CN110391782A - 太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能发电技术领域，公开了一种太阳能电池组件，包括组件本体，组件本体的向阳侧设置有若干凸棱，凸棱沿水平方向或倾斜方向延伸，各凸棱沿组件本体纵向排列。本发明提供的太阳能电池组件，在实际使用中，能使阳光入射角大幅减小，避免了因入射角过大造成的透射光线衰减，有效避免了大入射角的情况下太阳能电池组件转化效率低的问题；通过将各凸棱沿纵向排列，使得经某一凸棱反射后的光线能作为临近凸棱的入射光，充分利用反射光线，减小反射光的损失，进而增大射入至组件本体的光强，以提高太阳能的利用率；由于改变了光线的反射路径，可以有效避免高层建筑将正午阳光反射到地面，进而避免了眩光污染问题。

Description

太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，特别是涉及一种太阳能电池组件。
背景技术
为符合建筑的美学要求和降低建筑本身的能耗，BIPV(Building IntegratedPhotovoltaic，光伏建筑一体化)建筑因其安全性能高、安装方便、绿色环保等诸多优点受到了广大建筑设计师的青睐。
光伏幕墙是BIPV的一种，主要用于组成城市高层建筑外的玻璃幕墙。高层建筑中的玻璃幕墙通常只能竖直排布，且安装后角度不可调，使得其中的光伏阵列不得不偏离最佳安装角度，而光能的转化效率受该地区太阳高度角的影响较大。研究表明，当光线从空气进入玻璃时，随着入射角增大，透射光线的两个分量tp(p分量的透射系数)、ts(s分量的透射系数)和反射光线的两个分量rp(p分量的反射系数)、rs(s分量的反射系数)均不断下降，尤其是入射角大于70°之后，透射光线衰减更加明显。对于竖直排布的光伏幕墙，其光线的入射角即等于该地区太阳高度角，在正午阳光最强的时候，光伏幕墙接收到的光线的入射角最大，其光伏阵列的光能转化效率反而最低。例如，北京夏季的最大太阳高度角为73°26′，夏季正午，由于阳光入射角太大，会导致太阳能电池组件的转化效率下降约50％，造成光能的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池组件，以解决现有竖直安装的光伏幕墙中，阳光入射角较大时太阳能电池转化效率低的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池组件，包括组件本体，所述组件本体的向阳侧设置有若干凸棱，所述凸棱沿水平方向或倾斜方向延伸，各凸棱沿组件本体纵向排列。
优选地，所述凸棱为尖角凸棱。
优选地，设定所述尖角凸棱的上侧面与水平面的夹角为α、所述尖角凸棱的下侧面与水平面的夹角为β，则有15°≤α≤50°、60°≤α+β≤120°。
优选地，所述尖角凸棱的尖角角度为直角。
优选地，所述尖角凸棱相对所述组件本体的凸起高度不大于3mm。
优选地，所述尖角凸棱的下侧面为阶梯形面。
优选地，所述组件本体包括依次排布连接的背板、太阳能电池和前板，所述凸棱位于所述前板的外表面。
优选地，所述组件本体还包括位于所述前板外侧的增透减反层，所述凸棱位于所述增透减反层的外表面。
优选地，所述前板与所述增透减反层的材质相同。
优选地，所述增透减反层的材质为透明材质。
优选地，所述增透减反层的材质为透明塑料或透明玻璃。
优选地，所述太阳能电池为晶硅太阳能电池或薄膜太阳能电池。
本发明提供的太阳能电池组件，通过在组件本体的向阳侧设置若干凸棱，且将凸棱沿水平方向或倾斜方向延伸，将各凸棱沿纵向排列，即能改变竖直设置的光伏幕墙受光面的入射角大小。当正午时分太阳高度角较大时，光线以较大的入射角射向组件本体，而凸棱的主受光面与竖直面之间有一定的夹角，该夹角即相当于有凸棱和无凸棱时入射角的差值，相当于降低了实际照射在组件本体上的光线的入射角大小，避免了光线在入射角较大时造成的透射光线衰减，从而避免该情况下太阳能电池组件转化效率低的问题；通过将各凸棱沿纵向排列，使得经某一凸棱反射后的光线能作为临近凸棱的入射光，充分利用反射光线，减小反射光的损失，进而增大射入至组件本体的光强，以提高太阳能的利用率。采用本发明中的凸棱实现了增透减反的作用，使得入射到电池表面的光强为未采用凸棱时的光强的2倍以上。此外，凸棱还能改变光线的反射路径，可以有效避免高层建筑将正午阳光反射到地面，进而避免了眩光污染问题；
附图说明
图1为现有的BIPV/BAPV组件表面玻璃透射反射光的状态示意图；
图2为本发明实施例提供的太阳能电池组件透射反射光的状态示意图；
图3为本发明实施例提供的太阳能电池组件的结构示意图之一；
图4为图3的右视图；
图5为本发明实施例提供的太阳能电池组件的结构示意图之二。
附图标记：1、背板；2、太阳能电池；3、前板；4、尖角凸棱；41、上侧面；42、下侧面；43、棱线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供的太阳能电池组件，包括组件本体，组件本体取代了玻璃幕墙中竖直设置的普通钢化玻璃作为墙面，其安装形式基本上同传统玻璃幕墙相通。
组件本体的向阳侧凸起形成若干凸棱，凸棱沿水平或倾斜方向延伸，各凸棱沿纵向排列，以改变组件本体实际接收到的光线的入射角大小。
凸棱有多种结构形式，如可以为顶面削平的凸棱，其截面可以为梯形，也可以为不规则四边形。当凸棱截面为梯形时，与竖直面平行的那部分平面不会起到增透减反的作用，梯形结构中仅位于上方的倾斜面能起到减小入射角的作用；当凸棱截面为不规则四边形时，优选凸棱有两个斜向下的平面和一个斜向上的平面，位于上方的两个斜向下的平面能起到增透减反的作用，只是每个面对入射角减小的程度不同。凸棱可以为尖角凸棱，其截面为三角形，本实施例中，采用的凸棱为尖角凸棱。
下面针对尖角凸棱进行阐述。本实施例中，安装后的电池组件的立面朝南。如图3和图4中所示，尖角凸棱4沿水平方向延伸，各尖角凸棱4沿组件本体纵向排列。
以尖角凸棱4的棱线43为准，棱线43上方的面为上侧面41，棱线43下方的面为下侧面42。由于太阳高度角始终高于水平面或等于水平面，因此上侧面41形成为主向阳面，下侧面42主要受到位于其下方的凸棱的主向阳面反射光的照射，因此下侧面42形成为次向阳面。
具体的凸棱截面形状还可以如图2中所示，只要保证至少有一个斜向下的面以形成主向阳面、一个斜向上的面以形成次向阳面即可。
如图3中所示，设定尖角凸棱4的上侧面41与水平面的夹角为α、凸棱的下侧面42与水平面的夹角为β。如图1所示，不设置凸棱时，光线的入射角θ等于当时的太阳高度角，设置如图2中的凸棱时，光线入射方向不变，但实际的入射角变为入射光与凸棱上侧面法线之间的夹角，显然，实际的入射角相对于原入射角大幅减小，因而能大幅降低因入射角较大造成的透射光线衰减，进而提高进入太阳能电池的光强，提高光能转化率。如图2中所示，凸棱上侧面还改变了光线的反射路径，不设置凸棱时，原反射光的方向斜向下，设置凸棱后，反射光的方向变为斜向上，这样可以有效避免高层建筑将正午阳光反射到地面，进而避免了眩光污染问题。此外，通过将各凸棱沿纵向排列，使得经下方的凸棱反射后的光线能照射在临近的上方的凸棱的次向阳面上，作为临近的上方的凸棱的入射光，进而增大射入至组件本体的光强，以提高太阳能的利用率。
对于偏东向或偏西向的立面，凸棱沿倾斜方向延伸，各凸棱沿纵向排列。以东向立面为例，其接收到的光照方向不但有太阳高度角造成的垂直偏角，还有太阳方位角造成的水平偏角，因此对于东向的玻璃幕墙来说，阳光通常从其右上方射入，即南向阳光，此时凸棱的主要受光面应该朝向右上方，即凸棱斜向下倾斜。同理，对于西向立面的玻璃幕墙，凸棱斜向上倾斜排布。
本发明提供的太阳能电池组件，通过在组件本体的向阳侧设置若干凸棱，且将凸棱沿水平方向或倾斜方向延伸，将各凸棱沿纵向排列，即能改变竖直设置的光伏幕墙受光面的入射角大小。当正午时分太阳高度角较大时，光线以较大的入射角射向组件本体，而凸棱的主受光面与竖直面之间有一定的夹角，该夹角即相当于有凸棱和无凸棱时入射角的差值，相当于降低了实际照射在组件本体上的光线的入射角大小，避免了光线在入射角较大时造成的透射光线衰减，从而避免该情况下太阳能电池组件转化效率低的问题；凸棱还能改变光线的反射路径，可以有效避免高层建筑将正午阳光反射到地面，进而避免了眩光污染问题；此外，通过将各凸棱沿纵向排列，使得经某一凸棱反射后的光线能作为临近凸棱的入射光，充分利用反射光线，减小反射光的损失，进而增大射入至组件本体的光强，以提高太阳能的利用率。采用本发明中的凸棱实现了增透减反的作用，使得入射到电池表面的光强为未采用凸棱时的光强的2倍以上。
考虑到不同地区纬度的差异，本实施例中的尖角凸棱的尖角角度有一定限制。设尖角凸棱4的上侧面41与水平面的夹角为α、尖角凸棱的下侧面42与水平面的夹角为β，则有15°≤α≤50°、60°≤α+β≤120°。该角度设置能使太阳能电池组件适用于绝大部分地区的光伏建筑，即使在太阳高度角较大的地区，凸棱结构也能缩小实际的光线入射角，避免透射光线的衰减，使该地区的太阳能得到充分的利用。
在一些实施例中，尖角凸棱4的尖角角度为直角，如图2和图4中所示，即使α+β为90°，此时的α范围依然为15°≤α≤50°，这样既方便凸棱的加工，同时位于上方的凸棱不会对位于下方的凸棱的主向阳面造成遮挡，且同时能适应低太阳高度角入射和高太阳高度角入射的情况，具有普适性。
根据实际需要，尖角凸棱4相对组件本体的凸起高度h不大于3mm，凸起高度超过3mm，在室外环境中易受风沙影响，造成尖角凸棱4的折损，同时也会增加光线传导路径，造成不必要的光线损耗。
在一些实施例中，尖角凸棱的下侧面42可以制成为阶梯形结构，如图5中所示。这样在太阳高度角比较低、阳光趋向于水平入射时，能加强下侧面42对光线的透射，同时，可以使下侧面充分吸收临近的尖角凸棱上侧面的反射光，从而提高光线低角度入射时的增透减反能力。
本实施例中的太阳能电池2为晶硅太阳能电池或薄膜太阳能电池，或其他太阳能电池。
本实施例中，组件本体包括依次排布连接的背板1、太阳能电池2和前板3。如图4中所示，背板1和前板3用于保护太阳能电池2。前板的向阳侧设置若干尖角凸棱4，尖角凸棱4起到增透减反的作用，以增加照射在太阳能电池2上的光强。
更优选地，本实施例中的前板3的外侧设置有增透减反层，尖角凸棱位于增透减反层的外表面，如图4中所示。这样将起到增透减反效果的增透减反层和前板分离开来，使得前板3和增透减反层可单独生产，安装时仅需将增透减反层粘贴在前板3上即可，当带凸棱的增透减反层受风沙侵蚀磨损后，仅需更换粘贴新的增透减反层即可。
优选地，前板与增透减反层的材质相同，这样可以避免因材料不同产生的二次折射或反射问题，进而可以避免不必要的光能损失。
增透减反层的材质为透明材质，以方便光线穿过后照射在太阳能电池2上。如可以采用成本低的普通透明玻璃，或采用钢化透明玻璃以提高强度，或者采用透明塑料，如PET塑料(Polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸类塑料)等透明塑料，为的是保证足够的阳光透过增透减反层入射至组件本体上。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括组件本体，所述组件本体的向阳侧设置有若干凸棱，所述凸棱沿水平方向或倾斜方向延伸，各凸棱沿组件本体纵向排列。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述凸棱为尖角凸棱。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，设定所述尖角凸棱的上侧面与水平面的夹角为α、所述尖角凸棱的下侧面与水平面的夹角为β，则有15°≤α≤50°、60°≤α+β≤120°。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述尖角凸棱的尖角角度为直角。
5.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述尖角凸棱相对所述组件本体的凸起高度不大于3mm。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述尖角凸棱的下侧面为阶梯形面。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述组件本体包括依次排布连接的背板、太阳能电池和前板，所述凸棱位于所述前板的外表面。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述组件本体还包括位于所述前板外侧的增透减反层，所述凸棱位于所述增透减反层的外表面。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述前板与所述增透减反层的材质相同。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述增透减反层的材质为透明材质。
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