Солнечная батарея

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Есман Александр Константинович Кулешов Владимир Константинович Шпектор Мария Володимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Солнечная батарея, состоящая из солнечных модулей, отличающаяся тем, что содержит радиатор, термически связанный с тыльной стороной солнечных модулей через батареи тепловых диодов и термоэлетрических преобразователей, а фронтальная сторона солнечных модулей механически и оптически соединена с силикатным стеклом посредством герметика, коэффициент преломлениякоторого выбран из интервала ССМ,где С, СМ - коэффициенты преломления соответственно силикатного стекла и солнечных модулей, а на внешней поверхности силикатного стекла расположена нанопленка окиси кремния, при этом солнечные модули установлены вертикально. 2. Солнечная батарея по п. 1, отличающаяся тем, что радиатор выполнен с развитой поверхностью и вертикальными пазами. 77132011.10.30 Полезная модель относится к области гелиотехники и может быть использована для обеспечения электрической энергией потребителей различного назначения, в том числе в местах отсутствия централизованного электроснабжения. Известно устройство очистки гладкой наклонной поверхности 1, которое состоит из перфорированной трубы и средств орошения жидкостью гладкой наклонной поверхности через перфорированную трубу. Устройство не является высокоэффективным, так как для орошения жидкостью ее необходимо прокачивать, т.е. затрачивать электрическую энергию. Наиболее близким устройством по технической сущности является солнечная батарея 2, состоящая из солнечных модулей без остекления, установленных под углом к горизонтальной поверхности, и содержащая средства их перемещения и замкнутую систему очистки и охлаждения, которая на поверхности солнечных модулей создает пленку движущейся жидкости, очищающую и охлаждающую их, причем жидкость может быть в том числе и водой. Устройство не обладает высокой эффективностью преобразования солнечного излучения в электричество, так как при работе с концентрацией солнечного излучения солнечные элементы значительно (более 50) нагреваются и их коэффициент полезного действия уменьшается. Периодическое охлаждение солнечных элементов моющей жидкостью не поддерживает оптимальную температуру устройства и не может смыть пыль полностью, а постоянное прокачивание жидкости энергозатратно. Техническая задача - увеличение эффективности преобразования солнечного излучения в электричество при одновременном упрощении конструкции устройства. Поставленная техническая задача решается тем, что солнечная батарея, состоящая из солнечных модулей, содержит радиатор, термически связанный с тыльной стороной солнечных модулей через батареи тепловых диодов и термоэлетрических преобразователей, а фронтальная сторона солнечных модулей механически и оптически соединена с силикатным стеклом посредством герметика, коэффициент преломлениякоторого выбран из интервала ССМ,(1) где С, СМ - коэффициенты преломления соответственно силикатного стекла и солнечных модулей, а на внешней поверхности силикатного стекла расположена нанопленка окиси кремния, при этом солнечные модули установлены вертикально. Для эффективного решения поставленной технической задачи радиатор выполнен с развитой поверхностью и вертикальными пазами. Совокупность указанных признаков позволяет решить техническую задачу за счет увеличения коэффициента полезного действия устройства, так как термоэлектрические преобразователи в процессе охлаждения вырабатывают дополнительную энергию, а очищение солнечных модулей производится без затрат энергии. Сущность изобретения поясняется на фигуре, где представлен вертикальный разрез устройства и на которой обозначены 1 - нанопленка окиси кремния,2 - силикатное стекло,3 - герметик,4 - солнечный модуль,5 - батарея тепловых диодов,6 - батарея термоэлетрических преобразователей,7 - радиатор,8 - вертикальный паз радиатора. В солнечной батарее фронтальная сторона солнечных модулей 4 посредством герметика 3 механически и оптически соединена с силикатным стеклом 2, на внешней поверхности которого расположена нанопленка окиси кремния 1. Тыльная сторона солнечных 2 77132011.10.30 модулей 4 через батареи тепловых диодов 5 и термоэлетрических преобразователей 6 термически связана с радиатором 7, в котором выполнены вертикальные пазы 8. В конкретном исполнении нанопленка окиси кремния 1 - это пленка наночастиц окиси кремния, получаемая из слоя коллоидного раствора (выпускаемого промышленностью),которая в процессе сушки прочно прикрепляется к содержащему кремний стандартному(марки М 3) силикатному стеклу 2, образуя сплошной слой наноразмерных бугорков, самоупорядочивающихся в структуру, не позволяющую удерживаться на ней как капелькам воды, так и частицам пыли. Герметик 3 это силиконовый прозрачный самополимеризующийся клей, например 6705 85, его коэффициент преломлениявыбран в соответствии с выражением (1), чтобы силикатное стекло 2 вместе с герметиком 3 являлись просветляющим покрытием для солнечных модулей 4 с минимальным отражением солнечного излучения. Солнечный модуль 4 - это набор из стандартных солнечных элементов, например 175 на основе монокристаллического кремния. Тепловые диоды 5 это элементы, проводящие тепло в одном направлении, выполненные на основе тепловых труб, например, как в 3. Батарея термоэлетрических преобразователей 6 - это стандартная батарея элементов Пельтье. Радиатор 7 выполнен из алюминиевого сплава Д 16 Т. Работает солнечная батарея следующим образом. Вначале солнечные модули 4 устанавливают вертикально фронтальной стороной в южном направлении. Входное солнечное излучение падает на нанопленку окиси кремния 1 как непосредственно, так и отраженное от ровной подстилающей поверхности (например, озера). Пройдя последовательно через нанопленку окиси кремния 1, силикатное стекло 2, а также герметик 3, оно поступает на солнечные модули 4, поглощается в их фоточувствительных структурах. Примерно 15 энергии поступившего солнечного излучения преобразуется в электрический ток, а оставшаяся - в тепло, которое через батарею тепловых диодов 5 поступает на горячие спаи батареи термоэлетрических преобразователей 6. Температура холодных спаев батареи термоэлетрических преобразователей 6 поддерживаются около температуры окружающей среды радиатором 7, термически связанным с ними. В результате этого тепловая энергия преобразуется в батарее термоэлетрических преобразователей 6 также в электричество. Развитая поверхность и вертикальные пазы 8 радиатора 7 обеспечивают более эффективное рассеивание тепловой энергии в окружающую среду и тем самым выравнивают его температуру с температурой окружающей среды. Частицы воды (дождь, туман) на поверхности нанопленки окиси кремния 1 касаются ее лишь незначительной частью поверхности, уменьшая тем самым силы Ван-дер-ваальса и позволяя силам поверхностного натяжения сжать их в шарики, которые легко скатывается по вертикальной поверхности,унося с собой частички грязи, пыли и т.д. В предлагаемой полезной модели солнечное излучение преобразуется в электрическую энергию более эффективно, как за счет утилизации тепла, выделяемого солнечными модулями 4, так и за счет концентрации солнечного излучения подстилающей поверхностью. Более того, эффективность преобразования предлагаемой модели увеличивается за счет работы батареи термоэлетрических преобразователей 6 и при заходах солнца, так как в эти моменты времени тепловые диоды 5 будут поддерживать прежнее направление теплового потока. Кроме этого, описанное устройство имеет свойство самоочищения входной апертуры, что позволяет поддерживать высокую эффективность преобразования солнечного излучения без потери энергии на периодическую очистку устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3