[发明专利]用于优化两面太阳能模块的性能的光管理系统

说明书

本发明揭示一种具有增强型功率输出的两面太阳能模块，其包含：第一及第二透明支撑层；多个电互连两面太阳能电池，其布置于所述透明支撑层之间，在所述互连太阳能电池中的一或多者与所述第一与第二透明支撑层的边缘之间具有间隙，所述两面太阳能电池具有直接暴露于太阳辐射的第一侧及与所述第一侧相对的第二侧。所述两面太阳能模块进一步包含一或多个微结构反射带，其经定位成与所述间隙重合且附接到所述第二支撑层的表面，使得穿过所述第二支撑层的光以多种角度被反射回到所述第二支撑层，使得从所述带反射的光被所述两面太阳能电池的所述第一或第二侧吸收。

技术领域

本发明涉及太阳能产生。更明确来说，本发明涉及并入增加相同量或更少量硅太阳能电池的功率输出的光管理的太阳能模块设计。

背景技术

太阳能发电正在加速成为全球市场上的主流发电源。为了进一步扩大其经济价值，客户期望太阳能发电系统的更高生产率。晶体太阳能光伏系统主要捕获太阳能电池板的前侧上(正“面”上)的光，其可被认为是“单面”太阳能电池板。增加发电量的一种方法是在太阳能电池板的背侧上收集从地面反射到经设计以收集“两面”能量的特殊太阳能电池的光。两面太阳能电池板已经在太阳能行业中使用了10多年。

两面太阳能电池板的设计存在限制其实用性的若干关键限制。首先，存在穿过太阳能电池板、在晶体太阳能电池周围的光损失，其影响了前侧功率。典型的晶体模块在电池之间有大量区域，其未被有效太阳能电池材料覆盖。进入单面模块上的这些区的光会被标准的白色背板在很大程度上反射及散射，且通过到太阳能电池的前侧上的全内反射(TIR)部分回收。然而，在两面模块上，此光能会丢失，因为按照设计，太阳能电池板的背侧是透明的，以允许电池的背部接收光。虽然这对于后侧双面性是必需的，但前侧功率会受到影响，约为3到5％。这是显著的功率损失。

第二限制是由归因于边缘电池被框架轮廓或安装导轨元件部分遮蔽而导致的太阳能电池板边缘处的较低背侧辐照度引起。需要框架来减少太阳能电池板的破损、实现更耐久的长期太阳能电池板寿命并降低安装系统成本。然而，框架的轮廓延伸超出了模块背板的下平面。结果，与远离边缘的电池相比，靠近模块边缘的电池列接收更少的光。

第三限制是由于中心电池行上的反射光的可用性降低，导致太阳能电池板中心的背侧辐照度较低，从而影响了中心电池行，这可归因于偏离中心电池行的传入入射反射光的几何关系，及/或可归因于模块中心下方的后结构管，其减少了那些中心电池行可用的总光。

除上述内容外，跟踪系统通常与太阳能模块一起使用，以减少在一天的过程中因电池板随着入射太阳角的角位移而产生的余弦损耗。这些系统由一维或二维系统(分别为单轴或双轴)组成，其正交于入射的太阳光线引导电池板。在任一情况下，跟踪都会对每个陆地区域的系统输出施加限制，这是因为自遮蔽需要将电池板置放在具有死角的阵列中，其中光线不会直接入射在周围的电池板上。为了弥补这些损失中的部分，两面太阳能模块可用于经由漫射收集到电池板背侧的地面反射光来重新捕获落在系统行之间的光，以用于进一步发电。然而，由于吸收及远离太阳能电池板吸收的随机定向的光线，来自周围地面区域的漫反射远没有达到最佳。此功率降低可抵消两面太阳能模块可用的功率增强。

本发明解决了已知系统的所有这些缺点。

发明内容

两面太阳能电池板阵列提供了使用特定反射表面增强这些死角的太阳能的收集的机会。本发明的一个方面描述用于通过将光管理薄膜施覆于含有两面太阳能电池的太阳能模块外部(优选地，背面)来增加来自所述模块的功率输出的系统及方法，所述施覆导致模块中的直接及全内反射将光从电池之间的空白区重定向回到两个有效电池表面、电池正面与背面的连结。因为大区域可被重定向，所以增加电池之间的间隙或使用部分电池来为模块创建大于1的集中度也是有利的。