ES1076518U

ES1076518U - Módulo de células solares para su uso en un sistema solar o fotovoltaico.

Info

Publication number: ES1076518U
Application number: ES201131118U
Authority: ES
Inventors: Lei Yang; Sunil Vaid; Mikhail Kats; Gary Hering; Philip Blumenfeld; Damien Buie; John Nagyvary; James Foresi; Peter Allen Zawadzki
Original assignee: Emcore Solar Power Inc
Current assignee: Suncore Photovoltaics Inc
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-03-16
Anticipated expiration: 2021-10-27
Also published as: CN202076295U; PT10686T; US8759138B2; CN102651414B; BRMU9100797U2; US20150295113A1; CN102651415B; DE202011104884U1; DE202011104880U1; CN202142565U; ES1076517U; BRMU9100775U2; CN102651415A; ES1076518Y; CN102651414A; PT10687U; PT10686U; US20110155217A1; PT10687T; ITMI20110258U1

Abstract

1. Un módulo de células solares para su uso en un sistema solar de concentración para convertir energía solar en electricidad, caracterizado porque el módulo de células solares incluye un alojamiento con una serie de pares de lentes y receptores de células solares con cada una de las lentes posicionada a lo largo de una parte superior del alojamiento y cada uno de los receptores de células solares separado a lo largo de una parte inferior del alojamiento, incluyendo los receptores de células solares un soporte, una célula solar montada sobre el soporte y comprendiendo una o más capas de semiconductores compuestos III-V, y un elemento óptico posicionado sobre la célula solar entre la célula solar y los pares de lentes y que define un canal óptico con una entrada alargada que se orienta hacia los pares de lentes y una salida reducida orientada hacia la célula solar que concentra la energía solar sobre la célula solar, comprendiendo el receptor de células solares:un chasis posicionado sobre el soporte y que tiene una altura por encima del soporte que es superior a la célula solar, extendiéndose el chasis alrededor de y encerrando la célula solar en un espacio interior, yun material de bloqueo contenido dentro del espacio interior entre el elemento óptico y el chasis y que cubre partes del soporte y la célula solar, teniendo el material de bloqueo alturas de bordes exteriores alargados en cada uno del elemento óptico y el chasis.2. El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque las alturas de borde exterior se encuentran en un intervalo de entre aproximadamente 1,0 mm y 3,0 mm y la sección intermedia del material de bloqueo tiene una altura comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,50 mm y 1,0 mm.3. El módulo de células solares según la reivindicación 2, caracterizado porque la altura de borde exterior en el elemento óptico es diferente de la altura de borde exterior en el chasis.4. El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el chasis incluye un lado inferior cóncavo que mira hacia el soporte para extenderse sobre el primer y el segundo terminales eléctricos montados sobre el soporte y que forman conexiones anódicas y catódicas, cada una con tomas de corrientes para acoplarse a receptores de células solares adyacentes.5. El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, hilos de unión que se extienden entre la célula solar y el soporte, estando los hilos de unión cubiertos completamente por el material de bloqueo.6. El módulo de células solares según la reivindicación 5, caracterizado porque el material de bloqueo cubre los hilos de unión y se extiende por encima de los hilos de unión con una altura en un intervalo de entre aproximadamente 0,20 mm y 0,50 mm.7. El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el chasis incluye un lado interior que se extiende por encima del soporte y mira hacia el elemento óptico, estando el lado interior posicionado a una distancia del extremo óptico comprendida entre 2,0 mm y 5,00 mm.8. El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el chasis incluye un interior hueco que está relleno de un material para evitar la fuga del material de bloqueo.9. El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte está montado sobre un disipador de calor y al menos una parte del chasis se posiciona directamente sobre el disipador de calor y está separado del soporte.

Description

Módulo de sistema fotovoltaico concentrado que usa células solares de semiconductores III-V.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las células solares se usan para convertir energía solar o radiante en electricidad. Históricamente, la energía solar (tanto en el espacio como en tierra) ha sido predominantemente proporcionada por células solares de silicio (Si). En los últimos años, sin embargo, la fabricación masiva de células solares multiunión III-V de alta eficacia ha permitido la consideración de esta tecnología para la generación de energía terrestre. En comparación con las células multiunión III-V de silicio son generalmente más resistentes a la radiación y tienen mayores eficacias de conversión de energía, pero tienden a ser mas caras. Algunas células multiunión III-V actuales tienen eficacias energéticas que superan el 27 %, mientras que las tecnologías de silicio alcanzan generalmente una eficiencia de aproximadamente el 17 %. Bajo concentración, algunas células multiunión III-V actuales tienen eficacias energéticas que sobrepasan el 37 %. Cuando la necesidad de potencia muy elevada o de matrices solares menores son primordiales en un a nave espacial u otro sistema de energía solar, las células multiunión se usan a menudo en lugar de, o en combinación híbrida con, células badas en silicio para reducir la dimensión de matriz.

De manera general, las células multiunión son de polaridad n sobre p y se componen de compuestos InGaP/(In)GaAs/Ge. Las capas de células solares multiunión de semiconductores compuestos III-V se pueden cultivar mediante deposición de vapor químico organometálico (MCOVD) sobre sustratos Ge. El uso del sustrato Ge permite que se forme una unión entre n-y p-Ge. Las estructuras de células solares se pueden cultivar sobre sustratos Ge en diámetros de 100 mm (4 pulgadas) con una masa volumétrica media de aproximadamente 86 mg/cm2.

En algunas células multiunión, la célula central es una célula InGaAs opuesta a una célula CgAs. La concentración de indio puede estar en el intervalo de aproximadamente el 1,5 % para las células central InCaAs. En algunas realizaciones, tal disposición exhibe mayor eficacia. Las capas InGaAs son estructuras reticulares sustancialmente perfectas acopladas al sustrato Ge.

Independientemente del tipo de células usadas, un problema conocido con los sistemas de energía solar es que las células solares individuales se pueden dañar o ensombrecer por un obstáculo. Por ejemplo, se puede producir daño como consecuencia de la exposición de una célula solar a severas condiciones ambientales. La capacidad de transportar corriente de un panel que tiene una o más células dañadas o ensombrecidas se reducen, y la producción a partir de otros paneles en serie con este panel polariza inversamente las células dañadas o ensombrecidas. La tensión a través de las células dañadas o ensombrecidas aumenta de este modo en una polaridad inversa hasta que la tensión de salida de todos los paneles en serie se aplica a las células dañadas o ensombrecidas en el panel en cuestión. Esto hace que las células dañadas o ensombrecidas se rompan.

Puesto que un sistema de células solares para aplicaciones terrestres tiene miles de células solares su salida de tensión está normalmente en el intervalo de cientos de voltios, y su salida de corriente está en el intervalo de decenas de amperios. A estos niveles de potencia de salida, si los terminales de células solares no están protegidos, tiende a producirse la descarga eléctrica incontrolada en forma de chispas, y esto puede producir daño a las células solares y a todo el sistema.

La célula solar multiunión forma parte de un receptor de células solares que se pueden usar en el sistema de células solares de concentración. Los receptores de células solares se pueden usar en entornos donde el agua, el calor extremo y la humedad pueden reducir el rendimiento y/o producir averías. Se han establecido normas y cualificaciones de ensayo para garantizar que un receptor de células cumpla requisitos mínimos durante su uso. Una norma industrial específica es la IEC62108. Los receptores de células solares se deberían construir de manera a cumplir los requisitos de estas normas para garantizar un rendimiento apropiado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un aspecto de la presente solicitud es un módulo de células solares para su uso en un sistema solar de concentración para convertir energía solar en electricidad que incluye un alojamiento con una serie de pares de lentes y receptores de células solares con cada una de las lentes posicionada a lo largo de una parte superior del alojamiento y cada uno de los receptores de células solares separado a lo largo de una parte inferior del alojamiento. Los receptores de células solares incluyen un soporte, una célula solar montada sobre el soporte y una o más capas de semiconductores compuestos III-V, y un elemento óptico posicionado sobre la célula solar entre la célula solar y los pares de lentes y que define un canal óptico con una entrada alargada que se orienta hacia los pares de lentes y una salida reducida orientada hacia la célula solar que concentra la energía solar sobre la célula solar. El receptor de células solares puede incluir un chasis posicionado sobre el soporte y que tiene una altura por encima del soporte que es superior a la célula solar. El chasis se puede extender alrededor de y encerrar la célula solar en un espacio interior. Un material de bloqueo puede estar contenido dentro del espacio interior entre el elemento óptico y el chasis y puede cubrir partes del soporte y la célula solar. El material de bloqueo puede tener alturas de borde exterior alargadas en cada uno del elemento óptico y el chasis.

Evidentemente, la presente invención no se limita a las características y ventajas anteriores. Los expertos en la técnica reconocerán características y ventanas adicionales en la siguiente descripción detallada, y a la vista de los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La presente invención se describirá ahora en lo sucesivo más en detalle con referencia a los dibujos anexos, en los cuales, se muestran algunas pero no todas las realizaciones de la invención. Los dibujos que ilustran las realizaciones no son representaciones esquemáticas a escala. Para los fines de la presente descripción y de las reivindicaciones anexas, todos los intervalos incluyen los puntos máximos y mínimos divulgados e incluyen cualesquiera intervalos intermedios en su interior, que pueden o no enumerarse específicamente en el presente documento.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de un módulo de células solares.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una realización de un elemento óptico secundario.

La figura 3 es una vista en perspectiva de despiece parcial de una realización de un receptor de células solares.

La figura 4 es una vista en perspectiva de despiece parcial que ilustra la célula solar y el sustrato cerámico metalizado de la figura 3 más en detalle.

La figura 5 es una vista en sección de la célula solar, el sustrato cerámico metalizado y el disipador de calor a lo largo de la línea X-X’ de la figura 3

La figura 6 es una vista en perspectiva de un receptor de células solares con un chasis y un material de bloqueo.

La figura 7 es una vista en sección transversal cortada a lo largo de la línea Y-Y’ de la figura 6.

La figura 8 es una vista en sección transversal del material de bloqueo posicionado en el interior de un chasis.

La figura 9 es una vista en sección transversal del material de bloqueo posicionado en el interior de un chasis.

La figura 10 es una vista en sección transversal del material de bloqueo posicionado en el interior de un chasis.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La figura 1 ilustra una realización de un módulo de células solares 200 que comprende una matriz de lentes 210 y receptores de células solares 100 correspondientes. Cada una de las lentes 210 está alineada con uno de los receptores de células solares 100. El módulo de células solares 200 puede incluir varios números de lentes 210 y receptores de células solares 100. La figura 1 incluye un módulo 200 con quince lentes 210 y receptores de células solares 100 alineados en una matriz de 3 x 5.

Las lentes 210 se forman sobre una hoja continua 211 de material óptico (por ejemplo acrílico). En algunas realizaciones, las regiones de la hoja 211 no formadas en las lentes 210 se opacifican parcial o totalmente, formando las lentes 210 fuera de una hoja continua 211, se pueden reducir notablemente los costos. En primer lugar, produciendo las lentes 210 sobre hojas grandes, se reducen los costes de producción. En segundo lugar, los costes de ensamblado se reducen porque solamente un artículo (es decir, la hoja 211 de lentes) necesita alinearse con los receptores de células solares 100. En esta realización, la hoja descansa encima de un chasis de alineación 211 de un alojamiento 220.

Una o más aberturas 228 de aireación se pueden posicionar en el alojamiento 220. Las aberturas 228 se pueden posicionar para facilitar el flujo de aire a través del alojamiento 220. En una realización, las aberturas 228 se posicionan en las paredes laterales del alojamiento 220 y aproximadamente 7,62 cm por debajo de las lentes 210. La dimensión de las aberturas 228 puede variar. En una realización, cada abertura tiene una forma circular con un diámetro de aproximadamente 2,54 cm. Una tapa 229 se puede extender a través de las aberturas 228 y actuar como un filtro para impedir la introducción de humedad y detritus en el alojamiento 220. La tapa 229 se puede construir a partir de varios materiales, incluyendo pero no limitándose a Goretex, nylon y polivinilideno.

El chasis 221 puede incluir una pluralidad de elemento de alineación de chasis, tales como orificios. Los elementos de alineación pueden ser roscados o adaptados de otro modo para recibir un fijador. La hoja 211 puede incluir elementos de alineación de hoja tales como patillas, tornillos u otros accesorios que se alinean y acoplan con los elementos de alineación de chasis. Los elementos de alineación de chasis y los elementos de alineación de hoja se sitúan de manera que acoplando los elementos de alineación de hoja con los elementos de alineación de chasis, cada una de las lentes 210 se alinea con un receptor 100 de células solares correspondiente. Los elementos de alineación se sitúan generalmente en un punto central definido por cuatro de las lentes 210. En una realización, un elemento de alineación se sitúa en un punto central definido por las lentes 210a, 210b, 210c y 210d. Otro elemento de alineación se puede situar en un punto central definido por otras cuatro lentes 210. Este patrón de localización de los elementos de alineación en un punto central definido por cuatro lentes puede seguir a lo largo de toda la hoja

211.

En algunas realizaciones, la superficie del suelo 222 del alojamiento 200 comprende elementos de alineación para garantizar que cada uno de los receptores de células solares 100 se sitúa en una posición predeterminada. Estos elementos se pueden acoplar con cada uno de los receptores de células solares 100.

En algunas realizaciones, cada una de las lentes 210 es una lente Fesnel. El receptor 100 correspondiente de células solares se posiciona sobre la superficie 222 en un extremo opuesto del alojamiento 220. Cada uno de los receptores 100 de células solares incluye una célula solar 220 correspondiente dispuesta en la trayectoria óptica de la lente correspondiente 210. es decir que la célula solar 102 correspondiente recibe luz que pasa por la lente correspondiente 210. En algunas realizaciones, se usan elementos ópticos adicionales para colocar la célula solar en la trayectoria óptica de la lente. Por ejemplo, los elementos 104 ópticos secundarios corresponden a cada par de receptores 100 de células solares y las lentes 210. Los elementos 104 ópticos secundarios recogen la luz de la lente 210 y la dirigen dentro de la célula solar 102 del receptor 100 de células solares. En algunas realizaciones, cada uno de los receptores 100 de células solares está provisto de un elemento 104 óptico secundario correspondiente.

Otro elemento óptico adicional incluye un concentrador 106 que se posiciona entre cada uno de los pares de receptores 100 de células solares y las lentes 210. El concentrador 106 concentra la luz sobre la célula solar 102.

Mientras algunas lentes Fresnel pueden concentrar más luz solar que algunas lentes convexas, las realizaciones pueden usar cualquier tipo de lente 210 que concentra la luz solar incidente. Por ejemplo, cualquier a las lentes 210 puede adoptar la forma de una lente biconvexa, una lente plano-convexa, o una lente convexocóncava. Las lentes 210 pueden también comprender un revestimiento multicapa antirreflectante. En un módulo 200, cada una de las lentes 210 puede igual, o el módulo 200 puede incluir dos o más lentes diferentes 210.

Se puede elegir una distancia X medida entre la hoja 211 que comprende las lentes 210 y las células solares 102 de los receptores de células solares 100 correspondientes basándose en la longitud focal de las lentes

210. En algunas realizaciones, el alojamiento 220 está dispuesto de manera que la célula solar 102 de cada receptor 100 de células solares respectivo esté dispuesto en o alrededor del punto focal de la lente 210 respectiva. En algunas realizaciones, la longitud focal de cada una de las lentes 210 se encuentra entre aproximadamente 25,4 cm (10 pulgadas) y 76,2 cm (30 pulgadas). En algunas realizaciones, la longitud focal de cada lente 210 se encuentra entre aproximadamente 38,1 cm (15 pulgadas) y 50,8 cm (20 pulgadas). En algunas realizaciones, la longitud focal de cada lente 210 es aproximadamente 40,085 cm (17,75 pulgadas). En algunas realizaciones, la longitud focal de cada lente 210 varía, y el alojamiento 220 proporciona múltiples distancias diferentes (por ejemplo, las que son superiores y/o inferiores a la distancia X) entre la hoja 211 y la superficie 222.

El alojamiento 220 y la hoja 211 pueden formar un espacio interior cerrado.

Algunas realizaciones de las lentes 210 concentran la luz solar incidente a una concentración 1.000 veces superior a la normal (es decir 1.000 soles) o más. Otras realizaciones pueden incluir otras concentraciones. De manera general, la eficacia de conversión de la energía solar en electricidad aumenta con iluminación concentrada. Por ejemplo, a aproximadamente 1.000 Soles, un único receptor de células solares puede generar 25 vatios o más de energía eléctrica. En otro ejemplo, a aproximadamente 470 soles o más, un receptor de células solares puede generar 14 vatios o más energía eléctrica. La cantidad de energía eléctrica que un receptor de células solares puede producir varía en función de, por ejemplo, la combinación de características de células solares (por ejemplo, dimensión, composición) y las propiedades de las ópticas asociadas (por ejemplo, concentración, foco, alineación).

En algunas realizaciones, las células solares 102 de cada uno de los receptores 100 de células solares respectivos es una célula solar III-V de triple unión, estando cada una de las tres subcélulas dispuesta en serie. En las aplicaciones en las cuales se usan múltiples módulos 200 de células solares, los receptores 100 de módulos 200 de células solares se conectan típicamente de manera eléctrica juntos en serie. Sin embargo, se pueden usar otras aplicaciones en conexión en paralelo o en serie-paralelo. Por ejemplo, los receptores 100 dentro de un módulo 200 dado se pueden conectar eléctricamente juntos en serie, pero los módulos 200 están conectados entre sí en paralelo.

Como se ha explicado anteriormente, se puede posicionar un elemento óptico secundario (“SOE”) entre la lente 210 y la célula solar 102 correspondiente. Una realización de un SOE se ilustra en la figura 2. El SOE 104 se dispone dentro del alojamiento 220 del módulo 200 de células solares y está diseñado generalmente para recoger la energía solar concentrada por una de las lentes 210 correspondientes. En algunas realizaciones, cada uno de los receptores 100 de células solares tiene un SOE 104 respectivo. Otros módulos 200 puede incluir menos que cada receptor 100 de células solares que incluyen un SOE 104.

El SOE comprende un elemento óptico 401 con una entrada óptica 402 y una salida óptica 403, un cuerpo 404 y lengüetas de montaje 405. El SOE 104 se monta de manera que el elemento óptico 401 esté dispuesto por encima de la célula solar 102 del receptor 100 de células solares correspondiente. Mientras puede variar en función de la realización, el SOE 104 se monta de manera que la salida óptica 104 está a aproximadamente 0,5 milímetros de la célula solar 102 (por ejemplo, la dimensión 406 es de aproximadamente 0,5 milímetro). En algunas realizaciones, las lengüetas de montaje 405 se acoplan a la superficie 222 del alojamiento 220. El SOE 104 puede realizarse en metal, plástico o vidrio u otros materiales.

En algunas realizaciones, el elemento óptico 401 tiene una sección transversal generalmente cuadrada que se ahusa desde la entrada 402 a la salida 403. La superficie interior 407 del elemento óptico refleja la luz descendentemente hacia la salida 403. La superficie interior 407 está en algunas realizaciones, revestida por plata u otro material de alta reflectividad. En algunos casos, el revestimiento reflectante está protegido por un revestimiento de pasivación tal como SiO2 para proteger de la oxidación, el deslustrado o la corrosión. La trayectoria de la entrada óptica 402 a la salida óptica 403 forma un canal óptico ahusado que captura la energía solar de la lente 210 correspondiente y la guía a la célula solar 102 correspondiente. Como se muestra en esta realización, el SOE 104 comprende un elemento óptico 401 que tiene cuatro paredes reflectantes. En otras realizaciones, se pueden usar diferentes formas (por ejemplo una configuración de tres lados para formar una sección transversal triangular).

En condiciones ideales, la lente 210 correspondiente asociada al SOE enfoca la luz directamente a la célula solar 102 sin que la luz impacte contra el SOE 104. En la mayoría de los casos, la lente 210 no enfoca la luz directamente sobre la célula solar 102. Esto puede producirse debido a una variedad de causas, que incluyen pero no se limitan a la aberración cromática de un diseño de lente reflectante, desalineación de la célula solar 102 respecto de la lente 210 durante la construcción, la desalineación durante el funcionamiento debido a un error de seguidor, flexión estructural y carga del viento. De este modo, en la mayoría de las condiciones, la lente 210 enfoca la luz de manera que la refleje el SOE 104. La diferencia entre una configuración ideal y una configuración desalineada puede ser una variación menor en el posicionamiento de la lente 210 inferior a 1º. El SOE 104 actúa por lo tanto como colector de fugas de luz para hacer que más luz alcance la célula solar 102 en casos en los que la lente correspondiente 102 no enfoca luz directamente sobre la célula solar 102. El SOE 104 puede incluir una región intermedia reflectante multicapa tal como el tipo divulgado en la Solicitud de patente con número de serie 12/402.814 presentada el 12 de marzo, 2008 que se incorpora por referencia en su integridad.

La región intermedia reflectante multicapa se puede formar a partir de diferentes materiales y tienen diferentes características ópticas de manera que la reflectividad de los haces de luz fuera del SOE 104 transmitida a la célula solar 102 optimiza la radiación agregada sobre la superficie de la célula solar 102 sobre el espectro solar incidente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la superficie interior 407 se puede revestir con plata u otro material de gran reflectividad. En algunos casos, el revestimiento reflectante está protegido por un revestimiento de pasivación tal como SiO2 para proteger el SOE 104 contra la oxidación, el deslustre o la corrosión. El SOE puede homogeneizar (por ejemplo, mezclar) la luz. En algunos casos, también tiene algún efecto de concentración.

En algunas realizaciones, la entrada óptica 402 tiene forma de cuadrado y es aproximadamente de 49,60 x 49,60 mm (dimensión 408), la salida óptica es de forma cuadrada y es de aproximadamente 9,9 x 9,9 mm (dimensión 409) y la altura del elemento óptico es aproximadamente 70,104 mm (dimensión 410). Las dimensiones 408, 409 y 410 pueden variar con el diseño del módulo 200 de células solares y el receptor 100 de células solares. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las dimensiones de la salida óptica 403 son aproximadamente iguales a las dimensiones de la célula solar 102. Para un SOE 104 que tiene estas dimensiones, el ángulo de inclinación de 15,8 grados.

Cada una de las células solares 102 puede ser una célula solar de semiconductores compuestos III-V de triple unión que comprende una célula superior, una célula intermedia y una célula inferior dispuestas en serie. En otra realización, las células solares 102 son células solares multiunión que tienen polaridad n sobre p y se compone de compuestos InGaP/(In)GaAs III-V sobre un sustrato Ge. En cada caso, las células solares 102 están posicionadas para recibir la energía solar enfocada desde SOE 104 y/o la lente correspondiente 210.

Un revestimiento antirreflectante se puede disponer sobre la célula solar 102. El revestimiento antirreflectante puede ser un revestimiento multicapa antirreflectante que proporciona baja reflexión sobre un cierto intervalo de longitudes de onda, por ejemplo 0,3 a 1,8 µm. Un ejemplo de un revestimiento antirreflectante es una pila dieléctrica de doble capa TiOx/Al2O3.

Como se ilustra en la figura 3, las lengüetas 405 del SOE 104 se pueden configurar para fijar el SOE 104 a una consola 116 por uno o más fijadores 118. La consola 116 se proporciona para montar el SOE 104 a un disipador de calor 120 por uno o más fijadores 122. La consola 116 es térmicamente conductora de manera que la energía térmica generada por el SOE 104 durante el funcionamiento se puede transferir al disipador de calor 120 y disipar.

En una realización mostrada en las figuras 3 y 4, un concentrador 106 se dispone entre la salida 403 del SOE 104 y la célula solar 102. El concentrador 106 es preferiblemente de vidrio y tiene una entrada óptica 108 y una salida óptica 110. En una realización, el concentrador 106 es vidrio sólido. El concentrador 106 amplia la luz que sale del SOE 104 y dirige la luz ampliada hacia la célula solar 102. En algunas realizaciones, el concentrador 106 tiene una sección transversal generalmente cuadrada que se ahusa desde la entrada 108 a la salida 110. En algunas realizaciones, la entrada óptica 108 del concentrador 106 es de forma cuadrada y es de aproximadamente 2 cm x 2 cm y la salida óptica 110 es de aproximadamente 0,9 cm x 0,9 cm. Las dimensiones del concentrador 106 pueden variar con el diseño del módulo 200 de células solares y el receptor 100 de células solares. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las dimensiones de la salida óptica 110 son aproximadamente iguales a las dimensiones de la célula solar 102. En alguna realización, el concentrador 106 es un concentrador 2X. La superficie inferior del concentrador 106 se puede fijar directamente a la superficie superior de la célula solar 102 usando un adhesivo 151 tal como adhesivo de silicona. La célula solar 102 convierte la luz solar entrante directamente en electricidad por el efecto fotovoltaico.

En algunas realizaciones como se ilustra en las figuras 1 y 5, tanto un SOE 104 como un concentrador 106 están posicionados a lo largo de la trayectoria óptica entre la lente 210 y la célula solar 102 correspondientes. Otra realización puede incluir solo uno de estos elementos ópticos posicionados a lo largo de la trayectoria óptica. Otras realizaciones pueden no incluir ninguno de estos elementos a lo largo de la trayectoria óptica. Dentro de un módulo 200, cada una de las pares de lente 210/célula solar 102 puede incluir la misma combinación o una combinación diferentes de elementos para dirigir la luz.

Como se ilustra en las figuras 3 y 4, un diodo de derivación 124 se conecta en paralelo con la célula solar

102. En algunas realizaciones, el diodo 124 es un dispositivo semiconductor tal como un diodo de derivación Schottky o una unión p-n epitaxialmente cultivada. Por fines ilustrativos, el diodo de derivación 124 es un diodo de derivación Schottky. Los terminales externos de conexión 125 y 127 se proporcionan para conectar la célula solar 102 y el diodo 124 a otros dispositivos, por ejemplo, receptores de células solares adyacentes (no ilustrados).

La funcionalidad del diodo de derivación 124 se puede apreciar considerando múltiples células solares 102 conectadas en serie. Cada célula solar 102 se puede considerar como una batería, estando el cátodo de cada uno de los diodos 124 conectado al terminal positivo al terminal negativo de la “batería" asociada y estando el ánodo de cada uno de los diodos 124 conectado al terminal negativo de la “batería” asociada. Cuando uno de los receptores 100 de células solares conectados en serie es dañado o ensombrecido, su salida de tensión se reduce o se elimina (por ejemplo, por debajo de una tensión de umbral asociada al diodo 124). Por lo tanto, el diodo asociado 124 se polariza directamente, y una corriente de derivación fluye solamente por ese diodo 124 (y no la célula solar 102). De esta manera los receptores 100 de células solares no dañados o no ensombrecidos siguen generando electricidad desde la energía solar recibida por estas células solares. Si no fuese por el diodo de derivación 124, sustancialmente toda la electricidad producida por los otros receptores de células solares pasaría a través del receptor de células solares ensombrecidas y dañadas, destruyéndola, y creando un circuito abierto en el interior de, por ejemplo el panel

o matriz.

El receptor de células solares 100 también incluye un sustrato cerámico 126 tal como un sustrato de alumina para montar la célula solar 102 y el disipador de calor 120 para disipar el calor generado por la célula solar 102 durante el funcionamiento. Las figuras 4 y 5 ilustran la célula solar 102 y el sustrato cerámico 126 más en detalle. El sustrato cerámico 126 tiene superficies superior e inferior metalizadas 128 y 130. Tanto las superficies 128 y 130 del sustrato cerámico 126 son metalizadas para aumentar la capacidad de transferencia de calor del sustrato cerámico 126, permitiendo que el receptor de células solares 100 maneje más adecuadamente los cambios rápidos de temperatura que se producen debidos a cambios bruscos en las condiciones operativas de las células solares. Por ejemplo, la célula solar 102 genera energía térmica cuando convierte luz en electricidad. Teniendo las superficies tanto superior como inferior 128 y 130 del sustrato cerámico 126 metalizadas se prevé una transferencia más rápida de la energía de calor de la célula solar 102 al disipador de calor 120 para su disipación. La condición contraria se produce cuando la célula solar 102 se convierte repentinamente en sombreada. Es decir, la célula solar 102 detiene la producción de electricidad y se enfría rápidamente como el SOE 104. Las superficies metalizadas superior e inferior 128 y 130 del sustrato cerámico 126 evitan que la célula solar 102 se enfríe demasiado rápidamente transfiriendo energía térmica del disipador de calor 120 a la célula solar 102, y dependiendo de las condiciones térmicas, también al SOE 104. La mayor capacidad de transferencia de calor del receptor de células solares 100 reduce la cantidad de tensión impartida a la interfaz entre la célula solar 102 y el sustrato cerámico 126 durante los cambios rápidos de temperatura, garantizando una interfaz fiable de solar-a-sustrato.

La superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126 está en contacto con la célula solar 102 y tiene regiones conductoras separadas 132 y 134 para proporcionar trayectorias conductoras eléctricamente aisladas a la célula solar 102. La primera región conductora 132 proporciona un punto anódico de contacto eléctrico para la célula solar 102 y la segunda región conductora 134 proporciona un punto catódico de contacto eléctrico para la célula solar 102. La célula solar 102 tiene una superficie 136 inferior conductora oculta en la figura 4, pero visible en la sección transversal de la figura 5 que está posicionada sobre y conectada a la primera región conductora 132 de la superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126. La superficie superior opuesta 138 de la célula solar 102 tiene una zona de contacto conductora 140 conectada a la segunda región conductora 134 del sustrato cerámico

126.

En una realización, la superficie inferior conductora 136 de la célula solar 102 forma un terminal anódico de la célula solar 102 y la zona conductora de contacto 140 dispuesta en la superficie superior 138 de la célula solar 102 forma un terminal catódico. Según esta realización, la superficie inferior conductora 136 de la célula solar 102 se posiciona sobre la primera región conductora 132 del sustrato cerámico 126 y está eléctricamente asilada de la segunda región conductora 134 para garantizar el funcionamiento apropiado de la célula solar 102. En una realización, la primera región conductora 132 del sustrato cerámico 126 está al menos parcialmente rodeada por tres lados por la segunda región conductora 134 alrededor de una región periférica del sustrato cerámico 126.

En una realización, la zona conductora de contacto 140 dispuesta en la superficie superior 138 de la célula solar 102 ocupa el perímetro de la célula solar 102. En algunas realizaciones, la zona superior conductora de contacto 140 puede ser inferior o mayor para alojar el tipo de conexión deseado. Por ejemplo, la zona superior conductora de contacto 140 puede tocar solamente una, dos o tres lados (o partes de los mismos) de la célula solar

102. En algunas realizaciones, la zona superior conductora de contacto 140 se realiza lo más pequeña posible para maximizar la zona que convierte la energía solar en electricidad, mientras se sigue permitiendo la conexión eléctrica. Aunque las dimensiones particulares de la célula solar 102 variarán en función de la aplicación, las dimensiones estándar son aproximadamente 1 cm2. Por ejemplo, un conjunto estándar de dimensiones puede ser aproximadamente 12,58 mm x 12,58 mm global, aproximadamente 0,160 mm de espesor, y una zona activa total de aproximadamente 108 mm2. Por ejemplo, en una célula solar 102 que es aproximadamente de 12,58 x 12,58 mm, la zona superior conductora de contacto 140 puede ser aproximadamente de 0,98 mm de ancho y la zona activa puede ser de aproximadamente 10 mm x 10 mm.

La zona superior conductora de contacto 140 de la célula solar 102 se puede formar a partir de una variedad de materiales conductores, por ejemplo, cobre, plata, y/o plata revestida de oro. En esta realización, es el lado catódico de conductividad n (por ejemplo emisor) de la célula solar 102 que recibe luz, y en consecuencia, la zona superior conductora de contacto 140 se dispone sobre el lado catódico de la célula solar 102. En una realización, la zona superior conductora de contacto 140 de la célula solar está unidad por hilo a la segunda región conductora 134 de la superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126 por uno o más hilos de unión 142. El número de hilos de unión 142 usados en una realización particular se puede relacionar, entre otros, con la cantidad de corriente generada por la célula solar 102. Generalmente, cuanto mayor es la corriente, mayor es el número de hilos de unión 142 que se usan.

El diodo de derivación 124 acopla la primera región conductora 132 de la superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126 a la segunda región conductora 134. En una realización, un terminal catódico del diodo de derivación 124 se conecta al terminal anódico de la célula solar 102 por la primera región conductora 132 del sustrato cerámico 126 y un terminal anódico del diodo de derivación 124 está conectado eléctricamente al terminal catódico de la célula solar 102 por la segunda región conductora 134 del sustrato cerámico 126. El terminal anódico de la célula solar 102 está formado por la superficie conductora inferior 136 de la célula solar 102 como se ha descrito anteriormente y está oculta en la figura 4, pero visible en la sección transversal de la figura 5. El terminal catódico de la célula solar 102 está formado por la zona superior conductora de contacto 140 de la célula solar 102 también se ha descrito anteriormente.

Los terminales externos de conexión 125, 127 dispuestos sobre la superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126 prevén el acoplamiento eléctrico de un dispositivo a la célula solar 102 y el diodo de derivación 124. En algunas realizaciones, los terminales conectores 125 y 127 corresponden a terminales anódico y catódico, y están diseñados para aceptar enchufes de toma de corriente (no mostrados) para su conexión a receptores de células solares adyacentes.

La superficie superior 128 del sustrato cerámico 126 se puede metalizar fijando capas de metalización 132 y 134 al sustrato. En una realización, se forman orificios 144 en las capas de metalización 132, 134 fijadas a la superficie de sustrato superior 128 (la superficie metalizada inferior está oculta en la figura 4, pero visible en la sección transversal de la figura 5). Se pueden formar abolladuras correspondientes sobre el sustrato cerámico 102.

Las abolladuras están al menos parcialmente asentadas en los orificios 144 formados en las capas de metalización 132 y 134. Los orificios en las capas de metalización 132 y 134 se rellenan a continuación con una suelda u otro tipo de material de unión tal como adhesivo, que fija las capas de metalización 132 y 134 a la superficie superior 128 del sustrato cerámico 126. La superficie inferior 130 del sustrato cerámico 126 también puede ser metalizada. Alternativamente, no se proporcionan abolladuras sobre el sustrato cerámico 126 y el sustrato es relativamente plano dentro de las tolerancias normales de fabricación.

La figura 5 ilustra una vista en sección transversal de la célula solar 102, el sustrato cerámico 126 y el disipador de calor 120 del receptor de células solares 100 a lo largo de la línea marcada X-X’ en la figura 3. El SOE 104, el concentrador de luz 106 y los terminales 125, 127 no se ilustran en la figura 5 por motivos de comodidad de ilustración. Las superficies superior e inferior 128 y 130 del sustrato cerámico 126 puede tener abolladuras que están al menos parcialmente asentadas en los orificios 144 formados en las capas de metalización 132, 134 y 148 para fijar las capas de metalización al sustrato cerámico 126 como se ha descrito anteriormente. Alternativamente, el sustrato cerámico 126 es relativamente plano dentro de las tolerancias normales de fabricación. En cualquier caso, las superficies superior e inferior del sustrato cerámico 126 son metalizadas. La superficie superior metalizada 128 del sustrato 126 tiene regiones conductoras separadas 132 y 134 para proporcionar conexiones anódicas y catódicas eléctricamente aisladas a la célula solar 102 como se ha descrito anteriormente.

La célula solar 102 tiene una superficie conductora inferior 136 conectada a la región conductora 132 de la superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126. En una realización, la superficie conductora inferior 136 de la célula solar 102 forma el terminal anódico de la célula solar 102 y la zona conductora de contacto 140 dispuesta en la superficie superior 138 de la célula solar 102 forma el terminal catódico de la célula solar 102. La superficie conductora inferior 136 de la célula solar 102 se posiciona sobre la primera región conductora 132 de la superficie superior metalizada 128 del sustrato cerámico 126 y eléctricamente aislada de la segunda región conductora 134 para garantizar un funcionamiento apropiado de la célula solar 102.

La superficie inferior 130 del sustrato cerámico 126 también tiene una capa de metalización 148 que está unida al disipador de calor 120 con un elemento de fijación térmicamente conductor 150, tal como adhesivo epoxídico relleno de metal o suelda. Rellenar un adhesivo epoxídico tal como silicona con metal aumenta la conductividad térmica de la interfaz entre el sustrato cerámico 126 y el disipador de calor 129, mejorando, además, las características de transferencia de calor del receptor de células solares 100. En una realización, el elemento de fijación térmicamente conductor 150 es un adhesivo epoxídico relleno de metal que tiene un espesor tepoxy de aproximadamente 0,0254 a 0,0761 milímetros. El adhesivo epoxídico relleno de metal se puede aplicar a la superficie metalizada inferior 130 del sustrato cerámico 126, el disipador de calor 120 o ambos y a continuación se endurece para unir el disipador de calor 120 al sustrato 126. En una realización, el disipador de calor 120 es un disipador de calor de aluminio extrusionado en una sola pieza como se muestra en la figura 3.

El receptor de células solares 100 se puede fabricar proporcionando el sustrato cerámico metalizado 126 y conectando la superficie conductora inferior 136 de la célula solar 102 a la primera región conductora 132 de la superficie metalizada superior 128 del sustrato 126. La zona conductora de contacto 140 dispuesta en la superficie superior 138 de la célula solar 102 está conectada a la segunda región conductora 134 de la superficie metalizada superior 128 del sustrato cerámico 128, por ejemplo, por uno o más hilos de unión 142. El disipador de calor 120 está unido a la superficie metalizada inferior 130 del sustrato cerámico 126 con el adhesivo epoxídico relleno de metal 150.

Como se ha ilustrado en la figura 6, un chasis se puede fijar a la superficie metálica 128 del sustrato cerámico 126 y extenderse alrededor de la célula solar 102 y componentes relacionados. El chasis 170 incluye una región central abierta 174 y forma una presa para un material de bloqueo 160 que cubre una parte del receptor de células solares 100. El material de bloqueo 160 protege el receptor de células solares 100 de elementos ambientales tales como el agua (por ejemplo, la lluvia, el hielo o la nieve), las variaciones de temperatura y la humedad. El chasis 170 también puede forma un escudo para proporcionar una protección de haz excéntrico y para estanqueizar los terminales de conexión 125, 127.

El chasis 170 puede incluir varias formas de sección transversal cuando se ven en un plano que se extiende por los lados inferior y superior 172, 173. La figura 7 incluye una forma rectangular con lados interior y exterior opuestos 171, 177, y lados inferior y superior opuestos 172, 173. el chasis 170 puede también incluir una variedad de otras formas de sección transversal dependiendo de la aplicación. En una realización específica, el chasis 170 incluye una forma irregular.

El chasis 170 puede ser macizo como se ilustra en la figura 7, o puede ser hueco con un espacio interior abierto 178 como se ilustra en la figura 9. La figura 9 incluye el chasis 170 que rodea completamente el espacio interior 178. En otra realización (no ilustrada), el chasis 170 rodea básicamente tres lados del espacio interior 178, estando el espacio interior 178 expuesto sobre el lado inferior (es decir, en oposición al lado superior 173).

El chasis 170 se puede construir a partir de una o más piezas. En una realización, el chasis 170 se construye a partir de dos piezas sustancialmente en forma de L. Las formas exterior e interior del chasis 170 pueden variar dependiendo de la aplicación. La forma exterior está formada por los lados exteriores 177 del chasis 170, y la forma interior está formada por los lados interiores 171. La figura 6 incluye un chasis 170 con formas interiores y exteriores cuadradas. Las formas interiores y exteriores pueden también incluir pero no limitarse a una forma rectangular, circular, oval y trapezoidal. Además, las formas interiores y exteriores pueden ser idénticas o diferentes. El chasis 170 se puede construir a partir de una variedad de materiales, incluyendo la cerámica.

La figura 7 ilustra una vista en sección transversal del material de bloqueo 160 posicionado dentro del chasis 170 y sobre una parte del receptor de células solares 100. El material de bloqueo 160 se extiende sobre una parte del concentrador 106, la superficie metalizada superior 128 del sustrato cerámico 126, las partes de la célula solar 10 que incluyen la zona de contacto 140, y los hilos de unión 142 que se extienden entre la zona de contacto 140 y la superficie metalizada superior 128. Se evita que el material de bloqueo 160 se extienda entre el concentrador 106 y la célula solar 102 mediante un adhesivo transparente a la luz 151 que une el concentrador 106 a la célula solar 102.

El material de bloqueo 160 es inicialmente una forma fluida para fluir dentro de las diversas zonas dentro del chasis 170. El material de bloqueo 160 a continuación se endurece hasta un estado sólido para proteger permanentemente el receptor de células solares 100. En una realización, el material de bloqueo 160 es Sylgard 184 disponible en Dow Corning Corporation.

La figura 8 es una vista en sección transversal simplificada similar a la figura 7 que ilustra las dimensiones y el posicionamiento del chasis 170 y el material de bloqueo 160. El chasis 170 incluye una altura a medida entre un lado inferior 172 y un lado superior 173. La altura “a” prevé que el lado superior 173 se posicione a lo largo de una sección intermedia del concentrador 106 y que se extienda hacia fuera desde la superficie superior metálica 128 una distancia superior al lado inferior 109 del concentrador 106. Un lado interior 171 del chasis 170 mira hacia el concentrador 106 y puede ser plano y alinearse sustancialmente en perpendicular a la superficie superior metálica

128. El lado interior 171 está posicionado a una distancia “b” de la intersección de los lados inferior e intermedio 109, 111 del concentrador 106. En algunas realizaciones, la distancia b puede ser entre 2,0mm y 5,0mm.

La distancia entre el chasis 170 y el concentrador 106 y las características físicas del material de bloqueo 160 causa una gran tensión superficial e el material de bloqueo 160 cuando se coloca en el interior del espacio interior 178. Esto hace que el material de bloqueo suba por el lado intermedio 111 del concentrador 106 y el lado interior 171 del chasis 170. Esto da al material de bloqueo 160 una superficie superior cóncava con bordes interior y exterior alargados 161, 162 y una sección intermedia reducida 163. La altura de los bordes interior y exterior 161, 162 medida desde la superficie metálica superior 128 es de entre 1,0 mm y 3,00 mm. En varias realizaciones específicas, las alturas se encuentran entre aproximadamente 1,75 mm y 1,90 mm. Las alturas del material de bloqueo 160 pueden ser en el borde interior 161 diferente del borde exterior 162. La altura de la sección intermedia 163 se encuentra entre 0,50 y 2,0 mm. En varias realizaciones específicas, esta altura se encuentra entre aproximadamente 0,65 mm y 0,85 mm.

Como se ha ilustrado en las figuras 7 y 8, la altura del material de bloqueo 160 por encima de la superficie superior metálica 128 es adecuado para cubrir los hilos de unión 142 (que se extienden por encima de la superficie 128 por aproximadamente 0,35 mm y 0,40 mm). La altura del material de bloqueo 160 por encima de los hilos de unión 142 se encuentra entre aproximadamente 0,20 mm y 0,50 mm. En algunas realizaciones específicas, la altura por encima de los hilos de unión 142 se encuentra entre aproximadamente 0,32 mm y 0,41 mm.

La figura 7 incluye el chasis 170 posicionado completamente sobre la superficie superior 128 del sustrato

126. El chasis 170 se puede extender también hacia fuera más allá de la superficie 128 como se ilustra en la figura 9. El chasis 170 se posiciona con el lado exterior 177 posicionado lateralmente hacia fuera desde la superficie 128 y sobre el disipador de calor 120. El material 180 puede ser un adhesivo para fijar el chasis 170 al disipador de calor 120 y/o un compuesto obturador par evitar la fuga de material de bloqueo del material de bloqueo 160.

En una realización de un receptor de células solares 100 como se ilustra en la figura 9, el elemento de fijación 150 es SYLGARD 577. SYLGARD 577 se usa también como tratamiento de bordes alrededor de la superficie metalizada inferior 130, y como el material 180 entre el chasis 170 y el disipador de calor 120. El espacio interior 178 del chasis 170 se rellena con un material 181. Este material 181 se puede posicionar también alrededor del lado exterior 177 del chasis 170. En una realización, el material 181 es silicona SS-109.

En otra realización (no ilustrada), el chasis 170 está posicionado completamente sobre el disipador de calor 120 y no se extiende sobre la superficie 128.

En una realización ilustrada en la figura 10, el lado interior 171 del chasis 170 incluye una sección angular 175 que se orienta separándose de del concentrador 106. La sección angular 175 se extiende desde un punto intermedio a lo largo del lado interior 171 al lado superior 173 del chasis 170. En una realización específica, el ángulo del lado 175 coincide sustancialmente con el ángulo del lado intermedio 111 del concentrador 106. Esto hace que los lados 175 y 111 sean sustancialmente paralelos. La sección angular 175 controla la altura del borde exterior 162. La sección angular 175 también puede controlar la altura del borde interior 161. En una realización, la altura del borde interior 161 es la misma que la altura en la intersección entre el lado interior 171 y la sección angular 175.

La sección angular 175 se puede extender completamente alrededor del chasis 170, o se puede situar a lo largo de solo una o más secciones limitadas del chasis 170. En una realización, una primera sección angular 175 se extiende a lo largo de una primera sección del chasis 170 y mira hacia una primera cara del concentrador rectangular 106, y una segunda sección angular 175 se extiende a lo largo de una segunda sección opuesta del chasis 170 y mira hacia una segunda cara del concentrador rectangular. El ángulo de la sección angular 175 puede ser idéntico a lo largo de las diversas secciones del chasis 170, o puede variar.

El chasis 170 se puede posicionar sobre uno o más componentes del receptor de células solares 100. La figura 6 incluye el chasis 170 que está posicionado sobre los terminales de conexión 125, 127 (no ilustrado en la figura 4). El chasis 170 incluye, además, aberturas 176 que reciben conductores 190 que se conectan con los terminales de conexión 125, 127. Estas aberturas 176 se pueden extender solamente hacia dentro desde el lado exterior 177 y terminar en un interior del chasis 170 separado del lado interior 171 para evitar una posible localización de fuga del material de bloqueo 160. El chasis 170 se pueden, además, extender sobre el diodo de derivación 124. El lado inferior 172 del chasis 170 puede incluir muescas que alojan los diversos componentes. En estas diversas realizaciones, el lado interior 171 del chasis 170 se posiciona entre los componentes y la célula solar 102 para proporcionar una superficie para el material de bloqueo 160 y parta evitar fugas del material de bloqueo.

El chasis 170 se puede centrar alrededor del concentrador 106 y la célula solar 102. Alternativamente, el chasis 170 puede estar descentrado, estando una sección del chasis más cerca del concentrador 106 y la célula solar que otra sección.

En algunas realizaciones, la región central 174 del chasis 170 es una sección única. El material de bloqueo 160 se puede introducir en la región central 174 y permitir entonces que fluya a través de la región 174 y cubrir los diversos componentes. La región central 174 también se puede dividir en dos o más regiones separados. La construcción del receptor de células solares 100 requiere que el material de bloqueo 160 se introduzca por separado en cada una de las secciones.

Durante el ensamblado, el chasis 170 se fija al sustrato 126 y/o el disipador de calor 120. Se puede usar un adhesivo para su fijación y se evita también la fuga del material de bloqueo 160 durante las posteriores etapas de ensamblado.

Después de la fijación del chasis 170, el material de bloqueo 160, que se puede basar en la silicona, se introduce en el espacio interior 178. El material de bloqueo 160 tiene una tensión superficial que causa mayores alturas en los bordes exteriores. Después de su introducción, el material de bloqueo se endurece por calor u otro proceso apropiado.

La célula solar 102 puede ser un dispositivo III-V multiunión con un número de subcélulas solares dispuestas en una disposición apilada. La célula solar 102 puede incluir subcélulas superiores, intermedias e inferiores con intervalos de banda para maximizar la absorción de la energía solar. Una célula solar aplicable se divulga en la solicitud de los Estados unidos con número de serie 12/148.553 presentada el 18 de abril de 2008, que se incorpora al presente documento por referencia en su integridad.

La consola 116 (figura 3) se puede extender sobre el chasis 170 con los fijadores 122 que se fijan al disipador 120 en puntos en el exterior del chasis 170. Un lado inferior de la consola 116 puede entrar en contacto contra o situarse por encima del lado superior 173 del chasis 170. Alternativamente, el soporte 116 se puede posicionar dentro de la región central 174 del chasis.

En varias realizaciones descritas en el presente documento, se usa una célula solar de semiconductores compuestos III-V de triple unión, pero se podrían usar otros tipos de células solares dependiendo de la aplicación. Las células solares 102 se pueden realizar a partir de, por ejemplo, silicio (incluyendo amorfo, nanocristalino o protocristalino), telururo de cadmio, COGS ((diseleniuro de cobre-indio-galio), CIS (películas de calcopirita de seleniuro de cobre-indio (CulnSe2)), arseniurio de galio (por ejemplo multiuniones GaAs), colorantes absorbentes de luz (por ejemplo, colorante de rutenio metalorgánico), o semiconductores orgánicos (por ejemplo, polifenileno vinileno, ftalocianina de cobre o fullerenos de carbono).

Puesto que un único módulo de células solares 200 no puede producir suficiente electricidad para una aplicación dada, se pueden agrupar dos o más módulos de células solares 200 juntos en una matriz. Estas matrices se denominan a veces “paneles” o “paneles solares”.

Aunque se han mostrado y descrito realizaciones particulares de la presente invención, el experto en la técnica entenderá que, basándose en las enseñanzas del presente documento, se pueden realizar cambios y modificaciones sin salirse de la invención y sus aspectos más generales y, por lo tanto, las reivindicaciones anexas han englobar dentro de su alcance la totalidad de tales cambios y modificaciones ya que se encuentran dentro del alcance de esta invención. Asimismo, se ha de entender que la invención se define solamente por las reivindicaciones anexas.

El experto en la técnica ha de entender que, en general, los términos usados en el presente documento, y especialmente en las reivindicaciones anexas (por ejemplo cuerpos de reivindicaciones anexas) se entienden generalmente como términos “abiertos” (por ejemplo “incluyendo” debería interpretarse como “incluyendo pero no limitándose a”, el término “teniendo” debería interpretarse como “que tiene al menos”, el término “incluye” debería interpretarse como “incluye pero no se limita a”, “comprender y las variaciones del mismo, tal como “comprende” y “comprendiendo” se han de interpretar en un sentido abierto e inclusivo, es decir como que “incluye, pero no se limita a”, etc.). Los expertos en la técnica han de entender asimismo que si se propone un número específico de una exposición de reivindicaciones introducidas, tal propósito se expondrá explícitamente en la reivindicación, y en ausencia de tal exposición tal propósito no está presente. Por ejemplo, como ayuda de comprensión, las siguientes reivindicaciones anexas pueden contener el uso de las expresiones introductoria “al menos un” y “uno o más” para introducir exposiciones de reivindicaciones. Sin embargo, el uso de tales expresiones no debería interpretarse que implica que la introducción de una exposición de reivindicaciones por los artículos indefinidos “un” o una” limita cualquier reivindicación particular que contenga tal exposición de reivindicaciones introducidas a invenciones que contienen solamente una exposición de este tipo, incluso cuando la misma reivindicación incluye las expresiones introductorias “uno o más” o “al menos un” y artículos indefinidos como “un” o “una” “por ejemplo, “un” y/o “una” se debería interpretar que significan “al menos un” o “uno o más”), lo mismo se aplica al uso de los artículos definidos usados para introducir exposiciones de reivindicaciones. Asimismo, incluso si se expone explícitamente un número específico de una exposición de reivindicaciones introducidas, el experto en la técnica reconocerá que tal exposición se ha de interpretar típicamente como que significa al menos el número expuesto (por ejemplo la simple exposición de “dos exposiciones” sin otros modificadores, significa típicamente al menos dos exposiciones o dos o más exposiciones).

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Un módulo de células solares para su uso en un sistema solar de concentración para convertir energía solar en electricidad, caracterizado porque el módulo de células solares incluye un alojamiento con una serie de pares de lentes y receptores de células solares con cada una de las lentes posicionada a lo largo de una parte superior del alojamiento y cada uno de los receptores de células solares separado a lo largo de una parte inferior del alojamiento, incluyendo los receptores de células solares un soporte, una célula solar montada sobre el soporte y comprendiendo una o más capas de semiconductores compuestos III-V, y un elemento óptico posicionado sobre la célula solar entre la célula solar y los pares de lentes y que define un canal óptico con una entrada alargada que se orienta hacia los pares de lentes y una salida reducida orientada hacia la célula solar que concentra la energía solar sobre la célula solar, comprendiendo el receptor de células solares:

un chasis posicionado sobre el soporte y que tiene una altura por encima del soporte que es superior a la célula solar, extendiéndose el chasis alrededor de y encerrando la célula solar en un espacio interior, y

un material de bloqueo contenido dentro del espacio interior entre el elemento óptico y el chasis y que cubre partes del soporte y la célula solar, teniendo el material de bloqueo alturas de bordes exteriores alargados en cada uno del elemento óptico y el chasis.
2.-El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque las alturas de borde exterior se encuentran en un intervalo de entre aproximadamente 1,0 mm y 3,0 mm y la sección intermedia del material de bloqueo tiene una altura comprendida en el intervalo de entre aproximadamente 0,50 mm y 1,0 mm.
3.-El módulo de células solares según la reivindicación 2, caracterizado porque la altura de borde exterior en el elemento óptico es diferente de la altura de borde exterior en el chasis.
4.-El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el chasis incluye un lado inferior cóncavo que mira hacia el soporte para extenderse sobre el primer y el segundo terminales eléctricos montados sobre el soporte y que forman conexiones anódicas y catódicas, cada una con tomas de corrientes para acoplarse a receptores de células solares adyacentes.
5.-El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, hilos de unión que se extienden entre la célula solar y el soporte, estando los hilos de unión cubiertos completamente por el material de bloqueo.
6.-El módulo de células solares según la reivindicación 5, caracterizado porque el material de bloqueo cubre los hilos de unión y se extiende por encima de los hilos de unión con una altura en un intervalo de entre aproximadamente 0,20 mm y 0,50 mm.
7.-El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el chasis incluye un lado interior que se extiende por encima del soporte y mira hacia el elemento óptico, estando el lado interior posicionado a una distancia del extremo óptico comprendida entre 2,0 mm y 5,00 mm.
8.-El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el chasis incluye un interior hueco que está relleno de un material para evitar la fuga del material de bloqueo.
9.-El módulo de células solares según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte está montado sobre un disipador de calor y al menos una parte del chasis se posiciona directamente sobre el disipador de calor y está separado del soporte.

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