太阳能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种太阳能装置(100)，该太阳能装置包括：具有吸收带宽的光伏电池或太阳能集热器(101)中的至少一者，该吸收带宽在太阳光谱的红外波长区域中；可见光透射反射器(103)；以及图形膜或发光显示器(105)中的至少一者。该存在的图形膜或发光显示器透过可见光透射反射器可见。该太阳能装置可以在建筑物的侧面和/或屋顶以及窗户上例如用作标识(例如，广告标识或交通标识)。

Solar Energy Device

【技术实现步骤摘要】
太阳能装置本申请是申请日为2014年6月25日、申请号为201480037937.4(国际申请号为PCT/US2014/044006)、专利技术名称为“太阳能装置”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求提交于2013年7月1日的美国临时专利申请61/841565的权益，其公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
将光伏装置和系统安装和/或整合到商业和居住建筑中是已知的。此类系统通常限于常规的屋顶型系统，所述屋顶型系统可具有有限的光伏能力和极低的美学吸引力。常规的屋顶型系统通常取决于支架系统，所述支架系统通常(例如)不适于以有吸引力和便利的方式整合到竖直建筑物面内并且在其他构型中也可具有有限的适合性。在聚光型光伏应用中，通过使用常规的太阳能聚光反射镜来将宽带太阳能引导到光伏电池或太阳能热传递元件上。然而，从太阳能聚光反射镜反射到太阳能元件上的某些波长的电磁辐射会对太阳能元件产生不利影响。例如，红外光谱中的某些波长可使某些光伏电池的温度不利地升高。这样，光伏电池可损失效率，并随时间推移会因过度的热暴露而劣化。此外，能够反射可见光的宽带反射镜在某些角度下可能很刺眼，因此出于美学原因会让部分人感觉不快。宽带反射镜还在太阳能聚热板中用于加热流体，但仍旧因为不够美观而不被用于建筑一体化中，并且在不循导太阳光的系统中其散乱反射也导致非常刺眼。长期暴露于紫外(UV)光通常也会导致光伏电池的组件过早劣化。一些太阳能聚光反射镜已在2009年11月19日公布的国际专利申请公布WO2009/140493(Hebrink等人)中有所公开，所述太阳能聚光反射镜反射对应于所选太阳能电池的吸收带宽的波长并且透射或吸收此带宽之外的光的绝大部分。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术描述了一种太阳能装置，包括：具有吸收带宽的光伏电池或太阳能集热器中的至少一者，所述吸收带宽包括太阳光谱的近红外波长区域的至少一部分(即，在从800nm至1200nm的范围内的至少一部分)(例如，至少在100nm范围内；在一些实施例中，至少在200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或甚至至少1000nm范围内)；可见光透射反射器，该可见光透射反射器具有大致相背对的第一主表面和第二主表面，该可见光透射反射器被定位成将光从第一主表面反射到光伏电池或太阳能集热器中的至少一者上，该可见光透射反射器包括具有光学叠堆的多层光学膜，所述光学叠堆包括具有不同折射率的多个交替的第一光学层和第二光学层，其中所述多层光学膜反射对应于光伏电池或太阳能集热器中至少一者的吸收带宽的波长范围内的光的至少一部分；以及图形膜(在一些实施例中，为部分地透射的图形膜)或发光显示器(例如，液晶显示器)中的至少一者，相比于可见光透射反射器的第一主表面，该至少一者被定位成更靠近可见光透射反射器的第二主表面，其中存在的图形膜或发光显示器透过可见光透射反射器可见。在另一方面，本专利技术描述了一种太阳能装置，包括：具有吸收带宽的光伏电池或太阳能集热器中的至少一者，所述吸收带宽包括太阳光谱的近红外波长区域的至少一部分(即，在从800nm至1200nm的范围内的至少一部分)；可见光透射反射器，该可见光透射反射器具有大致相背对的第一主表面和第二主表面，该可见光透射反射器被定位成将光从第一主表面反射到光伏电池或太阳能集热器中的至少一者上，该可见光透射反射器包括具有光学叠堆的多层光学膜，所述光学叠堆包括具有不同折射率的多个交替的第一光学层和第二光学层，其中所述多层光学膜反射对应于光伏电池或太阳能集热器中的至少一者的吸收带宽的波长范围内的光的至少一部分；以及部分地透射的图形膜，相比于可见光透射反射器的第二主表面，该部分地透射的图形膜被定位成更靠近可见光透射反射器的第一主表面，其中经反射的红外光透射通过部分地透射的图形膜。“图形膜”是吸收具有可见或近红外范围内的波长的至少一些光并且反射其中反射光包含一些图形内容的可见范围内的至少一些光的任何膜。图形内容可包括图案、图像或其他视觉标记。图形膜可为印刷膜，或图形可通过除印刷之外的方式形成。例如，图形膜可为具有图案化布置方式的孔的打孔反射膜。图形也可通过压印形成。在一些实施例中，图形膜是部分地透射的图形膜(例如，用于背光标识(例如，背光交通标识)中时)。可商购获得的图形膜的示例包括美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN)以商品名“DI-NOC”销售的图形膜。“光伏电池”是将电磁能(例如，光，包括近红外光)转换成电的半导体电气装置。“太阳能集热器”是可将来自太阳的电磁能(即，日光，包括红外能)转换成热能的装置。“太阳能装置”是可将来自太阳的电磁能(即，日光，包括红外能)转换成电或热能以供别处使用的装置。术语“聚合物”是指基本上由一种或多种重复单体单元组成的大分子化合物，或者基本上由一种或多种类似重复单体单元组成的大分子化合物的混合物。本文所述的太阳能装置可以在建筑物的侧面和/或屋顶以及窗户上例如用作标识(例如，广告标识或交通标识)。太阳能装置可以被安装例如作为建筑物的一部分，并允许被定位成更靠近可见光透射反射器的第二主表面的所述图形膜或发光显示器的可见性。图形膜可具有例如木瓦、瓷砖、砖、灰泥或木纹的印制外观，以使建筑物更加美观。附图说明图1是本文所述太阳能装置的一个示例性实施例的示意性前视图。图1A是图1所示太阳能装置示例性实施例的示意性侧视图。图2是本文所述太阳能装置的一个示例性实施例在使用中的示意性侧视图。图3是本文所述太阳能装置的一个示例性实施例在使用中的示意性侧视图。具体实施方式参见图1和图1A，太阳能装置100包括光伏电池或太阳能集热器101、可见光透射反射器103和图形膜或发光显示器105。参见图2，太阳能装置200包括光伏电池或太阳能集热器201、可见光透射反射器203和图形膜或发光显示器205。来自太阳210的入射日光207直接照射到光伏电池或太阳能集热器201和可见光透射反射器203上。来自太阳210的能量209的近红外部分从可见光透射反射器203反射到光伏电池或太阳能集热器201上。图形膜或发光显示器205透过可见光透射反射器203可见。参见图3，太阳能装置300包括光伏电池或太阳能集热器301、可见光透射反射器303和部分地透射的图形膜或发光显示器305。来自太阳310的入射日光307透过部分地透射的图形膜或发光显示器305照射到光伏电池或太阳能集热器301和可见光透射反射器303上。来自太阳310的能量309的近红外部分从可见光透射反射器303透过部分地透射的图形膜或发光显示器305反射到光伏电池或太阳能集热器301上。示例性光伏电池包括结晶硅单结电池、带状硅电池、非晶硅光伏电池、铜铟镓硒电池、碲化镉光伏电池、有机光伏电池和砷化镓电池。示例性太阳能集热器包括釉面黑色平板、附接到黑色太阳能吸收翅片的黑色水管和围绕吸收剂管的真空玻璃管，以及将额外的红外光反射到太阳能吸收管上的复合抛物面聚光器。本文所述的太阳能装置包括可见光透射反射器，该可见光透射反射器包括具有光学叠堆的多层光学膜，所述光学叠堆包括具有不同折射率的多个交替的第一光学层和第二光学层。具有至少一种第一聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能装置，包括：具有吸收带宽的光伏电池或太阳能集热器中的至少一者，所述吸收带宽包括太阳光谱的近红外波长区域的至少一部分；可见光透射反射器，所述可见光透射反射器具有大致相背对的第一主表面和第二主表面，所述可见光透射反射器被定位成将光从所述第一主表面反射到光伏电池或太阳能集热器中的至少一者上，所述可见光透射反射器包括具有光学叠堆的多层光学膜，所述光学叠堆包括具有不同折射率的多个交替的第一光学层和第二光学层，其中所述多层光学膜反射对应于光伏电池或太阳能集热器中的至少一者的所述吸收带宽的波长范围内的光的至少一部分；图形膜或发光显示器中的至少一者，相比于所述可见光透射反射器的第一主表面，所述图形膜或发光显示器中的至少一者被定位成更靠近所述可见光透射反射器的第二主表面，其中存在的所述图形膜或发光显示器透过所述可见光透射反射器可见；以及具有抛物面形状的可见光透射反射器或具有具有截顶复合抛物面形状的可见光透射反射器中的一者，其中所述光伏电池或太阳能集热器中的至少一者位于所述可见光透射反射器的一侧，并与所述可见光透射反射器附接到所述图形膜和/或发光显示器的一侧相背，其中所述图形膜在存在的情况下，覆盖所述可见光透射反射器的第二表面的至少50％，并且其中所述可见光透射反射器的存在使光伏电池或太阳能集热器的功率输出增加至少10％。...

【技术特征摘要】
2013.07.01 US 61/841,5651.一种太阳能装置，包括：具有吸收带宽的光伏电池或太阳能集热器中的至少一者，所述吸收带宽包括太阳光谱的近红外波长区域的至少一部分；可见光透射反射器，所述可见光透射反射器具有大致相背对的第一主表面和第二主表面，所述可见光透射反射器被定位成将光从所述第一主表面反射到光伏电池或太阳能集热器中的至少一者上，所述可见光透射反射器包括具有光学叠堆的多层光学膜，所述光学叠堆包括具有不同折射率的多个交替的第一光学层和第二光学层，其中所述多层光学膜反射对应于光伏电池或太阳能集热器中的至少一者的所述吸收带宽的波长范围内的光的至少一部分；图形膜或发光显示器中的至少一者，相比于所述可见光透射反射器的第一主表面，所述图形膜或发光显示器中的至少一者被定位成更靠近所述可见光透射反射器的第二主表面，其中存在的所述图形膜或发光显示器透过所述可见光透射反射器可见；以及具有抛物面形状的可见光透射反射器或具有具有截顶复合抛物面形状的可见光透射反射器中的一者，其中所述光伏电池或太阳能集热器中的至少一者位于所述可见光透射反射器的一侧，并与所述可见光透射反射器附接到所述图形膜和/或发光显示器的一侧相背，其中所述图形膜在存在的情况下，覆盖所述可见光透射反射器的第二表面的至少50％，并且其中所述可见光透射反射器的存在使光伏电池或太阳能集热器的功率输出增加至少10％。2.根据权利要求1所述的太阳能装置，包括所述图形膜。3.根据权利要求1或2所述的太阳能装置，包括所述发光显示器。4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述图形膜是部分地透射的图形膜。5.根据权利要求1或2所述的太阳能装置，其中所述太阳能装置被安装作为建筑物的一部分，并允许被定位成更靠近所述可见光透射反射器的第二主表面的所述图形膜或发光显示器的可见性。6.根据权利要求1或2所述的太阳能装置，其中所述可见光透射反射器具有至少30％的平均可见光透射率。7.根据权利要求1或2所述的太阳能装置，其中所述多层光学膜是具有在600纳米至1000纳米范围内的左谱带边缘的可见光透射反射器。8.根据权利要求1或2所述的太阳能装置，其中所述多层光学膜在所述多层光学膜的法角下在选自650纳米至1350纳米、650纳米至1500纳米、850纳米至1200纳米、以及850纳米至1500纳米的波长范围内具有至少50％的平均光反射率。9.根据权利要求1或2所述的太阳能装置，还包括各自具有相背对的第一脊面和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·J·赫布林克，埃里克·R·杰克逊，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US