CN109463013A - 光伏模块 - Google Patents
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Abstract
公开了一种光伏模块(400)，其包括第一和第二衬底(402、404)，配置成光学透明；以及多个双面光伏电池(406)，配置成根据通过第一和第二衬底的光来发电，光伏电池布置在第一和第二衬底之间，并且配置成彼此间隔。为了能够进一步发电，第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，多个第一部分具有第一反射涂层(408)，以将穿过间隔的光反射到光伏电池，至少多个第二部分具有第二反射涂层(410)，以将近红外波长的光反射到所述光伏电池。多个第一部分布置成与所述间隔对应。还公开了一种制造光伏模块的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏模块。
背景技术
对新加坡光伏发电(PV)的平准化电力成本(LCOE)的研究表明，太阳能电力的电网平价可以通过大幅降价或者采用创新技术策略(即，参见图1的图表100)来实现。例如，以技术创新为重点的研究表明，提高模块的可持续性、降低模块每年的劣化率以及提高模块的能量产出是进一步降低新加坡光伏发电的平准化电力成本的关键。双面技术是实现高模块能量产出的相当有前景的概念。双面太阳能电池从其前表面和后表面吸收光，以发电。在双面照明下，太阳能模块的每单位面积将产生更多的电流/功率。此外，由于双面电池中减少的弯曲，在模块化过程期间发生较少的电池断裂。最新的国际光伏技术蓝图(ITRPV2016)预测，双面技术将使其全球市场份额从2016年的约5％增加到未来十年的约30％。
双面太阳能电池可以集成到不同的模块结构中：(1)玻璃/玻璃双面PV模块；(2)玻璃/透明背板双面PV模块；以及(3)玻璃/背板单面PV模块。具有透明后表面的双面PV模块通过捕获从模块下方的表面以及从周围(反照率)反射的光而在模块的后表面处收集额外的阳光。结果，与标准单面PV模块相比，双面PV模块能够在室外条件下产生额外的能量。另外，与玻璃/背板结构相比，玻璃/玻璃结构提供更高的耐久性和可靠性。
在相关文献中对玻璃/玻璃双面PV模块中的光学损耗进行了深入表征。参图2的图表200，光学损耗包括在各种界面处的反射损耗(1：空气到玻璃，2：玻璃到密封剂，3：密封剂到电池)、吸收损耗(4：玻璃，5：密封剂)和透过率损耗(6：带你吃透过率，7：电池间隙透过率)。反射和吸收损耗对于所有类型的PV模块较为常见。透过率损耗是双面PV模块中的额外光学损耗。在玻璃/电池结构上的透过率测量显示大量的近红外(IR)光(即，在950-1200nm波段的光)通过双面电池(即，图3中的表300中的曲线“BB”)。当双面电池在后表面上用玻璃封装时(呈玻璃/电池/玻璃结构)，观察到电池透过率损耗增加(即，图3中的表300中的曲线“AA”)。与玻璃/电池结构相比，对于玻璃/电池/玻璃结构观察到约0.45％的电流损耗。相反，当双面电池再后表面上用标准背板(呈玻璃/电池/背板结构)封装时，大部分通过双面电池的光被反射回来并被双面电池的后表面吸收，导致相对于玻璃/电池结构的约0.9％的电流增益。因此，在标准测试条件(STC)下，由于双面电池透过率损耗，使用玻璃/玻璃结构的双面电池与使用玻璃/背板结构的双面电池相比产生约1.3％的光学损耗。
此外，入射到玻璃/玻璃模块的电池间隙区域的光直接穿过模块，这与入射光由于背板的散射和反射特性而以各种角度散射的玻璃/背板模块不同。以大于前玻璃到空气界面的全内反射角(即，大约42°)的角度散射的光将在前玻璃到空气界面处被全内反射，并被重定向回到双面太阳能电池的前侧以进行吸收。结果，与在STC下测量的标准玻璃/背板PV模块相比，具有双面电池的玻璃/玻璃PV模块具有2-3％的电池间隙损耗。
因此，本发明的一个目的是解决现有技术的至少一个问题和/或提供在本领域中有用的选项/解决方案。
发明内容
根据第一方面，提供一种光伏模块，其包括：第一和第二衬底，配置成光学透明；以及多个双面光伏电池，配置成根据通过第一和第二衬底接收的光发电，光伏电池布置在第一和第二衬底之间，并且配置成彼此间隔。为了能够进一步发电，第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，多个第一部分具有第一反射涂层，以将穿过所述间隔的光反射到所述光伏电池，多个第二部分具有第二反射涂层，以将近红外波长的光反射到光伏电池。多个第一部分布置成与间隔对应。
有利地，通过在第二衬底处具有多个第一和第二反射涂层，光伏模块能够将标准双面模块中的透过率损耗转换/最小化为额外的光学增益，从而使得光伏模块能够获得更高的功率。
优选地，第一反射涂层可以包括具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层。
优选地，第一和第二衬底可以是玻璃板或透明光伏背板。
优选地，第二反射涂层可以包括光学透明的红外反射涂层。
优选地，多个第二部分布置成基本上与光伏电池对应。
可选地，多个第二部分也可以共同布置成包括在第二衬底的一个面上的整个表面。
优选地，第一反射涂层可包括至少一层第一反射涂层。
优选地，第二反射涂层可包括至少一层第二反射涂层。
优选地，间隔可包括布置成具有约3mm宽度的电池间隙和布置成具有约5mm宽度的线间隙的混合。
优选地，光伏电池可以布置成由密封剂封装。
优选地，近红外波长可以包括在950nm至1200nm之间的波长。
根据第二方面，提供一种制造光伏模块的方法，所述光伏模块具有配置成光学透明的第一和第二衬底，以及配置成根据通过第一和第二衬底接收的光发电的多个双面光伏电池，光伏电池布置在第一和第二衬底之间，并且配置成彼此间隔。该方法包括：(i)提供第一和第二衬底；(ii)在光伏电池之间提供电连接以将光伏电池电耦合在一起；以及(iii)使用密封剂将光伏电池与第一和第二衬底封装，以获得所述光伏模块，第二衬底与所述第一衬底相对布置。为了能够进一步发电，第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，多个第一部分具有第一反射涂层，以将穿过间隔的光反射到光伏电池，多个第二部分具有第二反射涂层，以将近红外波长的光反射到光伏电池。多个第一部分布置成与间隔对应。
根据第三方面，提供一种光伏模块，包括：第一衬底和第二衬底，配置成光学透明；以及多个双面光伏电池，配置成根据通过第一衬底和第二衬底接收的光发电，光伏电池布置在第一衬底和第二衬底之间，并且彼此间隔配置。为了能够进一步发电，第二衬底具有多个部分，多个部分具有反射涂层以将穿过间隔的光反射到光伏电池；并且多个部分布置成与间隔对应。
优选地，反射涂层可以包括具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层。
根据第四方面，提供一种光伏模块，包括：第一和第二衬底，配置成光学透明；以及多个双面光伏电池，配置成根据通过第一衬底和第二衬底接收的光发电，光伏电池布置在第一衬底和第二衬底之间，并且彼此间隔配置。为了能够进一步发电，第二衬底具有至少多个部分，多个部分具有反射涂层，以将近红外波长的光反射到光伏电池。
优选地，反射涂层可以包括光学透明的红外反射涂层。
根据第五方面，提供一种光伏模块，包括：第一和第二衬底，配置成光学透明；以及多个双面光伏电池，配置成根据通过第一衬底和第二衬底接收的光发电，光伏电池布置在第一和第二衬底之间，并且彼此间隔配置。为了能够进一步发电，第二衬底具有至少多个部分，至少多个部分配置有具有纹理表面的层，以将穿过间隔的光及近红外波长的光反射到光伏电池。
优选地，具有纹理化表面的层可包括布置成光学透明的光伏背板。
根据第六方面，提供一种光伏模块，包括：第一和第二衬底，配置成光学透明；以及多个双面光伏电池，配置成根据通过第一衬底和第二衬底接收的光发电，光伏电池布置在第一衬底和第二衬底之间，并且彼此间隔配置。为了能够进一步发电，第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，多个第一部分具有反射涂层，以将穿过间隔的光反射到光伏电池，至少多个第二部分配置有具有纹理化表面的层，以将近红外波长的光反射到光伏电池。多个第一部分布置成与间隔对应。
优选地，反射涂层可以包括具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层。
优选地，具有纹理化表面的层可以包括布置成光学透明的纹理化光伏背板。
显然，与本发明的一个方面相关的特征也可应用于本发明的其它方面。
本发明的这些和其他方面参考下文描述的实施例将变得显而易见并得以阐明。
附图说明
下面将参照附图对本发明的实施例进行描述，其中：
图1是新加坡光伏发电平准化电力成本(LCOE)研究的图表；
图2是描述玻璃/玻璃双面PV模块中的光学损耗的示意图；
图3是在长波范围内测得的各种PV模块结构的透过率的图表；
图4a示出了根据实施例所提出的光伏(PV)模块的示意图；
图4b是图4a的PV模块的后衬底的平面图，其中后衬底具有施加IR反射涂层或白色反射涂层的不同部分；
图4c和4d示意性地示出使用IR反射涂层的透射光的反射以及(使用白色反射涂层)在电池间隙区域上的光散射效应的相应图；
图5是制造图4a的PV模块的方法的流程图；
图6是测得的各种类型的IR反射涂层反射曲线的图表；
图7是参考PV模块，具有IR涂层A的PV模块，以及具有IR涂层B的PV模块的测得的EQE的图表；
图8a是由各种类型的IR反射涂层贡献的光学增益的图表，而图8b是示出参考PV模块和具有IR涂层A的PV模块的IV测量的表；
图9是参考PV模块和配置有用于950-1200nm的纹理化透明背板的PV模块的测得的EQE的图表；
图10是标准背板和各种类型的白色反射涂层的测得的反射率曲线的图表；
图11示出了在玻璃/玻璃微型模块的电池间隙区域(白色反射涂层)上的EQE行扫描；
图12是归一化Jsc作为照明点距电池边缘的距离的函数的曲线图；
图13是用于改变全尺寸电池和具有白色反射涂层的半切割电池双面PV模块中的电池间隙的EQE计算的电流增益的图表；
图14是用于改变具有白色反射涂层的半切割电池双面PV模块中的电池间隙和线间隙的EQE计算和IV测量的电流增益的图表；
图15示出了与参考/基线PV模块(即，没有施加任何涂层的标准玻璃/玻璃双面PV模块)相比优化的半切割电池双面PV模块的光学增益的图表；
图16a和16b分别示出了图4a的PV模块的原型的前视图和后视图，该PV模块的原型由半切割PV电池形成；
图16c示出了图16a的原型的一部分；
图16d和16e分别是施加有白色反射涂层的原型的后衬底的示意图和照片。
图17a是图16a的原型的示意图；
图17b和17c分别呈现图16a的原型的电参数特性和机械参数特性；以及
图17d示出了图16a的原型的IV性能曲线。
具体实施方式
1.介绍
参阅图4a和4b，公开根据一个实施例的光伏(PV)模块/面板400(也称为双面模块)。为了说明的目的，图4a仅示出完整PV模块400的一部分(并且对于所描绘的任何特征也未按比例绘制)，但不应被解释为以任何方式进行限制。广义地，PV模块400包括配置成光学透明的第一和第二衬底402，404；以及多个双面光伏(PV)电池406，其配置成根据通过第一衬底402和第二衬底404接收的光发电，PV电池406布置在第一衬底402和第二衬底404之间，并且彼此间隔配置。PV电池406可以封装在密封剂407中。应当理解，间隔包括电池间隙和线间隙的混合。为了能够进一步/额外发电，第二衬底404具有多个第一部分和至少多个第二部分，所述多个第一部分具有第一反射涂层408以将穿过间隔的光反射到PV电池406，所述至少多个第二部分具有第二反射涂层410以将近红外波长的光反射到PV电池406。
多个第一部分布置成与间隔对应，使得反照率仍然可以从PV模块400的后衬底404进入并且被PV电池406吸收。根据优化需要，可以在第一部分上施加多于一层的第一反射涂层408。例如，第一反射涂层408的厚度可以是30μm。接着，在第二部分上施加第二反射涂层410，第二部分是后衬底404的未被第一部分占据的区域。具体地，第二部分基本上对应于PV电池406下方的区域。而且，根据优化需要，也可以在第二部分上施加多于一层的第二反射涂层410。第二衬底404具有(位于水平面内的)第一面和第二面，其中第一面紧邻(封装的)PV电池406，而第二面与第一面相对。因此，第二反射涂层410可应用于第一面或第二面(但在这种情况下，如图4a所示，第二反射涂层410印刷在第二面上)，同时第一反射涂层408被施加到第一面。应当理解，第一衬底402和第二衬底404分别设置在PV模块400的前部和后部。因此，第一衬底402和第二衬底404在下文中也可以分别称为前衬底和后衬底。然后，前衬底402和后衬底404可以是玻璃衬底或合适的透明背板，但是为了本实施例的目的，假定玻璃衬底用于PV模块400。第一反射涂层408可以是白色反射涂层(例如，由具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层形成)，而第二反射涂层410可以是红外(IR)反射涂层。为了便于下面的讨论，第一反射涂层408和第二反射涂层410因此分别假定为白色反射涂层和IR反射涂层。
为了阐明，由IR反射涂层410可操作地反射的近红外波长的光是这样产生的：通常，布置在PV模块中的PV电池吸收光并将光转换成电。然而，PV电池通常对近红外波长(即，约950-1200纳米)的光不够敏感。这意味着部分近红外光透射PV电池而不被吸收。对于配置有白色反射背板作为后盖的典型PV模块，未被吸收的近红外光首先穿过双面PV电池，然后被白色反射背板反射回PV电池用于进一步吸收。但是对于具有透明后盖的双面模块，未被吸收的近红外光经由透明后盖逸出双面模块，而不被重定向回到双面模块中。因此，布置在后衬底404上的IR反射涂层410的目的是使得能够将近红外波长的光收集回PV电池406，以提高PV模块400的功率。需要注意的是，IR反射涂层410配置成仅反射近红外波长的光，同时(因为IR反射涂层410是光学透明的)仍允许光经由后衬底404进入PV模块400，因此来自地面/周围的反照率能够从后衬底404进入光伏电池406以用于发电。因此，这保留了将PV模块400配置成使用双面PV电池406的优点。
图4c和4d分别示出了使用IR反射涂层410的光的反射，以及(使用白色反射涂层408)在电池间隙区域上的光散射效应。
图5描绘了制造PV模块400的方法500。广义地，方法500包括：(1)步骤502：提供前衬底402和后衬底404；(2)步骤504：提供PV电池406之间的电连接以将PV电池406电耦合在一起；以及(3)步骤506：使用密封剂将PV电池406与前衬底402和后衬底404封装，以获得PV模块400。后衬底404布置成与前衬底402相对。应当理解，在步骤506执行的"封装"的定义还包括将前衬底402和后衬底404粘结到PV电池406。
还应清楚的是，将白色反射涂层408和IPR反射涂层410涂覆在后羁绊404上，首先通过在后衬底404的第一/第二面的整个区域(因此也覆盖第二部分)上或仅在第二部分上印刷/涂覆IR反射涂层410，接着，将白色反射涂层408印刷在后衬底404的(在第一面上的)第一部分上。为了良好的顺序，上述两个印刷步骤对于图5的方法500是可选的。
接下来，在下面的部分中阐明使用IR反射涂层410和白色反射涂层408的动机和细节。
2.实验方法
2.1通过使用IR反射涂层减少双面电池透过率损耗
如上所述，玻璃/玻璃双面模块在近红外波长(即，950-1200nm)处遭受电池透过率损耗。减少电池透过率损耗的一种方式是通过使用IR反射涂层410。反射涂层410将透射光反射回PV电池406的后侧以进行吸收，从而产生更高的模块电流。为了证明这种方法的可行性，制造几个玻璃/玻璃双面微型模块450，并在微型模块450的后玻璃上施加IR反射涂层410(见图4c)。对两种类型的IR反射涂层410，IR涂层A和IR涂层B进行研究。为了表征由于不同涂层引起的微型模块450的性能增益，在微型模块450(即，参考模块和具有IR反射涂层410的模块)上执行外部量子效率(EQE)测量。使用等式1来计算微型模块450的短路电流密度(Jsc)。
Jsc＝q∫EQE(λ)·φAM1.5G(λ)dλ (1)
其中q是电荷常数，EQE是微型模块450的外部量子效率，而φAM1.5G是标准太阳光谱AM1.5G的光子通量。使用等式2，可以确定由于涂层引起的光学增益：
或者，可以使用EQE、双面电池透过率和反射率测量结果来量化由于不同涂层引起的光学增益。透射的IR光的一部分被涂层反射并且随后被微型模块450的PV电池452的后侧吸收。由于模块后侧上的额外光吸收而导致的电流增益在通过等式3量化：
其中EQEmod，rear是模块的后侧外部量子效率，Tmod是玻璃/玻璃模块中的双面电池透过率，RIR-coating是IR反射涂层的反射率，而EQEmod，front是仅针对前侧照明测量的微型模块450的外部量子效率。为了证实使用光学表征技术获得的测量结果，使用(具有A+A+A+太阳模拟器的)h.a.l.m.IV测试仪对参考模块和具有IR反射涂层的模块410执行IV测量。
2.2通过使用纹理化模块后盖减少双面电池透过率损耗
提出的另一减少双面电池透过率损耗的方法是通过对双面模块的后盖(玻璃面板或透明背板)进行纹理化，其中后盖的纹理化有助于将入射到后盖上的光反射并重定向回PV电池452以进行吸收。该概念在玻璃/透明背板微型模块上展示。使用砂纸对背板的表面进行手工纹理化。为了量化来自纹理化背板的光学增益，随后对(具有纹理化透明背板的)PV模块400的原型模块(未示出)和(具有标准透明背板的)参考模块执行EQE测量。使用等式1和2对由于背板纹理化引起的电流增益进行量化。
2.3通过使用白色反射涂层减少玻璃/玻璃模块中的电池间隙损耗。
为了减少玻璃/玻璃双面模块450的电池间隙损耗，在后玻璃上使用白色反射涂层408(参图4d)。为了保持模块双面性能，仅选择性地在后玻璃的对应于电池间隙区域的部分施加白色反射涂层408。由于白色反射涂层408的散射特性，大量的入射光被反射并重定向回PV电池452。对三种类型的白色反射涂层408进行研究。白色反射涂层408的光学性质首先通过执行UV-VIS(反射率)测量来表征。接下来，为了量化白色反射涂层408的光散射效应，使用光斑区域照明对微型模块执行EQE行扫描(参图11)。对电池间隙区域上的测量以0.5mm的间隔间隔开。随后，使用公式1对每个照明点计算微型模块450的Jsc，并相对于在模块有效面积上测量的Jsc归一化。电池间隙范围的归一化Jsc的积分为对应的电池间隙提供由相关联的白色反射涂层408贡献的电流增益。
3.结果与讨论
3.1通过使用IR反射涂层减少双面电池透过率损耗
图6是描绘各种类型的IR反射涂层410的测量反射率的图表600。可以看到，IR反射涂层410可以反射约75-80％的IR光。图7是参考模块(即，配置成不具有IR反射涂层410)、具有IR涂层A的模块和具有IR涂层B的模块的EQE的图表700。在近红外波长区域(950-1200nm)内，具有IR反射涂层410的模块的EQE高于参考模块的EQE。这表明一部分透射的IR光已经通过在涂层表面处发生的反射过程被PV电池452回收。图8a是使用等式2和3，计算的光学增益的图表800，即：EQE和反射率计算光学增益。对于IR涂层A，反射率计算的电流增益为0.9％，对于IR涂层B，反射率计算的电流增益为1.07％。对于IR涂层A，EQE计算的电流增益为0.8％，对于IR涂层B，EQE计算的电流增益为1.01％。假设IR反射涂层在950-1200nm波长区域内表现出100％的反射率，对于给定的双面电池透过率，最大可达到的电流增益因此为1.4％。
比较两种涂层的优化潜力、成本、市场可用性等，IR涂层A因此被确定为更适用于PV应用。因此，对参考模块和具有IR涂层的模块A执行IV测量，以验证从涂层的光学表征获得的结果。
从图8b的表850，可以看到，与参考模块相比，IR涂层A在模块短路电流Isc中产生约0.8％的增益。该结果与EQE测量结果一致，EQE测量结果类似地显示了IR涂层A的0.8％的电流增益。
3.2使用纹理模块后盖减少双面电池透过率损耗
如第2.2节所述，纹理化模块后盖是减少双面PV模块中双面电池透过率损耗的潜在方法。在图9的图表900中的结果揭示了与具有标准透明背板的参考模块相比，具有纹理化背板的相关模块在近红外波长区域(950-1200nm)中具有稍高的EQE。使用EQE测量，具有纹理化背板的模块在模块短路电流密度中具有约0.3％的增益。该结果表明，纹理化背板减少了双面电池透过率损耗。为了获得更高的电流增益，需要进一步优化背板纹理。将进行可靠性研究以进一步研究该方法作为减少双面模块中的透过率损耗的解决方案的潜力。
3.3通过使用白色反射涂层减少电池间隙损耗
图10是表示各种类型的白色反射涂层408和标准背板的反射率的图表1000。可以看到，白色反射涂层3的反射率在各种涂层中最高，并且与标准背板的反射率相同。因此，选择白色反射涂层3用于使用EQE测量和行扫描的进一步性能研究，参图11。图12示出了对于两个不同的模块结构，即，玻璃/背板和(具有白色反射涂层3的)玻璃/玻璃，标准化的Jsc作为照明点距微型模块的电池边缘的距离的函数的曲线图1200。
使用归一化的Jsc结果，计算特定电池间隙的电流增益。图13是示出对于具有全尺寸电池和半切割电池设计的模块计算的电流增益的图表1300。在两种情况下，随着电池间隙增加，电流增益增加。对于相同的电池间隙，具有半切割电池设计的模块比具有全尺寸电池设计的模块具有更高的电流增益。该观察表明，白色反射涂层408的背向散射效应在半切割电池模块中比在全尺寸电池模块中更强。为了验证EQE测量结果，用各种电池间隙和线间隙组合制造半切割电池微型模块(具有9个光伏电池406)，并测量它们的IV特性。不同电池间隙的结果呈现在图14的图表1400中。对于具有3mm的电池间隙和5mm的线间隙的半切割电池模块，使用白色反射涂层408可获得约3％的电流增益。将IR反射涂层410和白色反射涂层3结合到具有3mm电池间隙和5mm线间隙的半切割电池模块中，与没有施加任何涂层的标准玻璃/玻璃双面模块相比，优化的玻璃/玻璃(半切割电池)双面模块具有大约4％的光学增益(参图15)。
图16a和16b分别示出了所提出的PV模块400的原型1600的前视图和后视图，该原型1600在这种情况下由半切割双面PV电池形成。图16c示出了图16a的原型1600的一部分，而FIG.16d和16e分别描绘了由于实验原因仅施加有白色反射涂层408的原型1600的后衬底的示意图和照片，并且因此不能解释为偏离所提出的PV模块400。可以理解，施加有白色反射涂层408的后衬底404上的相应区域(对应于间隔)可在每一方向上以2mm的重叠延伸，以确保白色反射涂层408实质上覆盖间隔。这意味着，多个第一部分配置成比间隔本身稍宽。
图17a示出了原型1600的示意图，但是需要注意的是，所展示的尺寸仅仅是作为示例，而不应被解释为对本发明的限制。图17b和17c分别是原型1600的电气和机械参数特性的表1700、1710，而图17d是从原型1600的前侧测量的原型1600(配置成能够产生大约360.7W的电功率)的IV性能曲线的曲线图1720。
另外，原型1600包括以下器件特性：
使用高效n型单硅电池；
具有极低的电阻损耗的多母线(6母线电池)和半切割电池技术；
布置成具有串联连接的72个光伏电池的高功率模块；
配有2mm超薄热强化(AR涂覆的)前玻璃和后玻璃，以使得模块重量较轻；
在后玻璃上设置选择性白色陶瓷涂层，以在室外条件下提高模块功率和能量产出；
玻璃/玻璃模块结构具有优异的耐久性和较低的功率劣化；
使用抗PID聚烯烃密封剂封装光伏电池；
每年(由于使用来自周围环境的反照率辐射)能够产生比单面模块高10-30％的能量产出；
布置有三个单独的较小接线盒以最小化后表面阴影。
4.总结
(图4a的)所提出的PV模块400，利用先进的光管理技术通过选择性地在后衬底404的不同部分涂覆IR反射涂层410和白色反射涂层408，以便能够进一步发电。实际上，这使得PV模块400能够在保持双面优点的同时，改善正面性能。因此，可以想象通过采用所公开的PV模块400的设计，(由于更高的STC功率)PV模块制造商能够享受双面模块的优质销售价格优势，而光伏模块400的终端用户能够获得比使用标准双面模块更高的能量产出，这有利地降低了PV发电的总体成本。
概括而言，前述讨论公开了在标准测试条件(STC)下增强玻璃/玻璃双面PV模块的光学性能的两种示例方法。具体地，将IR反射涂层410施加在后衬底404上以降低在950-1200nm波段出现的双面电池透过率。IR涂层A和IR涂层B将约75-80％透射的IR光反射回光伏电池406，这产生约0.8-1.0％的电流增益。在模块450的电池间隙区域选择性地使用白色反射涂层408进一步增强玻璃/玻璃双面模块450的光学性能。对于3mm的电池间隙和5mm的线间隙，获得了约3％的电流增益。组合两个解决方案(即，IR反射涂层410和白色反射涂层408)应用到PV模块400中，能够获得约4％的电流增强。因此，与标准双面PV模块相比，PV模块400能够在室外条件下实现更好的正面性能和更高的能量产出。还应理解，由于玻璃/玻璃模块结构能够从模块的后侧收集反照率，因此，对于太阳能电池玻璃/玻璃模块结构优于标准的玻璃/背板结构。
因此，所公开的PV模块400通过展示用于减少由STC下的玻璃/玻璃设计引起的光学损耗的可行概念而证实了玻璃/玻璃双面PV模块的优点。这依次降低了玻璃/玻璃模块结构的$/WP。此外，通过对模块的后盖进行纹理化，还证明了可以减少双面电池透过率损耗。与具有标准透明背板(即，光滑表面)的参考模块相比，具有人工纹理化透明背板的原型模块实现了约0.3％的电流增益(即，纹理化透明背板配置成通过纹理化表面反射穿过布置于PV电池406之间的间隔的光以及直接透过PV电池406的近红外波长的光)。随着纹理的进一步优化，可以获得更高的电流增益。应当理解，该研究仅专注于改善双面PV模块的STC性能。可以想象，未来的工作可以研究所提出的方法对模块双面性能的影响。还计划研究优化的模块在室外条件下的实际性能，以及进一步优化涂层。然而，相信本研究的结果对于模块制造商和研究人员是有用且有价值的。
在应用方面，所提出的PV模块400解决了PV模块制造商大量采用双面模块技术的一些主要障碍，因此基于PV模块400的参考设计，可以想象PV模块制造商将由于正面性能的增加而热衷于开始制造双面双玻璃模块。除了双面PV模块之外，在后衬底404施加IR反射涂层410和白色反射涂层408的概念也可用于双玻璃PV模块(包括单面和双面模块两者)。
虽然在附图和前面的描述中已经详细地说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和影响所公开的实施例的其它变化。
例如，将IR反射涂层410和白色反射涂层408施加到后衬底404的概念通常适用于具有任何数量的双面PV电池406和/或具有由(不同于前面公开的那些)不同材料形成的前衬底402和后衬底404的任何PV模块。另外，所提出的PV模块400可替代地仅在后衬底404(的第一/第二面)处具有IR反射涂层410或白色反射涂层408；因此，PV模块400不必如图4a所示的配置有IR反射涂层410和白色反射涂层408两者。此外，在变型实施例中，PV模块400可在后衬底404的第一/第二面处仅配置有纹理透明背板，即，在这种情况下，不需要IR反射涂层410和白色反射涂层408。又或者，第二反射涂层410(如图4a所示)也可以用具有纹理化表面的层(例如，纹理化透明背板)代替，用于将近红外波长的光反射到PV电池406。显然，根据预期应用的需要，具有纹理化表面的层可以仅施加到第二部分，或者替代地施加到后衬底404的第一/第二面的整个区域。
Claims (21)
1.一种光伏模块，包括：
第一和第二衬底，被配置成光学透明；和
多个双面光伏电池，被配置成根据通过所述第一和第二衬底接收的光来发电，所述光伏电池布置在所述第一和第二衬底之间，并且被配置成彼此间隔，
其中，为了能够进一步发电，所述第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，所述多个第一部分具有第一反射涂层以将穿过所述间隔的光反射到所述光伏电池，所述至少多个第二部分具有第二反射涂层以将近红外波长的光反射到所述光伏电池；和
其中，所述多个第一部分布置成与所述间隔对应。
2.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述第一反射涂层包括具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层。
3.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述第一和第二衬底是玻璃板或透明光伏背板。
4.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述第二反射涂层包括光学透明的红外反射涂层。
5.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述至少多个第二部分布置成基本上与所述光伏电池对应。
6.根据权利要求1所述的光伏模块，其特征在于，所述至少多个第二部分共同布置成包括在所述第二衬底的一个面上的整个表面。
7.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述第一反射涂层包括所述第一反射涂层的至少一层。
8.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述第二反射涂层包括所述第二反射涂层的至少一层。
9.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述间隔包括布置成具有约3mm宽度的电池间隙和布置成具有约5mm宽度的线间隙的混合。
10.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述光伏电池包括布置成由密封剂进行封装。
11.根据任一前述权利要求所述的光伏模块，其特征在于，所述近红外波长包括950nm至1200nm之间的波长。
12.一种制造光伏模块的方法，所述光伏模块具有第一和第二衬底，被配置成光学透明；以及多个双面光伏电池，被配置成根据通过所述第一和第二衬底接收的光来发电，所述光伏电池布置在所述第一和第二衬底之间，并且被配置成彼此间隔，所述方法包括：
(i)提供所述第一和第二衬底；
(ii)在所述光伏电池之间提供电连接以将所述光伏电池电耦合在一起；和
(3)使用密封剂将所述光伏电池与所述第一和第二衬底进行封装，以获得所述光伏模块，所述第二衬底与所述第一衬底相对布置，
其中，为了能够进一步发电，所述第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，所述多个第一部分具有第一反射涂层以将穿过所述间隔的光反射到所述光伏电池，所述至少多个第二部分具有第二反射涂层以将近红外波长的光反射到所述光伏电池；和
其中，所述多个第一部分布置成与所述间隔对应。
13.一种光伏模块，包括：
第一和第二衬底，被配置成光学透明；和
多个双面光伏电池，所述多个双面光伏电池被配置成根据通过所述第一和第二衬底接收的光来发电，所述光伏电池布置在所述第一和第二衬底之间，并且被配置成彼此间隔，
其中，为了能够进一步发电，所述第二衬底具有多个部分，所述多个部分具有反射涂层，以将穿过所述间隔的光反射到所述光伏电池；和
其中，所述多个部分布置成与所述间隔对应。
14.根据权利要求13所述的光伏模块，其特征在于，所述反射涂层包括具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层。
15.一种光伏模块，包括：
第一和第二衬底，被配置成光学透明；和
多个双面光伏电池，所述多个双面光伏电池被配置成根据通过所述第一和第二衬底接收的光来发电，所述光伏电池布置在所述第一和第二衬底之间，并且被配置成彼此间隔，
其中，为了能够进一步发电，所述第二衬底具有至少多个部分，所述多个部分具有反射涂层，以将近红外波长的光反射到所述光伏电池。
16.根据权利要求15所述的光伏模块，其特征在于，所述反射涂层包括光学透明的红外反射涂层。
17.一种光伏模块，包括：
第一和第二衬底，被配置成光学透明；和
多个双面光伏电池，所述多个双面光伏电池被配置成根据通过所述第一和第二衬底接收的光来发电，所述光伏电池布置在所述第一和第二衬底之间，并且被配置成彼此间隔，
其中，为了能够进一步发电，所述第二衬底具有至少多个部分，所述多个部分配置有具有纹理化表面的层，以将穿过所述间隔的光及近红外波长的光反射到所述光伏电池。
18.根据权利要求17所述的光伏模块，其特征在于，所述具有纹理化表面的层包括布置成光学透明的光伏背板。
19.一种光伏模块，包括：
第一和第二衬底，被配置成光学透明；和
多个双面光伏电池，所述多个双面光伏电池被配置成根据通过所述第一和第二衬底接收的光来发电，所述光伏电池布置在所述第一和第二衬底之间，并且被配置成彼此间隔，
其中，为了能够进一步发电，所述第二衬底具有多个第一部分和至少多个第二部分，所述多个第一部分具有反射涂层，以将穿过所述间隔的光反射到所述光伏电池，所述至少多个第二部分配置有具有纹理化表面的层，以将近红外波长的光反射到所述光伏电池；以及
其中，所述多个第一部分布置成与所述间隔对应。
20.根据权利要求19所述的光伏模块，其特征在于，所述反射涂层包括具有二氧化钛、二氧化硅和氧化锌的混合物的涂层。
21.根据权利要求19所述的光伏模块，其特征在于，所述具有纹理化表面的层包括布置成光学透明的纹理化光伏背板。
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