太阳能光伏组件制造技术

一种用于接收入射光的太阳能光伏组件(1)，所述入射光包括入射可见光和入射近红外光，可见光被定义为具有380nm～700nm但不包括700nm的波长的光，近红外光被定义为具有700nm～2000nm的波长的光，其特征在于，所述太阳能光伏组件(1)包括：光伏元件(2)，对近红外光敏感；至少第一红外透射盖片(4)，被布置到所述光伏元件(2)的一侧，包括：红外透射机构，被布置成使至少65％的所述入射红外光透射通过所述红外透射盖片，可见光透射机构，被布置成使具有小于600nm、优选小于650nm、更优选小于700nm但不包括700nm的波长的入射光尽可能少地透射通过所述红外透射盖片(4)，反射机构，被布置成将所述红外透射盖片(4)的所述入射可见光的一部分反射到入射光侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能光伏组件的领域。更具体地说，本专利技术涉及一种太阳能光伏组件，包括位于太阳能光伏组件的光敏元件前面的红外透射盖片。
技术介绍
尽管现有的太阳能技术广泛多样，但太阳能系统仍然不被视为建筑实践中的主流技术。迄今大多数光伏系统被仅优化以提高效率，这意味着吸收最大数量的光子，并因此产生深蓝色和理想的黑色的外观。大多数市场上的光伏电池是具有连接带的结晶细胞，连接带具有不美观的外观。太阳能技术未广泛应用于建筑物的原因之一是建筑师缺乏对一体化可能性的认识和知识，并且缺乏设计用于建筑物一体化的太阳能产品。与此同时，最近有将建筑物从能源消耗者转变为能源生产者的趋势。已逐步形成在建筑物的屋顶上安装太阳能电池板的广泛传播的理念，并且正在做出很多努力以出现具有光伏科技的施工技术，“被称为光伏建筑一体化(BIPV)”。不断寻求建筑方案、结构方案和美学方案以将太阳能光伏元件一体化到建筑物中，从而使能量产生一体化到日常结构，诸如家庭、学校、办公室、医院和所有种类的建筑。光伏组件能够具有多种功能，诸如噪声保护、安全、电磁屏蔽、隔热等。光伏元件也能被用于将这些功能与美学功能结合。通过使用这种方法，太阳能光伏组件使得越来越多的结构元件充当作为建筑物外部，诸如立面和斜屋顶。如果得到良好应用，那么太阳能光伏组件能够提高建筑物的特性和价值。当然，重要的是保持光电转化效率很高。可用于产生具有光伏电池的美学效果的技术越多，可接受的技术越多，并且成本将下降。不仅新的建筑物结构将受益于这一趋势，而且现有建筑物的改善和修改也将受益于这一趋势。以智能方式应用光伏组件的建筑师同样能够很大程度上有助于接受这种技术。更具体地，越来越多的光伏应用需要具有设置到其入射光侧的彩色膜的光伏电池，光伏电池同时满足四个基本标准：-彩色膜应具有非常高的近红外透射率；-在反射中应提供广泛的着色效果；-通过彩色膜所透射的可见光强度应足够小，使得在连接到光伏电池时这种光伏电池对观察者变得不可见。透射的可见光的可接受量将取决于光伏电池的不同区域的颜色和颜色对比。透射通过彩色膜的剩余光被转化成电力；-也期望的是，所产生的反射色效果对光入射在膜上的入射角和/或位于光伏组件的入射光侧的观察者的观察角高度不敏感。技术改进之一会是处理具有比经典的蓝黑色外观更美观的外观的太阳能光伏组件。在其它方法中，前有色玻璃与光伏组件一体化，如下面的出版物所描述的：“Efficiencyofsiliconthin-filmphotovoltaicmoduleswithafrontcoloredglass；S.Pélissetetal.,ProceedingsCISBAT2011,pp.37-42”。这种方法不会达到提到的四个标准。这也是昂贵的。在其它的方法中，已启动技术方案以通过将多层抗反射涂层沉积在这种光伏元件上使光伏电池呈现特定的颜色，例如如以下文章中所描述的：“Reductionofopticallossesincoloredsolarcellswithmultilayerantireflectioncoatings；J.H.Seljetal.,SolarEnergyMaterials&SolarCells95,pp.2576-2582,2011”。这些方法不能达到上述四个光学标准，并且具体地具有对预期的光伏应用不可接受的颜色效果的高角度依赖性。在EP1837920A1中公开的另一种方法中，红外透射盖透射近红外光并反射一部分可见光，使得膜显示特定的颜色。可见光被介电多层膜部分地反射。为了避免可见光透射通过膜，黑色吸收层，诸如黑涂料，被布置到与介电多层的入射光侧相反的一侧。这种方法的限制是颜色外观效果取决于入射光束的入射角。而且，所公开的装置完全阻断所有可见光，使得不太适合用于光伏应用，因为它吸收所有剩余的透射可见光。虽然这种剩余的可见光可以是很小比例的膜上入射光，但是对光伏电池重要的是将这种剩余的光转化成电力。本专利技术的目的是为此领域带来新方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的太阳能光伏组件，包括位于太阳能光伏组件的近红外透射光电转化元件前面的红外透射盖片，这种红外透射盖片能够提供太阳能光伏组件的着色方面。本专利技术在寻求将光伏元件一体化到建筑物中的创新方案的同时进行，并且为这些光伏元件提供美学方面，以使得光伏元件对于它们一体化到新的或现有的结构，诸如例如屋顶或立面，更具有吸引力。对于该问题，已经发现使用本专利技术的太阳能光伏组件的方案，该太阳能光伏组件包括红外透射盖片，该红外透射盖片使入射光的可见光部分尽可能少地透过至光伏元件或光转化装置。入射光被定义为至少具有一部分可见光并至少具有近红外部分的光的入射光束，可见光被定义为具有380nm～700nm、不包括700nm的波长的光，而近红外光被定义为具有700nm～2000nm的波长的光。红外透射盖片，也被定义为彩色滤光片、彩色箔或彩色片，进一步为光伏组件提供均匀的着色方面。将所述红外透射盖片布置在红外光敏装置或元件的前面能够向观察者隐藏所述红外光敏装置或元件的光敏部件的连接元件、边界或其他非美学特征和/或颜色。包括所述红外透射盖片的光伏电池的感知颜色也基本上不依赖入射光的入射角和/或观察者的观看角。同时，必须确保光转化元件或装置必须保持可接受的光转化效率优选高于10％。因此，必须保证太阳能光伏组件的红外透射盖片高的近红外透射率。红外透射盖片也应使非用于产生颜色反射效果的剩余可见光通过。在彩色片被布置到光电装置的情况中，恢复剩余光很重要，因为任何小的改进，甚至仅仅几个百分比的入射光，提高电池的光电转化效率。包括所述红外透射盖片的本专利技术的光伏组件能够对向太阳能光伏组件提供在BIPV应用中使用的改进的美学和可接受的转化效率的问题提供解决方案。它能够为光伏组件提供均匀的有色外观，包括白色；它允许将穿过光伏组件的红外透射盖片的近红外光和剩余可见光转化成电力；并且光伏组件的有色外观基本上与入射光的角度和/或观察角无关。更具体地说，本专利技术涉及一种太阳能光伏组件，包括：光伏元件，对近红外光敏感；至少第一红外透射盖片，被布置到所述光伏元件的一侧，包括：红外透射机构，被布置成使至少65％的被定义在700nm和2000nm之间的入射红外光透射通过所述红外透射盖片，可见光透射机构，被布置成对具有小于600nm、优选小于650nm、更优选小于700nm但不包括700nm的波长的入射可见光具有尽可能小的通过所述红外透射盖片的透射率，所述尽可能少的透射率优选小于20％、优选小于15％且更优选小于10％。该尽可能小的透射率值能够对位于太阳能光伏组件的入射光侧的观察者隐藏布置到与所述光透射机构的入射光侧相反的一侧上的任何底层结构或装置或元件，反射机构，被布置成将所述红外透射盖片(4)的入射可见光的一部分反射到所述入射光侧。所述部分被定义为返回到提供入射光的光源的一侧的可见入射光的一部分，所述部分优选大于10％，优选大于20％，更优选大于40％。可见光的反射部分能够提供为位于太阳能光伏组件的入射光侧的观察者提供预定的有色外观的太阳能光伏组件。所述太阳能光伏组件包括干涉滤光片，干涉滤光片与所述红外透射机构和所述可见光透射机构和所述反射机构形成多层组件，也被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收入射光的太阳能光伏组件(1)，所述入射光包括入射可见光和入射近红外光，可见光被定义为具有380nm～700nm、但不包括700nm的波长的光，近红外光被定义为具有700nm～2000nm的波长的光，其特征在于，所述太阳能光伏组件(1)包括：光伏元件(2)，所述光伏元件(2)对近红外光敏感；至少第一红外透射盖片(4)，所述第一红外透射盖片(4)被布置到所述光伏元件(2)的一侧，包括：红外透射机构，所述红外透射机构被布置成使至少65％的所述入射红外光透射通过所述红外透射盖片，可见光透射机构，所述可见光透射机构被布置成使具有小于600nm、优选小于650nm、更优选小于700nm但不包括700nm的波长的入射光尽可能少地透射通过所述红外透射盖片(4)，反射机构，所述反射机构被布置成将所述红外透射盖片(4)的一部分的所述入射可见光反射到入射光侧，所述太阳能光伏组件包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射机构和所述可见光透射机构和所述反射机构形成多层，所述干涉多层对于在所述干涉多层上的法向入射可见光具有小于10％的透射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 EP PCT/EP2014/0572561.一种用于接收入射光的太阳能光伏组件(1)，所述入射光包括入射可见光和入射近红外光，可见光被定义为具有380nm～700nm、但不包括700nm的波长的光，近红外光被定义为具有700nm～2000nm的波长的光，其特征在于，所述太阳能光伏组件(1)包括：光伏元件(2)，所述光伏元件(2)对近红外光敏感；至少第一红外透射盖片(4)，所述第一红外透射盖片(4)被布置到所述光伏元件(2)的一侧，包括：红外透射机构，所述红外透射机构被布置成使至少65％的所述入射红外光透射通过所述红外透射盖片，可见光透射机构，所述可见光透射机构被布置成使具有小于600nm、优选小于650nm、更优选小于700nm但不包括700nm的波长的入射光尽可能少地透射通过所述红外透射盖片(4)，反射机构，所述反射机构被布置成将所述红外透射盖片(4)的一部分的所述入射可见光反射到入射光侧，所述太阳能光伏组件包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射机构和所述可见光透射机构和所述反射机构形成多层，所述干涉多层对于在所述干涉多层上的法向入射可见光具有小于10％的透射率。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述太阳能光伏组件进一步包括第二红外透射盖片(4)，所述第二红外透射盖片(4)被布置到所述光伏元件(2)的另一侧。3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述红外透射盖片(4)至少包括：前片(210)，所述前片(210)被布置到所述红外透射盖片(4)的入射光侧；散射层(220)，所述散射层(220)被布置到所述前片与所述入射光侧相反的一侧上；第一多层(230)，所述第一多层(230)被布置到所述散射层(220)上，并且至少包括所述干涉多层，被称为第一干涉多层，并且所述第一干涉多层包括至少一个吸收层，所述前片(210)、所述散射层(220)和所述第一多层(230)彼此配合而形成所述红外透射机构、所述可见光透射机构和所述反射机构。4.根据权利要求3所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述前片(210)基于选自包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚呋喃二羧酸乙二醇酯、基于聚(双环戊二烯)缩合物的聚合物、基于氟的聚合物、无色的聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物以及它们的组合的组的材料。5.根据权利要求3或4所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述散射层(220)基于选自包括ZnO、SnO2:F、热固化或UV固化的丙烯酸类树脂或环氧类树脂，以及它们的组合的组的材料。6.根据权利要求3至5中任一项所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述散射层(220)具有0.1μm～10μm、优选0.4μm～2μm的厚度。7.根据权利要求3至6中任一项所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述散射层(220)在与所述入射光侧相反的一侧包括有纹理的表面(221a)，有纹理的表面(221a)包括布置在所述散射层(220)的平面中布置成周期性分布或随机分布的表面纳米结构的纳米特征部(221)，所述纳米特征部(221)包括使平均峰-峰距离介于0.2μm和2μm之间并使均方根粗糙度介于5nm和300nm之间的峰和谷，其特征进一步在于，在随机分布的表面纳米结构的情况下，所述表面纳米特征部(221)的关联长度小于1μm，优选小于0.5μm。8.根据权利要求7所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述纳米特征部(221)具有与所述入射可见光的选择的预定部分的波长范围大致相等的尺寸范围。9.根据权利要求3至8中任一项所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第一干涉多层基于选自包括TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2的组的材料，并且所述第一干涉多层至少包括选自包括非晶硅(a-Si:H)、微晶硅(μc-Si:H)、硅氧化物合金(SiOx)、锗(Ge)、硅-锗合金(SiGe)的组的层。10.根据权利要求3至9中任一项所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第一多层(230)包括第一包覆材料层(240)，所述第一包覆材料层(240)被布置到所述第一多层(230)与所述入射光侧相反的一侧。11.根据权利要求10所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第一包覆材料层(240)基于选自乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、聚氨酯(TPU)、热聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂以及它们的组合的材料。12.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述红外透射盖片(4)至少包括前片(310)和第二多层(320)，所述第二多层(320)被布置到所述前片(310)，并且所述第二多层(320)至少包括所述干涉多层，被称为第二干涉多层，所述第二干涉多层至少包括吸收层，所述前片(310)和所述第二多层(320)彼此配合而形成所述红外透射机构、所述可见光透射机构和所述反射机构。13.根据权利要求12所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述前片(310)基于选自包括玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚呋喃二羧酸乙二醇酯、基于聚(双环戊二烯)缩合物的聚合物、基于氟的聚合物、无色的聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物以及它们的组合的组的材料。14.权利要求12或13所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第二干涉多层基于选自包括TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2、a-Si、μc-Si:H、Ge、SiOxSiGe合金或它们的组合的组的材料。15.根据权利要求12至14中任一项所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第二干涉多层包括多个聚合物层，所述多个聚合物层被布置成使得相邻的聚合物层具有不同的折射率。16.根据权利要求15所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第二干涉多层基于选自包括聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的组的材料。17.根据权利要求15或16所述的太阳能光伏组件(1)，其特征在于，所述第二干涉多层包括至少一个聚合物层，所述至少一个聚合物层包括吸收至少一部分的可见光谱的物质。18.根据权利要求12至17中任一项所述的太阳能光伏组件(1)，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·巴立夫，洛尔伊曼纽尔·佩雷埃比，乔迪·艾斯卡雷·帕劳，李恒宇，
申请(专利权)人：瑞士CSEM电子显微技术研发中心，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH