[实用新型]一种车载太阳能天窗

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种车载太阳能天窗。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，其应用领域广泛，其中一个比较重要的应用领域为车载太阳能天窗。

现有技术中的车载太阳能天窗一个重要用途是降低汽车在高温天气下、室外长时间停车时的车内温度。车载太阳能天窗在原有汽车天窗的玻璃层中加入太阳能电池板，其输出端与蓄电池相连接，控制单元与车内空调温度传感器相连接。汽车在室外行驶或者停泊时，太阳能电池会向蓄电池进行充电。当汽车停泊时，天窗控制单元根据车内的温度来控制蓄电池驱动鼓风机，使室内空气与室外进行对流，极大地降低车厢内部的“孤岛”效应，降低汽车在高温室外行驶或者停泊时的车厢温度，消除用户进入车厢时的不舒适感。

太阳能天窗的另一个作用满足车内的采光需求，因透光性的要求，薄膜太阳能电池是该应用的首选。目前车载太阳能天窗一般采用多晶硅薄膜太阳能电池或者级联的薄膜太阳能电池，其厚度控制在几个微米范围内，且不能使用反射式的背板电极，总体效率较低。如图1所示的现有技术的车载太阳能天窗，包括玻璃保护层1、玻璃基层2以及太阳能电池的电池片3和透明电极4。玻璃保护层1覆盖在电池片3的光入射面，用于电池片3的密封、绝缘或防水等。利用制绒技术在电池片3光入射面刻制金字塔等褶皱结构，形成制绒面，以降低光在电池片3光入射面的反射，将太阳光以大角度散射到电池片3的硅有源层中，能有效提高光在硅有源层中的传输距离，提高薄膜太阳能电池的效率。但是由于电池片3与玻璃保护层1之间存在空气间隙层5，玻璃保护层1、空气间隙层5与电池片3之间的折射率不匹配，会导致光在从玻璃保护层1进入电池片3的过程中产生较大的反射，这极大地影响薄膜太阳能电池的效果，也影响到太阳能天窗的采光效果。

另外，现有技术的车载太阳能天窗在玻璃保护层1的光入射面，玻璃与空气的界面存在反射，影响了进入到薄膜太阳能电池的光的总量。

针对上述问题，一方面，现有技术中的解决方案是直接在玻璃保护层1光入射面制作减反射微纳结构，通过调制微纳结构的尺寸可以调制玻璃保护层表面等效折射率并使其与空气相匹配，从而大幅度减少交界面的反射，实现广角和宽光谱的响应。但是由于玻璃保护层1光入射面长期与外界接触，表面的污染会使得这种微纳结构逐渐失去其减反射的效果，并且更换这种带结构的玻璃保护层会使整个太阳能天窗的维护成本大大提高，并不适用于产业太阳能天窗的应用。

另一方面，现有技术的太阳能天窗的玻璃基层2的光出射面不设置有任何结构，因为其表面较为平整，会使出射光线限制在一个较小的角度，不利于车内整体的采光。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种车载太阳能天窗，在提高车载天窗的采光效果的同时，降低车载天窗的成本，改善太阳光入射车内时的均匀性。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型技术方案如下：

一种车载太阳能天窗，它包括玻璃保护层、玻璃基层和太阳能电池片，所述太阳能电池片位于所述玻璃保护层和玻璃基层之间，所述玻璃保护层和所述电池片之间设置有聚合物匹配层，所述玻璃保护层的光入射面设置有聚合物减反射膜，所述玻璃基层的光出射面设置有聚合物增透膜。

进一步地，所述聚合物匹配层的折射率大于玻璃保护层的折射率，且小于电池片的折射率。三层材料形成了过渡的折射率梯度，大大减少了各种材料交界面的反射，提高了光伏转换效率。

进一步地，所述电池片的光入射面通过制绒技术设置有制绒面，所述聚合物匹配层靠近电池片一侧与所述制绒面相匹配。用聚合物匹配层代替了空气间隙层，使三层的折射率匹配，增加了光的入射效果。

进一步地，所述聚合物减反射膜光入射面设置有至少一个呈阵列状排列的金字塔纳米结构。所述聚合物减反射膜的金字塔纳米结构的底部边长为1微米，高度为1微米，周期为1微米，下部支撑基底厚度为500纳米。通过调制金字塔纳米结构的底边长、高和支撑基底厚度，可产生渐变的等效折射率，在外界空气与玻璃之间形成等效折射率的渐变，从而大大减少了外界光进入玻璃保护层时候的反射，增加光透射到玻璃保护层的比例。

进一步地，所述聚合物增透膜光出射面设置有至少一个呈阵列状排列的金字塔纳米结构。所述聚合物增透膜的金字塔纳米结构的底部边长为500纳米，高度为1微米，周期为500纳米，下部支撑基底厚度为500纳米。对金字塔纳米结构的高度、底部边长和阵列周期进行调制，可以调控出射光的散射范围，增大出射光的散射角度，使出射光能量在大角度范围内分布均匀。