CN101814864A - 带有聚光器的光伏器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有聚光器的光伏器件。该光伏器件包括至少一个太阳能电池(7)和聚光器，该聚光器包括至少一个第一光入射面聚焦光学元件(3)和至少一个第二光学元件(5)，其位于第一光入射面光学元件的下游和太阳能电池(7)的上游，在光伏器件(1)的工作位置，成束的太阳辐射经过第一光学元件(3)落在第二光学元件(5)上，第二光学元件(5)包括曝晒稳定的硅酸盐玻璃。

Description

带有聚光器的光伏器件

技术领域

本发明主要涉及光伏发电装置领域。本发明特别涉及带有聚光器的光伏装置。

背景技术

多种方法已经被用来降低用于光伏装置的仍然很高的投资成本。一种方法依赖于低成本太阳能电池的开发。例如，正在寻找允许以低成本制造高效的薄层太阳能电池的材料。然而，通常可以说利用能够以低成本制造的薄层电池并不会导致成本更高，尤其在单晶电池的效率方面。

另一种方法依赖于采用高效率太阳能电池，但是则通过聚光器来降低制造成本，这是由于，采用聚光器，只有一小部分的被照明区域需要被太阳能电池占据。

聚光器光伏器件寻求如下方法：通过采用聚光器节省半导体材料并且通过采用高效率太阳能电池，例如极高效的三元组太阳能电池(ultra-efficient triple solar cells)增加效率。因此，由于采用聚光器，就需要提供特别的光学元件。

聚光器的缺点是，在这种情况下使用额外的光学元件，其应具有长期稳定性以防止不必要的效率降低。此外，元件的光学性能由于太阳辐射自身会发生改变。特别是在使用具有许多串联连接的元件的光学系统的情况下，单个元件或多个元件位于光路下游，或被设置为离被集中日光曝晒的太阳能电池最近，会发生这种问题。

发明内容

因此，本发明基于改进光伏器件的长期稳定性问题。本发明可被用于光伏器件的所有光传输元件。本发明特别适用于这样的情况，其中由于高的紫外强度，使用传统的玻璃预期将导致由于紫外辐射产生的玻璃高透光性的损失。

特别的，根据本发明的另一个方面，提供了第二光学系统，其只具有低的且稳定的曝晒倾向，并因此是最优适用于作为聚光器光伏装置的第二光学系统。

对于本发明的装置，优选下面的总设计原则：第一光学系统将日光集中在电池上。为了补偿该第一光学系统的光学缺陷，并取决于太阳的当前位置提供用于该系统的制造和机械式校准的最大可能公差，另外在电池前直接提供第二光学系统。

第一光学系统优选是折射的(菲涅尔透镜)或反射的(抛物反射镜)。特别优选非成像光管作为第二光学系统。后者的元件应该在地球上的日光谱与传统III-V半导体的灵敏度曲线的重合区域内具有高透明度，例如，三元电池。所讨论的重合区域从300nm延伸至1900nm，从而除了可见光区域外还包括红外线和近紫外线。

被生产的部件以及用于耦合的材料，应该能够耐受高倍聚光的日光照射，例如，最高达2500倍的聚光，包括近紫外线部分。

然而，强烈的紫外辐射能够导致在光学玻璃中形成缺陷中心，该缺陷中心尤其会减少在紫外线边缘的透射。这种效应称为曝晒。这种透射损失越高，相应地同样在太阳能电池的能量损失越多。

由于紫外辐射引起的玻璃曝晒现象，迄今在微光刻领域具有特别重大的意义。

在i线光刻中，对于365nm波长的光照射，使用的是多组分玻璃，其被特定地曝晒稳定化用于i线。

然而与其中发生的曝光相比，在聚光器光伏器件中的应用要求更加严格。对于材料的i线的常见曝晒测试通常包括在紫外灯下持续照射15个小时，这将接近2000W/m²的辐射功率发射到样品上。

不聚光的情况下，在德国落在地面的每单位面积上的日光功率最高达1000W/m²，该聚光度乘以参数2500，对应于2,500,000W/m²。关于此，接近50,000W/m²的功率来自范围为300-400nm的紫外区域的光。该估测基于色温为5760K的黑辐射体对于日光的假设。在更多的南部国家，会获得甚至更高的值。因此，在北非，甚至不需要聚光就获得了每单位面积约2200W/m²的功率。为了考虑在UV范围内特别高的大气吸收的因素，在300nm-400nm范围得到的值被进一步除以5。这大致对应于标准光谱“AM1.5d low aod”，其包含大概2.2％的UV-A。在上述估计中，只有紫外光部分高于300nm的被考虑在内，因为假定第一光学系统的玻璃板封装吸收了低于300nm的光。然而，此处的曝光并没有像其在光刻光学系统的测试中那样持续15小时，而是通常要求使用时间至少20年。

为了解决这个问题，本发明提供了这样的光伏器件，其包括

-至少一个太阳能电池和

-聚光器，

该聚光器包括

-至少一个第一光入射面聚焦光学元件和

-至少一个第二光学元件，其位于第一光入射面光学元件的下游和太阳能电池的上游，在光伏器件的工作位置，成束的日光辐射经过第一光学元件落在第二光学元件上，第二光学元件包括至少一种曝晒稳定的或低曝晒的玻璃，优选曝晒稳定的或低曝晒的硅酸盐玻璃。这里，根据本发明，一种曝晒稳定的玻璃特别是指这样的一种玻璃，无论曝晒的紫外线能量如何，均显示出对曝晒作用的饱和，与未被照射的玻璃相比，在饱和曝晒时透光率的下降对于300到400nm之间的波长范围平均最多0.03。

或者或此外，该玻璃也可以被用于第一光入射面聚焦光学元件。

已经发现某些硅酸盐玻璃能够满足低曝晒趋势的要求，并且特别的，还确定了其与未被照射的玻璃相比，曝晒作用迅速达到这样的程度，在该程度下的吸收只发生了非常低的增加。

已经发现，向硅酸盐玻璃中混入基于氧化物至少0.005重量百分比的氧化钛产生特别低曝晒的玻璃。

从而根据本发明的另一方面，提供了这样的光伏器件，其包括

-至少一个太阳能电池和

-聚光器，

该聚光器包括

-至少一个由硅酸盐玻璃制成的光学元件，该硅酸盐玻璃包含基于氧化物至少0.005重量百分比的氧化钛。虽然其优选被用于位于第一聚焦元件下游的光学系统的第二元件，但该玻璃完全可以被用于光伏器件的任何聚光器元件。

其特征在于能够快速到达饱状态的低曝晒的一类玻璃由硼硅酸盐玻璃构成，其包括基于氧化物、以重量百分比表示的下列成分：

SiO₂  65-85，优选66-84，特别优选67-83，更优选67-82重量百分比，

B₂O₃  7-15，优选8-14重量百分比，特别优选9-14，

Al₂O₃ 0-10，优选0-9，特别优选0-8重量百分比，

Na₂O  2-13重量百分比，优选2-12重量百分比，特别优选2-11重量百分比，

K₂O  0-11重量百分比，优选0-10重量百分比，特别优选0-9重量百分比，

Cs₂O 0-11重量百分比，优选到10重量百分比，特别优选到9重量百分比，

MgO  0-0.5，优选0-0.3重量百分比，

CaO  0-3，优选0-2重量百分比，

SrO  0-0.5，优选0-0.3重量百分比，

BaO  0-6，优选0-5，特别优选0-4重量百分比，

TiO₂ 0.005(根据下文)-1.5，优选0.005-1，特别优选0.005-0.5，更优选0.005-0.03重量百分比，

Zr₂O 0-0.5，优选0-0.3重量百分比，

CeO₂ 0-3，优选0-2重量百分比，

F    0-0.6，优选0-0.5，特别优选0-0.4重量百分比。

与DE 10005088C1中描述的玻璃相比，上述组成的硼硅酸盐玻璃的不同之处在于其Al₂O₃和CaO的含量较低。

该玻璃可以包含一种或多种基于氧化物、以重量百分比表示的下列澄清剂，并不会显著地使曝晒趋势恶化：

NaCl  0-2，优选0-1，特别优选0-0.5重量百分比，

As₂O₃ 0-0.03，优选0-0.02重量百分比，

Sb₂O₃ 0-1，优选0-0.5重量百分比。

虽然氧化砷通常导致更强的曝晒，但混入上面给出的0.02重量百分比的上限没有证明是有害的。

曝晒尤其可能由多价组分的光感应氧化或还原引起。

从而，根据本发明进一步优选的方案，第二光学元件的玻璃不含或至少基本不含多价组分。被提到的有害多价组分例如，氧化铁，氧化钴，氧化铬，氧化铜和氧化锰。因此，在本发明进一步的方案中，玻璃中包含的氧化铁，氧化钴，氧化铬，氧化铜和氧化锰各自小于4ppm，优选小于3ppm，特别优选小于2ppm。

根据本发明进一步的方案，该曝晒稳定的硅酸盐玻璃另外包含基于氧化物、以重量百分比表示的下列成分：

Li₂O  0-2重量百分比，

PbO   0-2重量百分比，

SnO₂  0-1重量百分比，

WO₃   0-0.5重量百分比，

Bi₂O₃ 0-0.5重量百分比。

即使在极高辐射强度下也满足对于聚光器的高曝晒稳定性要求的另一种玻璃组成包括基于氧化物、以重量百分比表示的下列成分：

SiO₂  31-55，优选32-54，特别优选33-53重量百分比，

PbO   15-65，优选16-64，特别优选17-63，更优选18-62重量百分比，

Al₂O₃ 0-8，优选0-7，特别优选0-6重量百分比，

Na₂O  0.1-9重量百分比，优选0.1-8，特别优选0.1-7.5重量百分比，

K₂O   1-13重量百分比，优选1-12，特别优选1.5-11重量百分比，

BaO   0-17重量百分比，优选0-16，特别优选0-15重量百分比，

ZnO   0-11，优选0-10，特别优选0-9重量百分比，

同样，如果需要，澄清剂例如，

As₂O₃ 0-0.02重量百分比，和/或

Sb₂O₃  0-1重量百分比。

该铅硅酸玻璃可以获得高的折射率，这取决于光学元件各自的设计可以是很大的优势。尽管氧化铅可以若干氧化态存在，具有上述组成的玻璃即使在聚光器中发生的高辐射能量的情况下也只表现出极低的曝晒，这迅速到达饱和。

此外，另一类具有极低的曝晒趋势的玻璃含有基于氧化物、以重量百分比表示的下列成分：

SiO₂  65-75，优选66-74，特别优选67-72重量百分比，

B₂O₃  0-3，优选0-2重量百分比，

Al₂O₃ 0-7，优选0-6，特别优选0-5重量百分比，

Na₂O  5-16，优选6-15，特别优选7-14重量百分比，

K₂O   0.5-12重量百分比，优选0.5-11，特别优选0.5-10重量百分比，

MgO   0-7，优选0-6，特别优选0-5重量百分比，

CaO   2-10，优选2-9，特别优选3-8重量百分比，

BaO   0.5-7重量百分比，优选0.5-6，特别优选05.-5重量百分比，

ZnO   0.5-7，优选0.5-6，特别优选0.5-5重量百分比，

TiO₂  0-1，优选0-0.5重量百分比，

NaCl  0-2重量百分比，

As₂O₃ 0-0.02重量百分比，

Sb₂O₃ 0-1重量百分比。

根据本发明的优选实施方式，第二光学元件是光管，其将在光管的光入射面上被第一光学元件成束的光引导到光出射面。在这种情况下，将太阳能电池沿光路设置，优选直接设置在光出射面上。然而，如果需要，在太阳能电池和光出射面之间可以存在间隔，插入一个或多个其他的光学元件也是可以想到的。然而，将太阳能电池直接连接至光管的光出射面上是有利的，从而可以减少光出射面的反射损失。

光管用于使得通过第一元件聚焦成束的光的横向强度分布更加均匀，以使太阳能电池在其整个面积上被尽可能均匀的辐照。作为例子提到对于没有严格对准太阳或焦点比太阳能电池的面积更小的器件，形成焦散。在上述两种情况下，则整个太阳能电池上的光强度能够迅速改变一个或多个幅度量级。局部光强度的增加缩短了太阳能电池的寿命。更进一步，当太阳能电池的一些区域在饱和状态下工作，另一些区域却没有被照射到或几乎没有被照射到时，此时由于照射不均匀而效率下降。

因此，如上述提到的，光管优选为非成像光管。

为了实现光的均匀分布，光管特别适于为具有正方形横截面的棒的形式，优选在纵向方向的横向具有线性侧面。如果需要，该棒也可以为圆锥形，用于进一步聚集光线，并降低对于对准太阳的要求，以较小横截面区域的前面形成光出射面。根据本发明的另一个进一步的方案，光管被设计成板状，以两个相对设置的边缘面形成光入射面和光出射面。当采用纵向聚焦第一光学元件时，例如，圆柱形透镜或用作圆柱形透镜的菲涅尔透镜或圆柱聚焦反射器时，这是适用的。板同样可以具有变化的厚度，以使其从光入射面到出射面成逐渐变细。其它的元件和聚光器形状也是可能的，例如，复合抛物面反射器作为聚光器或第二光学元件。

与线性侧面结合的角导致光束以非聚焦的方式反射到侧壁上。结果，即使对于短长度的光管，防止了在光出射面上发生入射面空间光束分布的直接或扭曲成像。光管的平均反射次数和从而还有光管的长度在光的均匀化方面起到了作用。在此情况下，对应于反射次数，优选使得光管的长度为光出射面横截面的横向尺寸长度的至少1.5倍，优选至少2.5倍。

为了使聚光器的制造成本尽可能低，通过压制形成含曝晒稳定的玻璃的玻璃元件是更有利的。相应的，在本发明进一步的方案中，光学元件含有该玻璃，特别是位于第一聚焦元件下游的第二光学元件被构造为压制玻璃部件。

已经观察到的对于本发明玻璃特别有利的效果还有至少部分减轻曝晒作用，这在任何情况下通过玻璃的回火都只是很小的。在此过程中，为补偿由于曝晒作用引起的透光率下降，200℃的温度已经足够。甚至假定为了缓和曝晒，由100℃开始的温度已经足够。从而，根据本发明另一个进一步的方案，提供了将玻璃加热到至少100℃的加热装置。该加热同样可以通过入射太阳辐射(impinging solar radiation)而以特别简单的方式获得，在这种情况下可以这样的方式装配装置，所述装置使得玻璃元件的热供应与热消散相比同样是足够大的，从而获得至少100℃，优选至少150℃的温度。

通常，本发明适用于特别有效的、高价值的太阳能电池，以实现聚光器的最大优势。相应的，三元太阳能电池(triple solar cells)，或三结太阳能电池(triple junction solar cells)是特别适合的。然而也可以使用其它太阳能电池，例如，通常的单晶元件。

此外，玻璃也可以被涂层，例如，以提供抗反射性能和/或防划性能，从而提高长期光透光率。

本发明玻璃的特征在于非常低密度的由紫外辐射而引起的缺陷中心。发现当由紫外光诱导的硅酸盐玻璃中的缺陷的密度小于3×10¹⁸cm^-3时，在与太阳能电池使用中的效率有关的条件下，能够避免强曝晒。

下面将基于示例性的实施方式并参考附图对本发明进行更详细的介绍，其中相同或相应元件采用相同的附图标记。

附图说明

图1光伏器件，

图2附图1中所示排列的光管视图，

图3带有圆柱聚焦反射器的附图1中所示的装置的变化方式，

图4紫外线照射前后两玻璃的光谱透光率曲线，和

图5确定的适用于本发明的玻璃的曝晒驰豫时间。

具体实施方式

图1表示光伏器件，其整体采用附图标记1表示。光伏器件1包括至少一个太阳能电池7和聚光器，该太阳能电池可以是例如高效三结太阳能电池的形式。聚光器依次包括两元件。具体包括至少一个第一光入射面聚焦光学元件3和一个第二光学元件5，第二光学元件5连接第一光入射面聚焦光学元件3的下游和太阳能电池7的上游。在光伏器件的工作位置，即当其对准日光入射方向时，经由第一光学元件3聚光的日光辐射落到第二光学元件上。为了突显光路，举例说明了两条入射日光的光路10。

对于在图1中给出的例子，第一光学元件是菲涅尔透镜。第二光学元件被构造为具有光入射面51和光出射面52的短光管。在这种情况下，该光管的长度至少为光出射面52横截面的最短横向距离长度的1.5倍，优选至少2.5倍。

由硅酸盐玻璃作为冲压制品制得光管。该玻璃是曝晒稳定的，硅酸盐玻璃显示出对曝晒作用的饱和性，无论紫外能量暴晒的情况如何。在此情形下，和未被照射的玻璃相比，对于饱和的曝晒，在300到400nm之间的波长范围下透光率平均下降最多0.03。

该光管从光入射面51到光出射面具有轻微的圆锥结构及锥度。图2为光管的视图。由图2可以看出，光管不仅具有轻微的圆锥形状，还具有正方形的横截面。例如，光入射面51和光出射面52各自具有正方形的横截面。

和图2所示不同，光管到光出射面52的形状除了圆锥形也可以为锥形。在任何情况下，在与纵向垂直方向上的侧面是线性的。因此，防止了在反射过程中会引起光出射面上的横向光的不均匀分布的、侧壁上的聚焦效果。

图3显示了具有圆柱聚焦第一光学元件3的光伏器件的例子。在此结构中，例如，第一光学元件被构造为圆柱聚焦反射器。通常，不局限于示例性的图3的实施方式，圆柱聚焦不意味着反射器面为圆柱形，而是以柱面透镜的方式仅在一个方向上发生的聚焦。因此，同样在图3显示的例子中，反射器面31是弯曲的抛物面。

在此实施例中，第二光学元件5也被构造为光管，其在该情况下只为板形，光入射面和光出射面形成该板相对设置的边缘，且通过减小板的厚度，板在朝向光出射面52的方向逐渐变细，条状太阳能电池7设置在光出射面52上。

图4举例说明了作为两玻璃波长的函数的光谱透光率曲线，各自在强紫外线照射前并之后处于曝晒状态。

用于第二光学元件的优选玻璃包括基于氧化物、以重量百分比表示的以下成分：

SiO₂  65-85重量百分比，

B₂O₃  7-15重量百分比，

Al₂O₃ 0-10重量百分比，

Na₂O  2-13重量百分比，

K₂O   0-11重量百分比，

Cs₂O  0-11重量百分比，

MgO   0-0.5重量百分比，

CaO   0-3重量百分比，

SrO   0-0.5重量百分比，

BaO   0-6重量百分比，

TiO₂  0.005-1.5重量百分比，

ZrO₂  0-0.5重量百分比，

CeO₂  0-3重量百分比，

F     0-0.6重量百分比。

这样的情况下，惊奇的发现，对于这种可被包含于硼硅酸盐冕玻璃中的玻璃，特别是在这种硼硅酸盐玻璃中钛的比例有利于曝晒快速达到饱和态，因此，在该材料的紫外边缘还保持了非常高的透光率。也可使用略低的氧化钛含量。然而，优选氧化钛含量基于氧化物为至少0.005重量百分比。图2中的曲线40和41显示了这种玻璃的光谱透光率曲线。在此情况下，曲线40是在紫外灯照射前的光谱透光率曲线，曲线41是在照射后的光谱透光率曲线，即曝晒玻璃的曲线。

示出用于比较的是具有可比组成的玻璃在照射前(曲线42)和照射后(曲线43)的光谱透光率。测得上述曲线的玻璃不含有可测出比例的氧化钛。曲线40和42的比较显示无钛玻璃自身在紫外线区间甚至具有更高的透光率。然而，发现当照射后(曲线43)钛玻璃在紫外线区间的透光性略微降低，透光度损失延伸至可见光区间。

相比之下，根据本发明，被照射玻璃的透光率几乎不受紫外辐射影响。在波长范围300和400纳米之间，透光率的持续下降显著小于0.05。具体测得透光率在紫外线边缘减少大约1.4％。平均的，该波长范围区间，减少显著小于0.03。相比下，比较玻璃的透光率减少最高达约0.2(在320纳米)。

本发明的玻璃透光率同样保持在可得到水平，无论暴晒的紫外辐射的能量和持续时间。该曝晒稳定性确保了该玻璃尤其适合作为聚光器的第二光学系统，因为其保证了曝晒作用(残留的曝晒)不与所提供的光能量成比例，而是透光率在饱和态保持在高的透射水平下，不考虑所提供的紫外线能量。

所观察到的本发明玻璃中的曝晒的快速饱和性可能是因为，一方面，在所有情况下只有小的缺陷中心密度，另一方面，缺陷中心的热弛豫非常显著。对于本发明的玻璃，假定只有缺陷中心低的最大可能集中是决定性的。

下面将基于模型更详细的说明观察到的根据本发明装置的光学元件的该快速曝晒饱和效果。

通常可以通过随时间的紫外光诱导缺陷的产生和消除比率等式描述获得的曝晒。在此情况下，产生率E可以与紫外引发缺陷的最大可能密度n_max和这些缺陷的当前密度n的差成比例而设置：

E＝γ_production+(n_max-n)

这里，γ是一常量，与曝晒作用形成的时间常数成反比。其由紫外密度决定。

消除率V与紫外引发缺陷的当前密度成比例：

V＝γ_annihilation×n

常量γ_annihilation ¹反比于曝晒作用解除的时间常量。发现该常量通常决定于温度。两速率在平衡态下是相等的，下列等式成立：

n＝n_max×γ_production/(γ_production+γ_annihilation)

然而，这意味着，当不考虑紫外密度时，当γ_production＞＞γ_annihilation时，n被认为是值n_max。

比率的倒数是各自过程的特有时间。消除(固化)由曝晒引起的缺陷的特有时间被证实在室温下超过6个小时。

曝晒测试采用HOK-4灯，即使在少于1小时后且不仅在15小时后，获得了常量值，其用于证明曝晒作用的驰豫时间常量在HOK-4灯测试中已经少于1小时。其必须应用于发生在聚光器光伏装置中的所有紫外强度。因此，产生率总比消除率略高，且缺陷中心集中的饱和值基本对应于最大可能值n_max。

在使用HOK-4灯照射后，本发明的玻璃显示出非常轻微的透光率下降。根据已经指出的，这不再会随着进一步或更强烈的照射而变得更差。曝晒作用的饱和在低水平出现。

从而假定，对于本发明的玻璃，只能形成非常低的最大缺陷中心密度n_max，且相对快地到达该集中度。这些不是玻璃的明显特性，因为曝晒作用通常形成较慢且在显著更高的水平上获得饱和值。

测得本发明玻璃的驰豫时间(relaxation times)超过6小时，推至室温。在200℃时，驰豫时间少于3小时。关于此，图5表示上述玻璃的驰豫时间作为温度的函数。

如下进行驰豫时间的确定：

由本发明的玻璃制备直径18mm且厚度约1mm的圆形样品。

采用Lambda 900和Lambda 950型透光率分光计进行研究。在此情况下，记录250-850nm波长的全光谱以用于确定曝晒。

为了确定驰豫时间，将照射样品置于加热试管内，并对于345nm的波长确定透光率随时间的变化。

然后研究345nm波长下的固化，因为这里还根据图4观察最大变化。记录引起曝晒的时间变化(＝透光率的增加)。选择指数函数用于拟和测量值。

(1)A＝A₀×exp[-t/τ_relax]

采用等式(1)中的指数因数描述紫外光诱导吸收的固化，驰豫时间τ_relax通常用于所述材料。如所述的，该驰豫时间相应地是温度依赖性的，并可以通过如下关系描述：

(2)τ_relax＝τ₀×exp[+H_τ/RT]

这里，τ₀，H_τ是材料型常量，R是气体常量，T是卡尔文绝对温度。

图5中出现的是确定的驰豫时间。实线是根据等式(2)的指数函数，等式(2)通过三个驰豫时间确立。

通过拟和确定下列等式(1)的参数值：

τ0	Hτ/R
		[h]	[K]

τ0	Hτ/R
		0.33±0.05	1012.6±10.2

如图5所示的由等式(2)确定的在不同温度下的驰豫时间，可以认为是适合本发明的玻璃的特性。在室温下驰豫时间大于6小时，从而显著长于产生到达饱和极限的曝晒所需的时间。在200℃和400℃之间的温度下，这种情况下的驰豫时间小于3小时。根据所提供的本发明实施方式但不局限于示例性的实施方式，从而提供了具有至少一个太阳能电池和聚光器的光伏器件，聚光器包括玻璃元件，该玻璃元件的玻璃的曝晒驰豫时间(τ_relax)在200℃和400℃之间的温度下小于3小时。在此情况下，可通过在紫外线曝光至曝晒饱和后，在所述温度范围存储情况下，通过测量在345nm处透光率的时间曲线，并拟合根据等式(1)-(3)的曲线，从而确定驰豫时间τ_relax。优选，使用这样的玻璃，从而在两部分聚光器中作为第二光学元件，其中通过第一光学元件引导成束的日光辐射照射在其上。

已经发现本发明的玻璃通常具有低的紫外引发缺陷密度。该缺陷密度，甚至在负载饱和状态也通常小于3×10¹⁸cm^-3。

以具有图2中透光率曲线40和41的玻璃为基础，如下估测缺陷浓度：

玻璃中的Ti⁴⁺离子提供了有效的紫外阻挡。透光率值在紫外边缘下降至50％的透光率截止点位于波长315nm和320nm之间。从图4曲线40和41的比较，在345nm处透光率减少1.4％。

对于光谱吸收系数A满足以下条件：

$A=-\frac{1}{d}\log \left(\frac{T}{P}\right)$

在该关系中，d代表玻璃密度，T为测得的透光率，P是最大可能透光率值。对于P值，假设玻璃中不存在吸收。而代之以透光率损失仅由菲涅尔损失产生，即，在边界处反射。

在345nm波长处，吸收系数接近6.0×10^-3mm^-1。

在紫外辐射后处于曝晒饱和状态时，该值增加到大约8.6×10^-3mm^-1。该吸收增加的2.6×10^-3mm^-1由紫外光引发缺陷产生。相应地，通过关系

$n=\frac{A}{\mathrm{\σ}}$

在10^-18mm²范围内，对于缺陷中心具有典型的有效吸收横截面σ，紫外引发缺陷密度n≈3×10¹⁵mm^-3＝3×10¹⁸cm^-3＝30ppm。

对本领域技术人员而言，显然本发明不局限于上述示例性实施方式，而是可以在权利要求及其组合的框架内以不同方式变化。因此，例如，如果如在图1和3中举例说明的那样，使用光管作为第二光学元件，则例如可以将两种不同的玻璃结合以产生作为芯-套(core-jacket)光管的光管。

Claims (18)

1.一种光伏器件(1)，其具有

-至少一个太阳能电池(7)和

-聚光器，

其中所述聚光器包含

-至少一个第一光入射面聚焦光学元件(3)和

-至少一个第二光学元件(5)，其位于所述第一光入射面光学元件的下游和太阳能电池(7)的上游，其中在光伏器件(1)的工作位置，成束的太阳辐射经过第一光学元件(3)照射在第二光学元件(5)上，其中第二光学元件(5)包含曝晒稳定的硅酸盐玻璃。

2.根据前述权利要求的光伏器件，其中无论曝晒的紫外能量如何，所述硅酸盐玻璃显示出对曝晒作用的饱和，其中与未被照射的玻璃相比，对于饱和曝晒的透光率的下降在300到400nm之间的波长范围内平均最多为0.03。

3.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述硅酸玻璃含有基于氧化物的0.005重量百分比的氧化钛。

4.根据前述权利要求的光伏器件，其进一步的特征在于，所述曝晒稳定的硅酸盐玻璃是硼硅酸盐玻璃，该硼硅酸盐玻璃具有基于氧化物的如下重量百分比的下列成分：

SiO2   65-85重量百分比，

B₂O₃   7-15重量百分比，

Al₂O₃  0-10重量百分比，

Na₂O   2-13重量百分比，

K₂O    0-11重量百分比，

Cs₂O   0-11重量百分比，

MgO    0-0.5重量百分比，

CaO   0-3重量百分比，

SrO   0-0.5重量百分比，

BaO   0-6重量百分比，

TiO₂  0.005-1.5重量百分比，

Zr₂O  0-0.5重量百分比，

CeO₂  0-3重量百分比，

F     0-0.6重量百分比。

5.根据前述权利要求的光伏器件，其进一步的特征在于，所述玻璃含有基于氧化物的如下重量百分比的下列澄清剂：

NaCl   0-2重量百分比，

As₂O₃  0-0.02重量百分比，

Sb₂O₃  0-1重量百分比。

6.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述第二光学元件的玻璃不含或至少基本不含多价组分，其中氧化铁、氧化钴、氧化铬、氧化铜和氧化锰各自在所述玻璃中的含量小于4ppm，优选小于3ppm，特别优选小于＜2ppm。

7.根据前述权利要求任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述玻璃另外含有基于氧化物的如下重量百分比的下列成分：

Li₂O   0-2重量百分比，

PbO    0-2重量百分比，

SnO₂   0-1重量百分比，

WO₃    0-0.5重量百分比，

Bi₂O₃  0-0.5重量百分比。

8.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述第二光学元件是光管，其将在所述光管的光入射面(51)上的被所述第一光学元件成束的光从引导到光出射面(52)。

9.根据前述权利要求的光伏器件，其进一步的特征在于，所述第二光学元件包括光管，该光管的形状是具有正方形横截面的棒或者是板。

10.根据前述两项权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述光管的长度为光出射面(52)横截面的最小横向尺寸的至少1.5倍，优选至少2.5倍。

11.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述第二光学元件包含硅酸铅玻璃，该硅酸铅玻璃含有基于氧化物的如下重量百分比的下列成分：

SiO₂   31-55重量百分比，

PbO    15-65重量百分比，

Al₂O₃  0-8重量百分比，

Na₂O   0.1-9重量百分比，

K₂O    1-13重量百分比，

BaO    0-17重量百分比，

ZnO    0-11重量百分比，

以及澄清剂，优选

As₂O₃  0-0.2重量百分比，

Sb₂O₃  0-1重量百分比。

12.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述第二光学元件包含如下玻璃，该玻璃含有基于氧化物的如下重量百分比的下列成分：

SiO₂   65-75重量百分比，

B₂O₃   0-3重量百分比，

Al₂O₃  0-7重量百分比，

Na₂O   5-16重量百分比，

K₂O    0.5-12重量百分比，

MgO    0-7重量百分比，

CaO    2-10重量百分比，

BaO    0.5-7重量百分比，

ZnO    0.5-7重量百分比，

TiO₂   0-1.5重量百分比，

As₂O₃  0-0.2重量百分比，

Sb₂O₃  0-1重量百分比。

13.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，所述第二光学元件被构造为压制的玻璃部件。

14.根据前述权利要求任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，对所述器件进行设置以将所述硅酸盐玻璃加热到至少100℃的温度。

15.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征为三元太阳能电池。

16.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，在200℃～400℃的温度范围内，所述硅酸盐玻璃的曝晒驰豫时间小于6小时。

17.根据前述权利要求中任一项的光伏器件，其进一步的特征在于，在所述硅酸盐玻璃中可以由UV光诱导的缺陷的密度为小于3×10¹⁸cm^-3。

18.具有如权利要求4，11或12之一所述的组成的玻璃用于光伏器件的聚光元件的用途。

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