CN106024939A - 一种具有光转向膜的光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有光转向膜的光伏组件，包括背板、前板，设置在背板和前板之间的电池片阵列，以及用于电池片阵列封装的封装胶层，其中，所述背板和电池片阵列之间还设有光转向膜；所述光转向膜包括基材层，设置在基材层上的微结构层，以及覆盖在微结构层上的反光层，所述反光层分布在光伏组件的非电池片区域。通过在光伏组件中设置本发明所述的光转向膜，可以有效解决光伏组件非电池片区域的光利用问题，大幅度提供光伏组件的光转化效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有光转向膜的光伏组件，属于光伏技术领域。
背景技术
太阳能为一种绿色环保的可再生能源。随着全球人口的增加和对当今主流的不可再生的化石燃料的依赖与大量消耗，不仅给全球带来能源耗尽的忧虑，也带来环境污染的担心，同时迫切需求开发绿色环保的新型可再生能源。如今，基于光生伏特原理，利用太阳光产生动力的单晶硅、多晶硅光伏电池组件已非常成熟。目前常规的光伏组件，由下往上依次由背板、封装胶层、电池片阵列、封装胶层和前板等组成。一般在光伏组件纵向方向上，电池片阵列的电池片之间通过镀锡铜带焊接串联实现电流导通以达到组件功率输出的目的。
常规电池片表面覆有2~4条2mm左右宽的焊带，约占电池面积的3-4%，此外，电池片之间也存在一定间隙（一般横向间距约为2-3mm,纵向间距大约3-5mm），而单晶硅电池片的4个角存在斜边，4个电池片中间会形成一个近似八边形空白区域，上述间隙和空白区域大约占整个组件阵列的3-5%左右。目前虽然有很多光伏组件厂家会通过在焊带上贴反光条以弥补该这阴影部分面积；但如何有效利用电池片间隙和空白区域的的太阳光一直都在探索中。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种具有光转向膜的光伏组件，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有光转向膜的光伏组件，通过光转向膜有效解决了光伏组件非电池片区域的光利用问题。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种具有光转向膜的光伏组件，包括背板、前板，设置在背板和前板之间的电池片阵列，以及用于电池片阵列封装的封装胶层，其中，所述背板和电池片阵列之间还设有光转向膜；所述光转向膜包括基材层，设置在基材层上的微结构层，以及覆盖在微结构层上的反光层，所述反光层分布在光伏组件的非电池片区域。
作为优选，所述光转向膜的微结构层包括若干条横向和纵向设置的微结构条，所述微结构条为锯齿状，包括若干个微结构，所述微结构具有包括至少2个侧面的横截面，所述反光层覆盖在微结构的侧面上；所述微结构与微结构条的长度延伸方向的夹角为0~90°。
作为优选，所述微结构横截面为三角形，两个侧面与底面的夹角为30~75°。
作为优选，所述微结构层进一步包括若干个位于电池片4个角的微结构区，所述微结构区为锯齿状，包括若干个微结构，所述微结构具有包括至少2个侧面的横截面，所述反光层覆盖在微结构的侧面上；所述微结构区的微结构侧面面向对应的电池片，与所对应的电池片对角线相平行。
作为优选，所述微结构区的微结构横截面为直角三角形，包括斜面、垂直面和底面，其中，所述斜面面向该微结构区所对应的电池片，所述斜面与底面的夹角为30~75°。通过斜面可以将尽量多的光线转向反射给对应的电池片，增加电池片的光转换效率。
作为优选，所述基材层与电池片相对应的区域为镂空结构，通过镂空设计，可以减少反光层与电池片之间的高度差，进而使反光层顶部与电池片上表面齐平，更好的进行光反射。
作为优选，所述光伏组件还包括一增高层，所述增高层位于光转向膜下方，对且与微结构层相对应，用于增加微结构层的厚度，进而减少反光层与电池片之间的高度差，使反光层顶部与电池片上表面齐平，更好的进行光反射。
作为优选，所述微结构条中的各个微结构相互平行，相邻2个微结构的侧面相连接；所述微结构区中的各个微结构相互平行，相邻2个微结构的侧面相连接。
作为优选，所述基材层厚度为50μm~250mm，所述微结构从基材层突出10μm~30μm，反光层厚度为380Å-600Å。
作为优选，所述基材层材质为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、BOPP（双向拉伸聚丙烯）、PVC（聚氯乙烯）、BOPET( 聚酯)、CPE（流延聚乙烯）或ABS（丁二烯—丙烯腈—苯乙烯组成的三元共聚物）；所述微结构层采用紫外光固化树脂，具体为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯；所述反光层为金属镀层，具体为镀铝层或镀银层。
本发明所述的具有光转向膜的光伏组件，将光转向膜设置在背板与电池片阵列之间，反光层镶嵌在光伏组件的非电池片空白区域，用于增加光伏组件内的光的折射、反射，进而提高光伏组件的光转换化效率。本发明所述的光伏组件主要具有如下几个优点：
1）光转向膜设置在电池片阵列底部，反光层填充覆盖在光伏组件的所有间隙处，最大化提高光转化效率；
2） 光转向膜对应不同间隙处设置不同形状、角度、排列方向的微结构，可使任何间隙处的光能最大化反射到电池片上；
3） 光转向膜安装实施方便，只需在光伏组件封装时，将整张光转向膜放置在电池片阵列下方，通过封装胶层固定密封好，无需另外粘贴、定位等工序，而且基材层的镂空嵌套设计，也可以避免层“漂移”问题。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1为实施例1的具有光转向膜的光伏组件分解结构示意图（多晶硅）；
图2为实施例1的具有光转向膜的光伏组件局部剖视图；
图3为实施例1的光转向膜立体图；
图4为图3的A处放大示意图；
图5为实施例1位于各电池片之间的微结构条中的微结构横截面图；
图6为实施例1位于电池片与光伏组件边框之间的微结构条的微结构横截面图；
图7为实施例3的具有光转向膜的光伏组件分解结构示意图（单晶硅）；
图8为实施例3的光转向膜平面图；
图9为实施例3的光转向膜立体图；
图10为图9的B处放大示意图；
图11为图10的A-A向剖视图；
图12为实施例4光转向膜平面图；
图13为图12的C处放大示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的光伏组件采用多晶硅电池片，多晶硅电池片为规则的四边形（方形）。如图1-2所示，一种具有光转向膜的光伏组件，包括依次叠加的背板1、第一封装胶层2、光转向膜3、电池片阵列5、第二封装胶层4和前板6。其中，所述光转向膜3包括基材层31，设置在基材层31上的微结构层32，以及覆盖在微结构层32上的反光层33，所述反光层33分布在电池片阵列的各电池片51间隙，以及电池片51与光伏组件边框之间的间隙内。本实施例所述的光转向膜3设置在电池片阵列5底部，反光层33填充覆盖在光伏组件的所有间隙处，最大化提高光转化效率。
为保证反光层33的反光效率，所述反光层33顶部一般与电池片51的上表面齐平。因此，所述基材层31与电池片51相对应的区域为镂空结构，通过镂空设计，可以减少反光层33与电池片51之间的高度差。
如图3-6所示，所述微结构层32包括若干条横向和纵向设置的微结构条321，所述微结构条321为锯齿状，包括若干个相互连贯的微结构323，所述微结构323具有包括2个侧面的横截面，所述反光层33覆盖在微结构323的侧面上。其中，位于各电池片51之间的微结构条321中的微结构323横截面一般为非直角三角，两个侧面与底面的夹角α为30~75°。在本实施例中，位于各电池片51之间的微结构条321中的微结构323横截面为等边三角形，α=60°。位于电池片51与光伏组件边框之间的微结构条321中的微结构323横截面为直角三角，斜面面向电池片51，斜面与底面的夹角β=30~75°（本实施例β=60°）。通过斜面可以将尽量多的光线反射给对应的电池片51，增加电池片51的光转换效率。
在本实施例中，所有微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向的夹角 =0°，即微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向相互平行。
所述光转向膜3对应不同电池片间隙处设置不同形状、角度、排列方向的微结构323，可使任何间隙处的光能最大化反射到电池片51上。
在本实施例中，所述多晶硅电池片51厚度大概为200μm，基材层31厚度为180μm ，所述微结构32从基材层31突出20μm，反光层33厚度为400Å。
所述基材层31采用PET膜，所述微结构层32采用环氧丙烯酸酯；所述反光层33为镀铝层。
在本实施所述的光转向膜3安装实施方便，只需在光伏组件封装时，将整张光转向膜3放置在电池片阵列5下方，通过封装胶层固定密封好，无需另外粘贴、定位等工序；而且基材层31的镂空嵌套设计，也可以避免层“漂移”问题。在光伏组件具体封装过程中，当串接相邻2个电池片51的焊带与光转向膜3的部分微结构条321相抵触时，可以裁剪掉部分光转向膜，从而使光转向膜3平整地镶嵌在光伏组件的非电池片区域。
实施例2
本实施例所述的光伏组件与实施例1基本一致，主要区别在于光转向膜3。
在本实施例中，位于各电池片51之间的微结构条321中的微结构323横截面为等腰三角形，α=45°。位于电池片51与光伏组件边框之间的微结构条321中的微结构323横截面为直角三角，斜面面向电池片51，斜面与底面的夹角β=30~75°（本实施例β=45°）。通过斜面可以将尽量多的光线反射给对应的电池片51，增加电池片51的光转换效率。
位于电池片51之间的微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向的夹角=60°，这样设计有利于光转向膜微结构的稳定性（不易损坏、残缺），有利于提高光转换效率。位于电池片51与光伏组件边框之间的微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向的夹角=0°。
实施例3
本实施例所述光伏组件采用单晶硅电池片，单晶硅电池片为非规则的四边形（4个角为弧形）。如图7所示，一种具有光转向膜的光伏组件，包括依次叠加的背板1、第一封装胶层2、光转向膜3、电池片阵列5、第二封装胶层4、和前板6。其中，所述光转向膜3包括基材层31，设置在基材层31上的微结构层32，以及覆盖在微结构层32上的反光层33，所述反光层33分布在电池片阵列的各电池片51间隙，以及电池片51与光伏组件边框之间的间隙内。
为保证反光层33的反光效率，所述反光层33顶部一般与电池片51的上表面齐平。因此，所述基材层31与电池片51相对应的区域为镂空结构，通过镂空设计，可以减少反光层33与电池片51之间的高度差。
在本实施例中，如图8-11所示，所述微结构层32包括若干条横向和纵向设置的微结构条321，以及位于电池片4个角的微结构区322，所述微结构条321和微结构区322均为锯齿状，包括若干个微结构323，所述微结构323具有包括2个侧面的横截面，所述反光层33覆盖在微结构323的侧面上。其中，位于各电池片51之间的微结构条321中的微结构323横截面一般为非直角三角，两个侧面与底面的夹角α为30~75°。在本实施例中，位于各电池片51之间的微结构条321中的微结构323横截面为等腰三角形，α=50°。位于电池片51与光伏组件边框之间的微结构条321中的微结构323横截面为直角三角，斜面面向电池片51，斜面与底面的夹角β=30~75°（本实施例β=50°）。通过斜面可以将尽量多的光线反射给对应的电池片51，增加电池片51的光转换效率。
在本实施例中，所有微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向的夹角=0°，即微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向相互平行。
所述微结构区322中的微结构323横截面一般为直角三角，斜面与底面的夹角=30~75°。在本实施例中，微结构区322中的微结构323横截面为直角三角形，=50°。微结构区322中的微结构323的斜面面向该微结构区所对应的电池片51，通过斜面可以将尽量多的光线发射给对应的电池片51，增加电池片51的光转换效率。微结构区322中的微结构323其长度延伸方向与所对应的电池片51对角线相平行。
在本实施例中，所述多晶硅电池片51厚度大概为180μm，基材层31厚度为150μm ，所述微结构323从基材层31突出25μm，反光层33厚度为600Å。所述基材层31为BOPP膜；所述微结构层32采用聚氨酯丙烯酸酯；所述反光层33为镀铝层。
实施例4
本实施例所述光伏组件采用单晶硅电池片，单晶硅电池片为非规则的四边形（4个角为弧形）。一种具有光转向膜的光伏组件，包括依次叠加的背板1、第一封装胶层2、增高层、光转向膜3、电池片阵列5、第二封装胶层4、和前板6。其中，所述光转向膜3包括基材层31，设置在基材层31上的微结构层32，以及覆盖在微结构层32上的反光层33，所述反光层33分布在电池片阵列的各电池片51间隙，以及电池片51与光伏组件边框之间的间隙内。
本实施例所述的光转向膜结构与实施例3基本一致，主要区别在于在本实施例中，位于各电池片51之间的微结构条321中的微结构323横截面为等腰三角形，α=70°。位于电池片51与光伏组件边框之间的微结构条321中的微结构323横截面为直角三角，斜面面向电池片51，斜面与底面的夹角β=30~75°（本实施例β=70°）。通过斜面可以将尽量多的光线反射给对应的电池片51，增加电池片51的光转换效率。
如图12所示，位于电池片51之间的微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向的夹角=30°，这样设计有利于光转向膜微结构的稳定性（不易损坏、残缺），有利于提高光转换效率。位于电池片51与光伏组件边框之间的微结构条321中的微结构323其长度延伸方向与微结构条321的长度延伸方向的夹角=0°。
所述微结构区322中的微结构323横截面一般为直角三角，斜面与底面的夹角=30~75°。在本实施例中，微结构区322中的微结构323横截面为直角三角形，=70°。微结构区322中的微结构323的斜面面向该微结构区所对应的电池片51，通过斜面可以将尽量多的光线发射给对应的电池片51，增加电池片51的光转换效率。微结构区322中的微结构323其长度延伸方向与所对应的电池片51对角线相平行。
本实施例所述增高层位于光转向膜3下方，对且与微结构条321和微结构区322相对应，用于增加微结构条321和微结构区322的厚度，进而减少反光层33与电池片51之间的高度差，使反光层33顶部与电池片上表面齐平，更好的进行光反射。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (10)
1.一种具有光转向膜的光伏组件，包括背板、前板，设置在背板和前板之间的电池片阵列，以及用于电池片阵列封装的封装胶层，其特征在于：所述背板和电池片阵列之间还设有光转向膜，所述光转向膜包括基材层，设置在基材层上的微结构层，以及覆盖在微结构层上的反光层，所述反光层分布在光伏组件的非电池片区域。
2.如权利要求1所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述光转向膜的微结构层包括若干条横向和纵向设置的微结构条，所述微结构条为锯齿状，包括若干个微结构，所述微结构具有包括至少2个侧面的横截面，所述反光层覆盖在微结构的侧面上；所述微结构与微结构条的长度延伸方向的夹角为0~90°。
3.如权利要求2所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述微结构横截面为三角形，两个侧面与底面的夹角为30~75°。
4.如权利要求1所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述微结构层进一步包括若干个位于电池片4个角的微结构区，所述微结构区为锯齿状，包括若干个微结构，所述微结构具有包括至少2个侧面的横截面，所述反光层覆盖在微结构的侧面上；所述微结构区的微结构侧面面向对应的电池片，与所对应的电池片对角线相平行。
5.如权利要求4所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述微结构区的微结构横截面为直角三角形，包括斜面、垂直面和底面，其中，所述斜面面向该微结构区所对应的电池片，所述斜面与底面的夹角为30~75°。
6.如权利要求1所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述基材层与电池片相对应的区域为镂空结构。
7.如权利要求1所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述光伏组件还包括一增高层，所述增高层位于光转向膜下方，且与微结构层相对应，用于增加微结构层的厚度。
8.如权利要求1所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述微结构条中的各个微结构相互平行，相邻2个微结构的侧面相连接；所述微结构区中的各个微结构相互平行，相邻2个微结构的侧面相连接。
9.如权利要求1所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述基材层厚度为50μm~250mm，所述微结构从基材层突出10μm~30μm，反光层厚度为380Å-600Å；所述基材层材质为PET、BOPP、PVC、BOPET、CPE或ABS；所述微结构层采用紫外光固化树脂，所述反光层为金属镀层。
10.如权利要求9所述的一种具有光转向膜的光伏组件，其特征在于：所述微结构层采用环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯；所述反光层为镀铝层或镀银层。
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