close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14363

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 02N 6/00
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ
(21) Номер заявки: a 20090870
(22) 2009.06.12
(43) 2011.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт физики
имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Пилипович Владимир Антонович; Залесский Валерий Борисович; Конойко Алексей Иванович;
Поликанин Александр Михайлович
(BY)
BY 14363 C1 2011.04.30
BY (11) 14363
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 6274860 B1, 2001.
RU 2279017 C1, 2006.
RU 2354005 C1, 2009.
RU 2198353 C2, 2003.
WO 2006/049524 A1.
US 4344417 A, 1982.
(57)
Устройство для концентрации солнечной энергии и преобразования ее в электрическую, содержащее плоскую прозрачную пластину и голографический элемент, образованный двумя прилегающими друг к другу и к входной грани прозрачной пластины
голографическими решетками с противоположными знаками угла дифракции, а также
блок селективных линейных фотопреобразователей, отличающееся тем, что содержит
непосредственно прилегающую к выходной грани плоской прозрачной пластины двойную
голографическую решетку с шириной, равной удвоенной толщине этой пластины и голографического элемента, оптически связанную с голографическими решетками голографического элемента и набором селективных цилиндрических линз Френеля, оптически
связанным с блоком селективных линейных фотопреобразователей, каждый из которых
выполнен с длиной, обеспечивающей во время работы постоянное нахождение на его поверхности зоны фокусировки соответствующей ему линзы Френеля.
BY 14363 C1 2011.04.30
Изобретение относится к солнечной энергетике и может найти применение, например,
для концентрации солнечного излучения на фотогальванические ячейки для повышения
эффективности преобразования солнечного излучения в электричество.
Известен голографический плоский концентратор [1], состоящий из прозрачной пластины и отражающего голографического элемента, где прозрачная пластина является светопроводом для дифрагировавшего от голографического элемента излучения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является голографический плоский концентратор [2], предназначенный для сбора и концентрации
оптического излучения, представляющий собой плоскую прозрачную пластину, прилегающий к нему голографический элемент и фотопреобразователь.
Указанные устройства не обеспечивают высокого уровня концентрации солнечного
излучения.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности концентрации
падающего солнечного излучения.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для концентрации
солнечной энергии и преобразования ее в электрическую, содержащее плоскую прозрачную пластину и голографический элемент, образованный двумя прилегающими друг к
другу и к входной грани прозрачной пластины голографическими решетками с противоположными знаками угла дифракции, а также блок селективных линейных фотопреобразователей, содержит непосредственно прилегающую к выходной грани плоской
прозрачной пластины двойную голографическую решетку с шириной, равной удвоенной
толщине этой пластины и голографического элемента, оптически связанную с голографическими решетками голографического элемента и набором селективных цилиндрических
линз Френеля, оптически связанным с блоком селективных линейных фотопреобразователей, каждый из которых выполнен с длиной, обеспечивающей во время работы постоянное нахождение на его поверхности зоны фокусировки соответствующей ему линзы
Френеля.
Совокупность указанных признаков позволяет повысить уровень концентрации падающего солнечного излучения по одной координате за счет многократного полного внутреннего отражения излучения в плоской прозрачной пластине после преобразования его
пространственных характеристик на пропускающих фазовых голографических решетках
дальнейшего преобразования пространственных характеристик при однокоординатной
фокусировке.
Сущность изобретения поясняется фигурой, где:
1 - голографический элемент;
2 - плоская прозрачная пластина;
3 - первая топографическая решетка;
4 - вторая голографическая решетка;
5 - двойная голографическая решетка;
6 - набор селективных цилиндрических линз Френеля;
7 - блок селективных линейных фотопреобразователей.
Устройство для концентрации солнечной энергии и преобразования ее в электрическую состоит из голографического элемента 1, образованного первой 3 и второй 4 примыкающими голографическими решетками, прилегающего ко входной грани плоской
прозрачной пластины 2, двойной голографической решетки 5, непосредственно прилегающей к выходной грани плоской прозрачной пластины 2 и последовательно оптически
связанной через набор селективных цилиндрических линз Френеля 6 с блоком селективных линейных фотопреобразователей 7, причем длина каждого селективного линейного
фотопреобразователя больше длины соответствующей селективной цилиндрической линзы Френеля на величину определяемую углом ее поля зрения, а ширина двойной гологра-
2
BY 14363 C1 2011.04.30
фической решетки 5 равна удвоенной толщине плоской прозрачной пластины 2 с прилегающим к ее входной грани голографическим элементом 1.
Голографический элемент 1 выполнен в виде примыкающих первой 3 и второй 4 голографических решеток.
Первая 3 и вторая 4 голографические решетки выполнены в виде фазового рельефа,
сформированного методом динамической голографии, с постоянным периодом, на входной грани плоской прозрачной пластины 1 из стекла К8, причем их углы дифракции имеют противоположные знаки.
Двойная голографическая решетка 5 выполнена в виде суммарного фазового рельефа,
сформированного методом динамической голографии путем наложения двух голографических решеток, с постоянным периодом, на выходной грани плоской прозрачной пластины 1, причем их углы дифракции имеют противоположные знаки.
Набор селективных цилиндрических линз Френеля 6 выполнен в виде суммарного фазового рельефа, сформированного методом динамической голографии на поверхности
плоскопараллельной стеклянной пластины путем наложения нескольких голографических
решеток, соответствующих селективным цилиндрическим линзам Френеля.
Метод динамической голографии заключается в непрерывной записи на движущийся
носитель интерференционной картины, образованной двумя световыми пучками. Носитель представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину с нанесенным на нее
слоем фоторезистивного материала.
Экспонированная пластина обрабатывается известными методами фотолитографии,
литографии, позволяющими сформировать на ее поверхности фазовый рельеф. Такой
принцип формирования голограмм позволяет снять ограничения на длину формируемых
дифракционных структур.
Блок селективных линейных фотопреобразователей 7 выполнен в виде структуры параллельных линейных элементов типа стекло/Mo/Cu(In.Ga)Sе2/СdS/ZnO/Ni/Al на стеклянной подложке с подслоем молибдена (являющимся нижним электродом), поглощающим
слоем прямозонного полупроводника CuInSe2 (CIS), полученным методом селенизации
металлических слоев Cu-In или Cu- In- Ga, а на поглощающий слой для создания гетероперехода нанесен буферный слой сульфида кадмия CdS, покрытый высокопрозрачной
пленкой оксида цинка, причем в качестве верхнего электрода напылен металлический
контакт Ni-Al.
Устройство для концентрации солнечной энергии и преобразования ее в электрическую работает следующим образом.
Устройство для концентрации солнечной энергии и преобразования ее в электрическую устанавливается перпендикулярно плоскости, в которой находится траектория
движения источника излучения, Солнца. При падении светового излучения на голографический элемент 1 в результате дифракции Брэгга на фазовом рельефе первой 3 и второй 4
голографических решетках оно преобразуется в излучение, распространяющееся в плоской прозрачной пластине в направлении двойной голографической решетки 5 под двойным углом θ к направлению распространения падающего излучения, где угол θ можно
определить из закона Брэгга:
λ
sin θ =
.
2dn
Здесь λ - длина волны излучения в воздухе; n - средний показатель преломления фазового
рельефа, d - период фазового рельефа. В общем случае, испытав ряд полных внутренних
отражений, дифрагировавшее излучение достигает двойной голографической решетки 5,
где оно испытывает обратное преобразование, после чего достигает набора селективных
цилиндрических линз Френеля 6. Селективные цилиндрические линзы Френеля селективно фокусируют все достигшее их излучение на фотопреобразователи блока селективных
линейных фотопреобразователей 7, причем на каждый фотопреобразователь фокусируется
3
BY 14363 C1 2011.04.30
излучение только одного достаточно узкого спектрального диапазона, что позволяет существенно повысить эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую.
Изменение местоположения источника излучения, Солнца, по своей траектории не
вызывает смещения зон фокусировки излучения на блоке селективных линейных фотопреобразователей 7 в перпендикулярном направлении к линейным преобразователям, так
как они параллельны плоскости, в которой находится траектория движения источника излучения, Солнца, а приводит к незначительному смещению зон фокусировки. Поэтому
длина каждого селективного линейного фотопреобразователя должна быть длиннее продольного размера соответствующей селективной цилиндрической линзы Френеля на величину, определяемую углом ее поля зрения.
Источники информации:
1. Патент США 005 877 874.
2. Патент США 006 274 860 B1.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
88 Кб
Теги
by14363, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа