專利名稱：具有反射元件的雙面光伏模塊及其制作方法
技術領域：
本發明涉及光伏模塊。更具體地說，本發明涉及具有改善的轉換效率的雙面光伏模塊。
背景技術：
雙面光伏模塊在專利文獻中是已知的，例如
美國專利公開物No. 2006/027^98描述了一種能量轉換系統，其包括具有平表面和圖案化表面的第一光學蓋子。圖案化表面被配置成從平表面接收太陽能，然后聚集并引導太陽能。該系統還包括在第一光學蓋子和第二光學蓋子的圖案化表面之間的光伏電池層。 光伏電池層據說被配置成從圖案化表面接收太陽能以轉換成電能。美國專利公開號No. 2007/0107773描述了一種包括雙面電池的雙面光伏裝置， 該雙面電池包括具有第一表面和第二表面的半導體層、形成在半導體層的第一表面上的第一鈍化層和形成在半導體層的第二表面上的第二鈍化層、和形成在第一和第二鈍化層上并選擇性地連接到半導體層的多個金屬化物。這些金屬化物中的至少一些據說具有相對小的寬度和從第一和第二鈍化層向上延伸的相對大的高度。美國專利公開號No. 2008/0041436描述了一種雙面光伏器件，其包括導電且反射光的核、多個半導體層、電流收集表面電極和抗反射層的系統。美國專利公開號No. 2008/0066801描述了一種由多個基本矩形的光伏模塊制成的輕光伏系統，所述光伏模塊由輕支撐板和光伏面板構成，所述輕支撐板和光伏面板在基板上以行和列的形式布置成毗連關系并通過框架之間的榫形接合彼此連接，所述框架利用將光伏面板保持在框架上的夾條將支撐板連接到面板，所述光伏模塊還包括至少一個延伸線，其沿如附著到用于保持該系統的子結構的所述行和列之一延伸。美國專利公開號No. 2008/0257399描述了一種薄膜太陽電池及其制造方法。太陽電池具有第一和第二透明基板、第一和第二太陽電池模塊和絕緣層。第一太陽電池模塊形成在第一透明基板上，并具有金屬層作為第一太陽模塊的電極之一和作為光反射層。絕緣層據說形成在第一太陽電池模塊的金屬層上。第二太陽電池模塊據說形成在絕緣層和第二透明基板之間。美國專利公開號No. 2008/0257400描述了一種全息攝影增強的光伏太陽模塊， 其包括具有基本平行的內和外主表面的第一基板，第一基板是光學透明的并具有在其第二主表面上的透射光柵；具有基本平行的內和外主表面的第二基板，第二基板具有在其內主表面上的反射光柵；和插入在透射光柵和反射光柵之間并垂直于其取向的至少一個太陽電池。美國專利公開號No. 2009/0120486描述了安裝在操作位置的第一和第二太陽面板，每個面板包括面向上和面向下的光伏表面，其被配置成從光產生電。面向下的光伏表面在反射表面上被隔開。第一和第二面板在第一方向上被間隔開第一面板在第一方向上的寬度的大約25%到大約100%的間隔距離。據說一些向下指向的光線可能照在面板的面向上的光伏表面上。還據說其它向下指向的光線可能通過第一和第二面板之間并被反射表面向上反射以照在面板的面向下的光伏表面上。
發明內容
本發明涉及改善的雙面光伏模塊，其通過利用至少一個反射元件，在雙面模塊的兩側都不暴露于直接太陽輻射的應用中比已知的光伏模塊更有效地將太陽輻射轉換成電能。更具體地說，本發明的光伏(PV)模塊包括具有第一和第二主表面的基板材料片， 其對于太陽輻射(例如鈉鈣硅玻璃)是基本透明的。在透光基板的第一主表面上方，布置光活材料。光活材料可以采用被涂覆的聚合物膜的形式，其被附著到第一主基板表面，或者光活材料可以是布置在第一主基板表面上的多層薄膜涂覆原料。在透光基板的第二主表面上，布置高反射材料，其形成至少一個反射元件，其通過該透光基板片將太陽輻射的一部分反射回。 在其它實施例中，本發明的PV模塊可以是層疊結構，其中如上所述地PV材料布置在兩個玻璃片之間，或者其可以是絕緣玻璃(IG)單元，其中在兩片透光材料之間布置光活涂層，該層疊組件借助隔離物/空氣/真空區域與至少一個玻璃片隔開，該非層疊玻璃片具有布置在其一個主表面上的反射材料。
當根據附圖考慮時從下面的詳細描述，本發明的上述以及其它優點將對于本領域技術人員容易變得明顯，在附圖中
圖1示出本領域中已知的常規雙面PV模塊。圖2示出根據本發明的雙面PV模塊的單片實施例。圖3示出根據本發明的雙面PV模塊的層疊結構實施例。圖4示出根據本發明的雙面PV模塊的絕緣玻璃(IG)單元實施例。
具體實施例方式本發明涉及改善的雙面光伏模塊10，其通過利用至少一個反射元件，比已知的光伏模塊更有效地將太陽輻射轉換成電能。更具體地說，本發明的光伏(PV)模塊10包括一片或多片基板材料12，其對于太陽輻射(例如鈉鈣硅玻璃，優選是最小吸收的低鐵鈉鈣硅玻璃)是基本透明的。在至少一個玻璃片12的第一主表面14上，布置光伏材料16。光伏材料16可以采用被涂覆的聚合物膜的形式，其被附著到第一主基板表面14，或者光活材料16可以是通過例如化學汽相沉積、真空濺射或其它合適的沉積方法布置在第一主基板表面14上的多層薄膜涂覆疊層。在至少一個玻璃片12之一的第二主表面18上，布置反射層20，其是在所選光活材料的帶隙之上的高反射的電磁太陽輻射。該反射層20優選具有這種輻射的75%或更多的反射率，優選85% 或更多。反射層20可以例如由金屬、金屬氧化物等的薄膜、常規玻璃鏡或拋光的金屬片形成。在其它實施例中，本發明的PV模塊10可以是層疊結構，其中如上所述地光伏材料16布置在兩個玻璃片22、對之間，或者其可以是絕緣玻璃(IG)單元，其中光活涂層16布置在兩片透光材料22J4之間，該層疊組件借助隔離物/空氣/真空區域觀與至少一個玻璃片沈隔開，玻璃片沈在間隙觀兩端被隔開，具有布置在其一個主表面上的反射材料20。 優選地，設置在該隔開的片沈上的反射材料20至少提供在所選光活材料16的帶隙中的電磁太陽輻射的適度反射率，優選為這種輻射的15%。層20還可以如上所述是高度反射的。 反射材料20優選被設置在#3表面上，但是還可以被設置在外部或M表面上。在一些實施例中，可以優選地形成片22、24J6中的每一個，使得整個IG單元保持透明。在本發明的PV模塊10是對于太陽輻射12基本上透明的單片材料(例如低鐵鈉鈣硅玻璃)的情況下，光活材料16，例如，氧化鈦、鎘/碲化物、非晶硅、結晶二氧化硅，優選被布置在基板的第一主表面14上，即最接近直接紅外輻射源的主基板表面。在光活材料16 被布置在附著到基板的一片聚合物材料上的情況下，這種被涂覆的聚合物材料可以例如是聚酯薄膜型熱鏡膜、PVB、PVC、EVA等。如果光活材料16通過之前所述的方法之一被直接沉積在基板表面14、18上，則其可以是通過包括多種CVD和濺射涂覆技術的任何適當方法沉積的多層膜堆疊的形式。在本發明的單個片12或單片實施例中，反射材料20，例如銀、鉻和鋁，被布置在基板12的第二主表面18上，即距離直接紅外輻射源最遠的表面。在反射層20具有85%或更大的反射率的情況下并且在光活材料16通常具有7-8% 或更大的轉換效率的情況下，根據單片實施例由PV模塊10產生的增加的電能被估計為大于已知的雙面PV模塊3%到55%。在本發明的雙面PV模塊10是層疊結構的情況下，可以利用與上述用于單片實施例的相同材料中的許多材料。如前所述，在層疊實施例中優選的是PV材料和反射材料20被保護在兩個玻璃片之間，所述兩個玻璃片通過任何適當的結合方法被粘性地結合，其保護最接近直接紅外輻射源的玻璃片的紅外光透射特性。在層疊實施例中，根據本發明的可以由PV模塊產生的增加的吸收或電能優選為大于已知的雙面PV模塊3%到55%。當然，光活材料16和反射材料20在層疊結構的該至少兩個玻璃片的主表面上的其它布置是可以的。在本發明的雙面PV模塊10是絕緣玻璃單元的情況下，兩個或更多個玻璃片22、 24,26被布置成平行的間隔開的關系。在一種配置中，如圖4所示，光活材料16優選布置在最接近直接紅外輻射源的玻璃片的第二(#2)主表面上，該第二表面被暴露于兩個玻璃片之間的空間。如前所述，反射材料20優選被布置在第二玻璃片的第一主(#3)表面上，使得其類似于光活材料16被暴露于兩個玻璃片之間的空間30。在這種配置中，適當的光活材料16和適當的反射材料20包括例如這里之前所提到的那些。在這種配置中，根據本發明由雙面PV模塊產生的增加的吸收或電能被估計為大于已知的雙面PV模塊21到50%。實例
本發明的反射元件的使用的益處由表1示出，其中在層疊雙面PV組件中具有提高的百分比反射系數的元件被計算以提高光吸收系數，尤其是在可見光譜中，更特別地在550nm。 吸收系數的提高基于由Konarka制造的光活元件Power Plastic 的利用。表 權利要求
1.一種用于建筑物和建造物的雙面光伏模塊，包括具有第一和第二主表面的透光基板材料片，基板的第一主表面適于朝向太陽輻射源取向，第二主表面適于朝向建筑物的外表面或內部空間取向；一層或多層材料，其單獨地或者組合地包括布置在透光基板的第一主表面上方的光活結構，所述光活結構具有第一和第二激活表面；以及布置在基板的第二主表面上方的至少一個反射元件，使得穿過所述透光基板片的太陽輻射的一部分從反射元件通過透光基板被反射回到光活結構；以及光活結構被在第一激活表面上的兩個直接入射太陽輻射接觸并且被第二激活表面上的諸如由所述至少一個反射元件引導至此的入射太陽輻射的被反射的部分接觸。
2.根據權利要求1所述的雙面光伏模塊，其中該模塊還包括用于收集通過由光活結構進行的輻射能轉換產生的直流電流的裝置。
3.根據權利要求2所述的雙面光伏模塊，其中該模塊還包括用于將直流電流轉換成交流電流的變換器。
4.根據權利要求1所述的雙面光伏模塊，其中透光基板材料包括玻璃。
5.根據權利要求4所述的雙面光伏模塊，其中玻璃基板包括低鐵含量的鈉鈣硅玻璃。
6.根據權利要求1所述的雙面光伏模塊，其中所述至少一個反射元件包括具有>10% 的反射率的金屬或金屬氧化物膜。
7.根據權利要求6所述的雙面光伏模塊，其中所述金屬或金屬氧化物膜是選自包括鉻、鋁、銀和硅石的組的一種。
8.一種用于建筑物和建造物的雙面光伏模塊，包括布置成平行關系的第一和第二透光基板材料片，其均具有第一和第二主表面；布置在兩個透光基板片之間并被結合到第一玻璃片的第二主表面和第二玻璃片的第一主表面以便形成疊層的具有兩個主表面的透光聚合材料片；布置在透光聚合材料的主表面中的至少一個上以形成光活結構的光活材料；以及布置在第二個透光基板材料片的第一和第二主表面中的至少一個上方的至少一個反射元件，使得穿過該透光基板片的太陽輻射的一部分從反射元件通過透光基板被反射回到光活結構，其中光活結構被兩個直接入射太陽輻射以及被諸如由所述至少一個反射元件引導至此的入射太陽輻射的被反射的部分激活。
9.根據權利要求8所述的雙面光伏模塊，其中透光基板材料包括玻璃。
10.根據權利要求8所述的雙面光伏模塊，其中被涂覆的透光聚合材料是選自包括聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯、EVA和聚酯薄膜的組的一種。
11.根據權利要求8所述的雙面光伏模塊，其中所述至少一個反射元件包括具有> 10%的反射率的金屬或金屬氧化物膜。
12.根據權利要求11所述的雙面光伏模塊，其中所述至少一個反射元件包括具有> 50%的反射率的金屬或金屬氧化物膜。
13.一種用于建筑物和建造物的雙面光伏模塊，包括處于平行關系的第一和第二基本透明的玻璃片，其具有結合地布置在其間的聚合光活結構以形成疊層；處于與所述疊層平行、被間隔開的關系、具有第一和第二主表面的至少第三玻璃片；在所述疊層和所述至少第三玻璃片之間限定空間的隔離物元件； 布置在所述至少第三玻璃片的第一和第二主表面中的至少一個上方的至少一個反射元件，使得穿過所述疊層以及所述疊層和所述至少第三玻璃片之間的空間的太陽輻射的一部分被從所述至少一個反射元件反射回到光活結構，其中光活結構被兩個直接入射太陽輻射以及被諸如由所述至少一個反射元件引導至此的入射太陽輻射的被反射的部分激活。
14.根據權利要求13所述的雙面光伏模塊，其中所述至少一個反射元件是基本不透明的。
15.根據權利要求13所述的雙面光伏模塊，其中所述至少一個反射元件是透光的。
全文摘要
為了在建筑物和建造物中使用，一種雙面光伏模塊，具有布置在透光基板的表面上的至少一個反射元件，使得穿過透光基板片的太陽輻射的一部分從反射元件被反射以便能夠通過光伏模塊的光活部分轉換成電能。
文檔編號H01L31/048GK102473782SQ201080029365
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月28日 優先權日2009年6月30日
發明者E. 維德納 S. 申請人:皮爾金頓集團有限公司