CN108028624A - 带有集成照明布置的太阳能板及用于带有此布置的太阳能板的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有集成照明布置的太阳能板，其包括：‑基底(11)、在所述基底(11)上的多个太阳能电池(12)以及半透明前玻璃(13)；‑光源(20)，其布置成沿与前玻璃(13)的法线(N)成角度的方向发射光到半透明前玻璃(13)中，其中所述前玻璃(13)的至少一部分(15)布置成沿与前玻璃(13)的法线(N)成小于90°的角度的方向再引导来自光源(20)的光的至少一部分(15)。本发明也涉及一种包括太阳能板(10)的照明系统。

Description

带有集成照明布置的太阳能板及用于带有此布置的太阳能板 的系统
技术领域
本发明涉及一种带有集成照明布置的太阳能板，且涉及一种包括太阳能板的照明系统。
背景技术
太阳能板已经变成日益重要的功率源且通常位于城市区域中，经常在房顶上但是有时也在建筑物的壁上(通常已知为BIPV，或建筑物集成光伏)。在一些情况下，整个建筑物可覆盖在太阳能板中，使它们成为建筑物给出的视觉印象的重要部分。
在许多城市中，建筑物还用于显示信息(例如指示公司名称和标识的符号)且还显示以广告的形式的商业消息，因此限制了太阳能板可放置的壁空间。太阳能板本身当然可被照明，有时由彩色光照明以产生特定视觉效果，但是如果广告或公司标识或任何其他非透明元件放置在太阳能板的前面，太阳能板的效率将由于荫蔽作用而急剧降低。
因而，当前，使用太阳能板以在城市区域中生成功率的优点必须相对于用于其他目的例如广告而使用可用空间的优点而平衡。将为高度有利的是，这些益处都可同时实现。然而，在太阳能板的前面放置额外的太阳能板可进一步降低到达板的光的量且因而降低太阳能板的效率。
发明内容
本发明的目标是消除或至少最小化上面描述的问题。这通过根据独立权利要求1所述的太阳能板来实现。因而，通过允许太阳能板的前玻璃的一部分以相对于前玻璃的表面的角度(即平行于前玻璃的法线)再引导光，太阳能板可用于显示图像给观看者。该部分可具有对应于任何图形元素的形式，例如公司标识、文字或图像，且太阳能板因而可用作符号、信息显示、广告或类似物。同时，即使前玻璃的部分的性质可影响太阳能板吸收的光的量(相比于不具有所述部分的其他的板)，但太阳能板的效率仅少量减弱。
根据本发明的方面，前玻璃的部分具有凹凸不平的表面。因此，相比于前玻璃的大体平滑的表面，该部分可造成离开前玻璃的光的锐利折射，因此允许该部分清晰可见且显示图案。
根据本发明的另一个方面，前玻璃的部分的凹凸不平的表面通过蚀刻制成。因此，甚至复杂的图案可以以高精度在前玻璃的表面上产生。
根据本发明的又一个方面，前玻璃的部分的凹凸不平的表面通过喷磨制成。因此，图案可在不需要前玻璃从太阳能板本身松动的情况下(即在组装后)产生。
根据本发明的另一个方面，前玻璃的部分具有不同于前玻璃的至少一个其他部分的折射率。因此，布置成再引导光的部分可在前玻璃的内部中产生且可因而被保护免于曝露于由雨、雪、冰或污物在板的表面上引起的磨损和撕裂。此外，使该部分放置在前玻璃中将不引起污物和颗粒收集，这是在该部分位于前玻璃的表面上时会有时出现的情况，且其可能引起荫蔽太阳能板且降低转化效率。
根据本发明的又一个方面，光源是多个LED，其布置在沿太阳能板的至少一侧或边缘行进的框架中。因此，可产生对太阳能板以及再引导部分的方便且成本效率合算的照明。
根据本发明的另一个方面，该布置还包括控制单元，以用于控制由太阳能板生成的功率和供应至光源的功率，以及能量存储器件，其布置成接收和存储来自太阳能板的能量且还布置成对光源供能。因此，太阳能板可布置成借助于存储器件对光源供能，使得太阳能板可独立于外部功率供应而起作用。
本发明可连同具有前玻璃(例如CIGS、CdT、aSi等)的所有类型的太阳能板使用。
本发明的许多额外的益处和优点由于下面的详细描述而将变得清楚。
附图说明
本发明现在将参照附图更详细地描述，其中：
图1示出了根据本发明的优选实施例的太阳能板的侧视图；
图2a示出了从根据图1的太阳能板的太阳能板的一个实施例的侧面的截面视图；
图2b示出了从根据图1的太阳能板的太阳能板的另一实施例的侧面的截面视图；
图3示出了图1的太阳能板的一部分的透视图；以及
图4示出了带有根据本发明的太阳能板的照明系统。
具体实施方式
图1公开了根据本发明的优选实施例的带有集成照明布置的太阳能板1的侧视图，其中太阳能板10具有基底11、在所述基底11上生长的太阳能电池12以及半透明前玻璃13，半透明前玻璃13覆盖太阳能电池12以保护它们免于污物或损坏，而同时允许太阳光穿过至太阳能电池12。半透明前玻璃13具有表面14。
邻近半透明前玻璃13有光源20(在本优选实施例中为多个LED的形式)，其布置成沿与前玻璃13的法线N成角度的方向发射光到半透明前玻璃13中。在优选实施例中，光源20布置成沿大致垂直于法线N的方向发射光到前玻璃13中。光源20安装在框架30中，框架30使光源20保持在关于太阳能板10的该位置且还阻止光沿平行于法线N的方向发射。此外，框架30允许太阳能板10安装在表面上，但是要注意的是，这可通过其他类型的安装装置来实现且框架本身对于太阳能板1不是必要的。LED在一个实施例中安装在框架30中，但是还可直接安装在前玻璃13本身的边缘上且例如通过保持它们抵靠玻璃的轮廓或通过粘合剂来装固。
图2a以从侧面的截面视图示出了太阳能板10，其带有基底11、太阳能电池12以及半透明前玻璃13。在太阳能电池12和半透明前玻璃13之间，粘合层16可提供成保持前玻璃13在太阳能电池上就位。在半透明前玻璃13中还提供了部分15，其布置成沿与法线N成小于90°的角度的方向再引导来自光源的光的至少一部分，例如在图2a和2b中，离开前玻璃。术语再引导在本文中用于指示用于改变光的传播方向的所有现象，最显著地为反射和散射。
与前玻璃13的剩余部分相比，部分15因而已经改变了光传播性质，且在由图2a示出的一个实施例中位于表面14上。其可为凹凸不平的部分或凹凸不平的表面的形式，即具有相比于表面14的剩余部分显著较高的表面粗糙度的部分。优选地，部分15的表面粗糙度参数Ra为1000-2500nm或更高，且表面14的表面粗糙度参数Ra为5.0nm。部分15例如可通过喷砂或蚀刻表面14的一部分而制成。
表面粗糙度Ra是算数平均值且定义为，其中yi为从中线至第i个数据点的竖直距离。
图2b公开了另一实施例，其中半透明前玻璃13的部分15是具有与前玻璃13的剩余部分不同的折射率的部分。例如，部分15可具有1.5-1.6的折射率，而前玻璃的剩余部分具有1.46的折射率(如果使用碱石灰玻璃)。在该实施例中，部分15在前玻璃13的内部中且因而不位于前玻璃13的表面上，或至少不仅仅在表面上。
在又一个实施例中，半透明前玻璃的部分15可布置在与图2a中示出的实施例的前玻璃13的相对侧上，即部分15可在面对太阳能电池12的较低侧上。这在保护部分15免于污物或损坏时是有利的，且如果粘合层16布置在前玻璃13和太阳能电池12之间，则粘合层16可以以一种方式配合到部分15上，使得当光源20未点亮时，观察太阳能板1的人员看不到部分15。然而，在点亮光源20时，部分15将变得可见且产生如前述的期望的图案或图像。图3更详细地示出了太阳能板1的一部分，其中太阳能板10的角落具有以LED阵列的形式的光源20，其沿半透明前玻璃13的侧面安装。尤其有利的是，沿太阳能板10的至少两个侧面提供LED阵列，且甚至更有利地沿太阳能板10的所有四个侧面提供LED阵列。LED阵列20通过框架30保持，框架30用于支撑光源20，且LED提供成带有盖板21，其将光引导到半透明前玻璃13中。
根据本发明的带有集成照明布置的太阳能板1的操作现在将参照附图更详细地描述。
光源20(优选地以至少一个LED的形式，更优选地以至少一个LED阵列的形式)布置成沿垂直于前玻璃13的法线的方向(即，平行于表面14)发射光到半透明前玻璃13中。该光的一部分将穿过前玻璃13朝向部分15传播，部分15可例如以凹凸不平的表面的形式或具有不同于前玻璃13的剩余部分的折射率的部分的形式。由于前玻璃13的该部分15的不同的性质，光的部分再引导出前玻璃13且光的至少一些沿与法线N(即，垂直于表面14)成小于90°的角度的方向再引导。部分15优选地形成为图案，其例如对应于图像、标识或文字。这样的效果是致使前玻璃13的部分15对于观察者而言高度可见，这意味着图像、标识或文字可从远处看到。如果来自光源的光是彩色的，则部分15的图案将以该颜色可见，因而产生了额外的视觉效果。作为对LED的备选方案，也可使用其他类型的光源，例如诸如氖光，或适用于安装在太阳能板上的其他类型的光。图案备选地可具有较简单的形状，例如矩形或圆形，例如，产生图案(其可容易地在较长距离上可见且可有助于在整个建筑物上产生较大图案，其中多个太阳能板各自显示图案的区段)。备选地，图案当然可在整个前玻璃13上延伸且因而显示太阳能板本身的形状。
尽管部分15处理成具有上面提到的性质，例如通过喷砂或蚀刻，但这令人惊讶地不显著地降低处于下方的太阳能电池12的效率。而是效率的降低(即使前玻璃13的整个表面14处理成产生凹凸不平的表面)小于2百分比单元，有时甚至小于1百分比单元。因而，对于带有大约15%的效率的太阳能板，适用于与本发明一起使用的同一板在试验期间已经示出具有14.4%的效率。因此，相反于在太阳能板和太阳能电池的领域内通常已经假定的那样，有可能使用太阳能板作为根据本文中描述的太阳能板的部分且仍实现可接受的或甚至较高的太阳能板效率。这致使有可能使用例如摩天大楼的壁的空间，例如，同时生成功率和提供区域以用于广告或装潢以实现审美上令人愉悦的印象。
通过由光源20照明半透明前玻璃13的部分15而产生的视觉效果还通过在太阳能板1的至少两侧上提供多个LED来增加。因此，沿与法线X成小于90°的角度的方向再引导的光具有增加的亮度，致使其从较远距离可见且允许由部分15形成的图案还显示更小的细节。
图4示意性地示出了带有太阳能板10的系统，该太阳能板10连接至带有中央处理单元的分线箱120，该中央处理单元具有控制光源20的操作的集成智能。分线箱120通过来自变换器110的功率线缆来控制，该变换器110通常连接至多个分线箱，从而控制用于多个太阳能板的光源。变换器继而又通过控制单元100来控制且还连接至电网200，电能从电网200供给以对变换器、控制单元、分线箱以及光源供能。因而，变换器设定成切换光源20的光的开和关且因此控制在太阳能板10上的显示。此外，太阳能模块10在白天期间生成能量且该能量经由变换器110传输至电网200。因而，相同的线缆和连接被共同用于从太阳能板10递送能量至电网200以及用于从电网200接收能量以用于光源20。
在一个实施例中，系统还可包含存储器件，其可操作地连接至太阳能板10以用于接收和存储由太阳能板10生成的能量且用于使用该能量以对光源20供能。存储器件的操作在该实施例中由用于各个太阳能板10的分线箱120或由用于作为整体的系统的控制单元100所控制。存储器件可位于各个太阳能板10处且用于对仅一个板10供能，或可位于与变换器110连接且用于从多个太阳能板10接收电能且将能量供给至多个太阳能板10。
本发明不被看作由在本文中描述的实施例所限制，而是可在所附权利要求的范围内变化，如由本领域的技术人员所容易理解的那样。

Claims (13)

1.一种带有集成照明布置的太阳能板，包括：
-太阳能板(10)，其具有基底(11)、在所述基底(11)上的多个太阳能电池(12)以及半透明前玻璃(13)，
-光源(20)，其布置成沿与所述前玻璃(13)的法线(N)成角度的方向发射光到所述半透明前玻璃(13)中，
其特征在于，所述前玻璃(13)的至少一部分(15)布置成沿与所述前玻璃(13)的法线(N)成小于90°的角度的方向再引导来自所述光源(20)的光的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的太阳能板，其特征在于，所述前玻璃(13)的部分(15)具有凹凸不平的表面。
3.根据权利要求2所述的太阳能板，其特征在于，所述前玻璃(13)的部分(15)的凹凸不平的表面通过蚀刻制成。
4.根据权利要求2所述的太阳能板，其特征在于，所述前玻璃(13)的部分(15)的凹凸不平的表面通过喷磨制成。
5.根据权利要求1所述的太阳能板，其特征在于，所述前玻璃(13)的部分(15)具有不同于所述前玻璃的至少一个其他部分的折射率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述光源(20)是多个LED，其布置在沿所述太阳能板(10)的至少一侧行进的框架(30)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述布置还包括控制单元(100)，以用于控制由所述太阳能板(10)生成的功率以及供应至所述光源(20)的功率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述布置还包括能量存储器件，其布置成接收和存储来自所述太阳能板(10)的能量且还布置成对所述光源(20)供能。
9.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述光源(20)布置成沿垂直于所述前玻璃(13)的法线(N)的方向发射光到所述半透明前玻璃(13)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述前玻璃(13)的部分(15)为图案的形式。
11.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述前玻璃(13)的部分(15)在面对所述太阳能电池(12)的所述前玻璃(13)的表面上。
12.根据权利要求5至权利要求10中任一项所述的太阳能板，其特征在于，所述部分(15)在所述前玻璃(13)的内部中。
13.一种用于太阳能板的照明系统，其包括至少一个根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的太阳能板(10)。
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