具有结构化盖板和滤色层的彩色板状组件制造技术

本发明专利技术涉及一种板状组件(1)，包括透明盖板(2)和附接到盖板(2)的平面背部元件(3)，其中盖板(2)具有面向外部环境的正面(4)和面向背部元件(3)的背面(5)，其中选自正面和背面的至少一个表面(4、5)具有至少一个结构化区域(8、8

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有结构化盖板和滤色层的彩色板状组件


[0001]本专利技术属于立面制作和太阳能电池组件制造的
，并且涉及一种具有结构化盖板和至少一个滤色层的彩色板状组件。该板状组件尤其以太阳能电池组件或立面元件的形式形成。

技术介绍

[0002]尽管目前从经济角度来看使用太阳能电池组件作为墙面元件或立面元件仍是一个相对较小的市场，但是从生态角度来看却非常有吸引力。尤其是考虑到在分散式能源解决方案和能源中和建筑方面不断加大的努力，对太阳能电池组件作为建筑围护结构的集成组件的应用的需求正在不断增长。这包括了在屋顶(集成屋顶或表面安装屋顶)和立面方面的应用。太阳能电池组件的其他有吸引力的应用领域是隔音屏障(用于道路和铁路)、户外区域的防窥隔屏或用于温室的墙壁或用于桥梁或塔楼结构设计的覆盖物。如果出于景观保护或特殊客户要求的原因而不需要常规的蓝黑色太阳能电池组件，甚至可以设想在地面安装系统中采用彩色太阳能电池组件。这些新的应用对太阳能电池组件提出了全新的要求，尤其是在美观、使用寿命以及诸如密封和隔热等其他功能性方面。尤其是，用于此目的的太阳能电池组件必须具有各种形状、尺寸和颜色，并且必须传达尽可能均匀的颜色印象。根据颜色的来源(吸收/发射、干涉和折射)，太阳能电池组件的固有均匀表面的颜色可能取决于观察和/或照射角度。此外，光的光谱和空间分布(漫射分布和定向分布)也决定了颜色印象。
[0003]就效率优化而言，理想的太阳能电池组件应该是一个完全吸收入射阳光的黑色物体，以便以最佳的方式将辐射能转换成电能。然而，入射辐射被反射，而被吸收的辐射被每个真实物体漫反射，因此人眼所见的颜色印象基本上是由光的光谱选择反射和漫反射产生的。太阳光谱在可见光谱范围内具有最高的能量强度，并且人眼具有最高的敏感度。如果太阳能电池组件设计成是彩色的，即，如果要在人眼中产生与理想的黑色物体不同的太阳能电池组件的颜色印象，则在光伏活性半导体中吸收的光的强度必然会降低，从而太阳能电池组件的电输出或效率也会降低。基本上只能利用黑色太阳能电池组件来实现最佳效率。在另一方面，根据颜色的来源(吸收/发射、干涉和折射)，太阳能电池组件的固有均匀表面的颜色可能取决于观察和/或照射角度。此外，光的光谱和空间分布(漫射分布和定向分布)也决定了颜色印象。
[0004]在未公开的欧洲专利申请EP 1818615和EP18186161中，示出了太阳能电池组件，其中通过至少一个光学干涉层来实现着色。通过结构化前玻璃来获得彩色太阳能电池组件，该太阳能电池组件具有对于人眼来说即使在不同的观察方向和不同的光照条件下也基本上稳定的颜色效果，同时仍能实现可接受的能量输出(尤其是良好的效率)。
[0005]立面的特定尺寸设置可能需要有不同尺寸和形状的彩色太阳能电池组件来使立面具有尽可能均匀的颜色。通常，如果制造大面积的实际半导体堆且必须通过分割来生产更小尺寸的组件，则较小的非矩形太阳能电池组件会导致显著的额外成本，因为较小的太
阳能电池组件每单位输出功率需要明显更高的材料投入。此外，对于较小的太阳能电池组件，组件面积与组件边缘的比率变得不太有利，因此总的组件效率也较低。此外，某些材料的成本以及附加组件和边缘密封的固定成本在小型太阳能电池组件的总成本中占有较高的份额。此外，对于不同的基板尺寸，制造过程的某些步骤只能通过经过较大修改的系统概念来实现。
[0006]由于上述原因，太阳能电池组件的工业化批量生产适合少许的标准组件尺寸且通常适合矩形的太阳能电池组件，因此利用太阳能电池组件来覆盖立面的整个表面通常是不可能的或者在经济上是不可接受的。此外，针对标准组件尺寸，对太阳能电池和各种附加部件(诸如接触带、接线盒和电缆)的光伏设计进行了优化。此外，不利的向阳方向或同一建筑的各个部分或相邻建筑的遮挡会使利用太阳能电池组件覆盖立面的某些区域变得不划算，因为这类太阳能电池组件的能量输出不能获得额外的收益。
[0007]为了解决缺少合适尺寸和/或形状的彩色太阳能电池组件的问题，可以设想采用由金属片或其他传统建筑材料制成的光伏钝性立面元件，可以理解的是，这类光伏钝性立面元件的颜色应当尽可能与彩色太阳能电池组件的颜色相似。然而，这里有一个技术和设计问题，其存在于颜色生成的本质。事实上，根据颜色的来源(吸收/发射、干涉和折射)，太阳能电池组件的颜色可以在不同的光照条件下(尤其是取决于光的类型(漫射、直射和光色)以及通过改变入射角和/或观察角度)改变。如果光伏钝性立面元件由与彩色太阳能电池组件不同的材料制成，这通常会导致从设计角度来看不理想的颜色对比。
[0008]在未公开的欧洲专利申请EP 18186175中给出了这个问题的解决方案。在该欧洲专利申请中示出了光伏钝性立面元件，其中类似于未公开的欧洲专利申请EP 1818615和EP18186161，前玻璃具有结构化设计，并且提供了至少一个光学干涉层。
[0009]利用未公开的欧洲专利申请EP 1818615、EP186161和EP 18186175中所示的彩色光伏活性太阳能电池组件或彩色钝性立面元件，可以很好地产生不同的颜色(诸如绿色、蓝色、青绿色或黄色以及不同色调的灰色)。这些欧洲专利申请中采用的干涉涂层基于透明介电层(诸如Si3N4、SiO2、TiO2和ZrO2)。然而，白色或红色太阳能电池组件或立面元件很难实现，因此在效率损失可接受的前提下生产它们仍然是一个主要的技术挑战。尤其是对于白色和红色，会发生较高的效率损失，因为可见光谱的大部分一定会被自然地反射。此外，所提及的材料系统的折射率在可见光谱(380nm至780nm)中仅限于低于3的值，因此顶多可以实现浅色调的灰色(L<60)。
[0010]通常，L值大于80或者甚至更好地大于85的颜色被认为是白色色调。在RAL系统中，最深的白色是草纸白(L＝81)：RAL 9018，草纸白，L＝81.34，a＝
‑
2.29，b＝2.96。
[0011]为了生产具有干涉层的红色太阳能电池组件或立面元件，需要多个层，因为对于一个或两个干涉层，较高级将蓝色分量添加到了反射光谱中，从而常常导致了蓝紫色或紫色色调。多个层的角度依赖性通常很强。

技术实现思路

[0012]相比之下，本专利技术的任务是提供一种彩色太阳能电池组件或光伏钝性立面元件，其中还可以以简单的方式来实现红色和白色。对于彩色太阳能电池组件，效率损失应当尽可能小。此外，该太阳能电池组件或光伏钝性立面元件的颜色应当尽可能少地依赖于光照
还包括复合本体，条件是形成该嵌板的材料是透明的且具有相同的光学折射率。
[0022]优选地，盖板没有弯曲，因此是平面的(平坦的)。然而，盖板也可以是弯曲的。盖板可以是刚性的或柔性的。还可以以平面的形式来提供柔性盖板。在平面(平坦)盖板的情况下，平面由盖板本身限定，在本专利技术的意义上来说，该平面应被理解为“盖板的平面”。在弯曲盖板的情况下，局部平面可以由该平面任意一点处的(假想)平面正切面来定义，这也属于术语“盖板的平面”。
[0023]当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种板状组件(1)，包括透明盖板(2)和附接到所述盖板(2)的至少一个平面背部元件(14)，其中所述盖板(2)具有面向外部环境的正面(4)和面向所述背部元件(3)的背面(5)，其中选自正面和背面的至少一个表面(4、5)具有至少一个结构化区域(8、8
’
)，并且其中用于反射预定波长范围内的光的至少一个滤色层(9、9
’
)设置在选自正面和背面的至少一个表面(4、5)上，其中所述至少一个结构化区域(8、8
’
)具有以下特征(i)至(iii)：(i)垂直于所述盖板(2)的平面，高度轮廓包括峰和谷，其中峰谷间的平均高度差至少为2μm，(ii)至少50％的所述结构化区域由相对于所述盖板(2)的平面倾斜的分段组成，其中相对于所述盖板(2)的平面，所述分段中的至少20％具有在0
°
以上至最大15
°
范围内的倾角，并且所述分段中的至少30％具有在15
°
以上至最大45
°
范围内的倾角，其中(iii)所述分段各自都是平面的且具有至少1μm2的分段面积，其中所述分段各自的平均粗糙度小于所述至少一个滤色层(9、9
’
)的层厚的15％，并且其中所述至少一个滤色层(9、9
’
)包含至少一个高折射层，其中所述至少一个折射层在400nm至至少700nm的波长范围内的折射率大于2.5，并且消光系数在低于450nm的情况下至少为0.2且在高于700nm的情况下小于0.2(尤其小于0.1)。2.根据权利要求1所述的板状组件(1)，其中所述至少一个高折射层的消光系数在高于500nm的情况下小于0.2，尤其小于0.1。3.根据权利要求1或2所述的板状组件(1)，其中所述至少一个高折射层的折射率在400nm至至少700nm的波长范围内大于3.0，尤其大于3.5。4.根据权利要求1至3中任一项所述的板状组件(1)，其中所述至少一个高折射层的层厚在5nm至300nm的范围内，尤其是在5nm至40nm的范围内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的板状组件(1)，其中所述至少一个高折射层的折射率在400nm至至少700nm的波长范围内大于3.0(尤其大于3.5)，并且层厚在5nm至40nm的范围内。6.根据权利要求1至5中任一项所述的板状组件(1)，其中所述至少一个滤色层(9、9
’
)包括由至少一种透明介电材料制成的低折射率层，所述至少一个低折射率层的折射率小于2.5。7.根据权利要求6所述的板状组件(1)，其中所述至少一个低折射率层的层厚大于10nm且小于250nm。8.根据权利要求1至7中任一项所述的板状组件(1)，其中所述至少一个滤色层(9、9
’
)包括：双层，由高折射率层和低折射率层组成；或者三层，其中一个高折射率层夹在两个低折射率层之间，或者一个低折射...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：中建材玻璃新材料研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：