CN104303415B - 太阳能电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池装置。该太阳能电池装置包括：包括分别在一个方向上延伸并相互平行设置的透射区和非透射区的基板，设置于非透射区中的太阳能电池，以及设置于透射区中并将入射光的至少一部分折射到所述非透射区的折射部。
Description
技术领域
本发明实施方案涉及一种太阳能电池装置。
背景技术
用于将阳光转化成电能的太阳能电池装置包括太阳能电池板、二极管和框架。
太阳能电池板具有板状形状。例如，太阳能电池板具有矩形板形状。太阳能电池板设置在框架内。太阳能电池板的四个侧表面设置在框架内。
太阳能电池板接收阳光，并且将阳光转化成电能。太阳能电池板包括多个太阳能电池。此外，太阳能电池板还可以包括基板、膜或用于保护太阳能电池的保护玻璃。
此外，太阳能电池板包括耦接到太阳能电池的汇流条(bus bar)。汇流条在最外太阳能电池的上表面上延伸，使得所述汇流条分别连接到导线。
二极管并联连接到太阳能电池板。电流选择性地流过二极管。也就是说，当太阳能电池板的性能劣化时，电流流过二极管。因此防止了根据本实施方案的太阳能电池装置的短路。另外太阳能电池装置还可以包括连接到二极管和太阳能电池板的导线。导线连接到彼此相邻的太阳能电池板。
框架容纳太阳能电池板。框架包括金属。框架设置在太阳能电池板的侧边处。框架容纳太阳能电池板的侧边。另外，框架可以包括多个子框架。在这种情况下，子框架可以彼此连接。
将太阳能电池装置安装在户外场地以将阳光转化成电能。在这种情况下，太阳能电池装置可能暴露于外部发生的物理影响、电影响和化学影响。
在韩国未经审查的专利公开第10-2009-0059529号中公开了一种关于太阳能电池装置的技术。
发明内容
技术问题
本实施方案提供了一种具有宽的照明区域的太阳能电池装置。
问题的解决方案
根据本实施方案，提供了一种太阳能电池装置，该太阳能电池装置包括：包含分别在一个方向上延伸并相互平行设置的透射区和非透射区的基板，设置于非透射区中的太阳能电池，以及设置于透射区中并将入射光的至少一部分折射到非透射区的折射部。
发明的有益效果
如上所述，根据本发明实施方案的太阳能电池装置，折射部设置于透射区中。因此，入射到透射区中的光通过折射部折射到非透射区。
具体而言，通过折射部折射的光输出到基板的下部和非透射区。
因此，根据本实施方案的太阳能电池装置能够向透射区和非透射区两者供应光。也就是说，当将根据本实施方案的太阳能电池装置用作窗户时，根据本实施方案的太阳能电池装置能够向透射区和非透射区两者供应光。
因此，根据本实施方案的太阳能电池装置可将光供应到具有太阳能电池的非透射区，以及透射区，使得该太阳能电池装置可具备宽的照明区域。
附图说明
图1是示出根据一个实施方案的太阳能电池装置的平面图。
图2是沿图1的线A-A’截取的截面图。
图3是示出折射部的一种形状的图。
图4是示出折射部的一种形状的图。
图5是示出光入射到透射区中的过程的截面图。
图6是示出根据另一实施方案的太阳能电池装置的截面图。
图7是示出根据又一实施方案的太阳能电池装置的截面图。
图8是示出根据又一实施方案的太阳能电池装置的图。
图9是示出根据又一实施方案的太阳能电池装置的截面图。
具体实施方案
在本实施方案的如下描述中，应当理解的是，当板、条、框架、基板、凹槽或膜被称为在另一板、条、框架、基板、凹槽或膜“上”或“下”时，其可以“直接地”或“间接地”在其他板、条、框架、基板、凹槽或膜上，或者也可以存在一个或多个插入层。参照附图来描述元件的这样的位置。为方便或清晰的目的可以放大、省略或示意性绘制附图中所示的每个元件的厚度和尺寸。此外，元件的尺寸不完全反映实际尺寸。
图1是示出根据一个实施方案的太阳能电池装置的平面图。图2是沿图1的线A-A’截取的截面图。图3是示出折射部的一种形状的图。图4是示出折射部的一种形状的图。图5是示出光入射到透射区中过程的截面图。图6是示出根据另一实施方案的太阳能电池装置的截面图。图7是示出根据又一实施方案的太阳能电池装置的截面图。图8是示出根据又一实施方案的太阳能电池装置的图。图9是示出根据又一实施方案的太阳能电池装置的截面图。
参照图1至9，根据本实施方案的太阳能电池装置包括支承基板100、多个太阳能电池C，多个折射部200，缓冲片300和保护基板400。
支承基板100为板状形状，并且支承太阳能电池C和折射部200。
支承基板100可为绝缘体。支承基板100可为玻璃基板或金属基板。具体地，支承基板100可为钠钙玻璃基板。支承基板100可为透明的。支承基板100可为刚性或柔性的。
太阳能电池C设置于支承基板100上。具体地，太阳能电池C设置于支承基板100的顶表面上。更具体地，太阳能电池C可以直接设置在支承基板100的顶表面上。
太阳能电池C沿第一方向延伸。太阳能电池C彼此平行地延伸。太阳能电池C彼此隔开预定间隔。也就是说，太阳能电池C可以设置成条纹的形式。
太阳能电池C可以将入射的阳光转化成电能。太阳能电池C可以彼此并联连接。具体地，太阳能电池C可以通过第一汇流条和第二汇流条彼此并联连接。
例如，太阳能电池C可以包括CIGS太阳能电池、硅基太阳能电池、染料敏化太阳能电池、第II-VI族化合物半导体太阳能电池或第III-V族化合物半导体太阳能电池。
更具体地，太阳能电池C中的每一个可以包括背电极、光吸收部、缓冲体、高电阻缓冲体和前电极。
背电极设置在支承基板100上。背电极是导电层。例如，用于背电极的材料可以包括金属如钼(Mo)。
背电极可以包括至少两层。在这种情况下，该至少两层可以包括使用相同的金属或不同的金属。
背电极上设置有光吸收部。光吸收部可以包括第I-III-VI族化合物。例如，光吸收部可以包括Cu(In,Ga)Se2(CIGS)晶体结构、Cu(In)Se2晶体结构或Cu(Ga)Se2晶体结构。
光吸收部的能带间隙可以在约1eV至1.8eV的范围内。
光吸收部上设置有缓冲体。缓冲体直接接触光吸收部。缓冲体可以包括硫化镉(CdS)。缓冲体可以具有约1.9eV至约2.3eV范围内的能带间隙。
缓冲体上设置有高电阻缓冲体。高电阻缓冲体包括未掺杂杂质的i-ZnO。高电阻缓冲体可以具有约3.1eV至约3.3eV范围内的能带间隙。
光吸收部上可以设置有前电极。具体地，前电极设置在高电阻缓冲体上。
前电极设置在高电阻缓冲体上。前电极是透明的。例如，用于前电极的材料可以包括铝掺杂的锌氧化物(AZO)、铟锌氧化物(IZO)或铟锡氧化物(ITO)。
前电极可以具有约500nm至约1.5μm范围内的厚度。另外，如果前电极包括AZO，铝(Al)可以以约2.5wt％至约3.5wt％的量掺杂。前电极是导电层。
另外，各个太阳能电池C可以包括彼此串联连接的子太阳能电池C。
在支承基板100中通过太阳能电池C限定了多个透射区TA和多个非透射区NTA。在支承基板100上，透射区TA和非透射区NTA沿第一方向延伸。另外，透射区TA和非透射区NTA彼此平行地布置。
透射区TA介于太阳能电池C之间。太阳能电池C不设置在透射区TA处。光穿过透射区TA透过。
非透射区NTA对应于太阳能电池C。也就是说，太阳能电池C分别设置在非透射区NTA处。光不会穿过非透射区NTA透过。
透射区TA可与非透射区NTA交替布置。透射区TA和非透射区NTA可具有沿第一方向延伸的形状。也就是说，透射区TA和非透射区NTA可以设置成彼此相邻同时设置成相互平行。
另外，可以在太阳能电池C的一端处设置第一汇流条，并且可以在太阳能电池C的相反端处设置第二汇流条。
第一汇流条沿与太阳能电池C交叉的方向延伸。第一汇流条沿与第一方向交叉的第二方向延伸。第一汇流条可以设置成对应于太阳能电池C的一端。
第一汇流条连接到太阳能电池C。具体地，第一汇流条耦接到太阳能电池C。更具体地，第一汇流条耦接到太阳能电池C的背电极。第一汇流条通过背电极露在外面的部分耦接到太阳能电池C。第一汇流条可以直接接触背电极。具体地，第一汇流条可以通过钎焊工艺直接接合到太阳能电池C背电极的露出的顶表面。
第一汇流条连接到太阳能电池C的一端。第一汇流条可以穿过在支承基板100处形成的孔延伸到支承基板100的背表面。
第二汇流条沿与太阳能电池C交叉的方向延伸。第二汇流条沿与第一方向交叉的第二方向延伸。第二汇流条可以设置成对应于太阳能电池C的相反端。
第二汇流条连接到太阳能电池C。具体地，第二汇流条耦接到太阳能电池C。更具体地，第二汇流条耦接到太阳能电池C的前电极。第二汇流条通过连接电极和耦接部耦接到太阳能电池C。第二汇流条可以直接接触连接电极。具体地，第二汇流条可以通过钎焊工艺直接接合到连接电极的露出的顶表面。
第二汇流条连接到太阳能电池C的一端。第二汇流条可以穿过在支承基板100中形成的孔延伸到支承基板100的背表面。
第一汇流条和第二汇流条包括导体。第一汇流条和第二汇流条可以是金属带。第一汇流条和第二汇流条可以包含导电糊料。第一汇流条和第二汇流条可以是导电带。
支承基板100上设置有折射部200。折射部200设置在支承基板100的顶表面上。反射-透射部200可以直接设置在支承基板100的顶表面上。
折射部200分别设置在透射区TA处。折射部200可以设置在透射区TA的整个区域上。也就是说，每个折射部200都可沿第一方向纵向延伸。折射部200设置在太阳能电池C之间。另外，折射部200设置在太阳能电池C旁边。折射部200可以与太阳能电池C在同一平面上排列。折射部200设置成与太阳能电池C相邻。折射部200和太阳能电池C交替设置。
折射部200可以折射入射到透射区TA的至少一部分光。例如，折射部200可以折射入射到透射区TA的一部分光，并可以透射剩余部分的光。具体地，折射部200可折射仅一部分光以改变光的路径。在这种情况下，折射部200可将入射到透射区TA的部分光折射到非透射区NTA，并且可将剩余部分的光透射到透射区TA。
通过改变入射到透射区TA的一部分光，折射部200可将入射到透射区TA的光输出到支承基板100的下部和非透射区NTA。也就是说，通过折射部200，将入射到透射区TA和保护基板400的一部分光导向非透射区NTA和支承基板100的下部。
另外，折射部200可将入射到透射区TA的另一部分光输出到透射区TA和支承基板100的下部，而不改变该入射到透射区TA的另一部分光的路径。也就是说，该入射到透射区TA和保护基板400的另一部分光未经折射，而是被导向非透射区NTA和支承基板100的下部。
如图2至5所示，折射部200包括多个透镜210。透镜210彼此间隔开。也就是说，可将透射区TA分为具有透镜210的区域和不具有透镜210的区域。
更具体地，透射区TA可包含折射区RA和非折射区NRA。
入射到折射区RA的光的路径由于折射而改变。入射到非折射区NRA的光未经折射，而是被透射。在这种情况下，具有透镜210的区域可以为透射区TA中的折射区RA，而不具有透镜210的区域可以为透射区TA中的非折射区NRA。
各个透镜210均包含折射表面211。折射表面211沿与第一方向交叉的第二方向延伸。折射表面211可相对于支承基板100的顶表面倾斜。折射表面211可包括弯曲表面。更具体地，折射表面211的整个部分可以是弯曲的。
如图3所示，透镜210可具有凸透镜形状。也就是说，透镜210可以以网格状排列在透射区TA中。另外，如图4所示，透镜210可具有双凸透镜(Lenticular lens)的形状。也就是说，透镜210可在彼此平行布置的同时沿第一方向延伸。透镜210可具有从支承基板100的顶表面凸起的形状。
各个透镜210的宽度或直径可在约1μm至约50μm的范围内。透镜210之间的间隔可在约1μm至约50μm的范围内。各个透镜210的高度可在约0.5μm至约25μm的范围内。
透镜210包含透明树脂。具体地，透镜210可包含折射率不同于缓冲片300的折射率的树脂。透镜210的折射率可比缓冲片300的折射率高或低0.1倍。透镜210可包括光固化型树脂或热固性树脂。或者，透镜210可包含热塑性树脂。
透镜210可通过步进工艺(stepping process)制成。也就是说，透镜210可通过刻模(engraved mold)制成。
另外，透镜210可通过粘合层101粘附到支承基板100的顶表面。可在透射区TA的整个部分上形成粘合层101。例如，粘合层101可包含光固化型材料。粘合层101可为透明的。
透镜210可设置在粘合层101的顶表面上。透镜210可粘附到粘合层101的顶表面。透镜210可通过粘合层101粘附到支承基板100。
另外，透镜210可直接设置在支承基板100的顶表面上。也就是说，透镜210可直接接触支承基板100的顶表面，而不存在粘合层101。
如图6所示，至少一个透镜230可设置在各个透射区TA的整个部分上。也就是说，透镜230可覆盖透射区TA的整个部分。在这种情况下，透镜230可包括折射表面231和非折射表面232。在这种情况下，在透射区TA中，具有折射表面231的区域可以为折射区RA，而具有非折射表面232的区域可以为非折射区NRA。
折射表面231可相对于支承基板100的顶表面倾斜。折射表面231可为弯曲表面。入射到透射区TA的光通过折射表面231折射，从而可改变光的路径。
非折射表面232可以从折射表面231延伸。非折射表面232可以设置为与支承基板100的顶表面相反。具体地，非折射表面232可与支承基板100的顶表面基本平行。更具体地，非折射表面232与支承基板100之间的角度可在约0°至约1.5°的范围内。
非折射表面232可以包括平坦表面。非折射表面232的整个部分都可以是平坦的。
折射区RA可定义为设置有折射表面231的区域。另外，非折射区NRA可定义为设置有非折射表面232的区域。非折射区NRA的面积可在透射区TA面积的1/3至2/3范围内。
如图7所示，折射部200可包括具有多棱椎形或山形的透镜240。各个透镜240的折射表面241包括平坦表面。可通过适当调节折射表面241与支承基板100的顶表面之间的角度来调节通过折射部200所折射的光的方向。
参见图8，至少一个透镜250的折射表面251和非折射表面252都可为平坦表面。另外，各个透镜210可设置在透射区TA的整个部分上。
参见图9，各个折射部200可包含多个散射颗粒260。折射部200还可包含粘附到支承基板100的顶表面的树脂261，并且散射颗粒260可分散在树脂261中。
在散射颗粒260之间穿过的光的路径不会改变。入射到散射颗粒260中的光的路径被改变，从而入射到散射颗粒260中的光可被导向到非透射区NTA。
太阳能电池C和折射部200上设置有缓冲片300。缓冲片300设置在支承基板100上同时覆盖太阳能电池C和折射部200。
缓冲片300是透明的且具有弹性。缓冲片300可以包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)树脂。
缓冲片300设置于支承基板100与保护基板400之间。缓冲片300可以在支承基板100与保护基板400之间起机械缓冲的作用和光学缓冲体的作用。
缓冲片300上设置有保护基板400。保护基板400设置为与支承基板100相对。保护基板400保护太阳能电池C。用于保护基板400的材料可以包括钢化玻璃。
保护基板400通过缓冲片300紧密接触支承基板100的顶表面。也就是说，保护基板400可以通过缓冲片300层压到支承基板100的顶表面。
如图5所示，通过保护基板400入射到透射区TA的光L1的一部分L通过折射部200折射。另外，通过保护基板400入射到透射区TA的光L1的另一部分L2未经折射，而是透过。入射到折射区RA的光L3被折射，从而可改变光L3的路径。也就是说，入射到折射区RA的光L3的路径改变，从而可将入射到折射区RA的光L3输出到非折射区NTA和支承基板100的下部。另外，入射到非折射区NRA的光可穿过非折射区NRA。
也就是说，入射到透射区TA的一部分光通过折射部200折射到非透射区NTA。具体地，通过折射部200折射的光输出到非透射区NTA和支承基板100。
因此，根据本实施方案的太阳能电池装置能够向透射区TA和非透射区NTA两者供应光。也就是说，当将根据本实施方案的太阳能电池装置用作窗户时，根据本实施方案的太阳能电池装置能够向透射区和非透射区供应光。
因此，根据本实施方案的太阳能电池装置能够将光供应到具有太阳能电池C的非透射区NTA，以及透射区TA，使得该太阳能电池装置具备宽的照明区域。
特别的，根据本实施方案的太阳能电池装置可适当的调节折射表面211、231、241和251的倾斜角度。因此，根据本实施方案的太阳能电池装置可以容易地调节供给到非透射区NTA的光的强度。
另外，根据本实施方案的太阳能电池装置，可通过非折射区NRA观看外景。也就是说，根据本实施方案的太阳能电池装置用作窗户以提供全部室内照明时，还允许在室内观看外景。
此外，以上实施方案中所描述的特征、结构和效果包括在本发明的至少一个实施方案中，并且不一定限于仅一个实施方案。此外，本领域普通技术人员还可以对本实施方案中所描述的特征、结构和效果进行组合或修改以在其他实施方案中执行。因而，与组合和修改相关的内容应理解为包括在本发明的范围内。
尽管到目前为止已主要描述了一些实施方案，但是它们仅是示例性的并且不限制本发明。因而，本领域普通技术人员将知道可以在不偏离本实施方案的本质特征的范围内执行还未示例出的各种修改方案和应用。例如，可以对在示例性实施方案中具体描述的构件进行修改。此外，应将涉及这些修改方案和应用的差异理解为包括在本发明的所附权利要求中指定的范围内。
Claims (7)
1.一种太阳能电池装置，其包括：
基板，所述基板包括分别在一个方向上延伸并相互平行设置的透射区和非透射区；
太阳能电池，所述太阳能电池设置于所述基板的顶表面上在所述非透射区中；和
折射部，所述折射部设置于所述基板的顶表面上在所述透射区中并将入射光的至少一部分折射到所述非透射区，并且所述折射部与所述太阳能电池交替布置并沿一个方向延伸；
缓冲片，所述缓冲片覆盖所述太阳能电池和所述折射部，并具有与所述折射部不同的折射率；
其中所述折射部包括折射表面和非折射表面，以及包括彼此间隔开的复数个透镜，并且所述透镜中的每一个均具有折射表面；
其中所述太阳能电池和所述折射部交替地布置在所述基板的同一表面上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中所述折射表面包括弯曲表面。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中所述折射表面包括平坦表面。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中所述折射表面沿所述一个方向在所述透射区中进一步延伸。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中所述透镜在所述透射区中以网格状的形式布置。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中所述透镜沿所述一个方向延伸，同时彼此平行设置。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其还包括：
设置于所述缓冲片上的保护基板。
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