[發明專利]具有基于全內反射的集成光引導結構的光伏模塊

在審

• 申請號: 201580057097.2
• 申請日: 2015-08-18
• 公開（公告）號: CN107078171A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: G.佩哈茲;B.拉姆普雷奇特;C.索梅;W.內米茨;V.施米特
• 申請（專利權）人: 約阿內研究院
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/048;H01L31/056;H01L31/054
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 申屠偉進,鄭冀之

技術領域

本發明涉及一種光伏模塊，其包括布置成與彼此間隔開并且嵌入在包封材料（特別地，包封膜，以及可能地，背側膜和可透光蓋板）中的至少一個側面上的多個電連接的太陽能電池。

背景技術

光伏模塊一般包括多個太陽能電池，其與彼此電連接并且以平面方式布置在光伏模塊的內部中。在各個太陽能電池之間，并且特別地在光伏模塊的邊緣上，存在未被太陽能電池覆蓋并且因而不可用于使用太陽能的區域。各個電池之間的間隙一般相對狹窄，但是模塊的性能由通常近似2cm寬的邊緣限制，該邊緣是非電活性的并且當前還不可使用，使得總計僅大約90%的模塊表面覆蓋有太陽能電池并且可用于將日光轉換成能量，其總的來說是不容忽視的未被使用表面區域。為了最小化這種可轉換的太陽能的損失，最近已經建議了使用結構化膜的許多不同的解決方案，利用該結構化膜，意圖支持其中不存在太陽能電池的那些區域中的日光反射到其中存在太陽能電池的區域，以便最大化能量產額。

例如，US 5,994,641描述一種光伏模塊，其中使用背側膜，該背側膜設有光反射部件，特別地設有對稱、V形狀鋸齒輪廓，并且其傾斜表面上的入射光意圖被反射到設有太陽能電池的區域。這樣的解決方案的缺陷在于，V形狀鋸齒輪廓被體現（embody）為對稱的，并且光既被反射到光伏模塊的中心，又被反射到其外部，使得再次地，僅未直接撞擊太陽能電池的光中的小部分可以被反射到它們上并且可用于產生能量。

另一個這樣的解決方案描述在WO 2010/096700中，其中微型有壓紋的、反射性、光學膜布置在未被太陽能電池覆蓋的光伏模塊的那些區域中。在該解決方案中，同樣地，使用箔或膜，其中對基本上規則的棱柱形狀結構進行壓紋，并且利用其嘗試借助于反射而獲取入射在未覆蓋有太陽能電池的光伏模塊的區域上的光，使得其可以被轉換成電能，因為存在將所述入射光反射到存在于光伏模塊中的太陽能電池上的嘗試。在該文獻中，同樣地，所使用的結構本質上具有對稱棱柱的形狀，并且因而不確保光僅在期望的方向上反射到太陽能電池。然而，在所有的當前已知系統中，使結構化膜設有反射涂層、尤其是金屬涂層是必要的。

從JP 2006 049487A得知的是具有多個電連接的太陽能電池的光伏模塊，該太陽能電池布置成與彼此間隔開，并且至少部分地嵌入在包封膜中。在這些光伏模塊中，包封被體現為使得其不延伸到蓋板或背側覆蓋物的邊緣，以便能夠在層壓過程之后維持光伏模塊的功能性。該文獻的目標是體現棱柱結構的包封，使得棱柱不完全被包封材料封閉，以便能夠維持系統功能性。

此外，一種太陽能模塊從EP 2 571 062 B1得知，其中太陽能電池單元布置在背側板上，使得太陽能電池的底表面面向背側板，并且光接收側被體現為與底表面相對。

發明內容

本發明的目的是制作可用的光伏模塊，利用其可能的是，不僅將撞擊各個太陽能電池的光用于轉換成能量，而且特別地反射撞擊光伏模塊的自由邊緣區域的光，使得所述光撞擊模塊內部中的太陽能電池并且可以用于轉換成電能，并且因而光伏模塊的能量產額相比于常規的光伏模塊而顯著增加。

為了實現該目的，發明的光伏模塊本質上特征在于，體現棱柱狀結構的光引導膜集成在光伏模塊的沒有太陽能電池的區域中，在于光引導膜的棱柱狀結構布置成使得棱柱狀結構和互補的空氣和氣體包裹體（inclusion）交替布置，在于入射在光引導棱柱狀結構上的光被朝向太陽能電池引導，在于包封膜布置在太陽能電池的兩側上，并且體現光引導、棱柱狀結構的膜布置在包封膜的內部中，并且在于體現光引導棱柱狀結構的箔可能被透明聚合物膜覆蓋。由于體現光引導棱柱狀結構的膜在沒有太陽能電池的區域中被集成到光伏模塊中，因此可以反射入射光的元件是可用的。此外，由于作為棱柱狀結構的體現，通過非常具體地成形的反射表面的體現使目標反射是可能的。此外，由于光引導膜的棱柱狀結構布置成使得入射在光引導棱柱狀結構上的光被朝向太陽能電池引導，因此確保入射在光伏模塊的邊緣區域上的光也不保持未被使用，而是替代地被朝向光伏模塊的中心反射，在那里其入射在太陽能電池上，在所述太陽能電池中光能被轉換成電能，使得光伏模塊的能量產額總體增加至幾乎可能能量產額的100%。具有與膜的棱柱狀結構互補的幾何形狀的帶有空氣和氣體包裹體的交替區域特別地體現在其中布置光引導膜的棱柱狀結構的那些區域中。由于這些同樣棱柱狀結構，可能的是在不必向光引導膜的棱柱狀結構上添加諸如金屬層之類的反射涂層的情況下引導光。發明的光伏模塊的一個本質優點在于，必須施加到棱柱狀結構以便確保入射光被反射的反射涂層是不必要的，使得模塊可以以明顯更簡單且更成本有效的方式被配置。