht man beispielsweise wie folgt vor: Zunächst wird eine Halterung18 auf den Parabolspiegel20 aufgesetzt. In der Halterung18 wird anschließend die doppelwandige Glasröhre14 fixiert, was ebenfalls über eine verhältnismäßig tiefe Passungsnut im Bereich der Halterung geschieht. Anschließend kann eine vormontierte Einheit aus Träger24 mit Photovoltaik-Dünnschicht22 und Stabilisierungsscheibe36, durch die die Elektroden32 und die Rohrabschnitte geführt sind, in die Glasröhre so weit eingeschoben werden, bis im Bereich der Halterung18 eine radiale Stabilisierung erfolgt. Zuvor werden – falls erforderlich – auf der Außenseite der Photovoltaik-Dünnschicht22 in vorbestimmten Axialabständen elektrisch isolierende, flache Stabilisatoren fixiert, die den Zwischenraum46 an mehreren Punkten überbrücken und das System stabilisieren.When mounting the hybrid collector module described above 12 For example, proceed as follows: First, aholder 18 on theparabolic mirror 20 placed. In theholder 18 then the double-walled glass tube 14 fixed, which also happens over a relatively low fitting groove in the bracket. Subsequently, a preassembled unit ofcarrier 24 with photovoltaicthin film 22 and stabilizingdisc 36 through which theelectrodes 32 and the pipe sections are guided, are pushed into the glass tube so far, up to the area of the bracket 18 a radial stabilization takes place. Previously, if necessary, on the outside of the photovoltaicthin film 22 fixed in predetermined axial distances electrically insulating, flat stabilizers that thegap 46 bridge at several points and stabilize the system.

Die Stabilisierungsscheibe36 kann nun in die untere Hälfte des horizontal geteilten Kollektorkopfs16 eingelegt werden, wie dies auf der linken oberen Seite der1 dargestellt ist. In diesem Zustand können die Rohrabschnitte mit der Zulaufleitung30 und der Rücklaufleitung32 verbunden werden. Durch Aufsetzen des oberen Teils16D des Kollektorkopfs16 wird die Montage des Kombi- bzw. Hybrid-Kollektors10 abgeschlossen, woraufhin lediglich noch eine geeignete Verschaltung der nach außen geführten Elektroden42 erfolgen muss. Wenn mehrere Kollektor-Module zu einer Kollektor-Einheit zusammengestellt werden, werden die Rohrabschnitte der einzelnen Module mit der Zulauf- und Ablaufleitung verbunden, bevor das Einlegen in die Kollektorköpfe erfolgt.The stabilizingdisc 36 can now into the lower half of the horizontally dividedcollector head 16 be inserted as shown on the upper left side of the 1 is shown. In this state, the pipe sections with thesupply line 30 and thereturn line 32 get connected. By placing theupper part 16D of thecollector head 16 becomes the assembly of the combi orhybrid collector 10 completed, whereupon only a suitable connection of the outwardly guidedelectrodes 42 must be done. If several collector modules are assembled to form a collector unit, the pipe sections of the individual modules are connected to the inlet and outlet line before being inserted into the collector heads.

Man erkennt, dass der Aufbau des Hybrid-Kollektor-Moduls12 so ist, dass sich der gesamte Hybrid-Kollektor10 modular zusammenstellen lässt, und zwar derart, dass eine beliebige Anzahl von parallel zueinander liegenden Hybrid-Kollektor-Modulen zu einer Einheit zusammengestellt werden. Durch geeignete, nicht näher gezeigte Kopplungsvorrichtungen kann auch dafür gesorgt werden, dass die einzelnen Kollektorköpfe16 zu einem stabilen Gesamtverbund zusammengefügt werden können.It can be seen that the structure of thehybrid collector module 12 so that is the entirehybrid collector 10 can modular assemble, in such a way that any number of mutually parallel hybrid collector modules are assembled into one unit. By suitable, not shown in detail coupling devices can also be ensured that the individual collector heads 16 can be put together to form a stable overall composite.

Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ergibt sich folgende Funktionsweise des Hybrid-Kollektors10:
Die auf den Kollektor einfallenden Sonnenstrahlen S, die im Bereich zwischen benachbarten Kollektor-Modulen12 vom Parabolspiegel20 derart reflektiert werden, dass sich eine nahezu isotrope Bestrahlung über dem gesamten Umfang des Kollektor-Moduls12 ergibt, durchdringen die doppelwandige Glasröhre14 und fallen auf die Photovoltaik-Dünnfilmschicht22 ein, so dass mit guter Ausbeute elektrische Energie gewonnen werden kann. Gleichzeitig heizt sich der die Photovoltaik-Dünnschicht22 tragende Träger24 über die elektrisch isolierende, jedoch thermisch leitende Isolationsschicht auf. Über die materialschlüssige Anbindung der Rohrabschnitte26K und26W an das Profil des Trägers24 kann diese Wärme mit geringem Verlust an das in den Rohrabschnitten26 strömende Strömungsmittel abgegeben werden, wodurch es gelingt, die Prozesstemperatur der Photovoltaik-Dünnschicht so zu kontrollieren, dass noch ein ausreichend hoher elektrischer Wirkungsgrad und gleichzeitig möglichst hohe Temperaturen des zur thermischen Energiegewinnung dienenden Strömungsmittels ergeben.With the structure described above, the following operation of the hybrid collector results 10 :
The incident on the collector solar rays S, in the area betweenadjacent collector modules 12 from theparabolic mirror 20 be reflected so that a nearly isotropic irradiation over the entire circumference of thecollector module 12 results, penetrate the double-walled glass tube 14 and fall on the photovoltaicthin film layer 22 so that electric energy can be obtained with good yield. At the same time, the photovoltaic thin-film heats up 22 carryingbeams 24 via the electrically insulating, but thermally conductive insulation layer. About the material connection of thepipe sections 26K and 26W to the profile of thewearer 24 This heat can with little loss of that in thepipe sections 26 flowing fluid can be discharged, which manages to control the process temperature of the photovoltaic thin film so that still give a sufficiently high electrical efficiency and at the same time the highest possible temperatures of the thermal energy recovery fluid.

Unter Bezugnahme auf die5 bis9 wird im Folgenden eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybrid- bzw. Kombi-Kollektors beschrieben. Zur Vereinfachung des Verständnisses und um Wiederholungen der Beschreibung zu vermeiden, sind Komponenten, die den Elementen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch eine ”1” vorangestellt ist.With reference to the 5 to 9 In the following, a further embodiment of the hybrid collector according to the invention will be described. To simplify the understanding and to avoid repetition of the description, components corresponding to the elements of the first embodiment are provided with similar reference numerals, but preceded by a "1".

Von der prinzipiellen Wirkungsweise unterscheidet sich die zweite Ausführungsform nicht von der ersten. Unterschiede liegen hinsichtlich der Gestaltung der Wärme-Abfuhrkomponente und hinsichtlich der Anordnung der Photovoltaik-Dünnschicht vor.From the principle of operation, the second embodiment does not differ from the first. There are differences in the design of the heat-dissipating component and in the arrangement of the photovoltaic thin-film.

Bei dieser Ausführungsform ist die mit122 bezeichnete Photovoltaik-Halbleiterschicht bzw. – Dünnschicht – wie am besten aus der6 ersichtlich – auf der Innenseite der doppelwandigen Vakuum-Glasröhre114 aufgebracht. Die Bearbeitung zur monolithischen Trennung der einzelnen Zellen erfolgt mittels eines Lasers von der Glasaußenseite her. Dabei erfolgt der Schichtaufbau von außen nach innen. Diese Technologie ist grundsätzlich bekannt, so dass auf eine Beschreibung der Einzelheiten hier verzichtet werden kann. In this embodiment, the with 122 designated photovoltaic semiconductor layer or - thin layer - as best of the 6 visible - on the inside of the double-walledvacuum glass tube 114 applied. The processing for monolithic separation of the individual cells is carried out by means of a laser from the glass outside. In this case, the layer structure takes place from outside to inside. This technology is basically known, so that a description of the details can be omitted here.

Um die Prozesstemperaturen der Photovoltaik-Dünnschicht auf der Innenseite der doppelwandigen Vakuum-Glasröhre114 kontrollieren und zur thermischen Energiegewinnung nutzen zu können, steht sie mit einer Wärme-Abfuhrkomponente in wärmeübertragendem, im gezeigten Beispiel wärmeleitendem Kontakt, was im Folgenden unter Bezugnahme auf die8 näher beschrieben wird:
Die auf die Innenoberfläche der doppelwandigen Glasröhre114 aufgebrachte bzw. aufgedampfte Photovoltaik-Dünnschicht122 steht unter Zwischenschaltung einer elektrisch isolierenden, jedoch wärmeleitenden Isolierschicht150 in wärmeübertragendem Kontakt mit einem – im gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildeten – Absorber-Profilkörper124, der aus einem wärmeleitendem Werkstoff, wie z. B. einem metallischen Werkstoff, hergestellt ist und sich unter federnder Vorspannung einerseits an die Innenoberfläche der Isolierschicht150 und andererseits mit einem konkav geformten Bogenabschnitt152 flächig an die Außenoberfläche eines Wärmerohrs154 anschmiegt.To the process temperatures of the photovoltaic thin film on the inside of the double-walledvacuum glass tube 114 To control and use for thermal energy, it stands with a heat dissipation component in heat-transmitting, in the example shown heat-conducting contact, which hereinafter with reference to the 8th is described in more detail:
The on the inner surface of the double-walled glass tube 114 applied or evaporated photovoltaicthin film 122 stands with the interposition of an electrically insulating, but thermally conductive insulatinglayer 150 in heat-transmitting contact with a - in the embodiment shown in two parts -absorber profile body 124 , which consists of a thermally conductive material, such. As a metallic material, is manufactured and under resilient bias on the one hand to the inner surface of the insulatinglayer 150 and on the other hand with a concave-shapedarc section 152 flat to the outer surface of aheat pipe 154 snugly.

Aus der Darstellung gemäß9 ist ersichtlich, dass sich das Wärmerohr154 durch das gesamte Innere des Hybrid-Kollektor-Moduls112 erstreckt. Das Wärmerohr ist durch eine zentrische Bohrung in einer Stabilisierungsscheibe136 nach außen zu einem Wärmeübergabeabschnitt156 geführt. Im Unterschied zur Ausführungsform nach den1 bis4 ist die Vakuum-Glasröhre114 auf der der Stabilisierungsscheibe136 abgewandten Seite geschlossen und dort flächig von der Halterung118 eingefasst und abgestützt.From the illustration according to 9 it can be seen that theheat pipe 154 through the entire interior of thehybrid collector module 112 extends. The heat pipe is through a centric bore in a stabilizingdisc 136 out to aheat transfer section 156 guided. In contrast to the embodiment of the 1 to 4 is thevacuum glass tube 114 on the stabilizingdisc 136 closed side away and there flat of thebracket 118 enclosed and supported.

Mit142 sind wiederum Elektroden bezeichnet, die abgedichtet durch die Stabilisierungsscheibe136 zu der Photovoltaik-Dünnschicht geführt sind. Einzelheiten sind am besten aus der7 ersichtlich, die eine perspektivische und teilweise aufgeschnittene Ansicht des Hybrid-Kollektor-Moduls auf Seiten des Kollektorkopfs zeigt.With 142 In turn, electrodes are denoted sealed by the stabilizingdisc 136 led to the photovoltaic thin film. Details are best from the 7 which shows a perspective and partially cutaway view of the hybrid collector module on the side of the collector head.

Den Anschluss des Hybrid-Kollektor-Moduls112 an das Gesamtsystem erkennt man aus der Darstellung gemäß5. Die einzelnen Kollektorköpfe116 sind ebenfalls wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform aus zwei Hälften aufgebaut, d. h. in eine Horizontalebene geteilt. Durch nicht gezeigte Kopplungsstellen lassen sich benachbarte Kollektorköpfe116 miteinander fest verriegeln. Jeder Kollektorkopf116 hat eine Ausnehmung158 zur formschlüssigen Aufnahme der Vakuum-Glasröhre114 sowie eine Aufnahme zur formschlüssigen Fixierung eines Thermo-Kopplungsstücks160, in dem der Wärmeübergabeabschnitt156 thermisch vom Kollektorkopf116 entkoppelt aufgenommen ist. Mit dem Bezugszeichen162 ist ein Anschluss bezeichnet, über den ein Medium zugeführt bzw. abgeführt wird, mit dem der Wärmeaustausch mit dem Wärmeübergabeabschnitt156 des Wärmerohrs erfolgt.The connection of thehybrid collector module 112 to the overall system can be seen from the representation according to 5 , The individual collector heads 116 are also constructed as in the previously described embodiment of two halves, that is divided into a horizontal plane. By not shown coupling points can be adjacent collector heads 116 lock firmly together. Eachcollector head 116 has arecess 158 for positive reception of thevacuum glass tube 114 and a receptacle for the positive fixing of athermocouple piece 160 in which theheat transfer section 156 thermally from thecollector head 116 decoupled is included. With the reference number 162 a connection is designated, via which a medium is supplied or discharged, with which the heat exchange with theheat transfer section 156 of the heat pipe.

Die besonderen Vorteile der zweiten Ausführungsform der Erfindung liegen in einem vereinfachten Aufbau und in einer verbesserten Flexibilität hinsichtlich der Steuerung der Leistung des Hybrid-Kollektors. Aufgrund des Umstandes, dass der Wärmewiderstand eines Wärmerohrs deutlich kleiner ist als derjenige von Metallen, kann über die gesamte Länge des Wärmerohrs eine im Wesentlichen konstante Temperatur gesteuert werden. Die Effektivität des Hybrid-Kollektors kann auf diese Weise gesteigert und über die gesamte Fläche vergleichmäßigt werden.The particular advantages of the second embodiment of the invention lie in a simplified construction and in an improved flexibility with regard to the control of the performance of the hybrid collector. Due to the fact that the thermal resistance of a heat pipe is significantly smaller than that of metals, a substantially constant temperature can be controlled over the entire length of the heat pipe. The effectiveness of the hybrid collector can be increased in this way and made uniform over the entire surface.

Bei der Montage des Hybrid-Kollektors gemäß der zweiten Ausführungsform geht man wie folgt vor:
Zunächst wird die Vakuum-Glasröhre114 mit der Photovoltaik-Dünnschicht ausgestattet. Nachdem die Isolierschicht150 aufgebracht ist und die Stromkabel bzw. Elektroden142 angeschlossen sind, wird der Absorber-Profilkörper124 zusammen mit dem Wärmerohr (Heat Pipe) in den Glaszylinder geschoben und mit der Stabilisierungsscheibe136 wasserdicht verschlossen.When assembling the hybrid collector according to the second embodiment, the following procedure is adopted:
First, thevacuum glass tube 114 equipped with the photovoltaic thin film. After the insulatinglayer 150 is applied and the power cable orelectrodes 142 are connected, theabsorber profile body 124 pushed together with the heat pipe (heat pipe) into the glass cylinder and with the stabilizingdisk 136 sealed watertight.

Anschließend werden die einzelnen Röhren in den modular aufgebauten Sammel-Kollektorkopf116 geschoben und dort fixiert. Gleichzeitig mit dem Einschieben in den Kopf werden die Stromkabel durch einen Kanal im Kollektorkopf116 nach außen geführt.Subsequently, the individual tubes in the modularcollection collector head 116 pushed and fixed there. Simultaneously with the insertion into the head, the power cables are passed through a channel in thecollector head 116 led to the outside.

Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform des Hybrid-Kollektors ist derjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich. Auch bei dieser Ausführungsform wird die Verbesserung der Energiebilanz dadurch herbeigeführt, dass eine Aufheizung der Photovoltaik-Dünnschicht bewusst in Kauf genommen wird, um den thermischen Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass der Leistungsabfall bei Temperatursteigerung bei der Photovoltaik-Dünnschichttechnologie nicht so stark ausgeprägt ist wie bei kristallinen Zellen.The operation of the second embodiment of the hybrid collector is similar to that of the first embodiment. Also in this embodiment, the improvement of the energy balance is brought about by consciously accepting a heating of the photovoltaic thin film in order to improve the thermal efficiency of the system. The effect is exploited that the power loss is not as pronounced in temperature increase in the photovoltaic thin-film technology as in crystalline cells.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist es beispielsweise möglich, die Größe und die Anzahl der Rohrabschnitte bzw. der Wärmerohre zu variieren. Auch kann der Parabolspiegel20, der auch bei der Ausführungsform nach den5 bis8 in der Regel zur Anwendung kommt, hinsichtlich Form und Ausführung so modifiziert werden, dass sich im Zusammenwirken mit der Wärme-Abfuhrkomponente eine möglichst gleichmäßige Effizienz über die gesamte Oberfläche des Hybrid-Kollektors ergibt. Schließlich ist es nicht unbedingt erforderlich, mit einer evakuierten doppelwandigen Glasröhre zu arbeiten. Die transparente Röhre kann einwandig sein, und zwar sowohl für den Fall, dass sie die PV-Dünnschicht trägt, als auch für den Fall, dass sie einen metallischen Träger mit Abstand umgibt. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, den gesamten Innenraum der Röhre zu evakuieren. Of course, deviations from the embodiments shown are possible without departing from the spirit of the invention. For example, it is possible to vary the size and the number of pipe sections or heat pipes. Also, theparabolic mirror 20 also in the embodiment according to the 5 to 8th is usually used, are modified in terms of shape and design so that in conjunction with the heat-dissipating component as uniform as possible efficiency over the entire surface of the hybrid collector results. After all, it is not absolutely necessary to work with an evacuated double-walled glass tube. The transparent tube may be single-walled, both in the case of supporting the PV film and in the case of surrounding a metal substrate at a distance. In this case, it may be advantageous to evacuate the entire interior of the tube.

Die Erfindung schafft somit einen Hybrid-Kollektor mit einem Photovoltaik-Energiewandler und einer Wärme-Abfuhrkomponente, mit der dem Photovoltaik-Energiewandler Wärme entziehbar ist. Die Besonderheit besteht darin, dass der Photovoltaik-Energiewandler von einer auf einem rohrförmigen, insbesondere kreisrohrförmigen Träger aufgebrachten Photovoltaik-Dünnschicht gebildet ist, die sich innerhalb einer transparenten Röhre befindet und mit der Wärme-Abfuhrkomponente in wärmeübertragendem, vorzugsweise wärmeleitendem Kontakt steht.The invention thus provides a hybrid collector with a photovoltaic energy converter and a heat dissipation component with which the photovoltaic energy converter heat can be withdrawn. The peculiarity consists in that the photovoltaic energy converter is formed by a photovoltaic thin film applied to a tubular, in particular a circular tube-shaped carrier, which is located inside a transparent tube and is in heat-transferring, preferably heat-conducting, contact with the heat-dissipating component.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (13)

Translated fromGerman

Hybrid-Kollektor mit einem Photovoltaik-Energiewandler und einer Wärme-Abfuhrkomponente, mit der dem Photovoltaik-Energiewandler Wärme entziehbar ist,dadurch gekennzeichnet, dass der Photovoltaik-Energiewandler (22;122) von einer auf einem rohrförmigen, insbesondere kreisrohrförmigen Träger (24;14) aufgebrachten Photovoltaik-Dünnschicht (22;122) gebildet ist, die sich innerhalb einer transparenten Röhre (14;114) befindet und mit der Wärme-Abfuhrkomponente (24,26;124,154) in wärmeübertragendem, vorzugsweise wärmeleitendem Kontakt steht.Hybrid collector with a photovoltaic energy converter and a heat dissipation component, with which the photovoltaic energy converter heat can be withdrawn,characterized in that the photovoltaic energy converter ( 22 ; 122 ) of a on a tubular, in particular circular tubular support ( 24 ; 14 ) applied photovoltaic thin film ( 22 ; 122 ) formed within a transparent tube ( 14 ; 114 ) and with the heat removal component ( 24 . 26 ; 124 . 154 ) is in heat-transferring, preferably thermally conductive contact.Hybrid-Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Röhre von einer doppelwandigen Glasröhre (14;114) gebildet ist, deren zwischen den Wänden liegender Raum evakuiert ist.Hybrid collector according to claim 1, characterized in that the transparent tube of a double-walled glass tube ( 14 ; 114 ) is formed, whose space lying between the walls is evacuated.Hybrid-Kollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschicht (22;122) mit der Wärme-Abfuhrkomponente (24,26;124,154) in flächigem Kontakt steht.Hybrid collector according to claim 1 or 2, characterized in that the thin film ( 22 ; 122 ) with the heat removal component ( 24 . 26 ; 124 . 154 ) is in surface contact.Hybrid-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Dünnschicht (122) auf der Innenseite der transparenten Röhre (114) aufgebracht ist.Hybrid collector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the photovoltaic thin film ( 122 ) on the inside of the transparent tube ( 114 ) is applied.Hybrid-Kollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Dünnschicht (122) mit dem Wärme-Abfuhrkomponente (124,154) über eine elektrische Isolierschicht (150) in wärmeleitendem Kontakt steht.Hybrid collector according to claim 4, characterized in that the photovoltaic thin film ( 122 ) with the heat removal component ( 124 . 154 ) via an electrical insulating layer ( 150 ) is in heat-conducting contact.Hybrid-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Photovoltaik-Dünnschicht (22) unter Zwischenschaltung einer elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Schicht auf einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Träger (24) aufgebracht ist, der in seinem Inneren einen die Wärme-Abfuhrkomponente bildenden Wärme-Abfuhrmodul (26,26K,26W) aufnimmt.Hybrid collector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the photovoltaic thin film ( 22 ) with the interposition of an electrically insulating and thermally conductive layer on a heat-conducting, in particular metallic carrier ( 24 ) is applied, which in its interior a heat removal module forming the heat-dissipating component ( 26 . 26K . 26W ).Hybrid-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-Abfuhrkomponente einen wärmeleitenden Absorber-Profilkörper (24;124) aufweist.Hybrid collector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat-dissipating component a heat-conducting absorber profile body ( 24 ; 124 ) having.Hybrid-Kollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber-Profilkörper (24) in seinem Inneren vorzugsweise mit Stoffschluss ein Kühlrohrsystem (26,26K,26W) aufnimmt.Hybrid collector according to claim 7, characterized in that the absorber profile body ( 24 ) in its interior preferably with material connection a cooling pipe system ( 26 . 26K . 26W ).Hybrid-Kollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der der Absorber-Profilkörper (124) in seinem Inneren ein Wärmerohr (154) aufnimmt.Hybrid collector according to claim 7, characterized in that the absorber profile body ( 124 ) in its interior a heat pipe ( 154 ).Hybrid-Kollektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber-Profilkörper (124) von einer mit Stegen () ausgestatteten Profilrohranordnung () gebildet ist, die in ihrem Zentrum eine Aufnahme (152) für das Wärmerohr (154) ausbildet.Hybrid collector according to claim 9, characterized in that the absorber profile body ( 124 ) is formed by a profile tube arrangement (12) equipped with webs (12), which has a receptacle (8) in its center ( 152 ) for the heat pipe ( 154 ) trains.Hybrid-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-Abfuhrkomponente (24,26;124,154) einen außerhalb des rohrförmigen Trägers (24;114) liegenden Anschluss (30;156,160,162) zu einem Kühlkreislauf hat.Hybrid collector according to one of claims 1 to 10, characterized in that the heat-dissipating component ( 24 . 26 ; 124 . 154 ) one outside the tubular support ( 24 ; 114 ) connection ( 30 ; 156 . 160 . 162 ) to a cooling circuit.Hybrid-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen modularen Aufbau, wobei zumindest zwei im Parallelabstand liegende Hybrid-Kollektor-Module (12) mittels einer Kollektorkopf-Halterung stabilisiert sind, durch die ein Wärmeträger-Kreislauf zur Abfuhr der am Photovoltaik-Energiewandler (22;122) erzeugten Wärmeenergie geführt ist.Hybrid collector according to one of claims 1 to 11, characterized by a modular construction, wherein at least two mutually spaced hybrid collector modules ( 12 ) are stabilized by means of a collector head holder, through which a heat transfer circuit for the removal of the photovoltaic energy converter ( 22 ; 122 ) heat energy is performed.Hybrid-Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der transparenten Röhre (14;114) ein Parabolspiegel (20) zugeordnet ist, mit der die einfallende Strahlung (S) auf die Photovoltaik-Dünnschicht (22;122) fokussierbar ist.Hybrid collector according to one of claims 1 to 12, characterized in that the transparent tube ( 14 ; 114 ) a parabolic mirror ( 20 ), with which the incident radiation (S) on the photovoltaic thin film ( 22 ; 122 ) is focusable.

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