[发明专利]用于太阳能应用的光学结构和制造方法在审

专利信息
申请号: 202080025862.3 申请日: 2020-01-31
公开(公告)号: CN113646904A 公开(公告)日: 2021-11-12
发明(设计)人: 卡里·林科 申请(专利权)人: 智能控制系统有限公司
主分类号: H01L31/0232 分类号: H01L31/0232;H01L31/054;H01L31/056;G02B6/42;B32B37/00;B29D1/00;H01L31/0236;H01L31/046
代理公司: 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240 代理人: 石磊
地址: 芬兰赫*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 太阳能 应用 光学 结构 制造 方法
【说明书】:

提供了一种薄且平的反射器解决方案,其包括:完全平面的基底元件(106、206);以及至少一个平面的载体元件(104、204),该至少一个载体元件设置有布置为至少一个图案的多个空腔(110、210),其中,载体元件(104、204)、并且可选地基底元件(106、206)基本上是光学透明的,其中,所述至少一个载体元件(104、204)与基底元件(106、206)层压在一起,使得在这些元件之间的界面处建立至少一个嵌入的光学功能空腔图案(110、210),并且其中,通过调节每个所述嵌入图案内和/或每个所述载体元件(104、204)内的空腔(110、210)的轮廓来使光学结构(100、200)具有光学功能,其中,该光学功能选自:光反射、光折射和光重定向。

技术领域

发明总体上涉及光学器件。特别地,本发明涉及具有改进的太阳辐射捕获、反射和吸收性质的光学结构。

背景技术

图1A示出了白色背板反射器结构10的典型解决方案,其将到太阳能电池板(太阳能电池103)上的入射光(1)的大约44%反射离开太阳能电池板。已知的解决方案包括叠层,其中,光伏材料(PV/太阳能电池103)层压在背板16(在本情况下为白色背板)和具有传统粘合剂(例如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)粘合剂15)的盖玻璃12之间。到电池板上的入射光1直接和/或由于内反射而到达太阳能电池103;然而,由于光从电池板反射出去,损失了大量的能量。到达PV电池103的内部反射光由参考数字2表示;而从结构10反射出去的光由参考数字3表示。从另一方面来说,在具有黑色背板的典型反射器结构中(参见图2),黑色表面中的光吸收水平为大约95%,其中此太阳能损失。

由单晶硅(单晶Si)制成的典型光伏(PV)电池板1001(图2)具有围绕PV电池103并覆盖PV电池板表面的大约5%至大约10%的无源区域。在传统的解决方案中,此无源表面区域具有朗伯反射率,并且由于光反射(回到环境中)和遮蔽而引起能量损失,因此减少了由电池板产生的能量的量。因此,图2示出了用于太阳能电池板1001和相关太阳能电池板模块1002的多个最通用的反射器解决方案,其中背板层106配置为例如板、片或膜,并且以白色、黑色或透明解决方案提供。包括多个具有电池103的电池板1001的示例性太阳能电池板模块1002(右侧)可以具有大约40%透明度的背板层106。

下面进一步描述与传统背板布置所经历的光能损失相关联的问题。图3A示出了代表现有技术水平的背板模块结构10A,通常为白色或黑色。模块结构10A包括通常层压到太阳能(PV)电池103的底部的背板层16。通常,使用光学透明粘合剂15,例如EVA粘合剂,来利用热量和压力层压。其他材料和白色EVA也可以用作粘合剂。模块结构10A包括覆盖层12,例如玻璃板。不管背板是否是白色的,其都形成各向同性反射器,该各向同性反射器具有朗伯漫射功能。其反射率通常在80%-90%之间。

通常,超过40%的光被反射出太阳能电池板。然而,由于内部光被捕获在底部区域,将背板定位在结构10A的底部上将光(能量)损失增加到大于60%。黑色背板的反射率最大为大约5%,于是光仅被吸收到材料中而没有任何能量增益。

发明内容

本发明的目的是至少减轻由相关技术的限制和缺点引起的每个问题,并且提供用于制造各种光学功能结构的可行替代方式。

通过根据独立权利要求1和24中限定的光学功能分层(层压)结构和相关制造方法的各种实施方式来实现该目的。

光学结构有利地配置为用于太阳能应用的内部反射器结构解决方案。

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