有色光伏模块制造技术

描述了低反射损耗低角度敏感的有色光伏(PV)模块。该有色PV模块包括透明基板；太阳能电池阵列，其封装在顶部封装片和底部封装片之间；和滤色器结构，其嵌在顶部封装片和透明基板之间并且被配置为引起有色PV模块接收的入射光的波长选择性反射。此外，透明基板包括被配置为接收入射光的平坦前表面和被配置有特征部阵列的纹理后表面。滤色器结构形成在透明基板的纹理化后表面上，以在纹理化后表面和滤色器结构之间产生纹理化界面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有色光伏模块
本公开一般涉及光伏(或“PV”)模块的设计。更具体地，本公开涉及低反射损耗、低角度敏感的有色PV模块的设计和制造。
技术介绍
已经表明基于晶体硅的太阳能电池具有极好的能量转换效率。在设备设计和制造技术不断成熟时，并且随着晶体硅价格逐渐降低，太阳能板正以历史低价提供。此外，随着新的融资计划和政府补贴，住宅和商业客户两者现在都有前所未有的安装太阳能板的动力。因此，预期未来许多年太阳能市场将经历两位数的增长。通过组装光伏(或“PV”)模块阵列来构造商业太阳能板，其中每个PV模块通常由太阳能电池的二维阵列(例如，6×10)组成。PV模块的颜色通常由嵌入PV模块中的太阳能电池的自然颜色确定，其一般为蓝色、深蓝色或黑色。然而，客户经常期望能够选择PV模块的颜色外观，例如，使得它们与它们并入的建筑物的颜色相匹配。存在许多用于提供有色PV模块的现有技术。其中之一涉及在PV模块中应用着色玻璃和/或有色封装片。然而，这些额外的结构可能具有太阳光的强吸收，从而导致PV模块的显著功率损耗。而且，由这些附加结构提供的颜色外观趋于随时间退化。另一种染色技术涉及在PV模块上或太阳能电池上应用滤色器。在该技术中，多层介电薄膜沉积在PV模块或太阳能电池上以调节颜色外观。这些薄膜的设计经常很复杂，因此这种技术对于大规模生产来说可能不具有成本效益。此外，由PV模块或太阳能电池上的涂层实现的颜色外观通常是角度敏感的，并且还会在环境压力(诸如海洋天气)下随时间退化。此外，在PV模块或太阳能电池上应用额外的涂层会对太阳能电池引入附加的集成复杂性、更高的自动化成本和等离子体损坏。专利技术内容本文描述的一个实施例提供有色光伏(PV)模块。该有色PV模块包括透明基板；太阳能电池阵列，封装在顶部封装片和底部封装片之间；和滤色器结构，嵌入在顶部封装片和透明基板之间并且被配置为引起由有色PV模块接收的入射光的波长选择性反射。此外，透明基板包括被配置为接收入射光的平坦前表面和被配置有特征部阵列的纹理后表面。滤色器结构形成在透明基板的纹理化后表面上，以在纹理化后表面和滤色器结构之间产生纹理化界面。在该实施例的变型中，纹理化后表面被配置为使得由PV模块接收的大部分入射光在纹理化界面上反射至少两次，使得波长选择性反射主要包括在纹理化界面上反射两次或更多次的光。在该实施例的变型中，可以调整纹理化后表面以通过增加或减少纹理化界面上的入射光的多次反射量来控制由纹理化界面引起的反射损耗量，其中增加多次反射量减少反射损耗量。在该实施例的变型中，当在透明基板的前表面上方观察时，滤色器结构有助于PV模块的期望的颜色外观，并且期望的颜色外观基本上不是角度敏感的。在该实施例的变型中，纹理化后表面中的每个特征部包括至少一个成角度的侧壁，其与透明基板前表面的平面形成纹理化后表面的纹理角。在该实施例的变型中，可以调整纹理化后表面的纹理角以使PV模块接收的大部分入射光在纹理化界面上反射至少两次。在该实施例的变型中，纹理化后表面的纹理角可以被配置为控制由纹理化界面引起的反射损耗量。在该实施例的变型中，纹理化后表面的纹理角被设定为基本上等于或大于阈值角度，该阈值角度使得PV模块接收的大部分入射光在纹理化界面上反射至少两次。因此，来自纹理化界面的波长选择性反射主要包括在纹理化界面上反射两次或更多次的光。在一些实施例中，该阈值角度约为45°。在该实施例的变型中，载体包括在至少一个边缘上的互锁机构，从而有助于与第二载体互锁以形成晶片(wafer)载体系统。在该实施例的变型中，当在透明基板的前表面上方观察时，由配置有设定纹理角的滤色器结构引起的波长选择性反射生成PV模块的期望的颜色外观，并且其中期望的颜色外观基本上对角度不敏感。在该实施例的变型中，特征部阵列可以是直立构造或者倒置构造。在一些实施例中，特征部阵列可以是凹槽的阵列、圆锥的阵列、三角锥的阵列、四角锥的阵列或六角锥的阵列。在该实施例的变型中，每个特征部都具有平坦顶部表面和锥形的侧壁这两者。在该实施例的变型中，每个特征部都具有从10μm至5mm范围的特征部尺寸。在该实施例的变型中，特征部阵列以重复图案布置，该重复图案可包括方形格子、矩形格子或面心矩形格子。在该实施例的变型中，特征部阵列跨透明基板的后表面随机分布。在该实施例的变型中，滤色器结构包括多层光学涂层。在一些实施例中，多层光学涂层包括交替的高折射率和低折射率光学涂层。例如，多层光学涂层包括至少TiO2/SiO2/TiO2的三层堆叠。在该实施例的变型中，通过在纹理化后表面上沉积多层光学涂层来在透明基板的纹理化后表面上制造滤色器结构。在该实施例的变型中，有色PV模块还包括沉积在透明基板的前表面上并且被配置为减少不需要的反射的抗反射涂层(ARC)，以及附接到底部封装片的后侧覆盖。在该实施例的变型中，透明基板是玻璃基板。在本公开的另一方面，公开了一种用于有色PV模块的顶部玻璃结构。该顶部玻璃结构包括透明基板，该透明基板具有被配置为接收入射光的平坦前表面和被配置有3D形状的阵列的纹理化后表面。顶部玻璃结构还包括滤色器结构，滤色器结构形成在透明基板的纹理化后表面上，以在纹理化后表面和滤色器结构之间产生纹理化界面。该滤色器结构被配置为引起入射光的波长选择性反射。在又一方面，公开了一种用于制造有色PV模块的过程。该过程包括：准备透明基板，该透明基板包括被配置为接收入射光的平坦前表面和被配置有3D形状的阵列的纹理化后表面；在透明基板的纹理化后表面上形成滤色器结构，以在纹理化后表面和滤色器结构之间产生纹理化界面；以及将透明基板和滤色器结构与封装在顶部封装片和底部封装片之间的太阳能电池阵列组装。在各种实施例中，滤色器结构被配置为引起入射光的波长选择性反射。附图说明该专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和支付必要费用后由主管局提供。图1呈现了示出根据本文描述的一个实施例的示例性PV模块的横截面视图的图。图2呈现了示出根据本文描述的一个实施例的包括嵌入式纹理结构的示例性PV模块的横截面视图的图。图3示出了根据本文描述的一个实施例的所公开的PV模块中的所公开的纹理化基板的纹理化后表面的各种示例。图4示出了根据本文描述的一个实施例的3D特征部形状的各种示例，这些3D特征部形状可用于形成所公开的PV模块中的所公开的纹理化基板的纹理化后表面。图5A呈现了示出在透明基板的平坦后表面和平坦滤色器之间形成的示例性平坦界面(诸如图1的PV模块中所示的平坦界面)的横截面视图的图。图5B呈现了示出根据本文描述的一个实施例的在透明基板的纹理化后表面和沉积在纹理化透明基板上的滤色器之间形成的示例性纹理化界面的横截面视图的图。图5C示出了根据本文描述的一个实施例的在示例性纹理化界面内使用更大纹理角对减少反射损耗的影响。图5D呈现了示出根据本文描述的一个实施例的在PV模块中在基板的纹理化后表面和滤色器之间形成的示例性纹理化界面的横截面视图的图，该纹理化界面具有设定为引起大部分入射光经历多次反射的值的纹理角。图6A呈现了示出根据本文描述的一个实施例的图2中描述的滤色器的示例性结构的横截面视图的图。图6B呈现了示出根据本文描述的一个实施例的图2中描述的滤色器的另一示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有色光伏(PV)模块，包括：透明基板；太阳能电池阵列，封装在顶部封装片和底部封装片之间；和滤色器结构，嵌在所述顶部封装片和所述透明基板之间，并且被配置为引起由有色PV模块接收的入射光的波长选择性反射；其中所述透明基板包括被配置为接收入射光的前表面和被配置有特征部的阵列的纹理化后表面，其中所述滤色器结构形成在所述透明基板的纹理化后表面上以在所述纹理化后表面和所述滤色器结构之间产生纹理化界面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 US 62/343,659;2016.10.14 US 15/294,0421.一种有色光伏(PV)模块，包括：透明基板；太阳能电池阵列，封装在顶部封装片和底部封装片之间；和滤色器结构，嵌在所述顶部封装片和所述透明基板之间，并且被配置为引起由有色PV模块接收的入射光的波长选择性反射；其中所述透明基板包括被配置为接收入射光的前表面和被配置有特征部的阵列的纹理化后表面，其中所述滤色器结构形成在所述透明基板的纹理化后表面上以在所述纹理化后表面和所述滤色器结构之间产生纹理化界面。2.根据权利要求1所述的有色PV模块，其中所述纹理化后表面被配置为使由所述PV模块接收的大部分入射光在纹理化界面上反射至少两次，使得波长选择性反射主要包括在纹理化界面上反射两次或更多次的光。3.根据权利要求2所述的有色PV模块，其中所述纹理化后表面被配置为通过增加或减少纹理化界面上的入射光的多次反射的量来控制由纹理化界面引起的反射损耗量，其中增加多次反射的量使反射损耗量减少。4.根据权利要求2所述的有色PV模块，其中当在所述透明基板的前表面上方观察时，所述滤色器结构有助于所述PV模块的期望的颜色外观。5.根据权利要求1所述的有色PV模块，其中所述纹理化后表面中的每个所述特征部包括至少一个成角度侧壁，所述至少一个成角度侧壁与所述透明基板的前表面的平面形成所述纹理化后表面的纹理角。6.根据权利要求5所述的有色PV模块，其中所述纹理化后表面的纹理角被配置为使得由所述PV模块接收的大部分入射光在纹理化界面上反射至少两次。7.根据权利要求5所述的有色PV模块，其中所述纹理化后表面的纹理角被配置为控制由纹理化界面引起的反射损耗量。8.根据权利要求7所述的有色PV模块，其中所述纹理化后表面的纹理角被设定为基本上等于或大于阈值角度，所述阈值角度使由所述PV模块接收的大部分入射光在纹理化界面上反射至少两次，使得来自纹理化界面的波长选择性反射主要包括在纹理化界面上反射两次或更多次的光。9.根据权利要求8所述的有色PV模块，其中所述阈值角度为约45°。10.根据权利要求1所述的有色PV模块，其中所述特征部的阵列包括以下之一：...

【专利技术属性】
技术研发人员：康杨森，谢志刚，胡建华，徐征，
申请(专利权)人：特斯拉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US