一种太阳能模块，包括衬底件、以阵列构造布置覆盖在衬底件上的多个光电条以及包含可操作地接合至多个光电条的压型玻璃材料的聚光件结构。在聚光件结构内构造有多个细长凸出区。多个细长凸出区各自接合至多个光电条。多个细长凸出区中的每一个均包括一长度以及具有一曲率半径的凸起表面区，每个细长凸出区被构造为具有在约１．５至约５的范围内变化的放大率。赋予玻璃自清洁功能的涂层材料覆盖多个细长凸出区。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及太阳能技术，更具体地涉及一种用于所得到的太阳能模块的方法和结构。仅借助于实例，本专利技术的各实施方式应用于太阳能面板，但应该认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。
技术介绍
随着世界上人口的增加，工业扩张导致能量消耗的相应增加。能量通常来自于化石燃料(包括煤和石油)、水电站、核能源以及其他。仅作为一个实例，国际能源机构计划进一步增加了石油消耗，其中发展中国家(如中国和印度)引起大部分的增加。我们日常生活的几乎每个元素都部分地依赖于正变得极为缺乏的石油。随着时间的进一步推移，“廉价”且充足的石油时代正走向终结。因此，正在开发其他的替代能源。除了石油，我们还依赖于其他非常有用的能源，诸如水电能源、核能源等以提供我们的电力需求。作为一个实例，我们传统的家庭和商业应用上的电力需要中的大部分来自以煤或其他形式的化石燃料运转的涡轮机、核能发电站和水电站，以及其他形式的可再生能量。通常，电能的家庭和商业应用是稳定的且分布广泛的。最重要的是，地球上发现的有用能量中，即使不是所有也是大部分来自于我们的太阳。通常，地球上所有普通的植物生命利用来自太阳光的光合作用过程获得生命。化石燃料(诸如石油)也来自衍生于与太阳有关的能量的生物材料。对于包括“太阳崇拜者(sun worshipers) ”的人类而言，阳光是必不可少的。对于行星地球上的生命而言，太阳已成为我们最重要的能源和燃料，用于现代太阳能。太阳能具有很多期望的特性其是可再生的、清洁的、充足的，且通常是分布广泛的。所开发的某些技术经常收集太阳能、集中、存储并将太阳能转换成其他有用的能量形式。开发了太阳能面板以将阳光转换成能量。例如，使用太阳能热面板来将来自太阳的电磁辐射转换成热能，用于家庭取暖、运行某些工业工艺或驱动高级涡轮机来产生电力。 作为另一个实例，使用太阳能光电(photovoltaic，光致电压)面板来将阳光直接转换成电力，用于各种应用场合。太阳能面板通常包括彼此互相连接在一起的太阳能电池的阵列。这些电池通常由串联的电池以串联和/或并联组布置。因此，太阳能面板具有巨大的潜力来使我们的国家、社会和人类受益。它们甚至能够使我们的能量需要多样化并降低对石油和其他潜在的有害能源的世界依赖性。尽管太阳能面板已经在某些应用场合成功使用，但仍存在某些限制。太阳能电池通常是昂贵的。根据地理区，经常有来自政府实体的财政援助用于购买太阳能面板，而这通常不能与来自公众能源公司的直接电力购买相竞争。此外，面板通常由昂贵的光电硅承载晶圆材料构成，这些材料通常难以大规模地有效制造，因此能源可能受限制。
技术实现思路
本专利技术大体上涉及太阳能技术，且更具体地涉及一种用于所得到的太阳能模块的方法和结构。借助于实例，本专利技术的实施方式适用于太阳能面板，但是应当理解本专利技术可以具有更广泛的应用范围。尽管定向并不是本专利技术的一部分，但是便于理解，太阳能模块具有在模块使用时面向太阳的一侧以及远离太阳的相对侧。尽管如此，模块可以任意定向存在，为便于参照定向，其中“上部”或“顶部”表示面向太阳的一侧并且“下部”或“底部”表示相对侧。因此， 描述为覆盖另一元件的一个元件将比其所覆盖的元件更靠近“上部”侧。在具体实施例中，太阳能模块包括衬底件、以阵列构造布置覆盖在衬底件上的多个光电条、覆盖在这些光电条上的聚光件(concentrator)结构以及优选地位于聚光件结构上的涂层。光电条大体上在纵向方向上延伸并且沿横向方向彼此间隔开。光电条中心距优选大于这些条的横向尺寸，使得存在不具有光电材料的中间衬底部。聚光件结构形成有沿光电条的纵向方向延伸的多个细长聚光元件(有时称为“透镜元件”)。至少对于其中聚光元件位于一个公共平面中的那些实施例而言，其中心距名义上等于光电条的中心距。每个聚光元件沿给定条的方向纵向延伸并且横向穿过这些条的方向。给定聚光元件形成为使得，入射到聚光元件的顶部表面上的平行光在到达下面的光电条的平面时被限制在这样的区中，该区具有的横向尺寸小于聚光元件的横向尺寸且还可能小于光电条的横向尺寸。在所示实施例中，聚光发生在上部表面处，尽管如此，也可以使聚光发生在聚光件的下部表面处。事实上，在普通透镜的情况下，可以使两个表面都提供聚光。通常使用聚光元件提供放大作用，由于光电条在通过聚光元件观看时显得比其实际更宽。换个方式，当通过聚光元件观看时，光电条优选地充满聚光元件孔(aperture)。 因此，从入射太阳光的角度来说，太阳能模块看起来具有穿过其整个侧面限度(lateral extent)的聚光材料。在代表性实施例中，每个细长凸出区均被构造成具有在约1. 5至约5 的范围内变化的放大率。诸如自清洁涂层的涂层材料覆盖在多个细长凸出区上。尽管使用术语“放大率”，但是其是用在多少光被聚集的意义上，且因此可以等同地称为“聚光率” 。放大率/聚光率有时也限定为节省的光电材料的量，且该数量典型地小于光学放大率/聚光率，这是因为光电条通常略微宽于光的宽度，尤其以收集在不同角度处入射的光。典型地使用术语“放大率”。聚光元件表面的提供放大作用的一部分具有的横截面可包括一个或多个圆形、椭圆形、抛物线形或直线形部分或这些形状的组合。尽管聚光元件的放大表面(典型为上部表面)的一些部分可以是平的，但是方便地考虑或参考放大表面作为凸起的，即，弯曲的或拱形的。对于其中横截面为半圆形的实施例而言，聚光元件的放大部的表面为半圆柱形。 然而，典型地使用对向角(subtending)小于180°的圆弧。尽管在上述U. S.专利申请 No. 61/154，357中该凸起表面被称为“环形”部，但是在本说明书中不使用“环形”的名称。 在一些实施例中，聚光件结构为压型玻璃(extrudedglass，挤压成型的玻璃)，尽管如此， 也可以使用其他制作技术(例如，模制)以及其他材料(例如，聚合物)。在另一实施例中，太阳能模块包括至少部分地由压型玻璃材料形成的聚光件结构以及以阵列构造布置而可操作地接合至聚光件结构的多个光电条。多个细长凸出区构造在聚光件结构中。在一具体实施例中，多个细长凸出区各自接合至多个光电条。多个细长凸出区中的每一个均包括一长度以及具有一曲率半径的凸出表面区。细长凸出区中的每一个均被构造成具有在约1. 5至约5的范围内变化的放大率。一涂层材料覆盖在该多个细长凸出区上。一背衬件覆盖在该多个光电条上。通过本专利技术可以实现许多益处。例如，本专利技术的太阳能模块提供用于制造工艺的简化结构。根据本专利技术实施例的太阳能模块不需使用某些特定材料(例如，丙烯酸材料) 并减少了用于聚光件结构的玻璃材料的量。本专利技术的太阳能结构可利用较少的工艺步骤来制造，从而降低成本，并且由于材料热膨胀系数的不匹配较少，因而提高了产品可靠性。通过参考说明书的以下部分以及附图可以实现对本专利技术的性质和优点的进一步理解。附图说明图1是使用传统聚光元件的太阳能模块的分解视图；图2A和图2B是根据本专利技术一个实施例的太阳能模块的一部分的横截面图和斜视图；图3是根据本专利技术一个替换实施例的太阳能模块的一部分的横截面图；图4A、图4B和图4C是示出用于根据本专利技术实施例的太阳能模块的在夏至、二分点 (春分或秋分)以及冬至入射的太阳光，其优化用于等于纬度的倾角；以及图5A、图5B和图5C是本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种太阳能模块，包括：衬底件；多个光电条，以阵列构造布置覆盖在所述衬底件上；聚光件结构，包含可操作地接合于所述多个光电条的压型玻璃材料；多个细长凸起区，构造在所述聚光件结构内，所述多个细长凸起区各自接合于所述多个光电条，所述多个细长凸起区中的每个的特征在于具有一长度且具有一凸起表面区，每个细长凸起区被构造成具有大约１．５到大约５的放大率；以及涂层材料，覆盖在所述多个细长凸起区上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·R·吉柏森，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：发明
国别省市：US
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