CN111640810A - 具有锥形绒面的压花玻璃和太阳能电池组件 - Google Patents

具有锥形绒面的压花玻璃和太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述具有锥形绒面的压花玻璃包括迎光面和背光面，所述迎光面具有锥形绒面结构；所述锥形绒面结构为正置棱锥或倒置棱锥。本发明还提供一种太阳能电池组件，包括：本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃、封装胶膜、电池片以及背板。在光线垂直入射时，本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃具有优异的光学性能；同时与现有平面玻璃相比，具有非常优异的全向性能，能够满足全天候发电、易于接收散射光能。采用本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃的太阳能电池可以明显提高太阳能电池的功率，并可以在实际应用中，增加一天内的发电量。

Description

具有锥形绒面的压花玻璃和太阳能电池组件
技术领域
本发明属于太阳能新能源技术领域。具体地，本发明涉及一种具有锥 形绒面的压花玻璃和太阳能电池组件。
背景技术
压花玻璃是采用压延方法制造的一种平板玻璃，在制备过程中，使用 表面带有特定纹路的压花辊滚压而成的。目前，压花玻璃具有在太阳能电 池响应波长范围内透光率高，反射率低等特点，被大量用作封装太阳能电 池组件的前板玻璃。主流的超白压花玻璃产品厚度为3.2mm和4.0mm，随 着技术的进步及应用的需求，也出现了2mm和2.5mm等厚度的超薄压花 玻璃。
太阳能电池组件的结构从上至下分别为前板玻璃、封装胶膜、电池片、 封装胶膜和背面板，常见的封装胶膜为EVA材料，背面板可以是不透明 的背板或者透明的背板玻璃，组成双面组件。现有技术中，为提高太阳能 电池组件的组件转换效率，通常从以下方面着手：一是提高太阳能电池片 对光的转换效率；二是提升组件封装玻璃和封装胶膜的材料特性，从而提 升玻璃和封装胶膜对于光的透过率。目前主流的前板玻璃大都采用高透射 率的超白压花玻璃制作。
然而，现有技术中，超白压花玻璃在被使用作为太阳能电池组件的前 板玻璃时，其压花面朝下与封装胶膜相接触，其主要作用为：第一，使压 花玻璃和封装胶膜接触的更好，避免了玻璃和封装胶膜在制备过程中的横 向移动；第二，使得入射光以及从电池片反射回来的光线在玻璃和封装胶 膜的界面处反射回去，从而增加组件的光学增益，提高组件的发电功率， 但是玻璃的折射率和封装胶膜的折射率非常的接近，因此在这两种材料的交界面处，光线的反射和折射现象很微弱，对光伏玻璃的透光率贡献是有 限的，实际的组件透光率低于单独玻璃测试时候的透光率。
在现有技术中，超白压花玻璃的迎光面为平面，当光垂直照射时，透 光率能够达到90％以上，镀上增透膜时，透过率能够进一步增加。但是在 实际应用中，组件与光线的夹角在一天中是连续变化的，光线与组件法线 的夹角从-90度变化到90度。理论分析发现，当光线与组件法线夹角从0 度变化到90度时，反射率逐渐升高；特别是当光线与组件法线夹角在60 度以后变化时，反射率急剧升高，这严重抑制了组件的实际发电量。在双 面组件中，组件背面所利用的光线主要是来自于地面及环境的反射，反射 到组件表面的光线入射角是任意的，因此对任意角度光线的利用，特别是 对大角度光线的利用，对于组件的背面发电量是非常的重要。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有在 任意角度下都具有高透过率的具有锥形绒面的压花玻璃。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
第一方面，本发明提供一种具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述具 有锥形绒面的压花玻璃包括迎光面和背光面，所述迎光面具有锥形绒面结 构；
所述锥形绒面结构为正置棱锥或倒置棱锥的形式，所述正置棱锥或倒 置棱锥的底面为多边形。优选地，所述锥形绒面结构为正置棱锥的形式。 本发明人发现，正置棱锥的优越性在于易于清洁。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述多边形为 三边形、四边形、五边形、六边形、七边形或八边形。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述多边形为 正多边形。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述多边形的 边长为0.05mm到2mm。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述正置棱锥 或倒置棱锥的高与底面多边形的宽之比为0.1到2。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述正置棱锥 或倒置棱锥的高与底面多边形的宽之比为0.5到1
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述锥形绒面 结构均匀地铺满整个所述迎光面。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述背光面具 有所述锥形绒面结构。
优选地，在本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃中，所述压花玻璃 还包括薄膜，所述薄膜覆盖在所述迎光面上。所述薄膜的厚度相同，所述 薄膜可以改善玻璃的可清洁性以及使得玻璃不易刮花。
第二方面，本发明提供一种太阳能电池组件，包括：本发明的具有锥 形绒面的压花玻璃、封装胶膜、电池片以及背板。
在本发明的一个优选方案中，本发明提供一种包含有本发明压花玻璃 的单面组件，其中，正面封装玻璃为本发明所述的具有锥形绒面的压花玻 璃，其中迎光面具有锥形绒面。组件的结构依次为本发明所述的具有锥形 绒面的压花玻璃(正面压花玻璃)、封装胶膜、电池片、封装胶膜、背板。
优选地，在本发明所述的太阳能电池组件中，所述具有锥形绒面的压 花玻璃用于所述组件正面和/或背面。
在本发明的另一个优选方案中，本发明提供一种包含有本发明所述的 具有锥形绒面的压花玻璃的双面组件，其中，两面封装玻璃均为本发明所 述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中两面封装玻璃的迎光面具有锥形绒 面。组件的结构依次为本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃(正面压花 玻璃)、封装胶膜、双面电池片、封装胶膜、本发明所述的具有锥形绒面 的压花玻璃(背面压花玻璃)。
在本发明的再一个优选方案中，本发明提供一种包含有本发明所述的 具有锥形绒面的压花玻璃的双面组件，其中，背面压花玻璃为本发明所述 的具有锥形绒面的压花玻璃，其中背面压花玻璃的迎光面具有锥形绒面。 组件的结构依次为平面玻璃(正面平面玻璃)、封装胶膜、双面电池片、 封装胶膜、本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃(背面压花玻璃)。
本发明具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃具有在任意 角度下都具体高透过率，即具有非常优异的全向性能，能够满足全天候发 电，且由于易于接收散射光能的优点而非常适用于双面组件中背面板玻 璃。采用本发明所述的具有锥形绒面的压花玻璃的太阳能电池可以明显提 高太阳能电池的功率，并可以在实际应用中，增加一天内的发电量。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为具有平面玻璃的反射率与入射角关系图；
图2为本发明的具有倒置四棱锥的压花玻璃示意图；
图3为本发明的具有倒置四棱锥的压花玻璃在不同高宽比下，反射率 与入射角的关系图；
图4为本发明的具有正置四棱锥的压花玻璃示意图；
图5为本发明的具有正置四棱锥的压花玻璃在不同高宽比下，反射率 与入射角的关系图；
图6为本发明的具有倒置六棱锥的压花玻璃示意图；
图7为本发明的具有倒置六棱锥的压花玻璃在不同高宽比下，反射率 与入射角的关系图；
图8为包括本发明的压花玻璃的单面组件示意图；
图9为包括本发明的压花玻璃的双面组件示意图；
图10为包括本发明的压花玻璃的单面组件示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施 例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
不同的倾斜角照射到组件表面时，实际接收到光照的太阳能有效面积 为组件面积的cosθ倍，其中θ为光线与组件法线的夹角，因此为了便于 分析与讨论，本发明定义结构的全向反射率R：
Figure BDA0001982366450000041
其中R(θ)为不同倾斜角时的反射率，当全向反射率R越小时，本发 明认为该结构可以在不同倾斜角下都具有较好的光学性能，从而能够在一 天之内太阳光不同照射角度下都能够产生更多的电能，从而认为该结构具 有较好的全向性。对于跟踪组件，太阳光线在一天之内都是垂直照射在组 件表面，因此对于跟踪组件，全向反射率R即为组件的垂直反射率R0。
一般而言，反射率与交界面两侧材料的折射率和入射角的大小有关， 在材料的表面制备出不同结构时，可以改变入射光线的路径，从而使得光 线能量有更多的机会被材料所吸收。当结构的尺寸大于波长时，本发明可 以忽略掉光的波动性能，仅考虑光的直线传播，因此，根据菲涅尔反射折 射公式，基于射线追迹的方法本发明可以分析不同结构的反射率情况。其 中，光伏玻璃的折射率为1.5，空气的折射率为1，光从结构的正上方入射 到结构中。10000条入射光线从结构上方入射进行结构中，然后对每条光 线的行进路径进行计算。
如图1所示平面光伏玻璃的反射率与入射角的关系图，可以明显的发 现，在入射角从0度变化到40度时，反射率仅轻微提升0.57％，几乎没有 变化；但是从40度上升到60度时，反射率较大的提升了4.35％；尤其是 在倾斜角高于60度以后，反射率急剧提升；从60度到80度，反射率大 幅提高了29.85％。平面光伏玻璃的垂直反射率R0仅为4％，但全向反射率R为6.74％，这大大影响了组件在一天之内的实际发电收益。
在两个材料之间制备结构是一种有效的降低反射率的途径之一。但是 制备的结构必须较深，结构表面与整个表面的法线夹角需要大于45度， 从而光线可以在结构中有多次的反射机会，从而光能有多次机会被玻璃所 吸收。单个表面的光伏玻璃具有4％的反射率，当再增加一次反射时，光 伏玻璃的反射率为1.6％，这样增加了2.4％的吸收率。更优选的是，可以 在玻璃表面增加一层薄膜，薄膜可以提高组件的易清洁性，同时薄膜不改 变结构的形状。进一步研究发现，在表面制备结构不仅可以增加光线的反 射次数，还可以在大的倾斜角下时，由于光线在结构表面的实际入射角被 降低了，从而降低光线在大的倾斜角时的反射率，进而降低光伏玻璃的全 向反射率R。
实施例1
图2示出的是本发明的具有倒置四棱锥的压花玻璃。在波长等于 1000nm时，本发明具有倒置四棱锥的压花玻璃在不同高宽比h/w下，光 线倾斜角和反射率的关系示于图3中。本发明具有倒置四棱锥的压花玻璃 的不同高宽比的全向反射率和垂直反射率如表1所示。
表1本发明具有倒置四棱锥的压花玻璃在不同高宽比下的全向反射 率R和垂直照射时的反射率R0
0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1 2 平面
R 6.21％ 5.52％ 4.92％ 2.05％ 1.41％ 0.86％ 0.25％ 6.74％
R0 4.00％ 4.04％ 4.17％ 0.43％ 0.23％ 0.00％ 0.00％ 4％
根据表1和图3可以明显的得出，随着高宽比的逐渐增加，全向反射 率R逐渐降低，并且都是低于平面的全向反射率，而对于垂直反射率R0， 高宽比在0.1到0.3时轻微增加，但是大于0.5以后会迅速降低。对于固定 安装的组件，参考的是全向反射率的情况，因为可以发现在很小的高宽比 下，都能够降低组件的全向反射率，当高宽比大于0.3，及倾斜面和整体 平面的夹角大于30度以后，全向反射率有一个明显的降低。当高宽比大 于0.5以后，由于结构的深度达到了使光线产生多次反射的条件，可以明 显的看出垂直反射率急剧降低，从而导致了全向反射率也进一步降低。综 上可以得出，本发明的具有倒置四棱锥的压花玻璃的高宽比在0.1～2范围 都能够有效地降低全向反射率，增加组件的全向发电性能。
实施例2
图4示出的是本发明的具有正置四棱锥的压花玻璃示意图。在波长等 于1000nm时，本发明的具有正置四棱锥的压花玻璃在不同高宽比h/w下， 光线倾斜角和反射率的关系图示于图4中。本发明具有正置四棱锥的压花 玻璃的不同高宽比的全向反射率和垂直反射率如表2所示。
表2本发明具有正置四棱锥的压花玻璃在不同高宽比下的全向反射 率R和垂直照射时的反射率R0
0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1 2 平面
R 6.32％ 5.90％ 5.72％ 2.09％ 1.45％ 0.78％ 0.13％ 6.74％
R0 4.00％ 4.04％ 4.14％ 0.43％ 0.30％ 0.04％ 0.00％ 4％
实施例3
图6示出的是本发明的具有倒置六棱锥的压花玻璃示意图。在波长等 于1000nm时，本发明的具有倒置六棱锥的压花玻璃在不同高宽比h/w下， 光线倾斜角和反射率的关系图示于图7中。本发明具有倒置六棱锥的压花 玻璃的不同高宽比的全向反射率和垂直反射率如表3所示。
表3本发明具有倒置六棱锥的压花玻璃在不同高宽比下的全向反射 率R和垂直照射时的反射率R0
0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1 2 平面
R 6.51％ 6.04％ 5.55％ 4.68％ 3.70％ 2.17％ 0.62％ 6.74％
R0 4.00％ 4.01％ 4.02％ 4.15％ 3.24％ 0.32％ 0.01％ 4％
实施例4
该实施例提供了一种太阳能电池组件。如图8所示，该太阳能电池组 件包括正面压花玻璃、封装胶膜、单面电池片、封装胶膜和背板，正面压 花玻璃为具有锥形绒面的压花玻璃，所述的锥形绒面所占面为迎光面。该 组件具有全天候高效的发电能力。与现有技术太阳能电池组件相比，该组 件可以在一天之内有更多的发电量，且能适应一年内太阳角度的变化。
实施例5
该实施例提供了一种太阳能电池组件。如图9所示，该太阳能电池组 件包括正面压花玻璃、封装胶膜、双面电池片、封装胶膜和背面压花玻璃， 正面压花玻璃和背面压花玻璃都是具有锥形绒面的压花玻璃，所述的锥形 绒面所占面为迎光面。对于双面组件而言，背面所收集的光主要为散射光， 因此在背面同时使用具有全向性的压花玻璃进行封装，可以得到比正面使 用更加高的收益率。该实施例的双面组件具有全天候高效的发电能力。与现有技术太阳能电池组件相比，该组件可以在一天之内有更多的发电量， 且能适应一年内太阳角度的变化。
实施例6
该实施例提供了一种太阳能电池组件。如图10所示，该太阳能电池 组件包括正面常规玻璃、封装胶膜、双面电池片、封装胶膜和背面压花玻 璃，背面压花玻璃都是具有锥形绒面的压花玻璃，所述的锥形绒面所占面 为迎光面。对于双面组件而言，背面所收集的光主要为散射光，及任意夹 角的入射光，因此在背面同时使用具有全向性的压花玻璃进行封装，可以 得到比正面使用更加高的收益率。在一些特殊的使用情况下，正面容易积 累灰尘，从而压花的玻璃反而会降低发电量，而背面则不易落上灰尘，因 此正面使用常规的封装玻璃，背面使用迎光面具有锥形结构的压花玻璃， 可以在不改变现有技术的条件下，使得双面组件的发电量有极大的提升。

Claims (10)

1.一种具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述具有锥形绒面的压花玻璃包括迎光面和背光面，所述迎光面具有锥形绒面结构；所述锥形绒面结构为正置棱锥或倒置棱锥的形式，所述正置棱锥或倒置棱锥的底面为多边形。
2.根据权利要求1所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述多边形为三边形、四边形、五边形、六边形、七边形或八边形；
优选地，所述多边形为正多边形。
3.根据权利要求2所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述多边形的边长为0.05mm到2mm。
4.根据权利要求1所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述正置棱锥或倒置棱锥的高与底面多边形的宽之比为0.1到2。
5.根据权利要求4所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述正置棱锥或倒置棱锥的高与底面多边形的宽之比为0.5到1。
6.根据权利要求1所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述锥形绒面结构均匀地铺满整个所述迎光面。
7.根据权利要求1所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述背光面也具有所述锥形绒面结构。
8.根据权利要求1所述的具有锥形绒面的压花玻璃，其中，所述压花玻璃还包括薄膜，所述薄膜覆盖在所述迎光面上。
9.一种太阳能电池组件，包括：权利要求1-8任一项所述的具有锥形绒面的压花玻璃、封装胶膜以及电池片。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池组件，其中，所述具有锥形绒面的压花玻璃用于所述组件正面和/或背面。
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