透镜、太阳能电池单元和用于太阳能电池单元的接合方法技术

技术编号:21177420 阅读:14 留言:0更新日期:2019-05-22 12:22
本发明专利技术涉及一种透镜(10)、包括透镜(10)的太阳能电池单元(40)和用于太阳能电池单元(40)的接合方法,其中,透镜具有基体(20),该基体具有基本上平坦的下侧(22),与所述下侧(22)相对置的接收面(24)、使所述下侧(22)与所述接收面(24)连接的侧面表面区域(26)和垂直于所述下侧(22)走向的光轴(28),并且在所述透镜(10)的所述基体(20)上在所述下侧(22)上方的第一高度(h1)处在所述侧面表面区域(26)上布置有至少一个突出部(30、32、34、36)。

Connection Method of Lens, Solar Cell Units and Solar Cell Units

The present invention relates to a lens (10), a solar cell unit (40) including a lens (10) and a method for joining a solar cell unit (40), in which the lens has a substrate (20), which has a substantially flat lower side (22), a receiving surface (24) relative to the lower side (22), a side surface area (26) that connects the lower side (22) with the receiving surface (24) and is perpendicular to the said receiving surface (26). The optical axis (28) toward the lower side (22) and the first height (h1) above the lower side (22) on the substrate (20) of the lens (10) are arranged on the side surface area (26) with at least one protrusion (30, 32, 34, 36).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透镜、太阳能电池单元和用于太阳能电池单元的接合方法
本专利技术涉及一种透镜、一种包括透镜的太阳能电池单元以及一种用于太阳能电池单元的接合方法。
技术介绍
由EP2073279A1已知一种太阳能电池模块,其中,构造为太阳能电池的半导体主体布置在载体上。为了保护半导体主体和尤其该半导体主体的侧面免受导致电学参数劣化(Degradation)的环境影响,围绕半导体主体在三侧上布置框架并且通过透明的盖封闭。随后使剩下的中间空间填满透明的填料并且安装透镜。由EP1953825A2已知另外的太阳能电池单元。在这里,在载体上布置有构造为太阳能电池的半导体主体。随后,为了保护半导体主体将密封薄膜和由多个部分组成的壳体以多级过程布置在载体上,该壳体也包括透镜。由DE102009006286A1已知太阳能电池模块,该太阳能电池模块具有在载体上的多个单独的太阳能电池单元。此外,在所述太阳能电池上面分别布置一个透镜,该透镜也被称为次级光学元件“SOE”。光学元件将通过菲涅耳透镜聚焦的太阳光引导到太阳能电池的表面上。借助聚焦的组件能够以具有至40%和更大的效率的、稍小的太阳能电池构造大面积的太阳能电池单元。
技术实现思路
由该背景产生本专利技术的任务,即说明一种对现有技术进行扩展的设备。所述任务通过具有专利权利要求1的特征的透镜、根据权利要求10的包括所述透镜的太阳能电池单元和具有专利权利要求11的特征的接合方法解决。本专利技术的有利构型是从属权利要求的主题。根据本专利技术的主题,提供透镜,其中,透镜具有基体,该基体具有基本上平坦的或者完全平坦的下侧、与下侧相对置的接收面、使下侧和接收面连接的侧面表面区域和垂直于下侧走向的光轴。此外,透镜在基体上在下侧上方的第一高度处在侧面表面区域上具有至少一个突出部,其中,突出部具有下侧并且突出部的下侧与接收面的下侧在光轴的方向上间隔开。所述至少一个突出部遮盖基体的周边的基于光轴所测量小于130°或小于90°的角度范围。优选地,突出部遮盖在5°和40°之间的角度范围。优选地,突出部最多遮盖小于60°的角度范围。要指出,借助在下侧上的平坦面的概念,在实施方式中也包括微粗糙度。在这里,尤其包括在0.0001mm和0.1mm之间的粗糙深度。也要指出,概念透镜和次级光学元件同义地使用。作为太阳能电池单元的部件的这种透镜尤其使用在聚光太阳能系统中。由太阳能电池单元和菲涅耳透镜组成的所述系统也被称为CPV系统并且具有几百至超过1000的聚光系数。太阳能电池优选包括呈单片集成的堆叠形多结太阳能电池的形式的3至5种半导体材料。根据本专利技术的另一主题,提供具有前述类型的透镜的太阳能电池单元,其中,太阳能电池单元具有构造为太阳能电池的、带有接收面、下侧和至少两个电接触部的半导体主体和带有上侧和下侧的载体,其中,半导体主体的下侧与载体的上侧电接通地并且力锁合地连接,并且透镜的下侧与半导体主体的接收面借助包含硅化合物的聚合物粘接层力锁合地连接。本专利技术的另一主体是用于太阳能电池单元的接合方法。为此提供透镜和半成品。透镜具有基体,该基体具有基本上平坦的或者完全平坦的下侧、与下侧相对置的接收面、将下侧与接收面连接的侧面表面区域和垂直于下侧走向的光轴。此外,在透镜的基体上在下侧上方的第一高度处在侧面表面区域上布置有至少一个突出部。所述突出部具有下侧,其中,突出部的下侧与基体的下侧在光轴的方向上间隔开。优选地,在突出部的下侧上的面是平坦的并且平行于在透镜的下侧上的面。所述半成品具有带着上侧和下侧的载体,其中,至少两个接触面和构造为太阳能电池的半导体主体布置在载体的上侧上。随着下侧向上指向,透镜至少在一个突出部处或者在多个突出部处或者借助所有突出部形状锁合地保持在支架中。包含硅化合物的聚合物粘接层被施加到透镜的下侧上。随后将半成品这样施加到透镜的由聚合物粘接层遮盖的下侧上,使得透镜、也被称为次级光学元件的下侧的面心和半导体主体的接收器面的面心至少近似地或者优选精确地彼此叠置。随后,将定位在透镜上的半成品以限定的间距保持到透镜上并且加热,使得在聚合物粘接层硬化之后在透镜下侧和半导体主体的接收器面之间建立力锁合的连接。要指出,透镜优选由无机化合物构造并且非常优选地至少对于从红外线直至近紫外线的波长范围是透明的。优选地,次级光学元件完全由石英玻璃化合物或石英玻璃构造。根据本专利技术的设备的优点是,透镜借助突出部朝着接收面与半导体主体精确定向和定位地接合。由此能够提高太阳能电池单元的效率和可靠性。研究表明,通过根据本专利技术的方法能够实施在产出大件数的情况下的自动制造。尤其有利的是,在将聚合物粘接层涂覆到透镜的下侧上时不浸湿突出部并且不污染用于透镜的接收设备。在接合之前还处于液态的硅树脂滴的浸湿通过表面力保持局限到基体的下侧上。另一优点是,根据本专利技术的突出部不增大或仅稍微增大透镜的位置需要。因此尤其能够实现包含太阳能电池的、作为次级光学元件的透镜在电路板上的矩阵布置。在扩展方案中,透镜具有刚好两个或三个或刚好四个突出部。在扩展方案中,刚好两个或刚好三个或刚好四个突出部或者多于四个的突出部沿着透镜的基体的平行于下侧走向的周边均匀地分布。在另外的扩展方案中,突出部沿着透镜的基体的平行于下侧走向的周边不均匀地分布。在一实施方式中,所有突出部具有相同的第一高度。在另一实施方式中,所述四个突出部具有不同的第一高度。在另外的扩展方案中,所述四个突出部中的相应两个突出部更紧密地在一起,即,两个直接相邻的突出部之间的间距沿一个方向小于90°,而沿相反的方向角度大于90°。优选地,刚好两个或刚好三个火刚好四个突出部或者多于四个的突出部具有相同的形状。替代地,所述突出部中的至少一部分具有不同的形状。根据另外的实施方式,基体的下侧具有最高3cm或最高1.5cm的直径,并且基体沿着光轴的高度为最高5cm或最高2cm。透镜具有在接收面和透镜的下侧之间构造的柱形或截锥形的侧面,或者说,具有柱形或截锥形的侧面表面区域。再换句话说,侧面是基本上柱形的,然而其中,某些透镜制造过程要求脱模斜面,并且由此要求简单的斜锥模具。在扩展方案中,透镜在侧面的区域中具有至少两个不同的直径。优选地,较小的直径构造在透镜的下侧附近,即在所述透镜中透镜的紧接着下侧的部分逐渐变窄,使得下侧沿着光轴的投影是基体沿着光轴的投影的较小的部分面。优选地,在这里,逐渐变窄的区域的柱形侧面的直径在光轴的方向上是大小相同的。在另外的实施方式中,柱形侧面的直径或者逐渐变窄的区域在光轴的方向上增大或减小。尤其在多个透镜的矩阵式布置中,由此增大透镜的下侧之间的间距,而不使整个布置扩大。通过较大的间距使聚合物粘接层的清洁施加变容易。在另外的实施方式中,透镜包括石英玻璃化合物并且一件式地构造。在另外的扩展方案中,基体在沿着光轴的投影中的阴影具有第一直径D,其中,由基体和至少一个突出部组成的透镜在沿着光轴的投影中的阴影与具有相应于第一直径D的棱边长度的正方形完全匹配。在另外的实施方式中,透镜的下侧圆形地构造,接收面凸形地构造,并且侧面表面区域具有圆形的周边。根据另外的实施方式,透镜的基体构造为具有正方形的下侧和正方形的接收器面的倒金字塔。附图说明下面参照附图详细阐释本专利技术。在这里,相同的部件标有相同的附图标记。所示出的实施方式是强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.透镜(10),该透镜具有:‑基体(20),该基体具有基本上平坦的下侧(22)、与所述下侧(22)相对置的接收面(24)、使所述下侧(22)与所述接收面(24)连接的侧面表面区域(26)和垂直于所述下侧(22)走向的光轴(28),其特征在于,‑在所述透镜(10)的所述基体(20)上在所述下侧(22)上方的第一高度(h1)处在所述侧面表面区域(26)上布置有至少一个突出部(30、32、34、36),并且‑所述突出部(30、32、34、36)具有下侧(31、33、35、37)并且所述突出部(30、32、34、36)的下侧(31、33、35、37)与所述基体(20)的下侧(22)在所述光轴(28)的方向上间隔开,‑所述至少一个突出部遮盖所述基体的周边的基于所述光轴所测量小于130°或小于90°的角度范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.21 DE 102016011320.01.透镜(10),该透镜具有:-基体(20),该基体具有基本上平坦的下侧(22)、与所述下侧(22)相对置的接收面(24)、使所述下侧(22)与所述接收面(24)连接的侧面表面区域(26)和垂直于所述下侧(22)走向的光轴(28),其特征在于,-在所述透镜(10)的所述基体(20)上在所述下侧(22)上方的第一高度(h1)处在所述侧面表面区域(26)上布置有至少一个突出部(30、32、34、36),并且-所述突出部(30、32、34、36)具有下侧(31、33、35、37)并且所述突出部(30、32、34、36)的下侧(31、33、35、37)与所述基体(20)的下侧(22)在所述光轴(28)的方向上间隔开,-所述至少一个突出部遮盖所述基体的周边的基于所述光轴所测量小于130°或小于90°的角度范围。2.根据权利要求1所述的透镜(10),其特征在于,所述透镜(10)具有刚好两个突出部(30、32、34、36)或刚好三个突出部或刚好四个突出部(30、32、34、36)。3.根据权利要求2所述的透镜(10),其特征在于,所述四个突出部(30、32、34、36)沿着所述透镜(10)的所述基体(20)的平行于所述下侧(22)走向的周边均匀地或不均匀地分布。4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的透镜(10),其特征在于,所述基体的所述下侧(22)具有最高3cm或最高1.5cm的直径(d1),并且所述基体(22)沿着所述光轴(28)的高度为最高5cm或最高2cm。5.根据前述权利要求中任一项或多项所述的透镜(10),其特征在于,所述透镜(10)的紧接着所述下侧(22)的部分朝着所述下侧(22)的方向逐渐变窄,使得所述下侧(22)沿着所述光轴的投影是所述基体沿着所述光轴的投影的较小的部分面。6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的透镜(10),其特征在于,所述透镜(10)包括石英玻璃化合物并且一件式地构造。7.根据前述权利要求中任一项或多项所述的透镜(10),其特征在于,所述基体(20)在沿着所述光轴(28)的投影中的阴影具有第一直径(d1)并且由所述基体(20)和所述至少一个突出部(30、32、34、36)组成的所述透镜(10)在沿着所述光轴(28)的投影中的阴影与具有相应于所述第一直径(d1)的棱边长度(k1)的正方形完全匹配。8.根据前述权利要求中任一项或多项所述的透镜(10),其特征在于,所述透镜(10)的所述下侧(22)圆形地构造,所述透镜(10)的所述接收面(24)凸形地构造,并且所述透镜(10)的所述侧面表面区域(26)具有圆形的周边。9.具有根据前述权利要求中任一项或多项所述的透镜(10)的...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·勒肯霍夫
申请(专利权)人:阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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