[发明专利]用于太阳能组件的具有杂散光减轻特性的光重定向膜

说明书

本公开涉及具有杂散光减轻特性的反射微结构化膜以及它们在太阳能组件中的用途。

本公开涉及具有杂散光减轻特性的反射微结构化膜以及它们在太阳能组件中的用途。

背景技术

可再生能源是来源于可补充的自然资源(诸如阳光、风、雨、潮汐和地热)的能源。随着技术的进步和全球人口的增长，对可再生能源的需求大幅提高。如今，尽管化石燃料提供了绝大部分的能量消耗，但这些燃料是不可再生的。对这些化石燃料的全球性依赖不仅带来关于其耗尽的担忧，还带来与由燃烧这些燃料所致的排放相关联的环境问题。由于这些问题，世界各国一直都在倡导对大规模和小规模可再生能源资源的开发。当今前景较好的能源资源之一为阳光。在全球范围内，目前有数百万的家庭从光伏系统获得电力。对太阳能电力不断增长的需求已经伴随着对能够满足这些应用要求的装置和材料的不断增长的需求。

利用阳光产生动力可以通过使用用于光电转换的光伏(PV)电池(也称为太阳能电池)(例如硅光伏电池)来实现。光伏电池尺寸相对较小，并且通常被组合到具有对应更大功率输出的物理集成光伏组件(或太阳能组件)中。光伏组件一般由两“串”或更多“串”光伏电池形成，其中每串由成排排列并通常使用镀锡扁平铜线(也称为电连接器、接片条带(tabbing ribbon)或汇流线)串联地电连接的多个光伏电池组成。这些电连接器通常通过焊接过程附着至光伏电池。

光伏组件通常还包括由封装剂围绕的光伏电池，诸如美国专利公布2008/0078445(Patel等人)大致所述，该专利的教导内容以引用方式并入本文。在一些构造中，光伏组件包括位于光伏电池两侧上的封装剂。将玻璃面板(或其它合适的聚合物材料)粘结到封装剂相应的相反的前侧和后侧中的每一者。面板对太阳能辐射是透明的，并且通常称为前侧层和后侧层(或背板)。前侧层和背板可由相同或不同的材料制成。封装剂是封装光伏电池的透光聚合物材料，并且还粘结到前侧层和背板以便将光伏电池物理密封起来。这种层压构造提供对光伏电池的机械支撑，并且还保护它们免于因诸如风、雪和冰的环境因素而造成的损坏。光伏组件通常配合到金属框架中，其中密封剂覆盖由金属框架接合的组件的边缘。金属框架保护组件的边缘、提供附加的机械强度并且促使该组件与其它组件组合以便形成更大的阵列或太阳能电池板，该阵列或太阳能电池板可安装到合适的支架，该合适的支架以适合于最大化太阳能辐射的接收的期望角度将组件保持在一起。

制造光伏电池和将光伏电池组合以制造层压组件的技术由以下美国专利例示：4751191(Gonsiorawski等人)；5074920(Gonsiorawski等人)；5118362(St.Angelo等人)；5178685(Borenstein等人)；5320684(Amick等人)；和5478402(Hanoka)。

在许多光伏组件设计的情况下，接片条带表示非活性阴影区(即，入射光不被吸收用于光伏或光电转化的区域)。由于存在这些非活性区域，总的活性表面面积(即，入射光被用于光伏或光电转化的总面积)因此少于原始光伏电池区域的100％。因此，由于非活性阴影区域增加，接片条带的数量或宽度的增加使得光伏组件可生成的电流量减少。

为了解决以上问题，PCT公布WO 2013/148149(Chen等人)公开了一种施加在接片条带上的光定向介质，该光定向介质呈携载光反射层的微结构化膜条的形式，该专利的教导内容以引用方式并入本文。该光定向介质将原本可入射在非活性区域上的光定向到活性区域上。更具体地讲，光定向介质将入射光重定向成从前侧层全内反射(TIR)的角度；TIR光随后反射到活性光伏电池区域上以产生电。这样，可增加光伏组件的总功率输出，尤其是在微结构相对于太阳位置的排列在一天过程中相对恒定的情况下。然而，在光伏组件安装设备形成相对于太阳位置的不对称条件(例如，非跟踪光伏组件安装设备、纵向对横向取向等)的情况下，由微结构化膜引起的光反射在某些条件下可能不期望地导致反射光中的一些光从光伏组件逸出。