Die Erfindung betrifft einen Solarkonzentrator aus einem transparenten Material, wobei der Solarkonzentrator eine Lichteinkoppelfläche, eine Lichtauskoppelfläche und einen zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche angeordneten, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist.

Die PCT/EP2010/005755 offenbart einen Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material, der eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden Lichtleiterteil umfasst, der zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtleiterteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei die Lichtleiterteil-Oberfläche mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche übergeht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für die Herstellung von Solarkonzentratoren bzw. Sekundär-Solarkonzentratoren zu senken. Dazu ist insbesondere eine Vergrößerung des Anteils der Gutstücke bei der Herstellung wünschenswert.

Vorgenannte Aufgabe wird durch einen Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine Lichteinkoppelfläche und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtdurchleitteil umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, und wobei der Tragrahmen eine der Lichtauskoppelfläche zugewandte Fläche des Tragrahmens mit einer Stufe umfasst, so dass der äußere Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens gegenüber dem oder einem inneren Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens in Richtung der Lichtauskoppelfläche versetzt ist und/oder über dem oder einem inneren Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens in Richtung der Lichtauskoppelfläche hinausragt.

Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch einen Solarkonzentrator mit einem massiven Körper aus einem transparenten Material gelöst, der eine Lichteinkoppelfläche und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche umfasst, wobei der massive Körper zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche einen Tragrahmen sowie einen, insbesondere sich in Richtung der Lichtauskoppelfläche verjüngenden, Lichtdurchleitteil umfasst, der vorteilhafterweise zwischen der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche durch eine Lichtdurchleitteil-Oberfläche begrenzt ist, wobei der Tragrahmen eine der Lichtauskoppelfläche zugewandte Fläche mit einer äußeren Teilfläche und zumindest einer inneren Teilfläche umfasst, und wobei die äußere Teilfläche, insbesondere mittels einer Stufe, gegenüber der inneren Teilfläche in Richtung der Lichtauskoppelfläche versetzt ist und/oder über die innere Teilfläche in Richtung der Lichtauskoppelfläche hinausragt.

Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere

0,2 bis 2 Gew.-% AI ₂ O ₃ ,

0,1 bis 1 Gew.-% Li ₂ O,

0,3, insbesondere 0,4, bis 1 ,5 Gew.-% Sb ₂ O ₃ , insbesondere 2 bis 4 Gew.-% BaO,

60 bis 75 Gew.-% Si0 ₂ ,

3 bis 12 Gew.-% Na ₂ O,

3 bis 12 Gew.-% K ₂ O und

3 bis 12 Gew.-% CaO.

Eine üchtleiterteil-Oberfläche im Sinne der Erfindung ist insbesondere gegenüber der optischen Achse des Solarkonzentrators um zumindest 3° geneigt. Eine optische Achse des Solarkonzentrators ist insbesondere eine bzw. die Orthogonale der Lichtauskoppelfläche. Die Lichtleiterteil-Oberfläche kann beschichtet sein.

Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine optisch wirksame Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser optisch wirksamen Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass die Lichtauskoppelfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird.

Ein Tragrahmen im Sinne der Erfindung kann insbesondere auch ein Flansch sein _* Ein Tragrahmen im Sinne der Erfindung kann insbesondere vollständig oder teilweise umlaufend ausgestaltet sein.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Stufe insbesondere im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse des Solarkonzentrators.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der äußere Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens gegenüber dem inneren Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens in Richtung der Lichtauskoppelfläche um nicht mehr als 0,3 mm, insbesondere um nicht mehr als 0,1 mm, versetzt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ragt der äußere Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens über den inneren Teil der der Lichtauskoppelfläche zugewandten Fläche des Tragrahmens in Richtung der Lichtauskoppelfläche um nicht mehr als 0,3 mm, insbesondere um nicht mehr als 0,1 mm, hinaus.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die äußere Teilfläche gegenüber der inneren Teilfläche in Richtung der Lichtauskoppelfläche um nicht mehr als 0,3 mm, insbesondere um nicht mehr als 0,1 mm, versetzt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ragt die äußere Teilfläche über die innere Teilfläche in Richtung der Lichtauskoppelfläche um nicht mehr als 0,3 mm, insbesondere um nicht mehr als 0,1 mm, hinaus. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Höhe der Stufe nicht mehr als 0,3 mm, vorteilhafterweise nicht mehr als 0,1 mm.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die äußere Teilfläche radial bzw. orthogonal zur optischen Achse des Solarkonzentrators um nicht weniger als 0,5 mm, insbesondere um nicht weniger als 1 mm, vorteilhafterweise um nicht weniger als 1 ,5 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die äußere Teilfläche radial bzw. orthogonal zur optischen Achse des Solarkonzentrators um nicht mehr als 2,5 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die äußere Teilfläche eine Ringfläche. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke (= B in Fig. 5) der Ringfläche nicht weniger als 0,5 mm, insbesondere nicht weniger als 1 mm, vorteilhafterweise nicht weniger als 1 ,5 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke (= B in Fig. 5) der Ringfläche nicht mehr als 2,5 mm.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht die Lichtleiterteil-Oberfläche mit einer stetigen ersten Ableitung in die Lichtauskoppelfläche über. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht die Lichtleiterteil-Oberfläche mit einer Krümmung in die Lichtauskoppelfläche über, deren (der Krümmung) Krümmungsradius nicht größer ist als 0,25 mm, insbesondere nicht größer ist als 0,15 mm, vorteilhafterweise nicht größer ist als 0,1 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Krümmungsradius größer als 0,04 mm. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der, insbesondere gekrümmte, Übergang von der Lichtleiterteil-Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche blankgepresst.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche blankgepresst. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche konvex oder plan. Die Lichteinkoppelfläche kann asphärisch oder sphärisch geformt sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche konvex (gekrümmt). In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche mit einem Krümmungsradius von mehr als 30 mm gekrümmt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche derart gekrümmt, dass ihre (maximale) Konturabweichung von der idealen Ebene bzw. der Lichtauskoppelebene weniger als 100 μιη beträgt. Eine ideale Ebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Ebene durch den Übergang der Lichtdurchleitteil- Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Ebene durch den Übergang der Lichtdurchleitteil- Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zur Ebene durch den Übergang der Lichtdurchleitteil- Oberfläche in die Lichtauskoppelfläche parallele Ebene durch den Scheitelpunkt (der Krümmung) der Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zum verjüngenden Lichtdurchleitteil orthogonale Ebene durch den Scheitelpunkt (der Krümmung) der Lichtauskoppelfläche. Eine Lichtauskoppelebene im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine zur optischen Achse des Solarkonzentrators orthogonale Ebene durch den Scheitelpunkt (der Krümmung) der Lichtauskoppelfläche. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche derart gekrümmt, dass ihre (maximale) Konturabweichung von der idealen Ebene bzw. der Lichtauskoppelebene mehr als 1 μι ^η , insbesondere mehr als 40 μιτη, beträgt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtauskoppelfläche plan. Eine plane Lichtauskoppelfläche kann eine insbesondere schrumpfungsbedingte, insbesondere konkave, Konturabwei- chung von einer idealen Ebene aufweisen, die zum Beispiel bis zu 20 μιτι oder sogar bis 40 μιη betragen kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Tragrahmen einem, insbesondere vollständig blankgepressten, Außenrand. Ein Außenrand im Sinne der Erfindung ist insbesondere der Teil des Solarkonzentrators, der am weitesten von der optischen Achse des Solarkonzentrators entfernt ist. Ein Außenrand im Sinne der Erfindung ist insbesondere der Teil des Solarkonzentrators, der radial die größte Ausdehnung besitzt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Tragrahmen zumindest zum Teil in einer zu der optischen Achse des Solarkonzentrators orthogonalen Richtung über das Lichtleiterteil hinausragt, und/oder dass der Tragrahmen zumindest zum Teil radial zu der optischen Achse des Solarkonzentrators über das Lichtleiterteil hinausragt.

In weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind sämtliche Oberflächen des Solarkonzentrators blankgepresst.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtleiterteil-Oberfläche zumindest eine Einkerbung. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtleiterteil-Oberfläche zumindest zwei getrennte Einkerbungen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtleiterteil- Oberfläche zumindest vier getrennte Einkerbungen.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Einkerbung oder sind die Einkerbungen in der der Lichteinkoppelfläche zugewandten Hälfte der Lichtleiterteil- Oberfläche angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Einkerbung oder sind die Einkerbungen ausschließlich in der der Lichteinkoppelfläche zugewandten Hälfte der Lichtleiterteil-Oberfläche angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Einkerbung oder sind die Einkerbungen (insbesondere ausschließlich) in dem der Lichteinkoppelfläche zugewandten Drittel der Lichtleiterteil-Oberfläche angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weitet sich die Einkerbung oder weiten sich die Einkerbungen in Richtung der Lichtleiterteil-Oberfläche auf.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mündet die Einkerbung in einem Tragrahmen des Solarkonzentrators. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Oberfläche des Lichtleiterteils bzw. deren Querschnitt im Bereich der Einkerbung bzw. an deren Rand einen Wendepunkt auf.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Einkerbung oder weisen die Einkerbungen einen stetig konkav gekrümmten Querschnitt auf.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht der Lichtleiterteil mittels eines konkav gekrümmten (blankgepressten) Übergangsbereichs in den Tragrahmen über. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung geht die Lichtleiterteil- Oberfläche mittels eines/des konkav gekrümmten (blankgepressten) Übergangsbereichs in den Tragrahmen über. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der massive Körper zwischen dem Lichtleiterteil und dem Tragrahmen einen konkav gekrümmten (blankgepressten) Übergangsbereich. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die konkave Krümmung des (blankgepressten) Übergangsbereichs mit einem Krümmungsradius von zumindest 0,3 mm, insbesondere von zumindest 0,5 mm, insbesondere von zumindest 1 mm, gekrümmt. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die konkave Krümmung des (blankgepressten) Übergangsbereichs mit einem Krümmungsradius von höchstens 20 % der Erstreckung des Lichtleiterteils in Richtung der optische Achse des Solarkonzentrators, insbesondere von höchstens 2mm, gekrümmt.

Die Erfindung betrifft zudem ein Solarmodul, das einen vorgenannten Solarkonzentrator aus einem transparenten Material umfasst, wobei der Solarkonzentrator mit seiner Lichtauskoppelfläche mit einem Fotovoltaikelement verbunden und/oder einem Fotovoltaikelement zugewandt ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Solarmodul einen Kühlkörper, auf dem das Fotovoltaikelement angeordnet ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Kühlkörper eine Halterung für den Solarkonzentrator angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Solarmodul eine Halterung für den Solarkonzentrator. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung fixiert die Halterung den Solarkonzentrator an einem Tragrahmen des Solarkonzentrators. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Solarmodul eine Linse (Primär-Solarkonzentrator) zur Ausrichtung von Sonnenlicht auf die Lichteinkoppelfläche des Solarkonzentrators auf.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, wobei in die Lichteinkoppelfläche eines Solarkonzentrators eines vorgenannten Solarmoduls, insbesondere mittels eines Primär-Solarkonzentrators, Sonnenlicht eingekoppelt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Solarkonzentrator, Fig. 2 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 1 in einer ausschnittsweisen Darstellung, Fig. 3 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 4 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 1 in einer Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie A-A in Fig. 3,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 4

Fig. 6 den Solarkonzentrator gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von unten und

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul mit einem Solarkonzentrator gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Solarkonzentrator 1 in einer Querschnittsdarstellung. Der Solarkonzentrator 1 umfasst eine Lichteinkoppelfläche 2 und eine blankgepresste Lichtauskoppelfläche 3 sowie einen zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 angeordneten sich ^j n Richtung der LichtauskoppelfJäche 3 verjüngenden Lichtleiterteil 4. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Lichtleiterteil-Oberfläche, die den Lichtleiterteil 4 zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtauskoppelfläche 3 begrenzt. Dabei geht die Lichtleiterteil-Oberfläche 5 - wie detailliert in Fig. 2 dargestellt - mit einer Krümmung 8 in die Lichtauskoppelfläche 3 über, deren Krümmungsradius in etwa 0,1 mm beträgt. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die konvexe Lichtauskoppelfläche 3 mit einem Krümmungsradius von mehr als 30 mm bzw. derart gekrümmt, dass das Maximum ihrer Konturabweichung 31 von der idealen Ebene bzw. der Lichtauskoppelebene 30 weniger als 100 μιτι beträgt.

Fig. 3 zeigt den Solarkonzentrator 1 in einer Draufsicht und Fig. 4 zeigt den Solarkonzentrator in einer Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie A-A in Fig. 3. Fig. 6 zeigt den Solarkonzentrator 1 in einer Ansicht von unten. Der Solarkonzentrator 1 weist im oberen Teil des Solarkonzentrators 1 eine Mehrzahl von Einkerbungen 91 der Lichtleiterteil-Oberfläche 5 auf. Die Einkerbungen erstrecken sich dabei bis zum Tragrahmen 6. Die Lichtdurchleitteil-Oberfläche 5 bzw. deren Querschnittskurve weist im Bereich der Einkerbung 91 einen Wendepunkt 92 auf.

Zwischen der Lichteinkoppelfläche 2 und der Lichtleiterteil-Oberfläche 5 weist der Solarkonzentrator 1 einen Tragrahmen 6 mit einem blankgepressten Außenrand 61 auf. Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Tragrahmens 6 aus Fig. 4. Der Tragrahmen 6 umfasst eine der Lichtauskoppelfläche 3 zugewandte Fläche 63 mit einer äußeren Teilfläche 66 und einer inneren Teilfläche 65. Die äußere Teilfläche 66 ist mittels einer Stufe 64 der Höhe H bis zu 0,3 mm gegenüber der inneren Teilfläche 65 in Richtung der Lichtauskoppelfläche 3 versetzt bzw. ragt aufgrund der Stufe 64 der Höhe H bis zu 0,3 mm über die innere Teilfläche 65 in Richtung der Lichtauskoppelfläche 3 hinaus. Die äußere Teilfläche erstreckt sich (Erstreckung B bzw. radiale Erstreckung B) radial bzw. orthogonal zur optischen Achse 100 des Solarkonzentrators zwischen 0,5 mm und 2,5 mm.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Solarmodul 40 mit einem erfindungsge ^¬ mäßen Solarkonzentrator 1 . Das Solarmodul 40 umfasst einen Kühlkörper 41 auf dem ein Fotovoltaikelement 42 und eine Halterung 44 für den Solarkonzentrator 1 angeordnet sind. Die Lichtauskoppelfläche 3 ist mittels einer Klebeschicht 43 mit dem Fotovoltaikelement 42 verbunden. Das Solarmodul 40 umfasst zudem einen als Fresnelllinse ausgestalteten Primär-Solarkonzentrator 45 zur Ausrichtung von Sonnenlicht 50 auf die Lichteinkoppelfläche 2 des als Sekundär-Solarkonzentrator angeordneten bzw. ausgestalteten bzw. vorgesehenen Solarkonzentrators 1 . Das über die Lichteinkoppelfläche 2 in den Solarkonzentrator 1 eingeleitete Sonnenlicht tritt über die Lichtauskoppelfläche 3 des Solarkonzentrators 1 aus und trifft auf das Fotovoltaikelement 42.