PT10687U - Módulo de sistema fotovoltaico concentrado utilizando células solares de semicondutor iii-v - Google Patents

Abstract

UM MÓDULO DE CÉLULAS SOLARES (200) COM RECEPTORES DE CÉLULAS SOLARES PARA UTILIZAÇÃO EM UM SISTEMA DE CONCENTRAÇÃO SOLAR QUE CONCENTRA A ENERGIA SOLAR EM UMA CÉLULA SOLAR (102) PARA CONVERTER ENERGIA SOLAR EM ELECTRICIDADE. O RECEPTOR DE CÉLULAS SOLARES (100) PODE INCLUIR UMA CÉLULA SOLAR (102) MONTADA SOBRE UM SUPORTE E COM UMA OU MAIS CAMADAS DE SEMICONDUTOR COMPOSTO III-V. UM ELEMENTO ÓPTICO (106) PODE SER POSICIONADO SOBRE A CÉLULA SOLAR (102) E TER UM CANAL ÓPTICO COM UMA ENTRADA QUE ESTÁ VOLTADA EM DIRECÇÃO CONTRÁRIA À CÉLULA SOLAR E UMA SAÍDA QUE ESTÁ VOLTADA EM DIRECÇÃO À CÉLULA SOLAR. UMA ESTRUTURA (170) PODE SER POSICIONADA SOBRE O SUPORTE E ESTENDER-SE AO REDOR DA CÉLULA SOLAR (102) COM A ESTRUTURA (170) TENDO UM LADO INTERIOR QUE SE ESTENDE ACIMA DO SUPORTE E ESTÁ VOLTADO EM DIRECÇÃO AO ELEMENTO ÓPTICO (106). UM ENCAPSULANTE (160) PODE SER POSICIONADO SOBRE O SUPORTE E CONTIDO ENTRE O ELEMENTO ÓPTICO (106) E A ESTRUTURA (170). O ENCAPSULANTE (160) PODE TER ALTURAS AMPLIADAS EM PONTOS DE CONTACTO COM O ELEMENTO ÓPTICO (106) E A ESTRUTURA (170) E UMA ALTURA REDUZIDA ENTRE OS PONTOS DE CONTACTO AFASTADOS DO ELEMENTO ÓPTICO (106) E DA ESTRUTURA (170).

Description

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DESCRIÇÃO "MÓDULO DE SISTEMA FOTOVOLTAICO CONCENTRADO UTILIZANDO CÉLULAS SOLARES DE SEMICONDUTOR III-V"

Antecedentes

As células solares são utilizadas para converter energia solar ou radiante em electricidade. Historicamente, a energia solar (tanto no espaço como terrestremente) tem sido predominantemente proporcionada por células solares de silício (Si). Nos vários últimos anos, no entanto, o fabrico em grande volume de células solares multijunção de elevada eficiência tem permitido a consideração desta tecnologia alternativa para a geração energia terrestre. Em comparação com Si, as células multijunção III-V são geralmente mais resistentes a radiação e têm maiores eficiências de conversão de energia, mas tendem a custar mais. Algumas células multijunção III-V actuais têm eficiências de energia que excedem 27%, ao passo que tecnologias de silício geralmente atingem somente aproximadamente 17% de eficiência. Sob concentração, algumas células multijunção III-V actuais têm eficiências de energia que excedem 37%. Quando a necessidade por potência muito alta ou geradores solares menores são primordiais em uma nave espacial ou outro sistema de energia solar, células multijunção são com frequência utilizadas ao invés de, ou em combinações híbridas com, células à base de Si para reduzir o tamanho do gerador.

De modo geral, as células multijunção são de polaridade n-em-p e são compostas de compostos

InGaP/(In)GaAs/Ge. As camadas de células solares multijunção de semicondutor composto III-V podem ser crescidas via deposição química de vapores metalorgânicos (MOCVD) sobre substratos de Ge. A utilização do substrato 2 de Ge permite que uma junção seja formada entre n- e p-Ge. As estruturas de células solares podem ser crescidas sobre substratos de Ge de 100 mm de diâmetro (4 polegadas) com uma densidade de massa média de aproximadamente 86 mg/cm2.

Em algumas células multijunção, a célula do meio é uma célula InGaAs em oposição a uma célula GaAs. A concentração de indio pode estar no intervalo de aproximadamente 1,5% para a célula do meio InGaAs. Em algumas implementações, tal disposição exibe eficiência aumentada. As camadas de InGaAs são combinadas substancialmente perfeitamente reticuladas com o substrato de Ge.

Independentemente do tipo de células utilizado, um problema conhecido com os sistemas de energia solar é que células solares individuais podem tornar-se danificadas ou sombreadas por uma obstrução. Por exemplo, o dano pode ocorrer como um resultado da exposição de uma célula solar a condições ambientais duras. A capacidade de condução de corrente de um painel tendo uma ou mais células solares danificadas ou sombreadas é reduzida, e a saida de outros painéis em série com este painel inclina para trás as células danificadas ou sombreadas. A voltagem através das células danificadas ou sombreadas assim aumenta em uma polaridade inversa até a voltagem de saida completa de todos os painéis na série ser aplicada às células danificadas ou sombreadas no painel em questão. Isto faz com que as células danificadas ou sombreadas enguicem.

Como um sistema de célula solar para aplicações terrestres tem milhares de células solares, sua saída de voltagem está normalmente no intervalo de centenas de volts, e sua saída de corrente está no intervalo de dezenas de amperes. Nestes níveis de potência de saída, se os terminais de células solares não são protegidos, descarga eléctrica incontrolável na forma de faíscas tende a ocorrer, e isto pode causar dano às células solares e ao sistema inteiro. 3 A célula solar multijunção forma parte de um receptor de células solares que pode ser utilizado no sistema de células solares concentrador. Os receptores de células solares podem ser utilizados em ambientes onde a água, o calor extremo, e a humidade podem erodir o desempenho e/ou produzir falha. Padrões e qualificações de testes foram instituídos para garantir que um receptor de células solares cumpra requisitos mínimos durante a utilização. Um padrão de indústria específico é IEC62108. Receptores de células solares devem ser construídos de uma maneira que cumpra os requisitos destes padrões para assegurar o desempenho apropriado.

SUMÁRIO

Um aspecto da presente memória descritiva é um módulo de células solares para utilização em um sistema de concentração solar para converter energia solar em electricidade que inclui um alojamento com uma série de lentes emparelhadas e receptores de células solares com cada uma das lentes posicionada ao longo de uma porção superior do alojamento e cada um dos receptores de células solares espaçado ao longo de uma porção inferior do alojamento. Os receptores de células solares incluem um suporte, uma célula solar montada sobre o suporte e têm uma ou mais camadas de semicondutor composto III-V, e um elemento óptico posicionado sobre a célula solar entre a célula solar e a lente emparelhada e definindo um canal óptico com uma entrada ampliada que está voltada em direcção à lente emparelhada e uma saída reduzida que está voltada em direcção à célula solar que concentra a energia solar na célula solar. 0 receptor de células solares pode incluir uma estrutura posicionada sobre o suporte com uma altura acima do suporte que é maior que a célula solar. A estrutura pode estender-se ao redor de e encerrar a célula 4 solar em um espaço interior. Um encapsulante pode ser contido dentro do espaço interior entre o elemento óptico e a estrutura e pode cobrir porções do suporte e da célula solar. 0 encapsulante pode ter alturas de borda exterior ampliadas em cada um do elemento óptico e da estrutura.

Claro, a presente invenção não limita-se às caracteristicas e vantagens anteriores. Aqueles peritos na especialidade reconhecerão caracteristicas e vantagens adicionais ao ler a seguinte descrição detalhada, e ao ver os desenhos de acompanhamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será agora descrita mais completamente a seguir no presente documento com referência aos desenhos de acompanhamento, em que algumas, mas não todas as formas de realização da invenção são mostradas. Os desenhos que ilustram as formas de realização são representações esquemáticas não a escala. Para o propósito da presente descrição e das reivindicações apensas, todos os intervalos incluem os pontos máximos e mínimos divulgados e incluem quaisquer intervalos intermediários nos mesmos, que podem ou podem não ser enumerados especificamente no presente documento. A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma implementação de um módulo de células solares. A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma implementação de um elemento óptico secundário. A Figura 3 é uma vista parcialmente explodida em perspectiva de uma implementação de um receptor de células solares. A Figura 4 é uma vista parcialmente explodida em perspectiva que ilustram a célula solar e o substrato cerâmico metalizado da Figura 3 em mais detalhe. 5 A Figura 5 é uma vista seccional da célula solar, o substrato cerâmico metalizado e o dissipador de calor ao longo da linha X-X' da Figura 3. A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um receptor de células solares com uma estrutura e encapsulante. A Figura 7 é uma vista em secção transversal cortada ao longo da linha Y-Y' da Figura 6. A Figura 8 é uma vista em secção transversal do encapsulante posicionado dentro de uma estrutura. A Figura 9 é uma vista em secção transversal do encapsulante posicionado dentro de uma estrutura. A Figura 10 é uma vista em secção transversal do encapsulante posicionado dentro de uma estrutura.

DESCRIÇÃO DETALHADA A Figura 1 ilustra uma implementação de um módulo de células solares 200 compreendendo um gerador de lentes 210 e receptores de células solares correspondentes 100. Cada uma das lentes 210 é alinhada com um dos receptores de células solares 100. 0 módulo de células solares 200 pode incluir vários números de lentes 210 e receptores de células solares 100. A Figura 1 inclui um módulo 200 com quinze lentes 210 e receptores de células solares 100 alinhados em um gerador 3x5.

As lentes 210 são formadas sobre uma lâmina continua 211 de material óptico (por exemplo, acrílico). Em algumas implementações, regiões da lâmina 211 não formadas nas lentes 210 são feitas parcialmente ou inteiramente opacas. Por meio da formação das lentes 210 fora de uma lâmina contínua 211, custos podem ser diminuídos substancialmente. Primeiro, por meio da produção das lentes 210 sobre grandes lâminas, custos de produção são diminuídos. Segundo, custos de montagem são diminuídos porque somente um item (isto é, a lâmina 211 de lentes) necessita de ser alinhado com os 6 receptores de células solares 100. Nesta implementação, a lâmina 211 está situada no cimo de uma estrutura de alinhamento 221 de um alojamento 220.

Uma ou mais aberturas de ventilação 228 podem ser posicionadas no alojamento 220. As aberturas 228 podem ser posicionadas para facilitar o fluxo de ar através do alojamento 220. Em uma forma de realização, as aberturas 228 são posicionadas nas paredes laterais do alojamento 220 e aproximadamente 3" abaixo das lentes 210. 0 tamanho das aberturas 228 pode variar. Em uma forma de realização, cada abertura tem uma forma circular com um diâmetro de aproximadamente 1". Uma cobertura 229 pode estender-se através das aberturas 228 e agir como um filtro para impedir a introdução de humidade e detritos no alojamento 220. A cobertura 229 pode ser construída de uma variedade de materiais, que incluem, mas não são limitados a GORETEX, nylon, e polivinilideno. A estrutura 221 pode incluir uma pluralidade de elementos de alinhamento de estrutura, tais como buracos. Os elementos de alinhamento podem ser roscados ou de outro modo adaptados para receber um fecho. A lâmina 211 pode incluir elementos de alinhamento de lâminas tais como pinos, parafusos ou outras ferragens que alinham e se acoplam com os elementos de alinhamento de estrutura. Os elementos de alinhamento de estrutura e os elementos de alinhamento de lâminas estão localizados tal que por meio do acoplamento dos elementos de alinhamento de lâminas com os elementos de alinhamento de estrutura, cada uma das lentes 210 é alinhada com um receptor de células solares correspondente 100. Os elementos de alinhamento estão localizados geralmente em um ponto central definido por quatro das lentes 210. Em uma forma de realização, um elemento de alinhamento está localizado em um ponto central definido pelas lentes 210a, 210b, 210c, e 210d. Outro elemento de alinhamento pode estar localizado em um ponto 7 central definido por quatro outras lentes 210. Este modelo de localização dos elementos de alinhamento em um ponto central definido por quatro lentes pode continuar ao longo de toda a lâmina 211.

Em algumas implementações, a superfície de chão 222 do alojamento 220 compreende características de alinhamento que garantem que cada um dos receptores de células solares 100 esteja localizado em uma posição predeterminada. Estas características podem acoplar-se com cada um dos receptores de células solares 100.

Em algumas implementações, cada uma das lentes 210 é uma lente Fresnel. O receptor de células solares correspondente 100 é posicionado sobre a superfície 222 em uma extremidade oposta do alojamento 220. Cada um dos receptores de células solares 100 inclui uma célula solar correspondente 102 disposta na trajectória óptica da lente correspondente 210, isto é, tal que a célula solar correspondente 102 receba a luz que passa através da lente correspondente 210. Em algumas implementações, elementos ópticos adicionais são utilizados para colocar a célula solar na trajectória óptica da lente. Por exemplo, elementos ópticos secundários 104 correspondem com cada par dos receptores de células solares 100 e das lentes 210. Os elementos ópticos secundários 104 juntam a luz da lente 210 e direccionam a mesma na célula solar 102 do receptor de células solares 100. Em algumas implementações, cada um dos receptores de células solares 100 é proporcionado com um elemento óptico secundário correspondente 104.

Outro elemento óptico inclui um concentrador 106 que é posicionado entre cada um dos pares de receptores de células solares 100 e lentes 210. 0 concentrador 106 concentra a luz na célula solar 102.

Enquanto algumas lentes Fresnel podem concentrar mais luz do sol que algumas lentes convexas, as implementações podem utilizar qualquer tipo de lente 210 que concentra a 8 luz do sol incidente. Por exemplo, qualquer das lentes 210 pode tomar a forma de uma lente biconvexa, uma lente plano-convexa, ou uma lente convexa-côncava. As lentes 210 podem também compreender um revestimento multi-camadas anti-reflexo. Em um módulo 200, cada uma das lentes 210 pode ser a mesma, ou o módulo 200 pode incluir duas ou mais lentes diferentes 210.

Uma distância X medida entre a lâmina 211 que compreende as lentes 210 e as células solares 102 dos receptores de células solares correspondentes 100 pode ser escolhida com base no comprimento focal das lentes 210. Em algumas implementações, o alojamento 220 é disposto de modo que a célula solar 102 de cada respectivo receptor de células solares 100 é disposta em ou em torno do ponto focal da respectiva lente 210. Em algumas implementações, o comprimento focal de cada uma das lentes 210 está entre aproximadamente 25,4 cm (10 polegadas) e 76,2 cm (30 polegadas). Em algumas implementações, o comprimento focal de cada lente 210 está entre aproximadamente 38,1 cm (15 polegadas) e 50,8 cm (20 polegadas). Em algumas implementações, o comprimento focal de cada lente 210 é aproximadamente 40,085 cm (17,75 polegadas). Em algumas implementações, o comprimento focal de cada lente 210 varia, e o alojamento 220 proporciona múltiplas distâncias diferentes (por exemplo, aquelas que são maiores e/ou menores que a distância X) entre a lâmina 211 e a superfície 222. 0 alojamento 220 e a lâmina de lente 211 podem formar um espaço interior encerrado que protege os receptores de células solares 100 do ambiente.

Algumas implementações das lentes 210 concentram a luz do sol incidente a 1000 vezes a concentração normal (isto é, 1000 Sóis) ou mais. Outras implementações podem incluir outras concentrações. De modo geral, a eficiência de conversão de energia solar em electricidade aumenta sob 9 iluminação concentrada. Por exemplo, em aproximadamente 1000 Sóis, um único receptor de células solares pode gerar 25 watts ou mais de energia eléctrica. Em outro exemplo, em aproximadamente 470 Sóis ou mais, um único receptor de células solares pode gerar 14 watts ou mais de energia eléctrica. A quantidade de energia eléctrica que um receptor de células solares pode produzir pode variar dependendo de, por exemplo, a combinação de caracteristicas da célula solar (por exemplo, tamanho, composição) e propriedades da óptica associada (por exemplo, concentração, foco, alinhamento).

Em algumas implementações, as células solares 102 de cada um dos respectivos receptores de células solares 100 é uma célula solar III-V de tripla junção, com cada uma das três sub-células disposta em série. Em aplicações onde múltiplos módulos de células solares 200 são utilizados, os receptores 100 dos módulos de células solares 200 são ligados juntos tipicamente electricamente em série. No entanto, outras aplicações podem utilizar ligação paralela ou série-paralela. Por exemplo, os receptores 100 dentro de um dado módulo 200 podem ser ligados juntos electricamente em série, mas os módulos 200 são ligados um ao outro em paralelo.

Como foi explicado anteriormente, um elemento óptico secundário ("SOE") 104 pode ser posicionado entre a lente 210 e a célula solar correspondente 102. Uma implementação de um SOE é ilustrada na FIG. 2. O SOE 104 é disposto dentro do alojamento 220 do módulo de células solares 200 e é desenhado geralmente para colher energia solar concentrada por uma das lentes correspondentes 210. Em algumas implementações, cada um dos receptores de células solares 100 tem um respectivo SOE 104. Outros módulos 200 podem incluir menos de cada receptor de células solares 100 incluindo um SOE 104. 10 O SOE 104 compreende um elemento óptico 401 com uma entrada óptica 402 e uma saída óptica 403, um corpo 404 e abas de montagem 405. O SOE 104 é montado tal que o elemento óptico 401 é disposto acima da célula solar 102 do receptor de células solares correspondente 100. Enquanto pode variar dependendo da implementação, o SOE 104 é montado tal que a saída óptica 403 está aproximadamente a 0,5 milímetros da célula solar 102 (por exemplo, a dimensão 406 é aproximadamente 0,5 milímetros). Em algumas implementações, as abas de montagem 405 acoplam-se à superfície 222 do alojamento 220. O SOE 104 pode ser feito de metal, plástico, ou vidro ou outros materiais.

Em algumas implementações, o elemento óptico 401 tem uma secção transversal quadrada geralmente que se afunila desde a entrada 402 até a saída 403. A superfície de dentro 407 do elemento óptico reflecte a luz para baixo em direcção à saída 403. A superfície de dentro 407 é, em algumas implementações, revestida com prata ou outro material para reflectividade alta. Em alguns casos, o revestimento reflectivo é protegido por um revestimento de passivação tal como Si02 para proteger contra a oxidação, embaciamento ou corrosão. A trajectória desde a entrada óptica 402 até a saída óptica 403 forma um canal óptico afunilado que captura a energia solar da lente correspondente 210 e guia-a até a célula solar correspondente 102. Como foi mostrado nesta implementação, o SOE 104 compreende um elemento óptico 401 tendo quatro paredes reflectivas. Em outras implementações, formas diferentes (por exemplo, de três lados para formar uma secção transversal triangular) pode ser utilizada.

Sob condições ideais, a lente correspondente 210 associada ao SOE 104 foca a luz directamente à célula solar 102 sem a luz chocar contra o SOE 104. Na maioria das circunstâncias, a lente 210 não foca a luz directamente sobre a célula solar 102. Isto pode ocorrer devido a uma 11 variedade de causas, incluindo, mas não são limitadas a aberração cromática de um desenho de lente refractiva, mau alinhamento da célula solar 102 em relação à lente 210 durante a construção, mau alinhamento durante operação devido a erro do sensor, flexão estrutural, e carga de vento. Assim, sob a maioria das condições, a lente 210 foca a luz tal que reflecte a mesma fora do SOE 104. A diferença entre uma configuração ideal e uma configuração mau alinhada pode ser uma variação menor no posicionamento da lente 210 inferior a Io. O SOE 104 portanto age como um capturador de derramamento de luz para fazer com que mais luz atinja a célula solar 102 em circunstâncias quando a lente correspondente 210 não foca a luz directamente sobre a célula solar 102. O SOE 104 pode incluir uma região intermediária multi-camadas reflectiva tal como o tipo divulgado no Pedido de Patente U.S. N° de série 12/402.814 depositado em 12 de Março de 2009, que é incorporado no presente documento por referência em sua totalidade. A região intermediária multi-camadas reflectiva pode ser formada a partir de materiais diferentes e têm caracteristicas ópticas diferentes de modo que a reflectividade dos feixes de luz fora do SOE 104 e transmitidos à célula solar 102 optimiza a irradiação agregada sobre a superfície da célula solar 102 ao longo do espectro solar incidente. Por exemplo, em algumas implementações, a superfície interior 407 pode ser revestida com prata ou outro material para reflectividade alta. Em alguns casos, o revestimento reflectivo é protegido por um revestimento de passivação tal como SÍO2 para proteger o SOE 104 contra oxidação, embaciamento ou corrosão. O SOE 104 pode também homogeneizar (por exemplo, misturar) a luz. Em alguns casos, também tem algum efeito de concentração.

Em algumas implementações, a entrada óptica 402 tem forma quadrada e tem aproximadamente 49,60 mm x 49,60 mm 12 (dimensão 408), a saída óptica tem forma quadrada e tem aproximadamente 9,9 mm x 9,9 mm (dimensão 409) e a altura do elemento óptico é aproximadamente 70,104 mm (dimensão 410) . As dimensões 408, 409, e 410 podem variar com o desenho do módulo de células solares 200 e o receptor de células solares 100. Por exemplo, em algumas implementações as dimensões da saída óptica 403 são aproximadamente as mesmas que as dimensões da célula solar 102. Para um SOE 104 tendo estas dimensões, o semiângulo de inclinação é 15,8 graus.

Cada uma das células solares 102 pode ser uma célula solar de semicondutor composto III-V de tripla junção que compreende uma célula superior, uma célula do meio e uma célula inferior dispostas em série. Em outra forma de realização, as células solares 102 são células solares multijunção tendo polaridade n-em-p e compõem-se de compostos InGaP/(In)GaAs III-V sobre um substrato de Ge. Em cada caso, as células solares 102 são posicionadas para receber energia solar focada do SOE 104 e/ou da lente correspondente 210.

Um revestimento anti-reflectivo pode ser disposto sobre a célula solar 102. O revestimento anti-reflectivo pode ser um revestimento anti-reflectivo de multi-camadas que proporciona reflectância baixa sobre um certo intervalo de comprimento de onda, por exemplo, 0,3 a 1,8 ym. Um exemplo de um revestimento anti-reflectivo é uma pilha dieléctrica Ti0x/Al203 de camada dupla.

Como é ilustrado na Figura 3, as abas 405 do SOE 104 podem ser configuradas para unir o SOE 104 a uma braçadeira 116 via um ou mais fechos 118. A braçadeira 116 é proporcionada para montar o SOE 104 a um dissipador de calor 120 via um ou mais fechos 122. A braçadeira 116 é termicamente condutora de modo que a energia térmica gerada pelo SOE 104 durante operação pode ser transferida ao dissipador de calor 120 e dissipada. 13

Em uma forma de realização como foi mostrada nas Figuras 3 e 4, um concentrador 106 é disposto entre a saída 403 do SOE 104 e a célula solar 102. O concentrador 106 é preferentemente vidro e tem uma entrada óptica 108 e uma saída óptica 110. Em uma forma de realização, o concentrador 106 é vidro sólido. 0 concentrador 106 amplifica a luz que sai do SOE 104 e direcciona a luz amplificada em direcção à célula solar 102. Em algumas implementações, o concentrador 106 tem uma secção transversal geralmente quadrada que se afunila desde a entrada 108 até saída 110. Em algumas implementações, a entrada óptica 108 do concentrador 106 tem forma quadrada e tem aproximadamente 2 cm x 2 cm e a saída óptica 110 é aproximadamente 0,9 cm x 0,9 cm. As dimensões do concentrador 106 podem variar com o desenho do módulo de células solares 200 e o receptor de células solares 100. Por exemplo, em algumas implementações as dimensões da saída óptica 110 são aproximadamente as mesmas que as dimensões da célula solar 102. Em uma forma de realização, o concentrador 106 é um concentrador 2X. A superfície do fundo do concentrador 106 pode ser directamente unida à superfície superior da célula solar 102 utilizando um adesivo 151 tal como um adesivo de silicone. A célula solar 102 converte a luz que entra do sol directamente em electricidade pelo efeito fotovoltaico.

Em algumas formas de realização como é ilustrado nas Figuras 1 e 3, tanto um SOE 104 como um concentrador 106 são posicionados ao longo da trajectória óptica entre a lente correspondente 210 e a célula solar 102. Outras formas de realização podem incluir somente um destes elementos ópticos posicionados ao longo da trajectória óptica. Outras formas de realização podem não incluir nenhum destes elementos ao longo da trajectória óptica. Dentro de um módulo 200, cada um dos pares de lente 14 210/célula solar 102 pode incluir a mesma combinação ou combinações diferentes de elementos para direccionar a luz.

Como é ilustrado nas Figuras 3 e 4, um diodo de derivação 124 é ligado em paralelo com a célula solar 102. Em algumas implementações, o diodo 124 é um dispositivo semicondutor tal como um diodo de derivação Schottky ou uma junção p-n crescida epitaxialmente. Para propósitos de ilustração, o diodo de derivação 124 é um diodo de derivação Schottky. Terminais de ligação externos 125 e 127 são proporcionados para ligar a célula solar 102 e o diodo 124 a outros dispositivos, por exemplo, receptores de células solares adjacentes (não ilustrados). A funcionalidade do diodo de derivação 124 pode ser apreciada por meio da consideração de múltiplas células solares 102 ligadas em série. Cada célula solar 102 pode ser envisionada como uma bateria, com o cátodo de cada um dos díodos 124 sendo ligados ao terminal positivo da "bateria" associada e o ânodo de cada um dos diodos 124 sendo ligado ao terminal negativo da "bateria" associada. Quando um dos receptores de células solares ligados serialmente 100 torna-se danificado ou sombreado, sua saída de voltagem é reduzida ou eliminada (por exemplo, a abaixo de uma voltagem limiar associada ao diodo 124). Portanto, o diodo associado 124 torna-se inclinado para frente, e um corrente de derivação flui somente através deste diodo 124 (e não da célula solar 102) . Desta maneira, os receptores de células solares não danificados ou não sombreados 100 continuam a gerar electricidade a partir da energia solar recebida por aquelas células solares. Se não para o diodo de derivação 124, substancialmente toda a electricidade produzida pelos outros receptores de células solares passaria através do receptor de células solares sombreado ou danificado, destruindo-o, e criando um circuito aberto dentro de, por exemplo, o painel ou gerador. 15 0 receptor de células solares 100 também inclui um substrato cerâmico 126 tal como um substrato de alumina para montar da célula solar 102 e o dissipador de calor 120 para dissipar o calor gerado pela célula solar 102 durante operação. As Figuras 4 e 5 ilustram a célula solar 102 e o substrato cerâmico 126 em mais detalhe. O substrato cerâmico 126 tem superfícies superior e inferior metalizadas 128 e 130. Ambas as superfícies 128 e 130 do substrato cerâmico 126 são metalizadas para aumentar a capacidade de transferência de calor do substrato cerâmico 126, permitindo que o receptor de células solares 100 lide mais adequadamente com as rápidas mudanças temperatura que ocorrem devido a mudanças abruptas em condições de operação de células solares. Por exemplo, a célula solar 102 gera energia térmica quando converte luz em electricidade. Ter ambas as superfícies superior e inferior 128 e 130 do substrato cerâmico 126 metalizadas proporciona uma transferência mais rápida da energia térmica da célula solar 102 ao dissipador de calor 120 para a dissipação. A condição oposta ocorre quando a célula solar 102 torna-se sombreada repentinamente. Isto é, a célula solar 102 pára de produzir electricidade e rapidamente esfria como faz o SOE 104. As superfícies superior e inferior metalizadas 128 e 130 do substrato cerâmico 126 previnem que a célula solar 102 esfrie muito rapidamente por meio da transferência de energia térmica desde o dissipador de calor 120 até a célula solar 102, e dependendo das condições térmicas, ao SOE 104 também. A capacidade aumentada de transferência de calor do receptor de células solares 100 reduz a quantidade de stress transferida à interface entre a célula solar 102 e o substrato cerâmico 126 durante as rápidas mudanças de temperatura, assegurando uma interface célula solar-a-substrato confiável. A superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126 está em contacto com a célula solar 102 e tem 16 regiões condutoras separadas 132 e 134 para proporcionar trajectórias condutoras electricamente isoladas à célula solar 102. A primeira região condutora 132 proporciona um ponto de contacto eléctrico de ânodo para a célula solar 102 e a segunda região condutora 134 proporciona um ponto de contacto eléctrico de cátodo para a célula solar 102. A célula solar 102 tem uma superfície inferior condutora 136 fora da vista na Figura 4, mas visível na secção transversal da Figura 5 que é posicionada sobre e ligada à primeira região condutora 132 da superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126. A superfície superior oposta 138 da célula solar 102 tem uma área de contacto condutora 140 ligada à segunda região condutora 134 do substrato cerâmico 126.

Em uma forma de realização, a superfície inferior condutora 136 da célula solar 102 forma um terminal de ânodo da célula solar 102 e a área de contacto condutora 140 disposta na superfície superior 138 da célula solar 102 forma um terminal de cátodo. De acordo com esta forma de realização, a superfície inferior condutora 136 da célula solar 102 é posicionada sobre a primeira região condutora 132 do substrato cerâmico 126 e electricamente isolada da segunda região condutora 134 para assegurar a operação apropriada da célula solar 102. Em uma forma de realização, a primeira região condutora 132 do substrato cerâmico 126 é pelo menos parcialmente rodeada dos três lados pela segunda região condutora 134 em torno de uma região periférica do substrato cerâmico 126.

Em uma forma de realização, a área de contacto condutora 140 disposta na superfície superior 138 da célula solar 102 ocupa o perímetro da célula solar 102. Em algumas implementações, a área de contacto condutora superior 140 pode ser menor ou maior para acomodar o tipo desejado de ligação. Por exemplo, a área de contacto condutora superior 140 pode tocar somente um, dois ou três lados (ou porções 17 dos mesmos) da célula solar 102. Em algumas implementações, a área de contacto condutora superior 140 é feita tão pequena como possível para maximizar a área que converte energia solar em electricidade, enquanto ainda permite ligação eléctrica. Enquanto as dimensões particulares da célula solar 102 variarão dependendo da aplicação, dimensões padrão são aproximadamente de 1 cm2. Por exemplo, uma configuração padrão de dimensões pode ser aproximadamente 12,58 mm x 12,58 mm no geral, aproximadamente 0,160 mm de espessura, e uma área activa total de aproximadamente 108 mm2. Por exemplo, em uma célula solar 102 que tem aproximadamente 12,58 mm x 12,58 mm, a área de contacto condutora superior 140 pode ter aproximadamente 0,98 mm de largura e a área activa pode ter aproximadamente 10 mm x 10 mm. A área de contacto condutora superior 140 da célula solar 102 pode ser formada de uma variedade de materiais condutores, por exemplo, cobre, prata, e/ou prata revestida de ouro. Nesta implementação, é o lado de cátodo (isto é, emissor) de condutividade n da célula solar 102 que recebe a luz, e consequentemente, a área de contacto condutora superior 140 é disposta no lado de cátodo da célula solar 102. Em uma forma de realização, a área de contacto condutora superior 140 da célula solar 102 é ligada por fio à segunda região condutora 134 da superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126 via um ou mais fios de conexão 142. O número de fios de conexão 142 utilizado em uma implementação particular pode estar relacionado, entre outras coisas, à quantidade de corrente gerada pela célula solar 102. Geralmente, quanto maior a corrente, maior o número de fios de conexão 142 que são utilizados. O diodo de derivação 124 acopla-se a primeira região condutora 132 da superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126 à segunda região condutora 134. Em 18 uma forma de realização, um terminal de cátodo do diodo de derivação 124 é ligado ao terminal de ânodo da célula solar 102 via a primeira região condutora 132 do substrato cerâmico 126 e um terminal de ânodo do diodo de derivação 124 é electricamente ligado ao terminal de cátodo da célula solar 102 via a segunda região condutora 134 do substrato cerâmico 126. O terminal de ânodo da célula solar 102 é formado pela superfície condutora inferior 136 da célula solar 102 como foi descrito anteriormente e está fora da vista na Figura 4, mas visível na secção transversal da Figura 5. O terminal de cátodo da célula solar 102 é formado pela área de contacto condutora superior 140 da célula solar 102 também como foi descrito anteriormente.

Os terminais de ligação externos 125, 127 dispostos sobre a superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126 proporcionam o acoplamento eléctrico de um dispositivo à célula solar 102 e do diodo de derivação 124. Em algumas implementações, os terminais de ligação 125 e 127 correspondem a terminais de ânodo e cátodo, e são desenhados para aceitar fichas de porta-lâmpadas (não mostradas) para ligação a receptores de células solares adjacentes. A superfície superior 128 do substrato cerâmico 126 pode ser metalizada por meio da união de camadas de metalização 132 e 134 ao substrato. Em uma forma de realização, os buracos 144 são formados nas camadas de metalização 132, 134. A Figura 4 mostra o substrato cerâmico 126 tendo duas camadas de metalização 132 e 134 unidas à superfície de substrato superior 128 (a superfície metalizada inferior está fora da vista na Figura 4, mas visível na secção transversal da Figura 5). Protuberâncias correspondentes podem ser formadas sobre o substrato cerâmico 102. As protuberâncias são pelo menos parcialmente sentadas nos buracos 144 formados nas camadas de metalização 132 e 134. Os buracos 144 nas camadas de 19 metalização 132 e 134 são então preenchidos com um soldador ou outro tipo de material de conexão tal como um adesivo, unindo as camadas de metalização 132 e 134 à superfície superior 128 do substrato cerâmico 126. A superfície inferior 130 do substrato cerâmico 126 pode ser similarmente metalizada. Alternativamente, nenhuma protuberância é proporcionada sobre o substrato cerâmico 126 e o substrato é relativamente plano dentro das tolerâncias de fabrico normais. A Figura 5 ilustra uma vista em secção transversal da célula solar 102, o substrato cerâmico 126 e o dissipador de calor 120 do receptor de células solares 100 ao longo da linha marcada X-X' na Figura 3. O SOE 104, o concentrador de luz 106 e os terminais 125, 127 não são ilustrados na Figura 5 para a facilidade da ilustração. As superfícies superior e inferior 128 e 130 do substrato cerâmico 126 podem ter protuberâncias que são pelo menos parcialmente sentadas em buracos 144 formadas em camadas de metalização 132, 134 e 148 para unir as camadas de metalização ao substrato cerâmico 126 como foi descrito anteriormente. Alternativamente, o substrato cerâmico 126 é relativamente plano dentro das tolerâncias de fabrico normais. Em qualquer caso, as superfícies superior e inferior do substrato cerâmico 126 são metalizadas. A superfície metalizada superior 128 do substrato 126 tem regiões condutoras separadas 132 e 134 para proporcionar ligações do ânodo e do cátodo electricamente isoladas para a célula solar 102 como foi descrito anteriormente. A célula solar 102 tem uma superfície inferior condutora 136 ligada à região condutora 132 da superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126. Em uma forma de realização, a superfície inferior condutora 136 da célula solar 102 forma o terminal de ânodo da célula solar 102 e a área de contacto condutora 140 disposta na superfície superior 138 da célula solar 102 forma o 20 terminal de cátodo da célula solar 102. A superfície inferior condutora 136 da célula solar 102 é posicionada sobre a primeira região condutora 132 da superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126 e electricamente isolada da segunda região condutora 134 para assegurar a operação apropriada da célula solar 102. A superfície inferior 130 do substrato cerâmico 126 também tem uma camada de metalização 148 que é ligada ao dissipador de calor 120 com meios de união altamente termicamente condutores 150, tais como um adesivo epoxi preenchido com metal ou soldador. Preencher um adesivo epoxi tal como silicone com metal aumenta a condutividade térmica da interface entre o substrato cerâmico 126 e o dissipador de calor 120, melhorando ainda as características de transferência de calor do receptor de células solares 100. Em uma forma de realização, os meios de união altamente termicamente condutores 150 é um adesivo epoxi preenchido com metal tendo uma espessura tepoxl de aproximadamente 1 a 3 mils. O adesivo epoxi preenchido com metal pode ser aplicado à superfície metalizada inferior 130 do substrato cerâmico 126, do dissipador de calor 120 ou ambos e então curada para ligar o dissipador de calor 120 ao substrato 126. Em uma forma de realização, o dissipador de calor 120 é um dissipador de calor de alumínio extruído de peça única como foi mostrado na Figura 3.

O receptor de células solares 100 podem ser fabricados por meio da provisão do substrato cerâmico metalizado 126 e ligando a superfície inferior condutora 136 da célula solar 102 à primeira região condutora 132 da superfície superior metalizada 128 do substrato 126. A área de contacto condutora 140 disposta na superfície superior 138 da célula solar 102 é ligada à segunda região condutora 134 da superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126, por exemplo, via um ou mais fios de conexão 142. O 21 dissipador de calor 120 é ligado à superfície metalizada inferior 130 do substrato cerâmico 126 com o adesivo epoxi preenchido com metal 150.

Como é ilustrado na Figura 6, uma estrutura 170 pode ser unida à superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126 e estender-se ao redor da célula solar 102 e componentes relacionados. A estrutura 170 inclui uma região central aberta 174 e forma uma barragem para um encapsulante 160 que cobre uma porção do receptor de células solares 100. O encapsulante 160 protege o receptor de células solares 100 dos elementos ambientais tais como água (por exemplo, chuva, gelo, neve) variações de temperatura, e humidade. A estrutura 170 pode também formar um escudo para proporcionar protecção de feixes fora do eixo e para vedação dos terminais de ligação 125, 127. A estrutura 170 pode incluir várias formas de secção transversal quando vistas em um plano que se estende através dos lados inferior e superior 172, 173. A Figura 7 inclui uma forma rectangular com lados interior e exterior opostos 171, 177, e lados inferior e superior opostos 172, 173. A estrutura 170 pode também incluir uma variedade de outras formas de secção transversal dependendo da aplicação. Em uma forma de realização específica, a estrutura 170 inclui uma irregular forma. A estrutura (170) pode incluir um lado de fundo rebaixado que está voltado ao suporte para se estender sobre primeiro (125) e segundo (127) terminais eléctricos montados sobre o suporte e formando ligações ao ânodo e do cátodo cada uma com receptáculos para se acoplar a receptores de células solares adjacentes. A estrutura 170 pode ser sólida como é ilustrado na Figura 7, ou pode ser oca com um espaço interior aberto 178 como é ilustrado na Figura 9. Isto é, a estrutura pode incluir um interior oco que é preenchido com um material (181) para prevenir fuga do encapsulante. A Figura 9 inclui a estrutura 170 completamente circundando o 22 espaço interior 178. Em outra forma de realização (não ilustrada), a estrutura 170 circunda basicamente três lados do espaço interior 178 com o espaço interior 178 sendo exposto ao lado inferior (isto é, oposto ao lado superior 173) . A estrutura 170 pode ser construída de uma ou mais peças. Em uma forma de realização, a estrutura 170 é construída de duas substancialmente peças em forma de L. As formas exterior e interior da estrutura 170 podem variar dependendo da aplicação. A forma exterior é formada pelos lados exteriores 177 da estrutura 170, e a forma interior é formada pelos lados interiores 171. A Figura 6 inclui uma estrutura 170 com formas interior e exterior quadradas. As formas interior e exterior podem também incluir, mas não são limitadas a rectangular, circular, oval, e trapezoidal. Ainda, as formas interior e exterior podem ser iguais ou podem ser diferentes. A estrutura 170 pode ser construída de uma variedade de materiais, incluindo cerâmica. A Figura 7 ilustra uma secção transversal vista do encapsulante 160 posicionado dentro da estrutura 170 e sobre uma porção do receptor de células solares 100. O encapsulante 160 se estende sobre uma porção do concentrador 106, a superfície superior metalizada 128 do substrato cerâmico 126, porções da célula solar 102 incluindo á área de contacto 140, e os fios de conexão 142 que se estendem entre á área de contacto 140 e a superfície superior metalizada 128. O encapsulante 160 é impedido de se estender entre o concentrador 106 e a célula solar 102 por um adesivo transparente à luz 151 que liga o concentrador 106 à célula solar 102. O encapsulante 160 é inicialmente em um forma fluida para fluir nas várias áreas dentro da estrutura 170. O encapsulante 160 ainda cura a um estado mais sólido para proteger de forma permanente o receptor de células solares 23 100. Em uma forma de realização, o encapsulante 160 é SILGARD 184 disponível de Dow Corning Corporation. A Figura 8 é uma vista seccional simplificada similar à Figura 7 que ilustra as dimensões e o posicionamento da estrutura 170 e o encapsulante 160. A estrutura 170 inclui uma altura a medida entre um lado inferior 172 e um lado superior 173. A altura "a" proporciona para o lado superior 173 a ser posicionado ao longo de uma secção intermediária do concentrador 106 e estende-se do lado externo da superfície metálica superior 128 a uma maior distância que o lado inferior 109 do concentrador 106. Um lado interior 171 da estrutura 170 está voltado em direcção ao concentrador 106 e pode ser plano e alinhado, substancialmente perpendicular à superfície metálica superior 128. O lado interior 171 é posicionado a uma distância "b" da intersecção dos lados inferior e intermediário 109, 111 do concentrador 106. Em algumas formas de realização, a distância b pode ser entre 2,0 mm a 5,0 mm. A distância entre a estrutura 170 e concentrador 106 e as características físicas do encapsulante 160 causam uma alta tensão superficial no encapsulante 160 quando é colocado dentro do espaço interior 178. Isto faz com que o encapsulante 160 eleve o lado intermediário 111 do concentrador 106 e o lado interior 171 da estrutura 170. Isto dá ao encapsulante 160 uma superfície superior substancialmente côncava com bordas interior e exterior alargadas 161, 162 e uma secção intermediária reduzida 163. A altura das bordas interior e exterior 161, 162 medidas desde a superfície metálica superior 128 está entre aproximadamente 1,0 mm e 3,0 mm. Em diversas formas de realização específicas, as alturas são entre aproximadamente 1,75 mm e 1,90 mm. As alturas do encapsulante 160 pode ser diferente na borda interior 161 que na borda exterior 162. A altura da secção intermediária 24 163 é entre 0,50 mm a 2,0 mm. Em diversas formas de realização especificas, esta altura está entre aproximadamente 0,65 mm e 0,85 mm. 0 receptor de células solares inclui fios de conexão (142) que se estendem entre a célula solar (102) e o suporte, os fios de concessão (142) sendo completamente cobertos pelo encapsulamente. Como é ilustrado nas Figuras 7 e 8, a altura do encapsulante 160 acima da superfície metálica superior 128 é adequada para cobrir os fios de conexão 142 (que se estendem acima de superfície 128 em aproximadamente 0,35 mm e 0,40 mm). A altura do encapsulante 160 acima dos fios de conexão 142 está entre aproximadamente 0,20 mm e 0,50 mm. Em diversas formas de realização específicas, a altura acima dos fios de conexão 142 está entre aproximadamente 0,32 mm e 0,41 mm. A Figura 7 inclui a estrutura 170 posicionada completamente sobre a superfície superior 128 do substrato 126. A estrutura 170 pode também estender-se para o lado externo além da superfície 128 como é ilustrado na Figura 9. A estrutura 170 é posicionada com o lado exterior 177 posicionado lateralmente do lado externo da superfície 128 e sobre o dissipador de calor 120. Um material 180 é posicionado entre a estrutura 170 e o dissipador de calor 120. O material 180 pode ser um adesivo para unir a estrutura 170 ao dissipador de calor 120 e/ou um vedante para prevenir fuga do encapsulante 160.

Em uma forma de realização de um receptor de células solares 100 como é ilustrado na Figura 9, os meios de união 150 é SILGARD 577. SILGARD 577 é também utilizado como um tratamento de borda ao redor da superfície metalizada inferior 130, e como o material 180 entre a estrutura 170 e o dissipador de calor 120. O espaço interior 178 da estrutura 170 é preenchido com um material 181. Este material 181 pode também ser posicionado ao redor do lado 25 exterior 177 da estrutura 170. Em uma forma de realização, o material 181 é silicone SS-109.

Em outra forma de realização (não ilustrada), a estrutura 170 é completamente posicionada sobre o dissipador de calor 120 e não se estende sobre a superfície 128 .

Em uma forma de realização como é ilustrado na Figura 10, o lado interior 171 da estrutura 170 inclui um secção angular 175 que se dispõe em ângulo afastado do concentrador 106. A secção angular 175 estende-se desde um ponto intermediário ao longo do lado interior 171 até o lado superior 173 da estrutura 170. Em uma forma de realização específica, o ângulo do lado 175 substancialmente combina com o ângulo do lado intermediário 111 do concentrador 106. Isto proporciona para os lados 175 e 111 serem substancialmente paralelos. A secção angular 175 controla a altura da borda exterior 162. A secção angular 175 pode também controlar a altura da borda interior 161. Em uma forma de realização, a altura da borda interior 161 é a mesma que a altura na intersecção entre o lado interior 171 e a secção angular 175. A secção angular 175 pode estender-se completamente ao redor da estrutura 170, ou pode estar localizada ao longo de justamente um ou mais secções limitadas da estrutura 170. Em uma forma de realização, uma primeira secção angular 175 estende-se ao longo de uma primeira secção da estrutura 170 e está voltada em direcção a uma primeira face do concentrador rectangular 106, e uma segunda secção angular 175 estende-se ao longo de uma segunda secção oposta da estrutura 170 e está voltada em direcção a uma segunda face do concentrador rectangular. O ângulo da secção angular 175 pode ser o mesmo ao longo das várias secções da estrutura 170, ou pode variar. A estrutura 170 pode ser posicionada sobre um ou mais componentes do receptor de células solares 100. A Figura 6 26 inclui a estrutura 170 sendo posicionada sobre os terminais de ligação 125, 127 (não ilustrado na Figura 4). A estrutura 170 ainda inclui aberturas 176 que recebem cabos 190 que se ligam com os terminais de ligação 125, 127. Estas aberturas 176 podem somente se estender para dentro desde o lado exterior 177 e termina em um interior da estrutura 170 afastado do lado interior 171 para prevenir uma possível localização de fuga para o encapsulante 160. A estrutura 170 pode ainda se estender sobre o diodo de derivação 124. O lado inferior 172 da estrutura 170 pode incluir cortes que acomodam os vários componentes. Nestas várias formas de realização, o lado interior 171 da estrutura 170 é posicionada entre os componentes e a célula solar 102 para proporcionar uma superfície para o encapsulante 160 e para prevenir fuga do encapsulante. A estrutura 170 pode ser centrada ao redor do concentrador 106 e célula solar 102. Alternativamente, a estrutura 170 pode ser descentrada com uma secção da estrutura 170 sendo mais próxima ao concentrador 106 e a célula solar 102 que outra secção.

Em algumas formas de realização, a região central 174 da estrutura 170 é uma secção única. O encapsulante 160 pode ser introduzido na região central 174 e então é permitido que flua através da região 174 e cubra os vários componentes. A região central 174 pode também ser divida em duas ou mais secções separadas. A construção do receptor de células solares 100 requer que o encapsulante 160 seja introduzido separadamente em cada uma das secções.

Durante a montagem, a estrutura 170 é unida ao substrato 126 e/ou dissipador de calor 120. Um adesivo pode ser utilizado para a união e também para prevenir a fuga do encapsulante 160 durante etapas de montagem posteriores.

Após a união da estrutura 170, o encapsulante 160, que pode será base de silicone, é introduzido no espaço interior 178. O encapsulante 160 tem uma tensão superficial 27 que causa alturas aumentadas nas bordas exteriores. Após a introdução, o encapsulante 160 é curado por meio de calor ou outro processo adequado. A célula solar 102 pode ser um dispositivo multijunção III-V com um número de sub-células solares proporcionadas em uma disposição empilhada. A célula solar 102 pode incluir sub-células superior, do meio, inferior tendo gaps de energia para maximizar a absorção da energia solar. Uma célula solar aplicável é divulgado em Pedido U.S. Pedido n° de série 12/148.553 depositado em 18 de Abril de 2008, que é no presente documento incorporado por referência em sua totalidade. A braçadeira 116 (Figura 3) pode estender-se sobre a estrutura 170 com os fechos 122 unindo o dissipador de calor 120 a pontos do lado de fora da estrutura 170. Um lado inferior da braçadeira 116 pode estar em contacto contra ou estar acima do lado superior 173 da estrutura 170. Alternativamente, a braçadeira 116 pode ser posicionada dentro da região central 174 da estrutura 170.

Em várias implementações descritas no presente documento, uma célula solar de semicondutor composto III-V de tripla junção é utilizada, mas outros tipos de células solares poderiam ser utilizadas dependendo da aplicação. As células solares 102 podem ser feitas de, por exemplo, silício (incluindo amorfo, nanocristalino, ou protocristalino), telurieto de cádmio, CIGS (disselenieto de cobre índio e gálio), CIS (película de calcopirita de selenieto de cobre e índio (CuInSe2>), arsenieto de gálio (por exemplo, multijunções GaAs), corante de absorção de luz (por exemplo, corante metalorgânico de ruténio), ou semicondutores orgânicos (por exemplo, polifenileno vinileno, ftalocianina de cobre ou fulerenos de carbono).

Uma vez que um único módulo de células solares 200 pode não produz suficiente electricidade para uma dada aplicação, dois ou mais módulos de células solares 200 28 podem ser agrupados juntos em um gerador. Estes geradores são algumas vezes referidos "painéis" ou "painéis solares".

Embora formas de realização particulares da presente invenção tenham sido mostradas e descritas, será compreendido por aqueles peritos na especialidade que, com base nos ensinamentos no presente documento, mudanças e modificações podem ser feitas sem se afastar desta invenção e seus aspectos mais amplos e, portanto, as reivindicações apensas são par abranger dentro do seu âmbito todas tais mudanças e modificações conforme estejam dentro do âmbito desta invenção. Além disso, é para ser compreendido que a invenção é unicamente definida pelas reivindicações apensas.

Será compreendido por aqueles dentro da especialidade que, em geral, os termos utilizadas no presente documento, e especialmente nas reivindicações apensas (por exemplo, corpos das reivindicações apensas) geralmente têm a intenção de serem termos "abertos" (por exemplo, o termo "incluindo" deve ser interpretado como "incluindo, mas não são limitados a, " o termo "tendo" deve ser interpretado como "tendo pelo menos," o termo "inclui" deve ser interpretado como "inclui, mas não é limitado a, " "compreender" e variações dos mesmo, tal como, "compreende" e "compreendendo" são para ser interpretados em um sentido aberto, inclusivo, que é como "incluindo, mas não são limitados a," etc.). Será ainda compreendido por aqueles dentro da especialidade que se um número específico de uma recitação reivindicação introduzida tem a intenção de, tal intenção será explicitamente recitada na reivindicação, e na ausência de tal recitação tal intenção não está presente. Por exemplo, como um ajudante ao entendimento, as seguintes reivindicações apensas podem conter a utilização das frases introdutórias "pelo menos um" e "um ou mais" para introduzir recitações de reivindicação. No entanto, a utilização de tais frases não deve ser interpretada para 29 implicar que a introdução de uma recitação de reivindicação pelos artigos indefinidos "um" ou "um" limita qualquer reivindicação particular que contém tal recitação de reivindicação introduzido a invenções que contêm somente um tal recitação, mesmo quando a mesma reivindicação inclui as frases introdutórias "um ou mais" ou "pelo menos um" e artigos indefinidos tais como "um" ou "uma" (por exemplo, "um" e/ou "uma" devem tipicamente ser interpretados para significar "pelo menos um" ou "um ou mais"); o mesmo é verdadeiro para a utilização de artigos definidos utilizados para introduzir recitações de reivindicação. Além disso, mesmo se um número especifico de uma recitação de reivindicação introduzida é explicitamente recitado, aqueles peritos na especialidade reconhecerão que tal recitação deve tipicamente ser interpretada para significar pelo menos o número recitado (por exemplo, a mera recitação de "duas recitações," sem outro modificadores, tipicamente significa pelo menos duas recitações, ou duas ou mais recitações).

Lisboa, 06.03.2012

Claims (9)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um módulo de células solares para utilização em um sistema de concentração solar para converter energia solar em electricidade, caracterizado por o módulo de células solares incluir um alojamento (220) com uma série de lentes emparelhadas (210) e receptores de células solares (100) com cada uma das lentes (210) posicionada ao longo de uma porção superior do alojamento (220) e cada um dos receptores de células solares (100) espaçado ao longo de uma porção inferior do alojamento (220), os receptores de células solares (100) incluindo um suporte, uma célula solar (102) montada sobre o suporte e compreendendo uma ou mais camadas de semicondutor composto III-V, e um elemento óptico (106) posicionado sobre a célula solar (102) entre a célula solar (102) e a lente emparelhada (210) e definindo um canal óptico com uma entrada ampliada (108) que está voltada em direcção à lente emparelhada (210) e uma saida reduzida (110) que está voltada em direcção à célula solar (102) que concentra a energia solar na célula solar (102), o receptor de células solares (100)compreendendo: uma estrutura (170) posicionada sobre o suporte e tendo uma altura acima do suporte que é maior que a célula solar (102), a estrutura (170) estendendo-se ao redor de e encerrando a célula solar (102) em um espaço interior; e um encapsulante (160) contido dentro do espaço interior entre o elemento óptico (106) e a estrutura (170) e porções de cobertura do suporte e da célula solar (102), o encapsulante (160) tendo alturas de borda exterior ampliadas em cada um do elemento óptico (106) e da estrutura (170) .

2. O módulo de células solares de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as alturas de borda exterior estarem em um intervalo de entre aproximadamente 2 1,0 mm a 3,0 mm e uma secção intermediária do encapsulante (160) ter uma altura em um intervalo de entre aproximadamente 0,50 mm a 1,0 mm.

3. 0 módulo de células solares de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a altura de borda exterior no elemento óptico (106) ser diferente da altura de borda exterior na estrutura (170).

4. 0 módulo de células solares de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estrutura (170) incluir um lado de fundo rebaixado que está voltado ao suporte para se estender sobre primeiro (125) e segundo (127) terminais eléctricos montados sobre o suporte e formando ligações do ânodo e do cátodo cada uma com receptáculos para se acoplar a receptores de células solares adjacentes.

5. O módulo de células solares de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda fios de conexão (142) que se estendem entre a célula solar (102) e o suporte, os fios de conexão (142) sendo completamente cobertos pelo encapsulante (160).

6. 0 módulo de células solares de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o encapsulante (160) cobrir os fios de conexão (142) e estender-se acima dos fios de conexão (142) por uma altura em um intervalo de entre aproximadamente 0,20 mm a 0,50 mm.

7. 0 módulo de células solares de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estrutura (170) incluir um lado interior (171) que se estende acima do suporte e está voltado em direcção ao elemento óptico (106) 3 com o lado interior (171) sendo posicionado entre 2,0 mm a 5,0 mm afastado do elemento óptico (106).

8. O módulo de células solares de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a estrutura (170) incluir um interior oco que é preenchido com um material (181) para prevenir fuga do encapsulante (160).

9. O módulo de células solares de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o suporte ser montado em um dissipador de calor (120) e pelo menos uma porção da estrutura (170) ser posicionada directamente sobre o dissipador de calor e afastado do suporte. Lisboa, 06.03.2012