CN108987496B - 基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃，该光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面，用于保护硅太阳电池和减少光反射，其特征在于，包括：S1、在光伏玻璃的上表面设计V形槽，所述V形槽的数量与间距和硅太阳电池上表面栅线的数量与间距相同，进而使得当光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面时，所述V形槽位于硅太阳电池上表面栅线的正上方；S2、根据V形槽的数量和间距设计凸版花辊；在圆柱形压辊的外表面设置Λ形凸起；S3、利用凸版花辊在光伏玻璃的上表面压延出带V形槽的光伏玻璃；S4、将S3得到的光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面。本发明能够减少太阳电池表面栅线对太阳电池的遮挡效应，提高太阳电池的效率。

Description

基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，特别是涉及一种基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃。

背景技术

太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源，采用太阳电池可以将太阳能转换为电能，这种发电方式清洁无污染，前景非常广阔。太阳电池一般采用硅作为主要原材料，利用硅半导体的光电效应特性，采用大面积硅二极管结构实现对阳光的有效接收，并使用表面栅线将光生电流导出到外电路，实现发电的功能。

在将硅太阳电池片加工为电池组件产品的过程中，采用层压的方式把光伏玻璃覆盖在硅太阳电池表面，达到保护的作用。光伏玻璃的制备方式一般为压延法。压延法制备光伏玻璃的流程是将玻璃液由池窖沿着流道流出，送入成对的用水冷却的中空压辊，经过辊压成为玻璃平板，再送入退火窑退火，最终得到成形的玻璃产品。

当前太阳电池用光伏玻璃的功能主要有两部分：保护和减反射。为增强光伏玻璃的减反射作用，有一种工艺采用花辊压花的方式，在光伏玻璃表面形成均匀分布的压花结构，达到入射光漫入射到电池表面的效果[公告号：101967041]。然而，由于绝大多数太阳电池的栅线都分布在太阳电池正表面，经过光伏玻璃入射的光(无论是正入射还是漫入射)都没有能力降低栅线对太阳电池表面造成的遮挡损失。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃；该基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃能够克服现有技术中存在的由于表面栅线遮挡，降低太阳电池转换效率的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法，该光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面，用于保护硅太阳电池和减少光反射，包括以下步骤：

S1、在光伏玻璃的上表面设计V形槽，所述V形槽的数量与间距和硅太阳电池上表面栅线的数量与间距相同，进而使得当光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面时，所述V形槽位于硅太阳电池上表面栅线的正上方；

S2、根据V形槽的数量和间距设计凸版花辊；在圆柱形压辊的外表面设置Λ形凸起；

S3、利用凸版花辊在光伏玻璃的上表面压延出带V形槽的光伏玻璃；

S4、将S3得到的光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面。

进一步：每条栅线正上方的V形槽为一条，且该V形槽的端口宽度不小于栅线的宽度。

进一步，每条栅线正上方的V形槽为N条，N条V形槽为一组，N为大于1的自然数，且每组V形槽的端口宽度之和不小于栅线的宽度。

更进一步，所述栅线包括多条彼此平行线的主栅和多条彼此平行的细栅，所述主栅和细栅相互垂直；所述V形槽包括与主栅对应的主栅玻璃V槽、与细栅对应的细栅玻璃V槽。

更进一步，在所述S1中包括V槽的角度设计和V槽的尺寸设计：

S101、根据玻璃厚度、贴片胶厚度对玻璃V槽的角度进行设计，设定栅线间距为d，细栅宽度为w₁，主栅宽度为w₂＝20w₁，玻璃厚度和贴片胶厚度之和为h，光从空气减反膜入射到玻璃，V型槽的夹角为θ；空气的折射率为n₁；玻璃的折射率为n₂；

在不同V型槽夹角下，出射角θ'的数值大小关系为：

要保证入射到细栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到相邻细栅位置或者正下方细栅位置，细栅方向出射角θ'_细的大小应满足：

根据以上公式得到细栅方向出射角θ'_细的范围；

要保证入射到主栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到正下方主栅位置，主栅方向出射角θ'_主的大小应满足：

根据以上公式得到主栅方向出射角θ'_主的范围；

S102、将对应细栅的玻璃V槽宽V_x度设置为2倍细栅宽度w₁，细栅的玻璃V槽深度s₁通过以下公式计算得到：

主栅的V槽宽度V_c可以通过以下公式计算得到：

一种由上述方法所得到的玻璃。

本发明具有的优点和积极效果为：

本发明通过在光伏玻璃上设置V形槽，减少了太阳电池表面栅线对太阳电池的遮挡效应，能够很好地提高太阳电池效率的效果。

附图说明

图1是本发明的V槽光伏玻璃应用在太阳电池层压后工作情况示意图；

图2是本发明的入射光通过光伏玻璃后传输过程的光路仿真示意图；

图3为光伏玻璃V槽入射光的折射光路示意图；

图4为V槽出射角与V槽夹角的关系示意图。

图5为细栅(左)和主栅(右)对应的玻璃表面V槽设计图；

图6为本发明的入射光通过主栅设计光伏玻璃后传输过程的光路仿真示意图，

图7为本发明的入射光通过主栅设计光伏玻璃后进入太阳电池表面的光强示意图(尺寸100倍比例)；

图8是制备本发明光伏玻璃的压延花辊表面示意图；

图9是采用图8用花辊制备的光伏玻璃表面示意图；

其中：1、主栅玻璃V槽，2、细栅玻璃V槽，3、从细栅V槽入射的太阳光线，4、从主栅V槽入射的太阳光线，5、从非刻槽玻璃表面入射的太阳光线，6、光伏玻璃基体，7、V槽正下方的太阳电池栅线，8、太阳电池基体；9、太阳光；10、入射光绕开入射区域；11、花辊细栅Λ形凸起；12、花辊主栅Λ形凸起。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：

请参阅图1-9，一种基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法，采用压延法制备的、玻璃正表面具备栅线分布V槽的光伏玻璃，包括以下步骤：

步骤一：玻璃V槽分布设计：根据太阳电池栅线设计图形，玻璃V槽的分布区域与层压后正下方栅线图形的分布相同，在层压工艺中保持玻璃V槽与栅线上下对齐，以实现本发明设计中光伏玻璃降低栅线遮挡的效果。为降低对齐工艺的误差造成的影响，设计V槽宽度略宽于栅线宽度，V槽的槽角根据实际情况进行设计。

步骤二：制作凸版花辊：采用电子雕刻、电火花滚花技术等花辊加工技术在花辊上制备出凸版栅线花纹。根据玻璃制备工艺，栅线花纹与玻璃V槽为一一对应的关系。由于花辊的形状为圆柱形，栅线的主栅选择采用均匀宽度的竖状凸纹，细栅花纹之间的弧长与玻璃细栅V槽间距(太阳电池细栅间距)相同。

步骤三：玻璃制备：采用压延技术制备出栅线V槽玻璃，玻璃成品的一面为V槽布纹，另一面为光洁表面。

其中，步骤一中玻璃V槽分布设计，一条栅线正上方对应的玻璃V槽可以为一条，也可以设计为多条紧邻的平行V槽。

其中，步骤一中玻璃V槽分布设计，也可以只采用主栅的分布来设计玻璃V槽分布，从而只减少主栅的遮挡损失，不考虑细栅的遮挡损失，这样可以降低对对齐工艺的准确性要求，尤其适用于大面积光伏玻璃。

其中，步骤二中根据实际花辊制作工艺，花辊花纹可以采用尖角凸纹、圆角凸纹等设计方式。

为了进一步详细阐述问题，下面对上述步骤进行详细举例说明：

入射到光伏玻璃基体6上的太阳光9分为：从细栅入射的太阳光线3、从主栅入射的太阳光线4和从非刻槽玻璃表面入射的太阳光线5三部分。光伏玻璃基体6覆盖于太阳电池基体8的上表面，在太阳电池基体8的上表面设置有太阳电池栅线7；

步骤一：玻璃V槽角度设计：根据玻璃厚度、贴片胶厚度对玻璃V槽的角度进行设计，玻璃V槽分布如图1所示。设定栅线间距为d＝1.2mm，细栅宽度为w₁＝0.1mm，主栅宽度为w₂＝2mm，玻璃厚度(包含贴片胶)为h＝2mm，光从空气(n₁＝1)减反膜入射到玻璃(n₂＝1.5)，V型槽的夹角为θ(图3)。

在不同V型槽夹角下，出射角θ′的数值大小为：

根据以上公式，得到θ’与θ的关系如图4所示。

针对于细栅玻璃V槽2，要保证入射到细栅正表面的入射光(从细栅入射的太阳光线3)能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到相邻细栅位置或者正下方细栅位置，降低光线调制效果。出射角的大小应满足：

根据以上公式得到细栅θ'_细的范围为：

1.4o<θ'_细<30.9^o

针对于主栅玻璃V槽1，要保证入射到主栅正表面的入射光(从主栅入射的太阳光线4)能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到正下方主栅位置，降低光线调制效果。出射角的大小应满足：

根据以上公式得到主栅θ'_主的范围为：

θ'_主>26.5o

对照图4可以得到V槽应取的角度范围，细栅取θ'_细的角度为10°的情况下，得到θ的夹角约为150°；主栅取θ'_主的角度为28°的情况下，得到θ的夹角约为90°。

光伏玻璃与太阳电池贴片后的相对位置如图1所示，光线入射光伏玻璃后光路调制示意图如图2所示。太阳光经过光伏玻璃后形成入射光绕开入射区域10；

步骤二：玻璃V槽尺寸设计：根据设计要求，将对应细栅的玻璃V槽宽度设置为2倍细栅宽度，即V_x＝2w₁，根据步骤1中计算，θ的夹角约为150°，V槽深度可以通过以下公式计算得到：

根据上述公式计算得到：s₁＝0.026mm,即细栅对应玻璃V槽的深度为0.026mm，如图5。

根据设计要求，将对应主栅的玻璃V槽深度设计为s₂＝0.1mm，根据步骤1中计算，θ的夹角约为90°，V槽宽度可以通过以下公式计算得到：

根据上述公式计算得到：Vc＝0.2mm,即V槽宽度为0.2mm，该宽度的V槽无法覆盖主栅正表面区域(主栅宽度2mm)，因此可以将主栅对应的玻璃V槽数目设计为10个周期,使V槽区域完全覆盖太阳电池主栅正表明，如图5。

主栅对应光伏玻璃采用10周期V槽设计后，入射光光路如图6所示，入射到太阳电池表面光强如图7所示(图7采用100倍比例仿真)。由图7可见在位于x＝[-100,100]范围内的光强大部通过折射进入相邻区域，因此位于玻璃下表面的太阳电池可以有效吸收位于x＝[-100,100]的主栅正上方的入射光线。

步骤三：制作凸版花辊：根据玻璃V槽设计，制作凸版花辊。采用电火花滚花技术等工艺在花辊上制备出凸版栅线花纹，图8标识出花辊表面的V槽凸版纹路。

步骤四：采用步骤三所述凸版花辊压延制备出光伏玻璃，光伏玻璃表面V槽分布与栅线分布相同，如图9。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法，该光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面，用于保护硅太阳电池和减少光反射，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在光伏玻璃的上表面设计V形槽，所述V形槽的组数量与组间距和硅太阳电池上表面栅线的数量与间距相同，进而使得当光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面时，所述V形槽位于硅太阳电池上表面栅线的正上方；所述栅线包括多条彼此平行的主栅和多条彼此平行的细栅，所述主栅和细栅相互垂直；所述V形槽包括与主栅对应的主栅玻璃V槽、与细栅对应的细栅玻璃V槽；每条栅线正上方的V形槽为N条，N条V形槽为一组，N为大于1的自然数，且每组V形槽的端口宽度之和不小于栅线的宽度；所述S1包括V槽的角度设计和V槽的尺寸设计：

S101、根据玻璃厚度、贴片胶厚度对玻璃V槽的角度进行设计，设定栅线间距为d，细栅宽度为w₁，主栅宽度为w₂＝20w₁，玻璃厚度和贴片胶厚度之和为h，光从空气减反膜入射到玻璃，V型槽的夹角为θ为；空气的折射率为n₁；玻璃的折射率为n₂；

在不同V型槽夹角下，出射角θ'的数值大小关系为：

要保证入射到细栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到相邻细栅位置或者正下方细栅位置，细栅方向出射角θ'_细的大小应满足：

根据以上公式得到细栅方向出射角θ'_细的范围；

要保证入射到主栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到正下方主栅位置，主栅方向出射角θ'_主的大小应满足：

根据以上公式得到主栅方向出射角θ'_主的范围；

S102、将对应细栅的玻璃V槽宽度V_x设置为2倍细栅宽度w₁，细栅的玻璃V槽深度s₁通过以下公式计算得到：

主栅的V槽宽度V_c可以通过以下公式计算得到：

S2、根据V形槽的数量和间距设计凸版花辊；在圆柱形压辊的外表面设置Λ形凸起；

S3、利用凸版花辊在光伏玻璃的上表面压延出带V形槽的光伏玻璃；

S4、将S3得到的光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面。

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