[发明专利]光伏组件

说明书

公开了一种用于光伏组件的结构化反射器，所述反射器提供了改善的光转换和效率，以及包括所述反射器的光伏组件。在光伏组件中，反射器板(5)设置在电池下方，其中微结构化表面面向电池。微结构化表面包括呈锥体形式的三维反射器，其顶点指向上表面并且其张开度(a)为100‑140°。

本发明涉及一种用于光伏组件的结构化反射器，其提供改善的光转换和效率，并且涉及包括该反射器的光伏组件。

典型的光伏组件或太阳能组件包括通常由2个或更多个PV电池“串”形成的光伏(PV)电池阵列，其中每个串由设置成一排并且使用镀锡扁铜线(也称为电连接器、汇流带或总线)串联电连接的多个PV电池组成。这些电连接器通常通过焊接工艺粘附到PV电池。

PV电池通常设置在透明聚合物层上或包封在该层中，例如如美国专利8581094(Patel等)中一般性描述的那样。在一些实施方案中，PV组件包括位于PV电池的两侧的包封剂。两块玻璃或其他合适的聚合物材料的板通常邻近设置并粘合到包封剂的前面和背面。所述两块板对太阳辐射是透明的，并且分别称为前面层或前覆盖构件，以及背面层或背板。前面层和背板可由相同或不同的材料制成。包封剂是设置在PV电池周围的透光聚合物(与电池光学接触，从而使得其包封PV电池)，并且还粘合至前面层和背板，从而物理地密封电池。该层压结构为电池提供了机械支撑，并且还保护其免受由于环境因素如风、雪和冰造成的损害。

各PV电池相当小，因此电池仅占组件总表面积的一小部分。因此，存在穿过电池之间的距离，或者甚至穿过电池而不被吸收(下文称为“穿过光”)并照射背板的一部分光。已经开发了各种技术来将更多的阳光引导至太阳能电池上，由此提高组件的效率。在美国专利4,235,643(Amick)中描述的一种技术中，将具有多个光反射小平面的光学介质设置在圆形电池的周围和之间。光反射小平面成角度地设置，以便限定多个凹槽，其中由两个相互会聚的小平面形成的顶点处的角度为110-130°，优选为约120°。这些小平面的结果是照射在小平面上的光将以大于临界角的角度反射回透明前覆盖构件，然后再次从覆盖构件的前面发生内部反射，从而照射在太阳能电池上。在美国专利5,994,641(Kardauskas)中，使用具有多个凹槽的柔性反射器装置作为光学介质。柔性反射器装置是具有反射金属如银或铝的涂层的光学反射板材料。反射板的表面与透光聚合物材料包封剂直接接触。两种技术都需要反射器装置与电池精确对准，并且不会有助于利用穿过电池而未被吸收的光。

EP-A-2357673提出了一种结构化的反射器板，其设置在整个组件的电池下方，因此不仅反射穿过电池之间的间隙的光，而且反射穿过电池的“未利用的”光。反射结构具有凹侧面，以避免反射光照射在相对的结构上。

现已发现，面向电池的背板表面的特定微结构化，或者在电池“后面”引入包含特定微结构的反射板，可通过将更大部分的穿过光反射至电池而大大改善该电池的效率，并且由于不需要将电池和背板对准而有助于组件的制造。除了重新引导穿过电池之间的距离(Δ，电池之间的典型间隙)的光，其还可反射穿过PV电池而未被吸收的光，这尤其发生在长波长如IR辐射的情况下，其中与电池的PV材料的相互作用得以减少。本发明的反射器板与透明聚合物层直接光学接触(参见下文详述)，并通过其结构化而用于在该层内的所有方向上引导这种“穿过光”。在由本发明的结构化反射器反射之后重复穿过电池并且在重新穿过的情况下(潜在地在再次于组件的前板表面处全反射之后)，这会提高组件的整体效率。本发明的反射器板进一步简化了制造，因为不需要对结构进行优选定向(无论是就组件内的电池而言，还是就入射光而言)，并且需要很少的制造步骤。例如，制造本发明的PV组件需要最少的材料和层，尽管这些材料和/或层如果引入的话可带来额外的优点。

本发明提供了一种通过使更多的光能够照射太阳能电池而提高太阳能组件的输出的方法。