CN111327266A - 双面光伏太阳能电池板和太阳能电池板组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了双面光伏太阳能电池板和太阳能电池板组件。电池板包括至少一个透明层；双面光伏电池定位和布置成吸收两侧入射在其上的辐照度；和至少一个光学元件。为了形成组件，电池板连接到安装组件。在使用时，安装组件遮挡电池板第二侧的至少一部分，由于安装组件遮挡，一些电池经由电池板第二侧接收的辐照度少于其他电池，并且光学元件被布置成将经由电池板第一侧入射到其上的直接辐照度引导到电池子集的第一侧上，由此通过安装组件防止到达电池的第二侧至少一部分辐照度，由光学元件反射到电池的第一侧的辐照度所补偿。

Description

双面光伏太阳能电池板和太阳能电池板组件

技术领域

本发明总体上涉及双面光伏太阳能电池板和组件。

背景技术

在太阳能领域，传统的光伏电池板通常用于从太阳光发电。这些电池板通常由在太阳能模块内串联和并联连接的光伏电池阵列组成，每个电池由半导体衬底(例如单晶硅或多晶硅、多结III-V半导体电池等)组成。光伏电池与导体电连接在一起，以允许产生的电流从电池流到电输出。

由光伏电池产生的电流主要是电池转换效率和由电池吸收的辐射量的函数。对于给定的制造工艺，光伏电池通常不相同，因为电池效率的少量变化通常是不可避免的。在光伏电池的生产过程中，测试电池并根据电池测量的效率将其分成“箱(bin)”(组)。然后在将光伏电池组装成太阳能电池板时，任何给定的太阳能电池板中的电池被从“相同的箱”中选择以确保给定模块中的所有电池具有大致相同的测量效率。

由于太阳能电池板中的光伏电池通常串联连接(每个电池板具有少至一个串(string))，产生最小电流的电池用作限流器。因此，例如，当暴露于给定量的辐照度时，该串联中效率最低的电池设置整个电路的电流。因此，遮蔽会对太阳能电池板性能产生重大影响。例如，如果串联连接的电池板中的一个电池被遮蔽100％，则整个电池板电路的输出可以减小到零。

例如，对该遮蔽问题的一种提出的解决方案包括：包括旁路二极管以在太阳能电池板内产生子串(substring)。当一个电池或子串开始限制电流时(由于遮蔽或其他原因)，功率下降直到达到阈值并且电流开始流过旁路二极管，从而有效地隔离电路中表现不佳的子串。

通常，电池板包括3至6个这样的子串。在这样的布置中，单个电池的100％遮蔽分别将电池板的总功率输出减小大约三分之一到六分之一。这仍然是整体功率输出的显著损失，并且需要包括旁路二极管的额外组装和材料成本。另外，在前述的示例中，在表现不佳的电池将电流减小小于三分之一或六分之一(视情况而定)的情况下，旁路二极管不对功率输出提供任何改进。

还有通过利用能够经由其前表面和后表面吸收光的双面光伏电池来增加太阳能电池板的发电量的工作。除了吸收来自太阳的直射光和来自天空的漫射光外，双面电池板也可以吸收来自地面的反射光和来自地平线附近低处的光(取决于它们的取向)。然而，利用双面电池的太阳能电池板仍然由于遮蔽而遭受功率降低，并且太阳能电池板安装结构和硬件可以进一步在电池板的背面或前面上的一些光伏电池上产生遮蔽，这取决于具体的安装结构。

因此，需要一种解决上述不便之处的太阳能电池板组件。

发明内容

本发明的目的是改善存在于现有技术中的至少一个不便之处(在上文中提到的那些之一，或其他)。

现有技术的一些实施例提供了一种适于安装在安装结构上的双面光伏电池板。该电池板包括至少一串双面太阳能电池和透明材料，该透明材料允许光从两侧被至少一个双面电池吸收。电池板所附接的安装结构至少部分地遮挡阵列中的至少一个双面太阳能电池。由于在电池板中的相同串中的太阳能电池之间的可变间隔以及位于太阳能电池之间的间隔中的光学层(其将电池板的顶部和底部中的一个或两者上的一些入射光重定向到至少一个部分遮挡的在阵列中的太阳能电池中)，从部分遮挡的太阳能电池中提高电流。这可以减少或消除(即减少到零)部分遮蔽的太阳能电池充当其余双面电池的限流器的程度。

在现有技术的一些实施例中，提供了一种双面光伏太阳能电池板，其具有第一侧和与第一侧相对的第二侧。电池板包括至少一个透明层；由所述至少一个透明层支撑的多个双面光伏电池，所述多个电池分布在所述至少一个透明层上，每个所述光伏电池的第一侧被定位和布置成吸收入射在所述电池板的第一侧上的辐照度，每个所述光电电池的第二侧被定位和布置成吸收入射在所述电池板的第二侧上的辐照度；至少一个光学元件由所述至少一个透明层支撑并设置在所述多个电池中的一些电池之间，在使用时，电池板连接到安装组件，并且所述安装组件的至少一部分遮蔽所述电池板的第二侧的至少一部分，所述多个电池的电池子集的第二侧由于安装组件的遮挡，通过电池板的第二侧接收的辐照度小于所述多个电池的其他电池的第二侧接收的辐照度，所述至少一个光学元件被在电池板内构造、定位、定向和布置，将经由电池板的第一侧入射在其上的至少一些辐照度导向所述电池的子集的第一侧，由此通过安装组件阻止到达所述电池子集的第二侧的至少一部分辐照度被所述至少一个光学元件发射到所述电池子集的电池的第一侧的辐照度所补偿。

在一些实施例中，至少一个光学元件是至少一个反射光学元件。

在一些实施例中，至少一个光学元件是三个光学元件；每个光学元件延伸过电池板；其中一个光学元件延伸通过电池板的中心；其余两个光学元件平行电池板的中心的光学元件的相对侧并设置在延伸通过电池板的中心的光学元件的相对侧上。

在一些实施例中，至少一个光学元件是两个反射光学元件；每个反射光学元件延伸过所述电池板；所述反射光学元件设置在所述电池板的相对侧上。

在一些实施例中，至少一个光学元件设置成邻近所述电池板的外边缘。

在一些实施例中，安装组件包括支撑所述电池板的外边缘的框架；至少一个光学元件是四个反射光学元件；每个反射光学元件设置成邻近电池板的一个外边缘；并且所述电池子集中的至少一些设置成邻近所述反射光学元件。

在一些实施例中，所述至少一个透明层是第一透明层；所述电池板还包括第二透明层；所述多个光伏电池设置在所述第一透明层和所述第二透明层之间。

在一些实施例中，所述多个双面光伏电池串联电连接。

在一些实施例中，电池子集中的至少一个电池和其他电池中的至少一个电池串联电连接。

在一些实施例中，至少一个反射光学元件包括一系列反射小平面(facet)，所述反射小平面延伸过电池板宽度，大致平行于所述电池子集。

在一些实施例中，所述电池子集与所述多个电池中的其他电池的行与行之间的间隔大于所述多个电池的其他电池的行之间的间隔。

在另一方面，提供了一种太阳能电池板组件，其包括根据任何上述实施例的至少一个双面太阳能电池板和连接到所述至少一个电池板的所述安装组件。

在一些实施例中，所述安装组件包括至少一个扭转管；所述至少一个电池板连接到所述至少一个扭转管；所述至少一个光学元件延伸过所述至少一个电池板，平行于所述至少一个扭转管。

在一些实施例中，所述安装组件包括扭转管；所述至少一个电池板是第一电池板和第二电池板；所述第一电池板的至少一个光学元件设置成邻近所述第一电池板的第一外边缘；所述第二电池板的至少一个光学元件设置成邻近所述第二电池板的第一外边缘；所述第一电池板连接到所述扭转管，靠近相应的第一外边缘；所述第二电池板连接到所述扭转管，靠近相应的第一外边缘；以及所述第一电池板的至少一个光学元件、所述第二电池板的至少一个光学元件和所述扭转管彼此平行布置。

在一些实施例中，所述安装组件包括两个支撑桁架；所述至少一个电池板连接到所述支撑桁架；所述至少一个光学元件延伸过所述至少一个电池板，平行于所述支撑桁架。

在一些实施例中，所述安装组件包括矩形框架；所述至少一个电池板经由所述至少一个电池板的外边缘由所述矩形框架支撑；所述至少一个光学元件是四个反射光学元件；每个反射光学元件设置成邻近所述电池板的一个外边缘；并且所述电池子集中的至少一些电池设置成邻近所述反射光学元件。

根据又一方面，提供了一种双面光伏太阳能电池板，其包括至少一个透明层；由所述至少一个透明层支撑的第一多个双面光伏电池，所述第一多个电池中的每个光伏电池具有第一表面积；由所述至少一个透明层支撑的第二多个双面光伏电池，所述第二多个电池中的每个光伏电池具有第二表面积，所述第二表面积大于所述第一表面积，所述第一多个电池中的每个双面光伏电池和所述第二多个电池中的每个双面光伏电池具有第一侧和第二侧。

在一些实施例中，当电池板在使用中时，电池板连接到安装组件，每个电池的第一侧被布置和定向成经由所述电池板的第一侧直接接收太阳辐照度，安装组件的至少一部分遮挡电池板的第二侧的至少一部分，电池板的第二侧与电池板的第一侧相对，由于安装组件的遮挡，第二多个电池的至少一个子集经由电池板的第二侧接收的辐照度小于其他电池经由电池板的第二侧接收的辐照度，被第二多个电池的子集的第二侧上的安装组件遮挡的至少一部分辐照度由与第一多个电池相比的第二多个电池的子集的更大的表面积的更大的辐照度收集所补偿。

在一些实施例中，第一多个电池中的至少一些电池以串联的方式电连接到第二多个电池中的至少一些电池。

在一些实施例中，第二多个双面光伏电池中的每一个电池由并联电连接的至少两个较小的双面光伏电池形成。

在又一方面，提供了一种双面光伏太阳能电池板，其具有第一侧和与第一侧相对的第二侧。电池板包括至少一个透明层；由所述至少一个透明层支撑的多个双面光伏电池，所述多个电池分布在至少一个透明层上，每个光伏电池的第一侧被定位和布置成吸收入射在电池板的第一侧上的辐照度，并且每个光伏电池的第二侧被定位和布置吸收入射到电池板第二面的辐照度；至少一个光学元件由所述至少一个透明层支撑并设置在所述多个电池中的一些电池之间，所述至少一个光学元件被构造、定位、定向和布置在电池板内，以将经由电池板的第一侧入射到其上的至少一些辐照度引导到围绕所述至少一个光学元件设置的电池子集的第一侧上，电池子集和多个电池的其他电池的行与行之间的间隔大于多个电池的其他电池的行之间的间隔。

在又一方面，提供了一种双面光伏太阳能电池板，其包括至少一个透明层；由所述至少一个透明层支撑的第一多个双面光伏电池，所述第一多个电池中的每个光伏电池具有第一效率；由所述至少一个透明层支撑的第二多个双面光伏电池，所述第二多个电池中的每个光伏电池具有第二效率，所述第一多个电池和第二多个电池的每个光伏电池具有第一侧和第二侧，所述第二效率大于所述第一效率；当使用时，电池板连接到安装组件，每个电池的第一侧布置和定向成经由电池板的第一侧接收直接的太阳辐照度，至少一部分安装组件遮挡电池板的第二侧的至少一部分，电池板的第二侧面与电池板的第一侧面相对，由于安装组件的遮挡，第二多个电池的至少一个子集经由电池板的第二侧接收的辐照度比其他电池更少，并且由第二多个电池的子集的第二侧上的安装组件遮挡的至少一部分辐照度通过与第一多个电池相比的第二多个电池的子集的收集辐照度的更高效率所补偿。

在一些实施例中，第一多个电池中的至少一些电池串联电连接到第二多个电池中的至少一些电池。

出于本申请的目的，应当在太阳能电池板的参考系中理解与空间取向相关的术语，例如顶部和底部，其中顶部表面是朝向天空取向的表面。当分别地描述或参考太阳能电池板的部件或子组件时，与空间取向有关的术语应当理解为当这些部件或子组件安装在太阳能电池板中时理解它们，除非在本申请中另有说明。

本发明的实施例各自具有至少一个上述目的和/或方面，但不一定具有所有目的和/或方面。应当理解，由于试图获得上述目的而导致的本发明的一些方面可能不满足该目的和/或可能满足本文未具体叙述的其他目的。

从以下说明书、附图和所附的权利要求，本发明的实施例的附加和/或替代特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

为了更好地理解本发明以及其他方面和其进一步的特征，参考以下描述，该描述与附图结合使用，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的示意性示出的太阳能电池板组件的侧视图；

图2是图1的太阳能电池板组件的部分的放大视图；

图3是图1的太阳能电池板组件的太阳能电池板和扭转管的顶部前侧的立体图；

图4是图3的太阳能电池板的俯视图；

图5是沿图4的5-5线截取的图3的太阳能电池板的局部剖视图；

图6是根据本发明的另一实施例的太阳能电池板组件的顶部前侧的立体图，其中安装组件以虚线示出。

图7是根据本发明的另一实施例的太阳能电池板组件的立体图；

图8是图7的太阳能电池板组件的太阳能电池板的俯视图；

图9是根据本发明的另一实施例的太阳能电池板组件的俯视图，包括太阳能电池板和对应框架；

图10是图9的太阳能电池板组件沿图9中10-10线截取的局部剖视图；

图11是根据本发明的又一实施例的太阳能电池板的俯视图；

图12A是沿图11的12-12线截取的图11的太阳能电池板组件的剖视图；

图12B是包括图11的太阳能电池板的太阳能电池板组件的又一实施例的剖视图；

图13是根据本发明的又一实施例的太阳能电池板的俯视图；

图14是图13的太阳能电池板组件沿图13中的14-14线截取的剖视图；和

图15是根据本发明的又一个实施例的太阳能电池板的俯视图。

应注意，附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

现在将结合附图更详细地描述本发明。

参考图1，示出了根据本发明的实施例的双面太阳能电池板组件100。太阳能电池板组件100通常是相同或类似组件的阵列的一部分，但是为了简单起见，这里仅描述和示出了一个组件100。

太阳能电池板组件100包括安装在单轴跟踪安装组件120上的双面太阳能电池板200，已示意性地示出。根据该实施例，能够构想该组件100可以包括一个以上的太阳能电池板200。将在下面更详细地描述双面太阳能电池板200。

安装组件120包括用于支撑组件100的剩余部分的支撑柱130，已示意性地示出。其他实施例的柱130的结构可能会有所不同。在一个非限制性示例中，支撑柱130可以通过稳定支脚来保持。在其他实施例中，支撑柱130可以由不同的支撑结构代替。在一些实施例中，安装组件100可以由不同的支撑结构代替。在一些实施例中，安装组件100是由加利福尼亚州弗里蒙特的NEXTRACKER公司商业化的NX Horizon，由美国专利号9,905,717描述，通过引用并入本文。

安装组件120还包括可旋转地连接到支撑柱130的扭转管150。太阳能电池板200紧固到扭转管150，使得扭转管150相对于支撑柱130的旋转定向太阳能电池板200。扭转管150的旋转使电池板200在一整天内定向到优选的角度，以便最大化由此产生的功率。

虽然未明确示出，但是安装组件120还包括马达、电子器件等，以控制扭转管150和太阳能电池板200的运动，以及用于收集由太阳能电池板200产生的电力的电连接。

进一步参考图2至5，现在将更详细地描述双面太阳能电池板200。

双面太阳能电池板200包括顶部透明层210和底部透明层212。在本实施例中，透明层210,212是平行的平板玻璃板210,212。根据实施例，可以构想透明层210，212可以由聚酯或另一种透明聚合物形成。在各种实施例中，透明层来自任何数量的刚性透明材料中的一种或多种。

双面太阳能电池板200还包括夹在透明层210,212之间并由透明层210,212支撑的多个双面光伏电池220。在一些实施例中，多个双面光伏电池220是加拿大安大略省圭尔夫的Canadian Solar Inc.生产的多晶射极钝化及背电池(PERC)电池。电池220用弹性体层压在透明层210,212之间。在一些实施例中，能够构想电池220和层210,212可以附加地或替代地与聚合物材料层压，例如乙烯-乙酸乙烯酯或聚烯烃。在一些实施例中，还构想可以使用硅氧烷或环氧树脂。在其他实施例中，可以使用其他材料。还可以构想，电池板200可以由一个玻璃板形成，其上可以层压光伏电池220。双面光伏电池吸收来自电池两个相对侧的辐照度。在本实施例中，每个光伏电池220的顶侧223被定位和布置成吸收入射在电池板200的顶侧203上的辐照度，并且每个光伏电池220的底侧225被定位和布置成吸收入射在电池板200的底侧205上的辐照度。光伏电池220全部串联连接，具有三个旁路二极管(未示出)。能够构想光伏电池220的部分可以串联连接在一组并联连接的子串中。根据该实施例，还可以构想，电池板200可以包括更多或更少的旁路二极管。

虽然光伏电池220通常以阵列分布，但至少从图3可以看出，电池220的不同行之间的间隔在电池板200上变化。具体地，在电池板200的中心周围的电池220之间的间隔207大于其他电池220的各行之间的间隔209。根据实施例，能够构想电池240的各行之间或电池220的横向行之间的间隔可以是不同的。例如，在另一个实施例中，间隔207将大于或小于所示的间隔。在另一示例实施例中，间隔209也可以更大或更小。

双面太阳能电池板200还包括三个光学元件240,242，其设置在围绕电池板200的中心设置的光伏电池220之间。中心光学元件240设置在电池板200的中心，其余两个光学元件242设置在中心光学元件240的相对侧。在本实施例中，光学元件242设置在与电池板200的中心与中心光学元件240等距离的位置，但在其他实施例中可能不是这种情况。

每个光学元件240,242在电池板200的宽度232上延伸并且设置在电池板200的中心的光伏电池220之间。光学元件240被构造、定位、定向和布置在电池板200内，以将入射到其上的至少一些辐照度引导到电池220的子集的顶侧上，将在下面更详细地描述。所示实施例中的光学元件240,242是三个反射光学元件240,242。中心光学元件240延伸穿过电池板200的中心，大致与扭转管150对齐并平行于扭转管150。另外两个元件242平行于中心元件240并设置在中心元件240的相对侧。可以构想，电池板200可包括更多或更少的光学元件240，242。在其他实施例中，光学元件(类似于本实施例中图3所示的元件)位于电池板上的不同位置。

在所示实施例中，光学元件240,242是反射光学元件240。具体地，每个反射光学元件240,242由一系列反射小平面(facet)或平面角形成，以反射入射在其上的光。小平面延伸过电池板200的宽度232，大致平行于电池220的各行，包括易于遮蔽的那些行。每个光学元件240,242包括用于在两个长度方向上反射的小平面(垂直于宽度232)。这样，每个光学元件240,242具有整体大致Z字形形状，但是这可以根据不同的实施例而变化。每个光学元件240,242由铝薄片形成，压制成反射小平面形式。在一些其他实施例中，光学元件240,242可以通过热压印聚合物膜，例如聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))并随后用聚合物镜面涂覆如铝或银等金属镜面而形成。在一些其它实施例中，通过在诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的另一聚合物膜的衬底上的聚合物树脂(如PMMA)的UV铸造，然后镜面涂覆UV铸造光学微结构而形成光学元件240,242。

在一些实施例中，反射光学元件240中的一个或多个反射光学元件可以是不同的形式，例如以光滑的镜面形式。还能够构想光学元件240可以是用于将入射在其上的光重定向到周围的光伏电池220上的其他光学元件。例如，光学元件240可以包括衍射元件。光学元件240由透明层212支撑，其反射表面朝向电池板200的顶侧。

如上所述，光学元件240布置成将入射在其上的至少一些光引导到一些光伏电池220上。现在将参考图1和2更详细地说明太阳能电池板200和安装组件120在使用中的相对布置。

如上所述，双面光伏电池220从其顶表面和底表面吸收辐照度以产生电流。太阳能板200通常(通过单轴跟踪安装组件120)定向，使得电池板200的顶表面203和电池220的顶表面223直接接收来自太阳的入射光(光线80)。光也入射太阳能电池板200周围的区域，并且入射在包括地面在内的其他表面上(光线90)。然后，双面光伏电池220的底侧225通常接收从地面散射或反射的穿过底部透明层212的光(光线91)。在一些情况下，光可以进一步从安装组件100、相邻的组件100等反射，并且入射在电池板200的底侧。还可以构想根据太阳和电池板200的相对位置，双面电池220的底侧可以接收来自低地平线散射的光。

然而，光伏电池220的子集的底侧被安装组件120，尤其是扭转管150遮蔽。如图2中更详细地所示，一些光(例如光线93)从地面反射向电池板200的底侧，但是由延伸过电池板200的扭转管150遮挡。虽然特定的遮蔽图案根据电池板200的取向、太阳在天空中的位置等而改变，但遮蔽通常最可能发生于扭转管150附近的光伏电池220。

作为示例，光伏电池221和222通常是串联连接的相同的电池，电池221,222选自相同的箱，因此具有大致相同的效率。两个电池221,222都从它们的顶表面(来自光线80)吸收(通常等量的)辐照度。电池221从其地面反射或散射的底面(光线91)吸收辐照度。然而，电池222被扭转管150遮蔽(由虚线93表示)，使得电池222经由其底表面吸收较少的光或不吸收光。仅基于光线80,91,93，电池222将产生的电流比电池221少。然后，当光伏电池221,222串联连接时，电池222将作为电池221产生的电流的限流器。然后，将减少经由电池221的后侧吸收的光的益处。

然而，通过本发明，包含光学元件240有助于补偿由扭转管150阻挡的辐照度，使得由电池222产生的电流增加。光学元件240被构造、定位、定向和布置在电池板200内，以经由电池板的第一侧引导入射到其上的至少一些辐照度到电池220中的一些电池的顶侧上。这样，由于光学元件240反射到这些电池220的顶侧上的辐照度，通过安装组件120阻止到达电池底侧的至少一部分辐照度得到补偿。由于靠近扭转管150的光伏电池220通常最可能被遮挡，所以光学元件240被布置成将光引导到那些光伏电池220上。

具体地，入射在电池板200的顶侧上的一些光(光线83)入射在邻近电池222的光学元件240上，而不是被一个光伏电池220吸收。

然后，光学元件240将光反射向顶部透明层210，其中几乎所有光都经历全内反射(TIR)，其接着将光引导到电池222的顶表面上。然后，电池222从来自太阳(光线80)的直接入射在电池222上的辐照度以及从光学元件240重定向的辐照度产生电流。虽然所示实施例利用反射和TIR将辐照度引导到电池222上，可以构想实现不同的布置。作为一个非限制性示例，电池板200可以包括用于将光从光学元件240传播到一个或多个电池220的波导。

应该注意的是，光通常会入射在所有光学元件240上，而光学元件240又将光反射到围绕光学元件240的电池220上。根据具体实施例和电池板200的取向，这可以包括在任一侧都没有被遮蔽的电池220。可以由这些电池220产生的电流通常将大于其余电池220产生的电流，并且来自这些电池220的电流输出通常将受到电池板200的其余电池220的限制，这些其余电池220不从两侧接收光，不从光学元件240接收光。

参考图6，以太阳能电池板组件300和两个双面太阳能电池板400的形式示出了本发明的另一个非限制性实施例。类似于太阳能电池板200的元件的太阳能电池板400的元件保持相同的附图标记，并且通常不再描述。

太阳能电池板组件300包括具有扭转管150的安装组件120，如上所述。在该实施例中，两个电池板400连接到扭转管150。每个电池板400在其外边缘404中的一个外边缘附近连接到扭转管150，使得每个电池板400的大部分远离扭转管150延伸。

太阳能电池板400与电池板200类似地构造，但是由于相对于扭转管150的安装布置，易于遮蔽的区域(以及电池220)被不同地定位。为了补偿可能的遮蔽，每个电池板400包括两个光学元件440,442；除了它们的布置之外，光学元件440,442的细节大致与元件240相同。一个光学元件440设置成邻近连接到扭转管150的外边缘404。每个电池板400的另一个光学元件442设置在两行电池220之间，但是仍然大致靠近连接到扭转管150的电池板400的外边缘404。

在太阳能电池板组件300的本实施例中，两者电池板400的光学元件440和扭转管150彼此平行布置。可以构想，电池板400可以包括更多的光学元件440。还可以构想，电池板400可以仅包括一个光学元件440，这取决于具体实施例。由于组件300包括两个相同的电池板400，进一步构想组件300可包括太阳能电池板400的两个不同实施例。而两个电池板400以镜像布置连接到扭转管150以平衡扭转管150上的力，可以构想，根据具体实施例，可以使用以偏移布置的方式连接到杆150的一个这样的太阳能板400。

参考图7和8，示出了具有双面太阳能电池板600的相应实施例的太阳能电池板组件500的又一个非限制性实施例。与太阳能电池板200的元件类似的太阳能电池板600的元件保持相同的附图标记，通常将不再说明。

太阳能电池板组件500包括支撑双面太阳能电池板600的双桁架式单轴跟踪安装组件520。安装组件520包括用于支撑组件500的其余部分的支撑结构530和相对于结构530旋转的半圆形杆540。根据具体实施例，能够构想与图示的结构不同的结构。

半圆形杆540连接到两个支撑桁架550，支撑桁架550沿着电池板600的后侧延伸。支撑结构530和杆540大致偏移到电池板600的侧面，以便最小化潜在的光阻挡，尽管可以构想不同的布置。然而，类似于扭转管150，支撑桁架550阻挡电池板600的底侧的一部分接收光并且还可能在电池板600的底侧的相邻部分上投射阴影。

对于该特定实施例，电池板600包括双面光伏电池220和延伸过电池板600的宽度的两个反射光学元件640。光学元件640的细节大致与元件240相同，而它们在电池板600上的布置不同。反射光学元件640设置在电池板600的中心的相对侧上并且大致与支撑桁架550对齐并平行。这样，光学元件640被布置成将光反射到最易受到支撑桁架550遮蔽的电池220上，如图所示的电池620。

在图9和10中示出具有双面太阳能电池板800的对应实施例的太阳能电池板组件700的又一个非限制性实施例。与太阳能电池板200的元件类似的太阳能电池板800的元件保持相同的附图标记，通常不再描述。

作为跟踪系统的替代或补充，一些太阳能电池板安装在框架中，框架可以固定或连接到不同的安装装置。在太阳能电池板组件700中，双面太阳能电池板800由包括矩形框架720的安装组件保持。电池板800由矩形框架720经由电池板800的外边缘支撑。框架720的一部分围绕电池板800的边缘用于固定电池板800。

电池板800包括双面光伏电池220和沿不同方向横跨电池板800延伸的四个反射光学元件840。除了它们在电池板800中的布置之外，光学元件840的细节通常与元件240相同。可以构想光学元件840可以构造成大致沿相同方向反射，而与那些光学元件840的布局无关。例如，在一些实施例中，每个光学元件840的反射小平面可以定向成在相同方向上反射光，而光学元件840自身在电池板800上沿不同方向延伸。

每个反射光学元件840大致设置在电池板800的外边缘804中的一个外边缘附近的一些电池220之间。具体地，光学元件840通过一个电池220与外边缘804隔离。这样，光可以被重定向到易被围绕和支撑外边缘804的框架720遮蔽的周围电池220上。当光学元件840中的两个延伸过电池板800时，这两个光学元件840被隔断。可以构想四个光学元件840可以是更多或更少的元件840，这取决于特定实施例。

参考图11,12A和12B，将描述双面太阳能电池板900的另一个非限制性实施例。类似于太阳能电池板200的元件的太阳能电池板900的元件保持相同的附图标记，并且通常不再描述。

在图11和12A中示出太阳能电池板900，其安装在框架720中，如上所述。太阳能电池板900包括四个光学元件940；除了它们在电池板中的布置之外，光学元件940的细节通常与元件240相同。光学元件940设置成邻近电池板900的外边缘，并且大致围绕电池220，使得在光学元件940和外边缘904之间没有电池220。根据实施例，可以构想电池板900可以包括更多或更少的光学元件940。在一些实施例中，电池板900可包括围绕电池220设置的一个光学元件。例如，光学元件940可整体连接到一个光学元件。

可以看出，光学元件940通常形成围绕电池220的边界，其中一些电池220设置成邻近光学元件940。因此，被框架720阻挡并被阻止入射到电池220的后侧的至少一些光被重定向到那些相同电池220的顶侧上的附加光所补偿。

图12B以剖面图示出了框架905的另一可能实施例，其中框架905可用于支撑电池板900。而在框架905阻挡较少的电池板900顶侧时，框架905的部分仍然会遮挡电池板900的底侧。

参考图13和14，现在将描述安装在单轴跟踪安装组件120中的太阳能电池板1000的另一个非限制性实施例。与太阳能电池板200的元件类似的太阳能电池板1000的元件保持相同的附图标记，并且通常不再描述。

双面光伏太阳能电池板1000包括两组不同的双面光伏电池：光伏电池220和大致设置在电池板1000的中心的光伏电池1020。与前面的实施例一样，一个或多个电池220串联电连接到一个或多个电池1020。

当电池板1000连接到安装组件120时，两行电池1020布置成与扭转管150设置的位置大致对齐并平行。两行电池1020的位置大致位于最容易被紧固到电池板1000的中心的扭转管150遮挡的区域。可以构想电池板1000可包括更多或更少的电池1020。还可以构想电池1020可以不同地布置，例如，在使用不同安装组件的实施例中，电池1020是设置在电池板1000的不同区域中。在一个非限制性示例中，电池板1000可以经由其一个外边缘安装到扭转管150(类似于电池板400)，然后，可以将电池1020设置在电池板1000的外边缘附近。

电池1020具有比电池220更大的有效表面积(在顶侧和底侧)，如图中所示更大，这允许电池1020吸收入射到电池板1000两侧更大部分的辐照度。因此，在该实施例中，安装组件120在电池1020的底侧遮盖的至少一部分辐照度被与电池220相比具有更大表面积的电池1020收集的更大辐照度所补偿。因此，在该实施例中，穿过给定一串电池220,1020的电流，通过电池1020从经由其顶面吸收的辐照度产生更高的电流(由于更大的表面积)而维持，这应该使电池220产生的电流与从顶侧和底侧吸收的辐照度更紧密地匹配。

如通常所示，光伏电池220是“半电池”，或被切成两半的标准化的光伏电池。在本实施例中，电池1020是完整尺寸的电池1020。根据实施例，电池220,1020可以具有不同的尺寸。例如，电池220可以是完整尺寸标准电池，电池1020可以是更大的非标准光伏电池。在本实施例中，电池1020与电池220的表面积比为2：1，但是在不同的实施例中，较大电池与较小电池的比率可以更大或更小。还可以构想电池1020可以由两个较小的双面光伏电池形成，它们是并联电连接，接着在它们相应的串中连接。在这样的布置中，电池将产生对应于具有与两个并联连接的电池相等的表面积的一个电池的电流。

参考图15，现在将描述安装在单轴跟踪安装组件120中的双面太阳能电池板1100的另一个非限制性实施例。与太阳能电池板200的元件类似的太阳能电池板1100的元件保持相同的附图标记，并且通常不再描述。

电池板110包括由透明层210,212支撑的两种类型的双面光伏电池。第一类型的电池220具有给定的效率并且通常设置在如图电池板200的阵列中，而不是设置在电池板1100的中心部分中。第二类型的电池1120设置在电池板1100的中心部分中，在布局、尺寸和布置方面类似，但是其效率大于电池220的效率。电池220与电池1120串联电连接，但是可以构想，仅电池220,1120中的一些电池可以串联连接在一起。

如前所述，当安装组件120的一部分遮挡电池板1100的底侧的一部分时，由于安装组件120的遮挡，一个或多个电池1120经由电池板1100的底侧接收的辐照度比电池220接收的辐照度更少。然而，在本实施例中，可能的遮蔽区域中的电池子集已被更高效的双面光伏电池1120(在图中通过交叉影线标识)所取代。这样，安装组件120遮挡的至少一部分辐照度至少部分地被与电池220相比的电池1120收集辐照度的更高效率所补偿。对于相同的顶侧辐照度，电池1120产生比电池220更大的电流。因此，当电池220从顶侧和底侧辐照度两者产生电流时，电池1120由于它们的顶侧辐照度而产生类似的电流，即使在电池1120中的一些电池或全部电池的底侧被遮盖。

两个不同效率电池220,1120的混合布置有助于平衡电流，同时还略微更节约成本。更有效的电池1120通常更昂贵，但仅用于电池板1100的小区域。虽然电池板1100在中心的四行中包括更高效率的电池1120，但是可以构想，电池板1100可以包括更多或更少的更高效率的电池1120。

上述各种不同的实施例提供了不同的单个结构，这些单个结构是形成双面太阳能电池板和太阳能电池板组件的不同方式，其解决了底侧或背侧遮蔽的问题。然而，该发明并未受到如此限制。该发明的其他实施例将采用这些结构中的两个或更多个一起来实现期望的结果。例如，根据本发明的实施例可以包括具有不同尺寸和/或不同效率的电池，并且在一些情况下可以与光重定向结构组合在一起。

在任何所描述和说明的实施例中，可以构想光伏电池的数量和布置可以是不同的。每个和任何上述电池板可包括更多或更少的总光伏电池。根据任何特定实施例，光伏电池的特定分布也可以变化。

对本领域发明人员来说，对本发明的上述实施例的修改和改进可以变得显而易见。前面的描述旨在是示例性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种双面光伏太阳能电池板，具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述电池板包括：

至少一个透明层；

多个双面光伏电池，其由所述至少一个透明层支撑，所述多个电池分布在所述至少一个透明层上，

每个光伏电池的第一侧被定位和布置成吸收入射在所述电池板的第一侧上的辐照度，每个光伏电池的第二侧定位和布置成吸收入射在所述电池板的第二侧上的辐照度；和

至少一个光学元件，其由所述至少一个透明层支撑并设置在所述多个电池中的一些电池之间，

在使用时，所述电池板连接到安装组件，并且

所述安装组件的至少一部分遮蔽所述电池板的第二侧的至少一部分，所述多个电池中的电池子集的第二侧经由所述电池板的第二侧接收的辐照度少于所述多个电池的其他电池的第二侧接收的辐照度；

所述至少一个光学元件被构造、定位、定向和布置在所述电池板内，以将经由所述电池板的第一侧入射到其上的至少一些辐照度引导到所述电池子集的第一侧上，由此通过所述安装组件阻止到达所述电池子集的电池的第二侧的至少一部分辐照度，被由所述至少一个光学元件反射到所述电池子集的电池的第一侧上的辐照度所补偿。

2.根据权利要求1所述的电池板，其特征在于，所述至少一个光学元件是至少一个反射光学元件。

3.根据权利要求1所述的电池板，其特征在于：

所述至少一个光学元件是三个光学元件；

每个光学元件延伸过所述电池板；

其中一个光学元件延伸通过所述电池板的中心；和

其余两个光学元件平行于延伸通过所述电池板的中心的光学元件并设置在延伸通过所述电池板的中心的光学元件的相对侧上。

4.根据权利要求1所述的电池板，其特征在于：

所述至少一个光学元件是两个反射光学元件；

每个反射光学元件延伸过所述电池板；和

所述反射光学元件设置在所述电池板的中心的相对侧。

5.根据权利要求1所述的电池板，其特征在于，所述至少一个光学元件设置成邻近所述电池板的外边缘。

6.根据权利要求1所述的电池板，其特征在于：

所述安装组件包括支撑所述电池板的外边缘的框架；

所述至少一个光学元件是四个反射光学元件；

每个反射光学元件设置成邻近所述电池板的一个外边缘；和

所述电池子集中的至少一些电池设置成邻近所述反射光学元件。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池板，其特征在于：

所述至少一个透明层是第一透明层；

所述电池板还包括第二透明层；和

所述多个光伏电池设置在所述第一透明层和所述第二透明层之间。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电池板，其特征在于，所述多个双面光伏电池是串联电连接。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电池板，其特征在于，所述电池子集中的至少一个电池和所述其他电池中的至少一个电池串联电连接。

10.根据权利要求2所述的电池板，其特征在于，所述至少一个反射光学元件包括一系列反射小平面，所述反射小平面延伸过所述电池板的宽度，大致平行于所述电池子集。

11.根据权利要求1所述的电池板，其特征在于，所述多个电池的所述电池子集和所述其他电池的行与行之间的间隔大于所述多个电池的其他电池的各行之间的间隔。

12.一种太阳能电池板组件，包括：

根据权利要求1所述的至少一个双面太阳能电池板；和

连接到所述至少一个电池板的所述安装组件。

13.根据权利要求12所述的太阳能电池板组件，其特征在于：

所述安装组件包括至少一个扭转管；

所述至少一个电池板连接到所述至少一个扭转管；和

所述至少一个光学元件延伸过所述至少一个电池板，平行于所述至少一个扭转管。

14.根据权利要求12所述的太阳能电池板组件，其特征在于：

所述安装组件包括扭转管；

所述至少一个电池板是第一电池板和第二电池板；

所述第一电池板的至少一个光学元件设置成邻近所述第一电池板的第一外边缘；

所述第二电池板的至少一个光学元件设置成邻近所述第二电池板的第一外边缘；

所述第一电池板连接到所述扭转管，靠近相应的所述第一外边缘；

所述第二电池板连接到所述扭转管，靠近相应的所述第一外边缘；和

所述第一电池板的至少一个光学元件、所述第二电池板的至少一个光学元件和所述扭转管彼此平行布置。

15.根据权利要求12所述的太阳能电池板组件，其特征在于：

所述安装组件包括两个支撑桁架；

所述至少一个电池板连接到所述支撑桁架；和

所述至少一个光学元件延伸过所述至少一个电池板，平行于所述支撑桁架。

16.根据权利要求12所述的太阳能电池板组件，其特征在于：

所述安装组件包括矩形框架；

所述至少一个电池板经由所述至少一个电池板的外边缘通过所述矩形框架支撑；

所述至少一个光学元件是四个反射光学元件；和

每个反射光学元件设置成邻近所述电池板的一个外边缘；和

所述电池子集中的至少一些电池设置成邻近所述反射光学元件。

17.一种双面光伏太阳能电池板，包括：

至少一个透明层；

第一多个双面光伏电池，由所述至少一个透明层支撑，所述第一多个电池中的每个光伏电池具有第一表面积；和

第二多个双面光伏电池，由所述至少一个透明层支撑，所述第二多个电池中的每个光伏电池具有第二表面积，所述第二表面积大于所述第一表面积，

所述第一多个双面光伏电池和所述第二多个双面光伏电池中的每个双面光伏电池具有第一侧和第二侧，

其中，当所述电池板在使用时

所述电池板连接到安装组件，

每个电池的第一侧布置和定向为经由所述电池板的第一侧接收直接的太阳辐照度，

所述安装组件的至少一部分遮挡所述电池板的第二侧的至少一部分，所述电池板的第二侧与所述电池板的第一侧相对，

由于所述安装组件的遮挡，第二多个电池的至少一个子集经由所述电池板的第二侧接收的辐照度小于其他电池经由所述电池板的第二侧接收的辐照度，并且

由所述第二多个电池的子集的第二侧上的所述安装组件遮挡的至少一部分辐照度，被与所述第一多个电池相比的所述第二多个电池的子集的较大表面积的较大辐照度收集所补偿。

18.根据权利要求17所述的电池板，其特征在于，所述第一多个电池中的至少一些电池串联电连接到所述第二多个电池中的至少一些电池。

19.根据权利要求17所述的电池板，其特征在于，所述第二多个双面光伏电池中的每一个电池由并联电连接的至少两个较小的双面光伏电池形成。

20.一种双面光伏太阳能电池板，具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述电池板包括：

至少一个透明层；

由所述至少一个透明层支撑的多个双面光伏电池，所述多个电池分布在所述至少一个透明层上，

每个光伏电池的第一侧被定位和布置成吸收在所述电池板的第一侧上入射的辐照度，每个光伏电池的第二侧被定位和布置成吸收入射在所述电池板的第二侧上的辐照度；和

至少一个光学元件，由所述至少一个透明层支撑并设置在所述多个电池中的一些电池之间，

所述至少一个光学元件被构造、定位、定向和布置在所述电池板内，以将经由所述电池板的第一侧入射到其上的至少一些辐照度引导到围绕所述至少一个光学元件设置的电池子集的第一侧上，

所述电池子集与所述多个电池的其他电池的行与行之间的间隔大于所述多个电池中的其他电池的各行之间的间隔。

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