CN102683462A - 取决于入射角的智能太阳聚光器、太阳聚光器的制造方法和窗户系统 - Google Patents

Abstract

提供一种透明太阳聚光器，用将太阳能转换成电能。透明太阳聚光器包括：第一透光基底(2)；用于接收太阳能并将太阳能转换成电能的多个太阳能电池(3)，多个太阳能电池相对于所述第一透光基底定位；和布置在所述第一透光基底中的多个光变向元件(4)。多个光变向元件中的每个构造成将入射在第一透光基底的第一侧上的光引导到在第一透光基底的相反侧上的多个太阳能电池中的相应一个。

Description

取决于入射角的智能太阳聚光器、太阳聚光器的制造方法和窗户系统

技术领域

本发明涉及一种低比率太阳聚光器装置和系统，并且尤其涉及其中集中比率(concentration ratio)作为太阳能偏角(solar declinationangle)的函数变化的装置和系统。此外，本发明涉及这种装置和系统的设计和制造方法。

背景技术

作为可再生和低碳能源，光伏(PV)面板正变得越来越重要。将PV面板与建筑结构结合已成为一种趋势，即所谓的建筑光伏一体化(Building Integrated PV，BIPV)。具体地，希望将PV面板结合在窗户中，以使窗户能够执行窗户的功能并且同时产生能量。这种方案的问题是在要求光穿过窗户和同时产生电之间的权衡。然而，这种类型的面板已经存在。这种面板的问题包括：这种面板通常具有低的透射，并且这种面板产生可视的后生物(artifacts)，这影响了作为窗户的主要性能。低透射的原因通常在于：PV窗户通常由其间具有间隙的PV电池带制造，并且为了使产生的电力最大化，PV电池区域与间隙区域的比率被制造得较小。

智能PV窗户需要可变的集中比率，以便当需要时能够使光被更多地引导到太阳能电池，也就是，在太阳很高并且发光很高的中午左右，并且在其它时间允许光穿过窗户。如本文所使用，集中比率定义为由PV电池(也称为太阳能电池)吸收的光与穿过集中器的光的比率。在一些现有技术中，试图通过使电力产生作为太阳偏角(日光在窗户上的入射角)的函数变化来解决该问题。尽管下述的方案实现了该功能，但是仅部分地满足该要求。然而，由于使方案不切实际的设计特征，它们还具有制造困难、成本高的问题。

美国专利2009/0255568A1(摩根太阳能有限公司，2009年10月15日)公开了一种系统，其中多个太阳能电池制造在基底的凸脊表面上，使得以预定视角碰撞PV窗户的光以取决于入射角的集中比率被引导和集中到太阳能电池。与该系统相关的问题包括难以在凸脊表面上制造太阳能电池和在用于窗户类型应用时的差的透视质量。

美国专利2008/0257403(R.Edmonds，2008年10月23日)提出一种制造太阳能电池带的方案，该太阳能电池带结合在窗户玻璃的主体中，使得太阳能电池的有效区域几乎垂直于玻璃表面。这种设计的确提供了取决于入射角的性能。但是，它不能集中光线。在基底中制造太阳能电池也是困难的。

其它现有技术描述了通过使用附接到太阳能电池的外表面的光学元件来提高太阳能电池效率。一个这样的示例是英国专利2451720(T4Design Ltd.，2009年2月)，其公开一种连续的太阳能电池，该太阳能电池用定向成与太阳能电池垂直的反射薄片覆盖。该专利指出，由于该反射薄片，该技术提高了效率。然而，由于连续的太阳能电池，该发明不具有任何可视透明度。

发明内容

本发明的目的

本发明的一个目的是提供一种太阳聚光器，该太阳聚光器解决了在传统的太阳聚光器中发现的一个或多个问题。本发明的另一个目的是提供一种窗户系统，该窗户系统能够提供可变的集中比率并且制造相对简单。

本发明的第一方面提供一种取决于入射角的透明太阳聚光器，包括：布置在基底上的多个PV电池；在基底中的多个光变向元件(例如，狭缝)，其中光变向元件中的物质的折射率低于基底的折射率，多个光变向元件与多个PV电池对齐。

当光正交于包含光变向元件的基底入射时，一些光被PV电池吸收，并且其它光穿过该基底。当光不正交于基底入射时，那么，一些本应当穿过基底的光被多个光变向元件全内反射(TIR)并且被多个PV电池吸收。这样，随着入射角增加，成比例地更多光被多个PV电池吸收，直至由该装置的物理参数确定的最大值。

多个光变向元件可以配置成使得它们不完全穿透它们所在的基底。

多个光变向元件可以配置成使得一个光变向元件与一个PV电池对齐。

多个光变向元件可以制造在其上制造有多个PV电池的相同基底中。

多个光变向元件可以制造在与其上制造有多个PV电池的基底不同的基底中。

多个光变向元件可以包括空气。

多个光变向元件可以包括一材料，该材料的折射率不同于多个光变向元件所在的基底的折射率，但低于多个光变向元件所在的基底的折射率。

多个光变向元件可以制造成光变向元件的侧边不平行。

包含多个光变向元件和多个PV电池的基底可以层叠在其它基底之间，以便提供环境保护，防止损坏、潮湿和紫外线辐射。

根据本发明的不同方面，多个光变向元件可以配置成使得多于一个光变向元件被配置成与一个PV电池对齐，并且多个光变向元件不完全穿透它们所在的基底。

根据本发明的不同方面，多个PV电池可以包括多于一种的PV电池，以便接收不同波长的辐射。

根据本发明的不同方面，多个光变向元件不与它们所在的基底垂直。

根据本发明的不同方面，根据沿基底的位置，多个光变向元件在它们所在的基底中可以具有不同深度。

根据本发明的不同方面，多个光变向元件可以从它们所在的基底的两侧制造。

在基底的一侧上的多个光变向元件可以与基底的相反侧上的多个光变向元件对齐。

根据本发明的不同方面，多个光变向元件和基底之间的界面是不同的，其中一个界面包括光学平坦界面，另一个界面包括粗糙界面。

根据本发明的不同方面，入射角太阳聚光器能够包括窗户的部分。

根据本发明的一个方面，透明太阳聚光器包括：第一透光基底；用于接收太阳能并将太阳能转换成电能的多个太阳能电池，所述多个太阳能电池相对于所述第一透光基底定位；布置在所述第一透光基底中的多个光变向元件，所述多个光变向元件中的每个构造成将入射在第一透光基底的第一侧上的光引导到在第一透光基底的相反侧上的多个太阳能电池中的相应一个。

根据本发明的一个方面，所述第一透光基底具有第一折射率，并且所述多个光变向元件具有第二折射率，所述第二折射率小于所述第一折射率。

根据本发明的一个方面，所述多个光变向元件中的每个包括布置在第一透光基底中的条带或沟槽，所述条带或沟槽用介质填充，所述介质的折射率对应于所述第二折射率。

根据本发明的一个方面，所述介质是空气。

根据本发明的一个方面，所述多个太阳能电池形成为多个光伏带，每个光伏带与相邻的光伏带间隔开预定距离。

根据本发明的一个方面，每个光变向元件与光伏带中相应的一个对齐。

根据本发明的一个方面，所述太阳聚光器还包括第二透光基底，并且所述多个光变向元件形成在第一透光基底中，并且所述多个太阳能电池相对于第二透光基底定位。

根据本发明的一个方面，所述多个光变向元件不完全穿透所述第一透光基底。

根据本发明的一个方面，所述多个光变向元件包括具有反射表面的第一部分和具有反射表面的第二部分，其中所述第一部分的反射表面偏离所述第二部分的反射表面。

根据本发明的一个方面，所述多个光变向元件具有上表面和下表面，并且所述上表面和下表面不彼此平行。

根据本发明的一个方面，给所述多个太阳能电池中的各个分配至少两个光变向元件。

根据本发明的一个方面，所述多个太阳能电池包括第一种太阳能电池和第二种太阳能电池，所述第一种太阳能电池构造成将具有第一范围的波长的光转换成电能，所述第二种太阳能电池构造成将具有第二范围的波长的光转换成电能，所述第二范围不同于所述第一范围。

根据本发明的一个方面，所述多个光变向元件的反射表面不垂直于所述第一透光基底的外部光接收面。

根据本发明的一个方面，所述多个光变向元件包括第一光变向元件和第二光变向元件，所述第一光变向元件延伸到第一透光基底中达到第一深度，并且所述第二光变向元件延伸到至少一个基底中达到第二深度，其中所述第一深度和第二深度彼此不同。

根据本发明的一个方面，所述第一深度和第二深度与第一透光基底中的相应的光变向元件的位置对应。

根据本发明的一个方面，所述光变向元件的至少一个表面包括光学平坦表面，并且所述光变向元件的另一个表面包括光学粗糙表面。

根据本发明的一个方面，所述太阳聚光器还包括第一外部透光基底和第二外部透光基底，其中所述第一透光基底布置在所述第一外部透光基底和第二外部透光基底之间。

根据本发明的一个方面，一种窗户系统，包括：第一外部透光基底和第二外部透光基底；和如本文所述的透明太阳聚光器，其中所述太阳聚光器布置在所述第一外部透光基底和第二外部透光基底之间。

根据本发明的一个方面，所述多个太阳能电池被图案化以提供图像。

根据本发明的一个方面，一种用于制造太阳聚光器的方法，包括如下步骤：相对于透光基底布置多个太阳能电池；在所述透光基底中形成多个光变向元件，其中所述多个光变向元件中的各个相对于所述多个太阳能电池中的相应的一个定位，以便将入射在透光基底的第一侧上的光引导到在透光基底的相反侧上的多个太阳能电池中的相应的一个。

本发明的技术效果

根据本发明，能够简化入射角太阳聚光器的制造，在该太阳聚光器中，一方面，当入射角远离法线方向增加时集中器的集中比率增加，另一方面，当入射角反向地远离法线方向增加时集中器的集中比率增加。根据本发明的装置和系统在BIPV(建筑光伏一体化)应用中具有良好的潜力。在日光低时，即，早晨和傍晚，尤其是在冬天，更多的光穿过PV窗户并照射到建筑物的内部。这是建筑物内需要最多光的时候。在一天的日光高和照射上升的中午，更多的光被PV电池吸收。这将产生比在没有入射角集中的情况下可能产生的电更多的电。此外，更少的太阳能辐射进入建筑物的内部，因此日光获得较少；这将降低建筑物冷却需求，导致显著的能量节省。

根据本发明的装置和方法还能够用于(特别是)由PV供电的移动装置，因为移动装置不需要由PV电池完全覆盖，但是仍将产生足够的电力对电池进行点滴式充电。

附图说明

图1是介质内的光线的全内反射的示意图；

图2是显示具有两个简单轨迹的光线的透视PV窗户的横截面的示意图，(a)是传统的透视PV；(b)显示根据本发明的构思，其显示在传统的PV窗户中将未击中PV电池的一些光将在空气狭缝处发生全内反射(TIR)并且然后撞击PV电池；

图3a是根据本发明的构思的示例性的三维示意图；

图3b是用于根据本发明的装置的光学效率与入射角的模拟结果，光学效率定义为撞击太阳能电池的入射光的百分比；

图4a和4b是用于根据本发明的一个实施例的光线轨迹结果的示例性的示意图，其利用一组小的空气狭缝，而不是单个长的空气狭缝；

图5是根据本发明的一个实施例的示例性的示意图，其在每个部分具有多个太阳能电池带，以收集不同光谱的光线；

图6a和6b是根据本发明的具有锥形形状的空气狭缝的PV窗户横截面的示例性的示意图；

图7a和7b是根据本发明的具有倾斜的空气狭缝的PV窗户横截面的示例性的示意图；

图8是根据本发明的具有空气狭缝的PV窗户横截面的示例性的示意图，该空气狭缝具有一个粗糙表面；

图9是根据本发明的PV窗户横截面的示例性的示意图，其中PV电池制造在单独的基底上；

图10是显示根据本发明的空气狭缝的纵横比的定义的示例性的三维示意图；

图11a是显示根据本发明的基底和狭缝横截面的示例性的三维示意图，该狭缝由具有较高折射率的基底中的低折射率层形成；

图11b是显示制造高纵横比空气狭缝的可选方法的示例性的示意图，它使用两个独立的低纵横比结构，这两个低纵横比结构被互锁以形成根据本发明的纵横比空气狭缝；

图12是根据本发明的具有变化长度的狭缝的PV窗户的示例性的示意图；

图13是根据本发明的具有狭缝的基底的示例性的示意图，该狭缝制造在基底的两侧中；

图14是显示根据本发明的光学元件和太阳能电池的组件的轨迹结果的示例性的示意图，该光学元件和太阳能电池的组件制造在单独的基底上，具有保护性玻璃片；

图15是显示根据本发明的光学元件和太阳能电池的可选组件的轨迹结果的示例性的示意图，该光学元件和太阳能电池的组件制造在单独的基底上，具有保护性玻璃片；

图16a是显示根据本发明的光学元件和太阳能电池的组件的轨迹结果的示例性的示意图，该光学元件和太阳能电池的组件制造在单独的基底上，其中太阳能电池被图案化以显示图像；和

图16b示意地显示由图16a的装置产生的实例性图像。

参考标记的说明

1.光束(1a：未击中太阳能电池的光束；1b：击中太阳能电池的光束；1a’：被狭缝反射然后到达太阳能电池的光束；1h：以大的入射角到达窗户的光线；1l：以小的入射角到达窗户的光线；1a和1b是击中两个单独的狭缝的光束)

2.太阳聚光器的基底；2’是基底2的光接收表面；2s是太阳能电池的第二基底

3.太阳能电池或太阳能电池带(3a和3b是不同类型太阳能电池；3s是指尺寸与太阳能电池3不同的太阳能条带)

4.狭缝(4s：一组较小狭缝；4n和4p显示具有锥形形状的横截面的狭缝，4z和4y显示以不同角度倾斜的狭缝；4s和4ss是指不同长度的狭缝；4a和4b是分裂的两个较短狭缝，其与一个长的/标准的狭缝一样有效地执行)；4′和4″是狭缝的上表面和下表面；4a和4b是狭缝的反射表面

5.粗糙表面

6.太阳能电池的基底

7.w和h分别是狭缝的厚度和宽度

8.外部保护基底

9.太阳能电池的不透明电极

10.太阳能模块

11.太阳能电池面板

12.装饰图案

13.a和b：互锁方法的部件

14.a，b和c：互锁部件的尺寸

具体实施方式

全内反射(TIR)是当光线相对于表面的法线以大于具体临界角的角度撞击从较高折射率介质到较低折射率介质的介质边界时发生的光学现象。当TIR发生时，没有光线能够穿过边界，并且所有的光线被反射。临界角是发生全内反射之上的入射角。图1显示立方体介质内的全内反射，假如介质的折射率n大于1/(sin45)＝1.414，并且周围介质是空气(折射率为1)，那么即使入射角α接近90度，光线将总是被捕获在介质内部直至它到达相反表面。

大部分传统的透射PV窗户，例如图2a显示的PV窗户，通过在透明基底2上制造图案化太阳能电池3来制造，使得人能够通过太阳能电池之间的间隙看过去。撞击在基底2的表面上的光线1能够被看成多个光束1a和1b。光束1a显示未击中太阳能电池的光线，光束1b显示击中太阳能电池的光线。击中太阳能电池3的光线1的百分比由太阳能电池面积比确定，与入射角无关。

根据本发明，并如图2b所示，太阳聚光器包括第一透光基底2、相对于第一基底2定位的多个太阳能电池3(其可以布置成与相邻的光伏带间隔开预定距离的多个光伏带)、和布置在第一基底2中的多个光变向元件，例如狭缝4。光变向元件定位成与太阳能电池3(或太阳能电池带)的各自一个对齐，并且构造成将入射在第一基底2的第一侧上的光引导到布置在基底2的相反侧上的多个太阳能电池3中的各自一个。因此，在根据图2a的PV窗户中的本应未击中太阳能电池3的光线1a’现在被TIR反射，并且然后被太阳能电池3吸收。同时，光线1b保持不变(即，光线1b撞击太阳能电池3)。结果，与没有狭缝的系统相比，更多的光线能够被太阳能电池3吸收。

如本文所使用，光变向元件是改变入射在光变向元件上的光的方向的装置。优选地，光变向元件由形成在基底2中的条带或沟槽形成，并且能够用空气或其它介质填充，以提供相对较低的折射率，从而实现全内反射。因此，太阳聚光器可以包括具有第一折射率的基底2和具有第二折射率的光变向元件4，其中第二折射率小于第一折射率。

图3a是根据本发明的构思的三维示意图，并且图3b显示用于根据本发明的PV窗户的光学效率与对比入射角的模拟结果。请注意，如图3a所示，太阳能电池面积比为50％，即，s/p的比(其中s是太阳能电池带的宽度，p是太阳能电池带在基底2上的节距)为50％，并且零度入射角是指光线以法线角入射。这里的光学效率定义为击中太阳能电池3的入射光的百分比。当太阳能电池带的宽度s等于狭缝4的深度h时，模拟在图3b中显示该系统的性能。图3b中的结果描述了当光线以法线角入射时，光学效率为50％，但是当入射角增加时，将有更多的光被太阳能电池3吸收，这是由于来自狭缝4的全内反射。当入射角接近60-70度，并且狭缝4包括作为介质的空气，那么80％以上的光将击中太阳能电池3，即使太阳能电池面积比仅为50％。请注意，对于不同尺寸规格，例如，w/h、h/s和s/p的比，图3b的曲线的形状将变化，并且在不同入射角处将出现最大效率。

狭缝4不需要完全穿透其上形成该狭缝4的基底，这显示在图4a中。在图4a中，太阳能电池3制造在单独的基底2s上，该基底2s具有与基底2相同的折射率(因此，图4a的太阳聚光器包括至少两个基底)。狭缝4可以包括多个较小的狭缝4s，其中两组或更多组狭缝4s对应于或分配给一个太阳能电池3，如图4b所示，并且该装置仍将与图4a的装置相似地执行。狭缝4s的深度和/或宽度可以小于图4a的狭缝4的深度h和/或宽度s1。因为狭缝的深度较浅，图4b所示的设计的优点包括制造的潜在容易性。此外，图4b的装置可以获得一些机械性能，例如增强的面板强度。

图5显示在一个部分中具有多种太阳能电池类型的实施例的示意图，例如，包括第一类太阳能电池3a的第一太阳能电池带和包括第二类太阳能电池3b的第二太阳能电池带。该结构可以用于收集具有不同光谱的光(例如，太阳能电池3a将第一波长范围的光转换成电能，同时太阳能电池3b将第二波长范围的光转换成电能，第二波长范围不同于第一波长范围)。这种设想用于来自较大入射角的光1h具有不同于来自较小入射角的光11的光谱的情况，以使人能够使用不同太阳能电池来捕获具有不同光谱的光，从而增加系统的转换效率。

图3b显示的模拟结果在大约60-70度入射角处具有峰值光学效率。如果我们需要改变曲线的形状，除了改变设计的详细尺寸比外，图6和7还显示一些其它选择。如果使用喷射模塑法，图6a和6b所示的锥形空气狭缝提供制造具有(朝向入射光线1逐渐变小)狭缝4n和(离开入射光线1逐渐变小)狭缝4p的基底2的可能的更容易方法。图6a和6b的结构导致狭缝4的上表面4′和下表面4″不彼此平行。这种结构的优点是当光学元件通过所说的喷射模塑法制造时，锥形模具将更容易取出。狭缝4n的表面不必须平坦，而可以是弯曲的，例如局部抛物线形。图7a和7b显示相对于基底的光入射面成角度的狭缝4z和4y。这种结构的优点是通过倾斜狭缝，人可以更多地控制光学性能，即，改变光的方向。在图6和图7中，狭缝4的反射表面不垂直于基底2的光接收表面2’。

在窗户应用的许多情况中，隐蔽是很重要的。室中的人们希望更多的阳光进入室内或从太阳能电池产生更多的电，但是他们不希望建筑物外部的人看到内部。图8显示了隐蔽特征，其中，由于来自狭缝4的下表面的全内反射，“隐蔽1”对于外部的人是可见的。图8中还显示了用于“隐蔽2”的方案，其通过使空气狭缝4的下表面5粗糙化(例如，狭缝的一个表面是光学平坦的，狭缝的另一个表面是光学粗糙的)。如本文所使用，“粗糙表面”是粗糙度大于光的波长的10倍的表面，或者不提供任何可识别的反射(或透视)图像的表面。因此，来自卧室的光将会漫射，而不会成像到外部，并且外部的人不可能看到内部。

图9显示组装PV窗户的一个可能的方法。包括基底2和狭缝4的光学结构可以与太阳能电池3分隔开，该太阳能电池3制造在单独的基底6上。这样，当前标准的透视太阳能电池制造设施可以直接用于制造根据本发明的该装置，而不需要对工艺进行大的变化。

制造PV窗户的一个挑战是如何形成具有高纵横比的狭缝4，图10所示的h/w的比。当前的喷射模塑法通常具有用于纵横比小于5的限制，但是期望更高的纵横比，以提高性能。图11a显示允许狭缝4形成有高纵横比的方案，尽管狭缝4的介质不是空气，而是折射率n2小于n1的一些其它固体介质。生产这种高纵横比狭缝的另一方法是使用互锁方法，如图11b所示。用于示例地通过喷射模塑形成两个低纵横比结构13a(例如第一部分)和13b(例如第二部分)。两个部分具有的尺寸14c(例如分别地第一和第二部分的第一和第二尺寸)等于狭缝的所需长尺寸。尺寸14a和14b被选择以使两个尺寸之间的差对应于狭缝的所需短尺寸。尺寸14a和14b还进一步被选择以使两个尺寸的平均值等于太阳能电池的分隔间距。为了形成高纵横比狭缝，两个部分形成紧密接触，这产生所需尺寸的规则的空气狭槽。小的分隔元件可以沿该结构的长度设置，以确保空气狭槽沿其长度具有均匀厚度。这种制造方法在形式上与文献GB 2400396或6B2240576中描述的相似，通过引用，这两个文献公开的内容结合到本文中。这种形式的材料当前可从SerraSolar Inc.，USA(www.serrasolar.com)公司获得。优选地，最靠近太阳能电池的基底13a或13b的厚度为受控的厚度，以确保狭缝和太阳能电池元件之间的紧密接触。

图12显示允许建筑物内部的人能够看到外部物体的设计，即使物体低于水平视野之下。如图12所示，通过缩短一些空气狭缝4的长度(例如，第一狭缝4s和第二狭缝4ss，其中第一和第二狭缝延伸到基底2中分别达到第一和第二深度，该第一和第二深度彼此不同)，之前将被空气狭缝4(或空气狭缝的粗糙表面)反射的光束7现在能够通过窗户并且进入观察者的室内/眼睛。每个模块具有更短长度的狭缝的数量和狭缝的实际长度将根据需要改变，并且能够对应于狭缝在基底中的位置。尺寸，例如，太阳能电池带的宽度能够又根据太阳能电池带如何匹配狭缝变化(例如，电池32比电池3薄)。尽管它取决于所需的性能，这能够是常数。

当需要高纵横比的狭缝4时，可能超出当前模制能力的限制。如果图11b所示的互锁方法不合适，图13显示能够将纵横比减小到一半但仍实现相同性能的方案，其通过将一个空气狭缝分裂成两个狭缝4a和4b(每个狭缝具有反射表面4a’和4b’)，并且从基底2的相对两侧制造每个狭缝。两个分裂的较短的空气狭缝4a和4b优选地在竖直方向上尽可能靠近地制造，或对齐地制造(显示在基底的下部处布置的较低的一对狭缝中)。然而，在具体的实施例中，各个狭缝的反射表面4a’和4b’可以彼此偏移。

优选实施例

图14显示根据本发明的光学元件如何能够结合到太阳能模块10中。其中形成有多个狭缝4的基底2层叠到由太阳能电池3和基底6形成的太阳能电池面板11，使得基底2与太阳能电池面板11的太阳能电池3光学接触。然后这进一步层叠在保护玻璃片8(例如，第一和第二外部基底)之间。可以使用树脂将保护玻璃片8粘附到基底2和太阳能电池面板11上，以提供良好的保护，防止损坏和水分。具有多个太阳能电池带的太阳能电池面板11要求太阳能电池3上的与基底2接触的电极应当透明。

图15显示与图14相似的配置，但是太阳能电池面板11上的太阳能电池带具有在太阳能电池带的外表面上的不透明的电极9。为了使光被太阳能电池3吸收，太阳能电池面板11布置成与图14所示的装置的太阳能电池面板相对。在这种情况中，太阳能电池3和基底2之间具有更大厚度的玻璃。这要求小心地定位基底2，以便经过全内反射的光正确地被太阳能电池带接收。

光学特征可以是上述实施例中描述的其它任何形状。元件之间的间隙还可以用透明胶填充，例如树脂，以减少表面反射损失和获得机械性能。

图16a和16b显示一特征，其中图像可以显示在根据本发明的透视PV窗户的内部上。在该实施例中，在面向建筑物内部的一侧上，通过以期望的方式图案化太阳能电池3或在正确的一侧上用反射性或吸收性涂层涂布太阳能电池3，能够在与太阳能电池3对齐的区域上产生装饰图案12。

工业实用性

1.建筑光伏一体化(BIPV)领域。

2.太阳能供电移动装置。

3.温室。

4.暖房和日光房。

Claims (22)

1.一种透明太阳聚光器，包括：

第一透光基底；

用于接收太阳能并将太阳能转换成电能的多个太阳能电池，所述多个太阳能电池相对于所述第一透光基底定位；

布置在所述第一透光基底中的多个光变向元件，所述多个光变向元件中的每个构造成将入射在所述第一透光基底的第一侧上的光引导到在所述第一透光基底的相反侧上的多个太阳能电池中的相应一个。

2.根据权利要求1所述的太阳聚光器，其中所述第一透光基底具有第一折射率，并且所述多个光变向元件具有第二折射率，所述第二折射率小于所述第一折射率。

3.根据权利要求2所述的太阳聚光器，其中所述多个光变向元件中的每个包括布置在第一透光基底中的条带或沟槽，所述条带或沟槽用介质填充，所述介质的折射率对应于所述第二折射率。

4.根据权利要求3所述的太阳聚光器，其中所述介质是空气。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个太阳能电池形成为多个光伏带，每个光伏带与相邻的光伏带间隔开预定距离。

6.根据权利要求5所述的太阳聚光器，其中每个光变向元件与光伏带中相应的一个对齐。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，还包括第二透光基底，并且所述多个光变向元件形成在第一透光基底中，并且所述多个太阳能电池相对于第二透光基底定位。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个光变向元件不完全穿透所述第一透光基底。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个光变向元件包括具有反射表面的第一部分和具有反射表面的第二部分，其中所述第一部分的反射表面偏离所述第二部分的反射表面。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个光变向元件具有上表面和下表面，并且所述上表面和下表面彼此不平行。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中给所述多个太阳能电池中的各个分配至少两个光变向元件。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个太阳能电池包括第一类型太阳能电池和第二类型太阳能电池，所述第一类型太阳能电池构造成将具有第一范围的波长的光转换成电能，所述第二类型太阳能电池构造成将具有第二范围的波长的光转换成电能，所述第二范围不同于所述第一范围。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个光变向元件的反射表面不垂直于所述第一透光基底的外部光接收面。

14.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述多个光变向元件包括第一光变向元件和第二光变向元件，所述第一光变向元件延伸到第一透光基底中达到第一深度，并且所述第二光变向元件延伸到至少一个基底中达到第二深度，其中所述第一深度和第二深度彼此不同。

15.根据权利要求14所述的太阳聚光器，其中所述第一深度和第二深度与第一透光基底中的相应的光变向元件的位置对应。

16.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述光变向元件的至少一个表面包括光学平坦表面，并且所述光变向元件的另一个表面包括光学粗糙表面。

17.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，还包括第一外部透光基底和第二外部透光基底，其中所述第一透光基底布置在所述第一外部透光基底和第二外部透光基底之间。

18.一种窗户系统，包括：

第一外部透光基底和第二外部透光基底；和

根据权利要求1-4中任一项所述的太阳聚光器，其中所述太阳聚光器布置在所述第一外部透光基底和第二外部透光基底之间。

19.根据权利要求18所述的窗户系统，其中所述多个太阳能电池被图案化以提供图像。

20.一种用于制造太阳聚光器的方法，包括如下步骤：

相对于透光基底布置多个太阳能电池；

在所述透光基底中形成多个光变向元件，其中所述多个光变向元件中的各个相对于所述多个太阳能电池中的相应的一个定位，以便将入射在透光基底的第一侧上的光引导到在透光基底的相反侧上的所述多个太阳能电池中的相应的一个。

21.根据权利要求20所述的方法，其中形成多个光变向元件的步骤包括将具有第一尺寸的第一部分与具有第二尺寸的第二部分互锁，其中第一尺寸和第二尺寸之间的差对应于光变向元件。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述光变向元件由通过第一尺寸和第二尺寸之间的差限定的空气狭缝形成。

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