CN112424955A - 具有带有可磁化颗粒的光控结构的装置 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施方案，太阳能装置包括设置在封装剂中的一个或多个光伏电池以及光控结构，该光控结构包括具有一系列百叶窗结构的百叶窗膜，其中每个百叶窗结构包括分散在粘结基质中的至少在第一取向上对齐的多个可磁化颗粒的一个或多个群组。该光控结构基本上透射以第一角度入射的光并且基本上限制以第二角度入射的光的透射。每个百叶窗结构与相邻的百叶窗结构间隔开，其中每个百叶窗结构在基本上平行于相邻的百叶窗结构的平面中基本上对齐。

Description

具有带有可磁化颗粒的光控结构的装置
技术领域
本文档整体涉及但不限于具有包括可磁化颗粒的光控结构(诸如膜)的装置，诸如太阳能电池和太阳能顶板。
背景技术
光控膜(LCF)为被配置为调节光的透射的光学膜。典型的LCF包括具有多个平行凹槽的透光膜，该多个平行凹槽由吸光材料形成。
本领域中已知的LCF控制可见光，并且与显示器可用的光的控制一起使用。例如，LCF可邻近显示器表面、图像表面或其它被视表面放置。在其中观察者以垂直于膜表面的方向通过LCF观察图像的法向入射角(即0°视角)处，图像是可视的。随着视角的增大，通过LCF透射的光量减少，直至达到外部截光视角，在该外部截光视角下，基本上所有的光(大于约95％)都被吸光材料阻挡，并且图像不再可视。LCF通过阻挡其它人在典型视角范围以外进行观察而保护了观察者的隐私。
传统上，LCF可通过模制聚碳酸酯基底上的可聚合树脂并进行紫外线固化来制备。此类LCF可以商品名用于笔记本电脑和LCD监视器的3MTM隐私滤光片(“3MTMPrivacyFilters for Notebook Computers and LCD Monitors”)从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)商购获得。这些成形工艺可能是密集且高成本的。
发明内容
本公开涉及包括光控结构的装置，该光控结构具有可用作LCF的一部分的可磁化颗粒。这些装置可包括多种装置，诸如太阳能电池和太阳能屋顶面板。可磁化颗粒可以使用磁场在树脂内相对于彼此定位、对齐和/或定向，以形成用于光控制的期望结构。
考虑到与传统LCF相关联的加工和成本，除此以外，本发明人已经认识到，LCF可受益于可磁化颗粒的使用，该可磁化颗粒可以较低的成本布置成期望结构。因此，本发明人开发了改变磁场以控制可磁化颗粒相对于彼此的取向、位置和/或对齐以形成期望结构的方法和设备。本发明人已经发现，当施加的磁场例如通过相对于可磁化颗粒的旋转调制或者通过多次改变角度的施加的改变的磁场而改变时，其可以用于实现树脂或粘结基质中的多个可磁化颗粒的期望结构。一旦实现了树脂或粘结基质内的多个可磁化颗粒的此类期望结构，可以诸如通过部分固化或完全固化树脂或粘结基质来增加树脂或粘结基质的粘度。磁场的变化可通过多个过程来实现，其中一些过程在随后的实施方案中进行所描述。该过程可实现多个可磁化颗粒的期望结构。
对于某些装置，包括大规模装置，诸如太阳能电池或太阳能顶板面板，用于多个可磁化颗粒的所得结构可实现为光控膜(LCF)，当从某些角度观察时，该光控膜可用于隐藏或掩盖太阳能电池/太阳能屋顶面板，同时还允许日光的大量透射，以提供日光到电能的有效转换。
根据一个示例性实施方案，太阳能装置包括设置在封装剂中的一个或多个光伏电池以及光控结构，该光控结构包括具有一系列百叶窗结构的百叶窗膜，其中每个百叶窗结构包括分散在粘结基质中的至少在第一取向上对齐的多个可磁化颗粒的一个或多个群组。该光控结构基本上透射以第一角度入射的光并且基本上限制以第二角度入射的光的透射。每个百叶窗结构与相邻的百叶窗结构间隔开，其中每个百叶窗结构在基本上平行于相邻的百叶窗结构的平面中基本上对齐。
根据另一个实施方案，每个百叶窗结构以与该光控结构的光入射表面的法线成约0°至约50°的百叶窗角度定向。
根据另一个实施方案，该多个可磁化颗粒包括多个可磁化颗粒群组，其中每个颗粒群组与相邻群组间隔开约0.05mm至约5mm。
根据另一个实施方案，光控膜包括一系列百叶窗结构，其中每个百叶窗结构包括分散在粘结基质中的至少在第一取向上对齐的多个可磁化颗粒的一个或多个群组。该光控膜基本上透射以第一角度入射的光并且基本上限制以第二角度入射的光的透射。每个百叶窗结构与相邻的百叶窗结构间隔开，其中每个百叶窗结构在基本上平行于相邻的百叶窗结构的平面中对齐。
根据另一实施方案，入射在光输入表面上的光从光输出表面出射，该光输出表面在主视轴方向上具有50％或更大的最大相对亮度比(RBR)，并且具有150°或更小的有效极性视角(EPVA)。
根据另一个实施方案，太阳能装置包括设置在封装剂中的一个或多个光伏电池以及第一光控膜和第二光控膜。该第一光控膜相对于第二光控膜定向使得用于该第一光控膜的基本上平行的百叶窗结构相对于用于该第二光控膜的基本上平行的百叶窗结构偏斜10°至90°之间的角度。
根据另一个实施方案，该光控膜由多个可磁化颗粒组成，该可磁化颗粒在粘结基质内排序并对齐以形成具有交替的光透射区域和光阻挡区域的百叶窗膜，其中该光阻挡区域以约0°至约40°的百叶窗角度对齐。
根据另一个实施方案，光控膜包括百叶窗结构，该百叶窗结构相对于光入射表面的法线具有非零百叶窗角度，其中EPVA关于最大相对亮度比的该入射角不对称。
根据另一个实施方案，光控膜包括百叶窗结构，该百叶窗结构相对于光入射表面的法线具有非零百叶窗角度，其中在该光入射表面的法线的第一侧上的RBR的入射角大于70°，在该光入射表面的法线的第二侧上的RBR的入射角小于70°。
如本文所用：
术语“一个”、“一种”和“该”、“所述”可互换使用，其中“至少一个(种)”意指一个(种)或多个(种)所述要素。
术语“和/或”意指任一者或两者。例如，“A和/或B”意指仅A、仅B或A和B两者。
术语“包括”、“包含”或“具有”及其变型意在涵盖其后所列出的项目和它们的等同形式以及附加项目。
除非另外指明或限制，术语“联接”、“定位”或“沉积”及其变型被广义地应用并涵盖直接和间接联接、定位或沉积等。
如通过对上下文中出现的“相邻”的理解，术语“相邻”是指彼此靠近的两个元件(诸如例如，两个层)的相对位置，并且可需要或未必需要彼此接触或者可以具有分开两个元件的一个或多个层。
术语“紧邻”是指两个元件(诸如例如，两个层)彼此紧接和彼此接触的相对位置并且不具有分开两个元件的中间层。然而，术语“紧邻”涵盖以下情况：其中一个或两个元件(例如，层)已用底漆处理，或其表面已通过诸如蚀刻、压花等，或通过可改善粘附性的表面处理诸如电晕或等离子体处理等改性以影响其特性。
如本文所用，术语“光学透明的”是指在电磁光谱的给定区域(例如，可见范围、红外范围、无线电范围或任何其它范围)中的一种物品(例如膜)，该物品具有高于20％的透光率并且表现出小于40％的雾度值。透光率和总雾度两者可以根据ASTM-D 1003-13，程序A(雾度计)的方法使用例如BYK Gardner Haze-gard Plus(目录号4725)来测定。
根据上下文，如本文所用，术语“膜”是指单层制品或多层构造，其中不同的层根据本文所述的技术被处理。
如本文所用，术语“透射率”是指跨表面透射的电磁光谱的给定区域(例如，可见范围、红外范围或任何其它范围)中的能量的百分比。透射率根据ASTM 1348-15中所述的方法进行测量。
短语“主表面”或其变型形式被使用以描述厚度相对于其长度和宽度较小的制品，诸如幅材。此类制品的长度和宽度可限定制品的“主表面”，但这个主表面以及该制品不需要是平坦的或平面的。例如，以上短语可用于描述一种制品，该制品具有厚度(例如，在沿主表面的任何点处与制品的主表面正交的Z方向上)对主表面的第一表面尺寸(例如，宽度或长度)的比率(R1)，以及厚度对主表面的第二表面尺寸的比率(R2)，其中第一比率(R1)和第二比率(R2)均小于0.1。在一些实施方案中，第一比率(R1)和第二比率(R2)可小于0.01；在一些实施方案中，小于0.001；并且在一些实施方案中，小于0.0001。需注意，这两个表面尺寸不必相同，并且第一比率(R1)和第二比率(R2)无需相同，以便使第一比率(R1)和第二比率(R2)均在所需范围内。此外，第一表面尺寸、第二表面尺寸、厚度、第一比率(R1)和第二比率(R2)中没有一个需要恒定，以便使第一比率(R1)和第二比率(R2)均在所需范围内。
术语“光”包括单独或组合的一种或多种形式的光，包括但不限于可见光、紫外光和红外光以及射频电磁波。
术语“光的控制”、“光控制”等意指被配置为调节光穿过光学膜的透射的光学膜。在一些实施方案中，光的透射将穿过光学膜到达基底。
术语“相对亮度比”(或RBR)是指在存在光控膜的情况下漫射光源的亮度分布与没有光控膜的情况下相同光源的亮度分布的比率。
如本文所用，在主要具有平行百叶窗或百叶窗结构的膜的上下文中，术语“最大RBR的入射角”是指在垂直于LCF上百叶窗或百叶窗结构的长度的平面内的入射角，对于该平面，RBR在所测量的电磁光谱的给定区域内处于其最大值。例如，参照图2B，30°角在垂直于百叶窗长度并与页面平面重合的平面中测量。
术语“有效极性视角”(EPVA)是指相对亮度比为10％或更大的入射角范围。对于具有非零θ百叶窗的百叶窗结构，视角将不关于表面法线对称。
术语“亚铁磁的”是指呈现出亚铁磁性的材料。亚铁磁性是一类在固体中发生的永磁性，其中与单个原子相关联的磁场自发地自身对齐，一些是平行的，或在相同的方向上(如在铁磁性中)，而其它是大致反平行的，或在相反的方向上结成对(如在反铁磁性中)。亚铁磁材料的单晶的磁性行为可归因于平行对齐；这些原子在反平行排列中的稀释效应将这些材料的磁强度保持为通常小于诸如金属铁的纯铁磁固体的磁强度。亚铁磁性主要发生在称为铁氧体的磁性氧化物中。产生亚铁磁性的自发对齐在高于称为居里点的温度(每个亚铁磁材料的特性)时被完全破坏。当材料的温度降至低于居里点时，亚铁磁性恢复。
术语“磁体”可包括响应于磁场并充当磁体的铁磁材料。“磁体”可以是在永久、半永久或暂时状态下施加磁场的任何材料。术语“磁体”可以是一个单独的磁体或充当单个磁体的磁体组件。术语“磁体”可包括永磁体和电磁体。
术语“铁磁的”是指呈现出铁磁性的材料。铁磁性是一种物理现象，其中某些不带电荷的材料会强烈吸引其它材料。与其它物质相比，铁磁材料被容易地磁化，并且在强磁场中，磁化接近称为饱和的明确极限。当应用场然后将其去除时，磁化不会恢复到其初始值。此现象被称为滞后。当加热至称为居里点的某一温度(这对于每种物质来讲通常是不同的)时，铁磁材料失去其固有特性并且不再是磁性的；然而，它们在冷却时再次变成铁磁的。
除非另有说明，否则术语“磁性”和“磁化”是指在20℃下是铁磁性或亚铁磁性的。
术语“可磁化”是指被指代的物品是磁性的或者可使用施加的磁场制成磁性的，并且磁矩为至少0.001电磁单位(emu)，在一些情况下至少0.005emu，并且在其它情况下0.01emu，在其它情况下高达并包括0.1emu，但是这不是必需的。
术语“磁场”是指不是由任何一个或多个天体(例如，地球或太阳)产生的磁场。通常，在本公开的实践中使用的磁场在定向的可磁化颗粒区域中的磁场强度为至少约10高斯(1mT)、在一些情况下至少约100高斯(10mT)、并且在其它情况下至少约1000高斯(0.1T)、在其它情况下至少约10000高斯(1.0T)。
术语“旋转”是指作为整转或若干转或它们的一部分的角位移。
术语“长度”是指物体的最长尺寸。
术语“宽度”是指对象的垂直于对象的长度的最长的尺寸。
术语“厚度”是指对象的垂直于对象的长度和宽度的最长的尺寸。
术语“纵横比”是指对象的长度/厚度的比率。
当其涉及由本公开的磁场提供的可磁化颗粒时，术语“取向”、“定向”、“定向为”或“定向的”可指至少大部分颗粒相对于基底(在本文中有时称为背衬)的非随机构造。例如，大部分可磁化颗粒在施加磁场之后具有以相对于该基底的第一主表面至少70度的角设置的主平坦表面。这些术语还可以指可磁化颗粒本身的主轴和尺寸。例如，颗粒最大长度、最大宽度和最大厚度是可磁化颗粒的形状的函数，并且该形状可为均匀的或不均匀的。本公开决不限制于任何特定颗粒形状、尺寸、类型等，并且下面更详细地描述可与本公开一起使用的许多示例性可磁化颗粒。然而，对于一些形状，“长度”、“宽度”和“厚度”产生主面和次侧面。无论准确形状如何，任何可磁化颗粒均可具有质心，在该质心处可定义颗粒局部笛卡尔坐标轴u(长度)、v(宽度)和w(厚度)。由本公开的磁场实现的取向可能需要施加磁场以改变或以其它方式改变多个可磁化颗粒中的至少大部分相对于基底和/或在颗粒水平上的空间布置。该变化或改变可以是在z轴、y轴和/或x轴中的一个或多个上围绕颗粒的旋转取向的期望范围和/或围绕颗粒轴线的旋转取向的范围。
当其涉及由本公开的磁场提供的可磁化颗粒时，术语“位置”、“定位”、“位置”或“位置”可以指至少大部分颗粒相对于彼此的非随机布置。例如，在施加磁场之后，大部分可磁化颗粒可以在至少一个轴线上间隔开期望的距离。
当其涉及由本公开的磁场提供的可磁化颗粒时，术语“对齐”、“对齐为”或“对齐的”可以指至少大部分可磁化颗粒的非随机定位。具体地，具有“对齐”可以定位大部分可磁化颗粒，使得大部分可磁化颗粒具有基本上彼此平行、基本上彼此垂直和/或相对于彼此以期望角度定向的主表面。
术语“期望结构”意指由多个可磁化颗粒形成的结构，其中多个颗粒中的至少大部分具有相对于彼此和/或相对于已经受施加磁场影响的基底的取向、位置和/或对齐中的一个或多个。
当其涉及包含可磁化颗粒的树脂混合物时，术语“玻璃化”、“玻璃化的”或“玻璃化为”是指增加树脂混合物的粘度，以便使得至少大部分可磁化颗粒能够在从磁场移除之后保持它们的期望结构。玻璃化可以仅部分地实现到足够的量，以便使得至少大部分可磁化颗粒能够在从磁场移除之后保持它们的期望结构。玻璃化可经由聚合(例如，可辐射固化或可热固化的树脂体系)、通过移除热能的凝固(例如，聚合物熔体的凝固)或从树脂混合物中蒸发溶剂而发生。如本文档所用，术语“固化”、“固化1”和“固化2”均为玻璃化工艺。
除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文给出的定义旨在有利于理解本申请中频繁使用的某些术语，并无意排除那些术语在本公开上下文中的合理解释。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的所有表达特征尺寸、量和物理特性的说明书和权利要求书中的数值在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然阐述本公开的广义范围的数值范围和参数是近似值，但在具体示例中所列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值都固有地包含一定的误差，这些误差必定是由在它们相应的试验测量中存在的标准偏差引起。
术语“基本上”意指在涉及的属性的20百分比内(在一些情况下在15百分比内，在其它情况下在10百分比内，并且在其它情况下在5百分比内)。因此，如果值A在值A的正/负5％、10％，20％中的一个或多个内，那么值A与值B“基本上类似”。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的全部数字(例如，1至5的范围包括例如1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)和该范围内的任何范围。
本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。本发明不旨在提供本发明的排他性或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的另外的信息。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方案的具有光控结构的装置的示意性截面视图。
图2A是根据本发明的另一实施方案的光控膜形式的光控结构的示意性截面视图，该光控膜具有对齐的可磁化颗粒。
图2B是根据本发明的另一实施方案的光控膜形式的光控结构的示意性截面视图，该光控膜具有对齐和倾斜的可磁化颗粒。
图3A是根据本发明的实施方案的示例性太阳能面板的示意性视图，该太阳能面板安装在房屋的屋顶上。
图3B示出了百叶窗膜的视角的计算，该百叶窗膜具有垂直于光入射表面形成的百叶窗结构。
图3C示出了百叶窗膜的视角的计算，该百叶窗膜具有与光入射表面成非垂直角度形成的百叶窗结构。
图4A是根据本公开的一个实施方案的可磁化颗粒的示意性透视图。
图4B是图4A中的区域4B的放大视图。
图5是根据本公开的示例的由于在基底上施加磁场而以期望结构布置的多个可磁化颗粒的图像。
图6是根据本公开的示例的制造光学膜的第一方法的示意性视图，该方法通过旋转调制改变磁场并施加固化，其中，在磁场的影响下，多个可磁化颗粒呈现期望结构。
图6A是根据本公开的示例的具有多个可磁化颗粒的示例结构，该多个可磁化颗粒由图6的方法的磁场产生。
图6B示出了图6A的截面。
图7是可以产生本公开中讨论的磁场的磁体的一个示例的示意性视图。
图7A是示出根据本公开的示例的图7的磁体的示意性视图，其中磁场由于磁体的旋转而具有旋转调制。
图8A至图8C是根据本公开的示例的多个可磁化颗粒相对于彼此的幅材横向方向、下向幅材方向和厚度方向的布置。
图9是根据本公开的示例的通过本文所讨论的方法中的一种方法生产的并且具有多个层的示例性光学膜的截面，其中多个层中的一些层包含多个可磁化颗粒。
图10是示出样品树脂混合物在25℃下测得的粘度值的曲线图。
图11是根据本发明的实施方案制备的具有倾斜光引导结构的样品LCF的截面视图的图像。
图12是示出透射率作为根据本发明的实施方案制备的两个LCF样品和对照LCF样品的入射角的函数的曲线图。
图13示出了在样品LCF上的每个厚度位置处的显微镜图像。
图14示出了若干样品LCF的显微镜图像。
图15是样品LCF中磁性可对齐颗粒的平均百叶窗间距与浓度的关系。
图16示出了若干样品LCF的显微镜图像。
图17A示出了若干样品LCF的显微镜图像。
图17B示出了若干样品LCF的截面图像。
图18示出了各种样品LCF的角透射曲线图。
图19A是针对百叶窗膜的不同倾斜的一组锥光角透射曲线图。
图19B是针对百叶窗膜在垂直于百叶窗结构长度的平面中的不同倾斜的锥光角透射曲线图的一组截面。
图20A示出了模拟的15°倾斜的百叶窗(左手侧)和具有15°倾斜的颗粒的加工膜的透射的比较。
图20B示出了模拟的15°倾斜的百叶窗和具有15°倾斜的颗粒的加工膜的透射的比较的截面。
图21是示出模型化透射峰值角与斯涅尔定律之间的比较的曲线图。
虽然本发明可修正为各种修改形式和另选形式，但其具体形式已在附图中以举例的方式示出，并且将被详细描述。然而，应当理解，本发明不将本发明限制于所描述的特定实施方案。正相反，本发明覆盖落入如由所附权利要求书所限定的本发明的范围内的所有修改、等同物和另选方案。
具体实施方式
根据本文所述的各种实施方案，装置可以包括诸如光控膜(LCF)的光控结构，该光控结构可以使用分散在粘结基质或树脂中的可磁化颗粒形成。可磁化颗粒可以使用磁场在粘结基质或基质树脂内相对于彼此定位、对齐和/或定向，以形成用于光控的期望结构，诸如百叶窗结构。在一些方面，一组或多组可磁化颗粒可以形成一个或多个百叶窗结构，该百叶窗结构可以隔开、对齐和/或倾斜以形成控制膜的角透射的期望结构。这些光控结构可以用于掩蔽屋顶或其它结构上的一个或多个太阳能电池和/或太阳能面板。本文所述的方法可以用于形成具有多颗粒长度和多颗粒高度的组装的可磁化颗粒的装置。
虽然本文所述的装置和光控结构(例如，LCF)用于示例性太阳能电池和太阳能面板应用中，但是本领域的普通技术人员将理解，此类装置和/或LCF可以用于许多其它应用中，包括隐私保护膜、显示器(用于计算机、汽车等)、指纹传感器和窗膜。虽然通常已知LCF，但是与诸如在WO 2018/078493和WO 2018/229600中所述的已知的LCF制造方法相比，具有根据本文所述的配置和方法特别定制的结构的LCF可以更简便且更划算的方式来设计和制造。
本公开的LCF可应用于太阳能光伏电池(“PV电池”)、一个或多个PV电池和/或整个太阳能模块或面板。将LCF放置在PV电池或模块上的益处是，LCF可使电池或模块对从大于外部截光视角的1/2的角度观察电池或模块的观察者隐藏或遮盖，而不会显著地减少入射在光伏表面上的太阳能辐射。PV电池可由硅、CIGS、钙钛矿等制成。
一般来讲，PV电池的尺寸相对较小，并且可以组合到物理集成的太阳能模块中。PV模块一般由一“串”PV电池或者两“串”或更多“串”PV电池中的单个电池或少量电池形成，其中每串PV电池包括成排布置并通常使用镀锡扁平铜线(也称为电连接器、接片条带(tabbingribbon)或汇流线)串联地电连接的两个或更多个PV电池。这些电连接器通常通过焊接过程附着至光伏电池。
功能性光伏电池通常包括被封装剂(诸如例如基于EVA或基于聚烯烃的封装剂)围绕的实际光伏电池。在典型的构造中，光伏电池包括位于光伏表面的两侧上的封装剂。将玻璃面板(或其它合适的透明的聚合物材料)粘结到封装剂的前侧和后侧中的每一者。前面板对太阳能辐射是透明的，并且通常称为前侧层或前侧覆盖件。后面板可以是透明的，但不是必需的，并且通常称为后侧层或背板。前侧覆盖件和背板可由相同或不同材料制成。通常，前侧覆盖件由玻璃制成，但也可使用其它透明的材料。封装剂通常是封装光伏电池的透明的聚合物材料，并且还粘结到前侧层和背板以便将光伏表面物理地密封起来。这种层合构造提供对光伏电池的机械支撑，并且还保护它们免于因诸如风、雪和冰的环境因素而造成的损坏。典型的光伏模块装配到通常由金属制成的框架中，并且具有覆盖模块的边缘的密封剂。框架不但保护模块的边缘，而且还向整个组件提供附加的机械强度。然而，并非所有模块都包括框架。
在一些实施方案中，将本公开的光控结构放置在单个光伏电池上或整个太阳能模块上。光控结构可放置在太阳能组件内的不同位置处。例如，LCF可被放置成与光伏表面相邻，嵌入封装剂内，或与前侧层相邻，紧接封装剂或放置在前侧层的外表面上。在某些优选的实施方案中，光控结构(诸如LCF)被放置成与前侧层相邻、在其内表面和封装剂之间。粘合剂或粘合剂层可用于将LCF粘结到光伏电池或太阳能模块内的期望基底。在一些实施方案中，本公开的LCF放置在前侧层上的模块外部。粘合剂或粘合剂层可以是光学透明的、着色的或漫射的。
图1示出了本发明的实施方案、太阳能电池装置10的截面视图。该装置包括覆盖层12、LCF层20、设置在封装剂45中的一个或多个太阳能电池40以及后侧层或背板50。提供该图以表示结合本发明的光控结构的典型太阳能电池/太阳能面板设计。如本领域的技术人员通过本说明书将会理解的那样，可使用包括本文所述的光控结构(例如，LCF)的另选太阳能电池/太阳能面板构造。
覆盖层12可由保护材料(诸如玻璃、阻挡膜或超阻挡膜)形成。该层可用于保护装置的内层免受外界因素(诸如雨、灰尘、沙土等)的影响。在图1所示的实施方案中，入射光5入射到覆盖层12的第一主表面上。尽管示出为平滑外表面，但覆盖层12可以是平滑的、纹理化的、透镜化的或涂覆有层以结合抗反射和/或抗污特征。
在本发明的一个方面，覆盖层12设置在LCF 20上。在这个方面，LCF层20是与覆盖层12分开的层。在另选方面，LCF层20可以与粘合剂42组合，以将覆盖层12粘结到封装剂45。在另外的替代方案中，光学元件18的层(诸如有序的一体式透镜结构)可设置在覆盖层12和LCF 20之间。
封装剂45、电池40(例如PV电池40a和40b)和背板层50可包含上述材料。
具体地，LCF层20可以包括多个可磁化颗粒，该多个可磁化颗粒在粘结基质或树脂内排序并对齐的以形成具有交替的光透射区域21和光阻挡区域22的百叶窗膜。LCF层20包括光输入表面23和与光输入表面23相对的光输出表面24。光输入表面和光输出表面被标记为仅用于参考目的，但是本公开的LCF可上下颠倒翻转。也就是说，在一些实施方案中，本文所述的LCF中的光输出表面可充当光输入表面，并且光输入表面可充当光输出表面，这取决于膜的取向和光源的位置。在一些实施方案中，光阻挡区域22可从光输入表面23延伸到光输出表面24。
在另一个实施方案中，LCF层20由多个可磁化颗粒组成，该可磁化颗粒在粘结基质内排序并对齐以形成具有交替的光透射区域21和光阻挡区域22的百叶窗膜。在另一方面，光阻挡区域以大于0°至约50°的百叶窗角度倾斜。
在某些优选的实施方案中，区域21基本上透射可见光、紫外光和红外光。在其它实施方案中，可调整区域21的透射特性，使得它们可在可见光谱、紫外光谱和/或红外光谱中透射或吸收，其中每个光谱范围内的透射或吸收独立于其它范围进行调整。在一些实施方案中，区域22是具有光谱选择性的吸收区域，并且吸收限于太阳光谱的特定波长范围。在一些实施方案中，区域22是具有光谱选择性的反射区域，并且反射限于太阳光谱的特定波长范围。
在某些优选的实施方案中，区域22基本上不透射可见光，但透射红外辐射和/或紫外线辐射。在其它优选的实施方案中，区域21基本上透射可见光、紫外光和红外光，区域22基本上透射紫外光和红外光，但基本上不透射可见光。
如图1所示，区域22可与设置成与表面23以非法向角度设置的对齐区域间隔开(以非随机方式)。这些区域22可在多个维度上具有深度、厚度、高度和/或长度。例如，相同期望结构内的区域22(例如，可磁化颗粒/百叶窗结构的群组)之间的间距可以为约5mm或更小、或约4mm或更小、或约3mm或更小、或约2mm或更小，或约1mm或更小、或约0.5mm或更小、或约0.25mm或更小、或约0.1mm或更小、或约0.05mm。区域22被示出为非随机的，但间距在制品的范围内可具有一些随机性。因此，百叶窗结构之间的间距对于相邻的百叶窗结构可以基本上相同，但在不显著影响光学性能的制品范围内可以存在一定随机性。
如本文进一步详细描述的，这些光阻挡区域可以以选择的角度倾斜，从而用作具有选择的透光角度的百叶窗型结构。本发明人已经观察到，对区域22的布置和形状(几何形状)的控制可改善LCF在允许最大量的辐射朝向光伏(PV)表面穿过膜、同时对观察者隐蔽此类表面方面的效率。此类控制可通过本文进一步描述的方法提供。
因此，光控结构可包括各自至少沿第一取向对齐的可磁化颗粒的群组(其中每个间隔开的颗粒的群组被称为百叶窗结构，并且光控结构包括百叶窗结构阵列或系列)，其中每个颗粒的群组与相邻的群组间隔开，诸如图2A和图2B所示。
LCF的尺寸可被设定成与常规太阳能电池或太阳能面板结构一起使用，该常规太阳能电池或太阳能面板结构对于常规60电池面板可具有诸如1.67m×1.0m的尺寸、或其它常规尺寸。百叶窗结构可以具有本文所述的任何宽度。
图2A和图2B示出了LCF层20'和20"的另选截面视图。在图2A中，LCF层20'包括多个可磁化颗粒25，这些可磁化颗粒分散在粘结基质或树脂30中(下面进一步详细描述)并且根据本文所述的方法排序和对齐。在该方面，颗粒25的群组形成在彼此间隔开一定间距并且垂直于表面23对齐(并且延伸到页面的尺寸中或延伸出页面的尺寸)的平面中。任选地，LCF20可形成在可移除载体膜35上，该可移除载体膜在装置10的构造期间被移除。另选地，在图2B中，LCF层20"包括若干群组，每个群组具有多个可磁化颗粒25，这些可磁化颗粒分散在粘结基质或树脂30中，并且以一定间距间隔开，以相对于表面23的法线的角度θ百叶窗排序并对齐，使得颗粒25的群组形成在以相对于表面23的角度θ百叶窗倾斜的平面中。角度θ百叶窗(在本文中也称为倾斜角或百叶窗角)可为约0°至约70°(取决于例如所使用的可磁化颗粒的透射率和粘结基质的折射率)，优选约0°至约50°，更优选约0°至约40°，甚至更优选约0°至约30°，注意42.1°是玻璃(其折射率(n)＝1.5)的临界角。在图2B的示例中，θ百叶窗为20°。如图2A和图2B所示，可磁化颗粒25的每个群组可以在平面内具有大致相同的密度和/或厚度或者在平面内具有变化的密度和/或厚度，其中这些平面基本上彼此平行。另选地，可磁化颗粒25的每个群组可在图2A和图2B的平面中具有变化的高度和、或在这些图的平面之外具有变化的长度。百叶窗结构25可以略微不同的百叶窗角度定向，并且在膜的平面或厚度方向可以不是严格平行。百叶窗结构的一些随机性可产生不均匀的外观，这对于一些应用可能是期望的，而其它应用可能需要基本上均匀的外观。
以这种方式，LCF20、20'、20"可以形成为用于从某些观察区域掩蔽装置10的百叶窗膜或多个膜，同时允许高太阳能透射。例如，百叶窗膜可以设置在观察者和光伏(例如，Si、CIGS、钙钛矿等)电池之间。百叶窗膜还可以被设计成对观察者呈现某种颜色，使得它可以与屋顶的瓦片融合，和/或具有美学上令人愉悦的瓦状外观。本发明的多个实施方案的有益效果是使这种百叶窗膜仅吸收或反射期望颜色外观所需的量。对模块的彩色外观没有贡献的波长可以透过百叶窗膜的厚度。这可以通过反射离开百叶窗膜、透射穿过百叶窗膜或它们的组合来实现。百叶窗膜可以被配置成防止光或某些波长的光从太阳能电池反射离开，从而对观察者(诸如从街道水平面看房屋的人，参见例如图3A)隐藏它们。可选择最大透射率以对应于特定屋顶坡度和/或太阳路径的活动范围。
参照图2B，示出的以30°入射角照射到膜的表面的光线被折射至大致平行于百叶窗结构的角度。该光线和平行光线将与百叶窗结构最小程度地相互作用，从而具有穿过膜的最大入射角透射率。通过膜的角透射率的测量可使用标准光度检测器容易地测量，该标准光度检测器具有旋转台以改变入射角。穿过LCF20、20'、20"的透射率可在感兴趣的任何波段上获得。例如，对于PV电池，可能期望对PV电池的可用波长(例如，350nm-1200nm)上的透射率取平均。其它应用可能对电磁波谱内的可见波段(400nm–700nm)或其它子波段感兴趣。
可获得穿过膜的透射率的角分布，由此可获得(最大)相对亮度比(RBR)、最大RBR的入射角和有效极性视角。
图3A示出了根据本发明的实施方案的示例性太阳能装置(例如，安装在房屋60的屋顶上的太阳能面板)的示意图。在该图示中，除LCF 20(其以夸大的相对尺寸示出)之外，太阳能面板特征被移除。为了获得最大的太阳能透射率，相对于百叶窗膜表面23的最佳百叶窗角度(θ最佳百叶窗)应该以春分或秋分正午时在感兴趣位置中来自太阳位置95的折射光线为中心。可以基于活动范围(θ活动范围)与屋顶坡度(θ屋顶坡度)之间的差值的绝对值来选择该百叶窗角度(θ最佳百叶窗)：
Figure BDA0002893652140000151
外部视角θ外部视角可以从图3B和图3C所示的百叶窗几何结构获得。
图3B示出了百叶窗膜20的视角(θ外部视角)的计算，该百叶窗膜具有垂直于光入射表面23形成的百叶窗结构25(例如，可磁化颗粒25a、可磁化颗粒25b等的群组)，其中相对于光入射表面23的法线(N)的倾斜角或百叶窗角(θ百叶窗)等于0°。在图3B中，每个百叶窗结构25具有高度H、宽度(wl)以及与另一百叶窗结构间隔开间距(d)，其中d等于百叶窗结构边缘到相邻百叶窗结构相对边缘的间距减去百叶窗宽度(wl)。使用光透射区域21中的内角θ(例如，参见图1)，可以根据以下等式来计算外部视角θ外部视角：
Figure BDA0002893652140000161
θ外部视角＝sin-1(n百叶窗*sinθ)
部视角是从一个百叶窗的近侧端部到相邻百叶窗的远侧端部的最大几何角度。这由百叶窗基质折射率(n百叶窗)(例如，参见图1中的区域21)、百叶窗间距(d)、百叶窗高度(H)和百叶窗宽度(w1)限定。内角等于区域21间距(d)的反正切值除以百叶窗高度。外部视角由斯涅尔定律确定并且是对称的。虽然图3B假定平坦的外表面，但本领域技术人员根据本说明书将能够预测不均匀的、弯曲的或粗糙化的外表面的影响。
图3C示出了对于百叶窗膜20的多个视角(θ外部视角，1)和(θ外部视角，2)的计算，该百叶窗膜具有相对于光入射表面23的法线以非零的百叶窗角(θ百叶窗)形成的百叶窗结构25(例如，可磁化颗粒25a、25b的群组等)。对于此类平铺百叶窗结构，外部视角不对称。以与上述类似的方式确定外部视角：
H′＝Hcosθ百叶窗
p1＝Hsinθ百叶窗
p2＝d-p1
Figure BDA0002893652140000162
Figure BDA0002893652140000163
θ外部视角，1＝sin-1(n百叶窗*sinθ新，1)
θ外部视角，2＝sin-1(n百叶窗*sinθ新，2)
百叶窗角度θ百叶窗大于百叶窗膜介质的临界角可导致低效率。对于平坦的外表面，光不能以大于临界角的角度传播。如果百叶窗大于该角度，则一些光将照射到百叶窗，从而导致一些损失。
如图3A至图3C所示，太阳能电池和太阳能面板可以被组装成具有针对特定地理位置、屋顶坡度和屋顶样式而设计的百叶窗膜，该百叶窗膜将最大化太阳能的透射，同时仍提供结构本身的伪装以获得美学吸引力。
例如，在本发明的实施方案中，最大相对亮度比(RBR)为至少50％。这可使用符合本文所述的LCF构造来实现。
鉴于本文的描述，并且如以下实验所证实的那样，在一个实施方案中，光控膜可被配置成使得入射在光输入表面上的光从光输出表面出射，该光输出表面在主视轴方向上具有50％或更大的最大相对亮度比(RBR)以及150°或更小的有效极性视角(EPVA)。
在另一个实施方案中，光控膜可被配置为使得入射在光输入表面上的光从在主视轴方向上具有60％或更大的最大相对亮度比(RBR)的光输出表面出射。
在另一个实施方案中，光控膜可被配置为使得入射在光输入表面上的光从在主视轴方向上具有80％或更大的最大相对亮度比(RBR)的光输出表面出射。
在另一个实施方案中，光控膜被配置成使得最大相对亮度比(RBR)的入射角为80°或更小。
在另一个实施方案中，光控膜被配置成使得最大相对亮度比(RBR)的入射角大于10°且小于80°。
在另一个实施方案中，光控膜包括相对于光入射表面具有非零百叶窗角度的多个百叶窗结构，其中EPVA关于最大相对亮度比的入射角不对称。
在另一个实施方案中，光控膜包括百叶窗结构，该百叶窗结构相对于光入射表面的法线具有非零百叶窗角度，其中在光入射表面的法线的第一侧上的RBR的入射角大于70°，在光入射表面的法线的第二侧上的RBR的入射角小于70°。
可以根据本文所述的方法实现百叶窗膜(例如LCF 20)的各种构造。可磁化颗粒在本文中以举例的方式进行了描述，并且可具有各种配置。例如，可磁化颗粒可以由各种材料构造，包括但不限于陶瓷、金属合金粉末、金属合金、涂覆为可磁化的玻璃颗粒、涂覆为可磁化的云母颗粒、复合物等。类似地，可磁化颗粒可基本上完全由可磁化材料构造，可具有设置在其中的可磁化部分(例如，亚铁迹线)，或可具有根据一些示例设置为其一个或多个表面上的层(例如，一个或多个表面可涂覆有可磁化材料)的可磁化部分。诸如在图4A和图4B的示例中所示，可磁化颗粒可以根据一些示例成形。根据其它示例，可磁化颗粒可以包括薄片、粉碎粒、附聚物等。可磁化颗粒可以在固化之前以松散形式(例如，自由流动或在浆液中)使用，并且可以结合到包括本文讨论的光学膜的各种制品中。
现在参照图4A和图4B，公开了包括多个可磁化颗粒125的示例性主体100。主体100可以是已经涂覆有可磁化材料120的成形主体110。根据一些示例，主体110不需要成形，而是可以是随机的。此外，主体110可由可磁化材料形成，并且不需要被涂覆。可磁化材料120可包含保留在粘结剂基质130(也简称为“粘结剂”)中的可磁化颗粒125(例如铁)，如图4B进一步所示。如果成形，如在许多实施方案中不需要，但如图4A的实施方案所示，主体110可具有通过四个次侧表面140a、140b、140c和140d彼此连接的两个相反的主表面160、162。所示类型的可磁化颗粒可以是可移动的，以与磁场力线对齐，如随后将讨论的，以形成期望结构。
可磁化材料120可以是一体可磁化材料，或者它可包含粘结剂基质中的可磁化颗粒。适宜的粘结剂可以是玻璃质或有机的，例如，如下文对粘结剂基质130所述。例如，粘结剂基质可选自些玻璃质和有机粘结剂的那些。主体110可包括例如含铁材料或非含铁材料。
如果可磁化材料包括如图4A的实施方案所示的涂覆在主体100上的层，则这可通过任何合适的方法(诸如例如浸涂、喷涂、涂漆、物理气相沉积和粉末涂覆)来实现。单独的可磁化颗粒可具有可磁化层，该可磁化层具有不同的覆盖程度和/或不同的覆盖位置。可磁化材料可为基本上不包括(即包含小于5重量％、在其它情况下包含小于1重量％)用于成形主体110中的材料。可磁化层可基本上由可磁化材料(例如，按重量计>99百分比至100百分比的蒸汽涂覆金属及其合金)组成，或其可包含保留在粘结剂基质中的可磁化颗粒。可磁化层的粘结剂基质(如果存在的话)可以是无机的或有机树脂类，并且通常由相应的粘结剂前体形成。
例如，通过将可磁化层或其前体施加到主体110可以制备根据本公开的可磁化颗粒。可通过物理气相沉积提供可磁化层，如下文所述。可磁化层前体可作为液体载体中的分散体或浆液提供。分散体或浆液载体和可通过例如将其组分(例如，可磁化颗粒、任选的粘结剂前体和液体载体)简单混合来制备。示例性的液体载体包括水、醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇单甲醚)、醚(例如甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚)、以及它们的组合。分散体或浆液可含有其它组分，例如分散剂、表面活性剂、脱模剂、着色剂、消泡剂和流变改性剂。通常，在涂覆到陶瓷体上之后，干燥可磁化层前体以除去大部分或全部液体载体，尽管这不是必需的。如果使用可固化的粘结剂前体，则通常遵循固化步骤(例如，加热和/或暴露于光化辐射)以提供可磁化层。
玻璃质粘结剂可由包含一种或多种原料的混合物或组合的前体组合物制备，该原料在加热至高温时熔融和/或熔融以形成玻璃质粘结剂基质。可以与制品一起使用的合适玻璃状粘结剂的进一步公开可见于公开的PCT申请WO 2018/080703、WO 2018/080756、WO2018/080704、WO 2018/080705、WO 2018/080765、WO 2018/080784、WO 2018/080755和WO2018/080799；它们中的每个全文以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，使用气相沉积技术，例如物理气相沉积(PVD)，包括磁控溅射，可沉积可磁化层。各种金属、金属氧化物和金属合金的PVD金属化在例如美国专利号4612242(Vesley)和7727931(Brey等人)中公开。可磁化层通常可通过这种一般方式制备。
如前所述，可磁化颗粒的主体可以是成形的(例如，精确成形的)或无规的(例如，薄片、粉碎的、球形等)。示例性形状包括方形、球形、矩形、棱锥(例如，3面棱锥、4面棱锥、5面棱锥或6面棱锥)、截头棱锥(例如3面截头棱锥、4面截头棱锥、5面截头棱锥或6面截头棱锥)、圆锥体、截头圆锥体、杆状物(例如圆柱体、蠕虫状)、薄片、圆盘和棱柱(例如，3面棱柱、4面棱柱、5面棱柱或6面棱柱)。
可适用于可磁化颗粒中的示例性可磁化材料可包括：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(Permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(Fernico)、科瓦铁镍钴合金(Kovar)、铁镍钴合金I(Fernico I)或铁镍钴合金II(Fernico II)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(Alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(Sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，Cu2MnSn)；锰铋化物(也称为铋化锰(Bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、铕氧化物、以及钕、铁和硼的合金(例如，Nd2Fe14B)、以及钐和钴的合金(例如，SmCo5)；MnSb；MnOFe2O3；Y3Fe5O12；CrO2；MnAs；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁；镍；和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量百分比(重量％)至12重量％的铝、15重量％至26重量％的镍、5重量％至24重量％的钴、至多6重量％的铜、至多1重量％的钛的合金(例如，阿尔尼科合金)，其中加起来为100重量％的材料的余量为铁。
可磁化颗粒的主要尺寸相对于它们所属的光学膜的厚度可以具有任何大小，但是在一些情况下，可以远小于光学膜的厚度。例如，它们在一些实施方案中可为1至2000分之一，在其它实施方案中可为100分之一至2000分之一，并且在其它实施方案中可为500分之一至2000分之一，但也可使用其它尺寸。
图5是具有多个可磁化颗粒202的光学膜200的图像，该可磁化颗粒已被组织成期望结构，其中大部分可磁化颗粒由于施加调制磁场而表现出沿着力线的非随机定位。如图5所示，多个可磁化颗粒202的至少大部分对齐并间隔成具有不同行的期望结构204。在图5中，多个可磁化颗粒202包含铝硅铁。按重量百分比计，铝硅铁颗粒占光学膜的基本上20％，并且作为浆液施加到基底上。铝硅铁颗粒最初以随机方式分散在光学透明树脂中。适用于本发明的各种实施方案的树脂族的类型包括但不限于：选自(甲基)丙烯酸酯单体和(甲基)丙烯酸酯低聚物的第一可聚合组分和第二可聚合组分的组合以及它们的混合物。如本文所用的，“单体”或“低聚物”是可转变成聚合物的任何物质。术语“(甲基)丙烯酸酯”既指丙烯酸酯化合物又指甲基丙烯酸酯化合物。在一些情况下，可聚合组合物可包含(甲基)丙烯酸酯化聚氨酯低聚物、(甲基)丙烯酸酯化环氧低聚物、(甲基)丙烯酸酯化聚酯低聚物、(甲基)丙烯酸酯化酚醛低聚物、(甲基)丙烯酸酯化丙烯酸类低聚物以及它们的混合物。任选地，所述可聚合树脂还优选另外包含至少一种具有三个或更多个(甲基)丙烯酸酯基团的交联剂。可聚合组合物可任选地包括(例如，单官能)反应性稀释剂。可聚合树脂可以是可辐射固化的聚合物树脂，诸如可UV固化的树脂。辐射(例如UV)可固化组合物一般包括至少一种光引发剂。光引发剂或光引发剂组合可以约0.1重量％至约10重量％的浓度进行使用。更优选地，光引发剂或其组合的使用浓度为约0.2重量％至约3重量％。一般来讲，光引发剂是至少部分可溶的(例如，树脂的加工温度下)，并且聚合后基本上无色。光引发剂可以是有色的(如黄色)，前提条件是光引发剂在暴露于UV光源后变得基本上无色。树脂族的类型还可包括但不限于：由高聚合物、环氧化物和/或硅氧烷构成的可聚合树脂。
在通过所施加的磁场将铝硅铁颗粒组织成期望结构之后，树脂可至少部分地玻璃化。由于铝硅铁薄片的高纵横比，并且在一些情况下，此类薄片在其侧面上掉落，因此在由磁场组织之前最初很少甚至不存在穿过浆液的透射。一旦施加磁场，便将铝硅铁颗粒组织成期望结构，其中场线将铝硅铁颗粒(包括薄片)向上定向并将它们相对于彼此对齐。该期望结构实现了在法向方向(平行于z轴)和x-z平面内的任何角度上穿过光学膜200的光透射能力，但也限制了(在y-z平面内)与光学膜200成斜角的光透射。阻挡光的角度以及从光学膜偏离垂直于观察方向倾斜时透射降低的速度的幅值可通过对光学透明树脂和影响光学膜构造的其它技术和特征的按重量计的铝硅铁装载百分比来控制，如随后将更详细地讨论。
图6示出了根据本公开的一个实施方案的用于制造光学膜302的方法300。图6A示出了由图6的方法的磁场产生的多个可磁化颗粒306的期望结构304。应当指出的是，在图6A中以及在随后示出和描述的方法和本文也提及的期望结构中，期望结构、方法和光学膜以更大的比例(高水平)示出，使得多个可磁化颗粒中的个体未被具体示出。因此，期望结构的每行(示出为线)将由多个可磁化颗粒中的一些可磁化颗粒构成。应当认识到，期望结构由多个可磁化颗粒构成，即使当沿着如图5所示的力线群组成行时，它们也可以彼此间隔开。还应当认识到，对于所公开的方法，多个可磁化颗粒中的大多数(或更多)可以表现出期望结构，并且本文所示的期望结构以高度示意性的方式示出，其不示出多个可磁化颗粒中的至少一些(小于大部分)在取向、对齐和/或定位上可能出现的一定程度的随机性。这种随机性在图5的光学膜的一些区域中示出。
方法300可操作以在光学膜302内提供具有期望结构304的多个可磁化颗粒306，如图6A所示。图6B示出了图6A的截面，其从另一个视角示出了期望结构304。可磁化颗粒306可具有与先前示出和描述的那些类似的构造。根据一个实施方案并且现在参考图6，可磁化颗粒可分散在光学透明的树脂中(在感兴趣的电磁频谱范围内)以形成第一混合物308。光学透明的树脂可具有与参照图5提供的示例相同的组成。第一混合物308可定位在幅材310(包括基底312)上。多个可磁化颗粒306可以按相对于树脂的重量百分比的0.01％至90％的任何重量百分比计。基底312的特定化学组成和厚度可以取决于所构造的特定光学产品的要求。也就是说，在强度、透明度、耐温性、表面能、对光学层的粘附性等要求之间进行平衡。基底312的厚度通常为至少约0.025毫米(mm)，并且更通常为至少约0.125mm。此外，基底312通常具有不超过约0.5mm的厚度。
可用的基底材料包括(例如)苯乙烯-丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、基于萘二甲酸的共聚物或共混物、聚烯烃基材料(例如聚乙烯、聚丙烯和聚环烯烃的浇注或取向膜)、聚酰亚胺和玻璃。任选地，基底材料可含有这些材料的混合物或组合。在实施方案中，基底可以是多层的或可含有悬浮或分散在连续相中的分散组分。
基底的其它示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯。可用的PET膜的示例包括光学等级的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其以商品名“Melinex618”购自特拉华州威尔明顿的杜邦膜公司(DuPontFilms,Wilmington,Del.)。
任选地，可将第二基底(其在组成和厚度上可与第一基底312类似或不同)层合(例如，使用光学透明的粘合剂粘结)到光学膜302以提供改善的清晰度、保护光学层304、为光学膜302提供期望的物理特性等。
第一混合物308可施加在磁体314(永磁体或电磁体)的上向幅材处。磁体314可放置成紧邻(在几英尺内)包含多个可磁化颗粒306的第一混合物308和树脂的幅材310。笛卡尔坐标系在图6A和图6B中提供，以有助于理解幅材310相对于磁体314的定位并且有助于理解图6A的期望结构304。根据所示实施方案，所提供的笛卡尔坐标系可以具有在下向幅材/上向幅材方向上定向的轴线(x轴)。(y轴)与幅材310的幅材横向方向和磁体314的旋转轴线AR基本上对齐。(z轴)基本上垂直于x轴和y轴两者对齐。
如图6的示例所示，磁体314相对于幅材310围绕旋转轴线AR旋转。磁体的旋转速度可在于100rpm至10000rpm之间或更大。幅材310可以相对于磁体314平移，如箭头316所示。图7和图7A更详细地示出了磁体314的构造。图7示出了磁体314可包括两个极N和S，这两个极各自被成形为半圆柱体并且设置在旋转轴线AR的任一侧。图7A示出了由磁体314产生的磁场318和磁场318的旋转调制，该磁场的旋转调制由磁体314围绕旋转轴线AR(图6和图7)的旋转产生。图7A中未示出图6的方法300的光学膜302和其它细节。将施加在多个可磁化颗粒306上的分辨力线由图7A中的箭头A指示。
磁场构形和用于生成磁场构形的设备的其它示例描述于美国专利申请号2008/0289262A1(Gao)和美国专利号2370636(Carlton)、2857879(Johnson)、3625666(James)、4008055(Phaal)、5181939(Neff)和英国专利号G.B1477767(伊甸园工程有限公司(EdenvilleEngineeringWorksLimited))中，该专利各自以其整体以引用方式并入本文中。
现在返回图6，根据示例实施方案，磁体314被定位成在所提供的笛卡尔坐标系的y轴方向上跨幅材310的整个幅材横向延伸部延伸。然而，在一些实施方案中，磁体314可不如图6所示延伸整个幅材横向长度。图6另外示出了方法300对光学膜302施加至少一次固化，如图6中的固化1所示。固化1紧邻(在上向幅材或下向幅材几英寸内)磁体314施加。固化1可通过任何已知的技术施加，诸如但不限于例如施加紫外光、施加电子束、施加或移除热能(例如，施加加热或冷却)。如图7A所示，当磁场318正在经历旋转调制时，应当在力线和分解力线以期望的方式定向的特定时间和位置处将固化1的施加施加到光学膜302，以便多个可磁化颗粒处于期望结构304中(图6A)。固化1可以是完全固化(即，树脂的完全聚合可以发生)或者可以是具有足够聚合的部分固化，使得大部分可磁化颗粒固定在期望结构304中(图6A)。在完全固化的情况下，在图6的方法中将不需要第二次固化(表示为固化2)。图6示出了具有部分固化(固化1)和下向幅材位置处的第二固化(固化2)以完成完全聚合的方法300。
因此，图6的方法300可制造用于控制光的光学膜，包括将第一混合物308定位在基底310上。第一混合物308可包括分散在第一树脂中的多个可磁化颗粒306。方法300可以包括将多个可磁化颗粒306组装到期望结构304中，以通过至少磁场318相对于多个可磁化颗粒306的旋转调制来控制光。方法300还可以包括玻璃化(诸如通过上述固化1和/或固化2)以增加第一树脂的粘度，同时多个可磁化颗粒306处于期望结构304中。
图6A以高水平和高度示意性的方式示出了期望结构304。如图6A所示，可移除基底312(图6)。然而，在其它实施方案中，可保留基底312。如前所述，多个可磁化颗粒中的单独颗粒未在图6A中示出。图6A示出了类似于图5的光学膜200的具有期望结构304的光学膜302的构造。期望结构304是其中多个可磁化颗粒被布置成大致在下向幅材方向上延伸的间隔行320的结构。当直接以图6A所示的取向(平行于x-z平面)观察时，期望结构304为允许光学膜302基本上透光的结构。然而，期望结构304还限制了在y-z平面(即，与不在xz平面内的图6A的视图正交的平面)内以倾斜角度透射光学膜302的光。重要的是应注意，图6和图6A的实施方案描述了将第一混合物308作为单层施加在基底上。然而，还设想了使用相同混合物或不同混合物组合物的多个层的应用，并且实际上这些应用在本公开中进一步描述和说明。
图8A至图8C示出了本文所述的多个可磁化颗粒中的示例性可磁化颗粒的另外的潜在取向、位置和对齐。图8A示出了颗粒402和404的特定取向，其中次表面布置在笛卡尔坐标系的z和x方向上(与图6至图7A中所用的相同取向系统)，并且主表面在y方向上定向。此类取向本质上仅是示例性的，并且为了便于参考和描述而使用。在图8A的多层取向中，颗粒402和404彼此堆叠并间隔开。在一些实施方案中，颗粒402和404可被配置成彼此吸引或排斥，如箭头A所示。
图8B示出了在幅材横向方向上彼此间隔开的颗粒406和408。在一些实施方案中，颗粒406和408可被配置成彼此吸引或排斥，如箭头所示。图8C示出了在下向幅材方向上彼此间隔开的颗粒410和412。在一些实施方案中，颗粒410和412可被配置成彼此吸引或排斥，如箭头A所示。设想了多个颗粒的多个布置(例如，图8A、图8B和/或图8C的布置)，并且实际上本文公开了这些布置。
图9示出了具有多个层的另一个光学膜500的一种可能配置。光学膜500可具有如前所述的基底502和第一层504。第一层504可包括第一光学透明的树脂508和第一多个可磁化颗粒510的第一混合物506。第一层504可直接或间接地联接到基底502。为了说明性目的并且观察者理解图9，已经夸大了第一多个可磁化颗粒510的相对尺寸和间距。如图9所示，第一多个可磁化颗粒510具有第一期望结构511。
在图9中，第二层512可直接或间接(例如，经由第二基底)联接到第一层504。第二层512可包括第二光学透明的树脂516和第二多个可磁化颗粒518的第二混合物514。为了说明性目的并且观察者理解图9，已经夸大了第二多个可磁化颗粒518的相对尺寸和间距。如图9所示，第二多个可磁化颗粒518具有第二期望结构519。第二期望结构519可不同于或基本上类似于第一期望结构511。
例如，第一期望结构511可以是第一组百叶窗结构，该第一组百叶窗结构包含以第一间距彼此间隔开并且以第一倾斜角间隔开并且与X轴对齐的可磁化颗粒群组。第二期望结构519可以是第二组百叶窗结构，该第二组百叶窗结构包含以第二间距彼此间隔开并且以第二倾斜角间隔开并且与Y轴对齐的可磁化颗粒群组。在另选方面，第一间距和第二间距可以相同或不同。例如，相同期望结构内的群组之间的间距可为约5mm或更小、或约4mm或更小、或约3mm或更小、或约2mm或更小、或约1mm或更小、或约0.mm或更小、或约0.25mm或更小、或约0.1mm或更小，或约0.05mm。这些间距包括指定距离的所有变型和范围，例如，相同期望结构内的群组之间的间距可为约5mm至约1mm，或约4mm至约0.25mm，或至少约3mm等。
在另外的另选方面，第一倾斜角和第二倾斜角可以相同或不同。在另外的另选方面，第一组百叶窗结构和第二组百叶窗结构可以与相同或不同的轴线对齐。
如图9所示，第一多个可磁化颗粒510可以相对于基底502具有共享的第一取向或第一共同对齐方向中的至少一个，并且第二多个颗粒518可以相对于基底502具有共享的第二取向或第二共同对齐方向中的至少一个。在图9中，共享的第一取向或第一共用对齐方向不同于共享的第二取向或第二共用对齐方向。
任选地，可将另外的层添加到光学膜500，该光学膜包括具有可磁化颗粒的层，该可磁化颗粒具有另外的期望结构。图9的实施方案示出了另一层520，该层可被配置成为光学膜500提供沿光学膜的与基底502相反的一侧的平滑表面。在其它情况下，如果需要，另一层520可提供期望的纹理化或其它物理属性。
形成具有用于控制光的一个或多个层的光控膜的其它方法在美国临时专利申请号62/699966中进行描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
实验和实施例
以下实施方案和实施例仅旨作为示例说明，因为在本公开的范围内的许多修改和变型对于本领域技术人员来说将是显而易见的。除非另外指明，否则以下实施例中报告的所有份数、百分比和比率均按重量计。
光控膜的制备
样品包括分散在粘结基质中的磁性颗粒，该粘结基质包括(甲基)丙烯酸酯树脂的混合物。
使用下表1中给出的树脂混合物制备许多实施例LCF。Photomer6210丙烯酸酯树脂可从美国北卡罗来纳州夏洛特的艾坚蒙美国公司(IGM Resins USA,Inc.,Charlotte,NC,USA)获得。表1中列出的其余丙烯酸酯树脂可从美国弗吉尼亚州查塔姆的沙多玛美国公司(Sartomer Americas，Chatham，VA，USA)获得。向每种混合物A-G中加入0.8％的Darocur4265光引发剂(来源-美国阿拉巴马州莫比尔的巴斯夫(BASF,Mobile,AL,USA))。向混合物H中加入0.5％的TPO光引发剂(来源–艾坚蒙公司)。表1中还示出了一些树脂混合物在25℃下的测量粘度值。使用BrookfieldDV2T粘度计、使用随仪器一起提供的说明书测量粘度。
表1
Figure BDA0002893652140000261
Figure BDA0002893652140000271
图10为示出表1中的样品树脂混合物在25℃下的测量粘度值的曲线图。
示例性光控膜
实施例1表示具有与比较例1类似的光学性能的示例性LCF。将坡莫合金(坡莫合金薄片粉末；来源-田纳西州黎巴嫩的诺瓦美特特种产品公司(Novamet Specialty ProductCorporation,Lebanon,TN))的10％混合物引入到基质树脂H(见表1)中。将混合物涂覆到合适的基底上。以与前述方法一致的方式进行磁对齐和固化。
实施例2表示具有比实施例1更受限制的光学性能的示例性LCF。将铝硅铁(商品名SENDUST SP-3B；来源-日本冈山县Mate株式会社(Mate Co.,Ltd.,Okayama Prefecture,Japan))的20％混合物引入到树脂H(见表1)中。将混合物涂覆到合适的基底上。以与前述方法一致的方式进行磁对齐和固化。
比较例1表示使用微复制制造方法制造的LCF。用其外表面中切有精细通道的圆柱形金属辊作为模具。将热塑性烯烃共聚物(Tafmer DF9200，可从美国纽约州莱伊布鲁克市的美国三井化工有限公司(Mitsui Chemical America,Inc.,Rye Brook,NY,USA)获得)熔融树脂引入模具中，然后紧紧压在金属辊上，以便完全地填充模具。在冷却后，从模具移除结构化膜。聚合物膜中的所得结构为一系列均匀间隔的通道，每个通道具有标称梯形截面，诸如WO 2018/229600中所述，该专利以其整体以引用方式并入本文。将类似于WO 2018/229600中所述的UV可固化树脂混合物填充到通过上述方法制备的微结构化膜的透明通道之间的凹槽中。从透明通道面朝向外部的表面上将过量的含颜料树脂擦拭掉。然后利用UV辐射来固化填充有颜料的通道，得到LCF。
实施例3表示不同厚度的示例性LCF。将SSFL(不锈钢薄片细叶等级；来源-田纳西州黎巴嫩的诺瓦美特特种产品公司(Novamet Specialty Product Corporation,Lebanon,TN))的7％混合物引入到表1的基质树脂B中。将两个显微镜载片以楔状方式对齐。在载片的一个边缘处使用四片带以形成楔形间隙。SSFL薄片具有比目325小95％(大约44μm)和0.8μm的厚度。
以与前述方法一致的方式进行磁对齐和固化。
实施例4、实施例5、实施例6、实施例7和实施例8表示不同磁性对齐颗粒浓度的示例性LCF。将涂覆有大约40nm铜的SSFL值的混合物(Cu SSFL)的2％(实施例4)、4％(实施例5)、8％(实施例6)、10％(实施例7)和16％(实施例8)混合物引入实施例4至实施例8的基质树脂B中。将样品涂覆至相似的厚度。以与前述方法一致的方式进行磁对齐和固化。
实施例9表示在一个基质粘度下的示例性LCF。将7％的Cu SSFL引入到基体树脂A中，并且根据先前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。
实施例10与实施例9的不同之处仅在于基质树脂。将7％的Cu SSFL引入到基体树脂B中，并且根据先前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。
实施例11与实施例9的不同之处仅在于基质树脂。将7％的Cu SSFL引入到基体树脂F中，并且根据先前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。
实施例12与实施例9的不同之处仅在于基质树脂。将7％的Cu SSFL引入基质树脂G中，并且根据先前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。
实施例13至15表示三种不同厚度的LCF。将7％的Cu SSFL引入到基体树脂B中，并且根据先前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。每个LCF的厚度由作为玻璃显微镜载片之间的垫片材料引入的多片带控制。在每侧引入两片(实施例13)、四片(实施例14)或六片(实施例15)带。
实施例16和17表示在两个不同的百叶窗倾斜角下的LCF。将5％的铝硅铁引入基质树脂H中，并根据此前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。然而，磁场相对于膜的平面倾斜(相对于LCF的平面的非垂直放置)。实施例16的磁场倾斜角小于实施例17的磁场倾斜角。
实施例18表示处于百叶窗倾斜角的LCF。将2％的铝硅铁引入基质树脂H中，并根据此前所述的本发明方法制造可磁性对齐LCF。然而，磁场相对于膜的平面倾斜大约20°(相对于LCF的平面非垂直放置)。
图11示出了对应于实施例18的具有倾斜可磁化颗粒的样品光控膜的截面照片。如上所述，研究人员发现线性结构不限于以完全直立的方式对齐。通过使样品和/或磁场以特定角度倾斜，光阻挡区域(可磁化颗粒的区域)的线性特征可以以任何角度对齐。
光控膜的光学表征
在具有旋转台的分光光度计(来源-Oriel Instaspec光谱仪，具有的台允许样品旋转到平面外以进行角透射测量并用由Labsphere(蓝菲光学)的LPS-100电源控制的灯照明)上测量角透射。台以15°的增量从0°旋转至60°，在台的每次旋转时进行测量。从这些测量值计算400nm至700nm的平均可见光透射率，并将其绘制为入射角的函数。图12表示实施例1、实施例2和比较例1的LCF的可见波长透射率的曲线图。可见波长透射率是400nm至700nm的透射率的算术平均值，并且是图12中绘出的RBR。实施例2被有意设计成具有比实施例1和比较例1更受限制的视角。对于未倾斜的百叶窗结构，当内部光线路径平行于百叶窗结构时，RBR在0度入射角处最大。实施例1的百叶窗结构得到在所有角度下与比较例1的微结构化LCF类似的RBR。
百叶窗间距控制(厚度)
使用具有VHZ1000UR透镜的Keyence(基恩士)的VHX-2000显微镜在跨显微镜载片的三个不同位置处对实施例3LCF的百叶窗间距成像。图13示出了在跨LCF的每个厚度位置(A(61μm)、B(209μm)、C(343μm))处的显微镜图像。随着层厚度的增加，百叶窗的间距更大。对于给定的颗粒浓度，可以通过改变LCF的厚度来控制百叶窗的间距。
百叶窗间距控制(磁性可对齐颗粒的浓度)
使用具有VHZ1000UR透镜的Keyence的VHX-2000显微镜来对实施例4至实施例8的LCF的百叶窗进行成像。图14示出了实施例5、6和7的图像。在定制图像处理软件中处理显微镜图像。通过确定图像的每列中的分立百叶窗(暗区)并对图像上每列的间距取平均值，由这些图像确定平均百叶窗间距。
图15表示平均百叶窗间距(以微米为单位)与LCF中磁性可对齐颗粒的浓度的曲线图。还表示了实验数据的线性回归。对于给定的树脂体系和厚度，则百叶窗间距可以由LCF中磁性可对齐颗粒的浓度控制。
百叶窗取向(基质树脂的粘度)
使用具有VHZ1000UR透镜的Keyence的VHX-2000显微镜来对实施例9至实施例12的LCF的百叶窗成像。图16示出实施例9至实施例12的LCF的图像。百叶窗更加连续，并且在较小的基质粘度与较大的基质粘度下看起来更好地对齐。
LCF厚度
使用具有VHZ1000UR透镜的Keyence的VHX-2000显微镜来对实施例13至实施例15的LCF的百叶窗进行成像。图17A示出实施例13至实施例15的LCF的图像。百叶窗更加连续，并且在较小的厚度与较大的厚度下看起来更好地对齐。使用针对图15所讨论的相同计算机程序，平均百叶窗结构长度(即，百叶窗结构的最长尺寸，其将延伸到例如图1、图2A、图2B、图3B、图3C的页面中)对于实施例13为643μm、对于实施例14为239μm、对于实施例15为199μm。
每个实施例13至实施例15的截面图像示于图17B中。百叶窗的总高度可以由LCF的厚度控制。对于2层的带垫片、4层和6层，膜的厚度分别为239μm、507μm和770μm。百叶窗结构通常跨越样品的整个厚度。因此，这些实验(通过百叶窗结构的高度和长度两者)确认百叶窗结构中的每个百叶窗结构包括多个单独的可磁化颗粒。
倾斜百叶窗
在具有旋转台的分光光度计(来源-OrielInstaspec光谱仪-参见上文)上测量角透射。台以15°的增量从0°旋转至60°，在台的每次旋转时进行测量。从这些测量值计算400nm至700nm平均的可见光透射率，并且其为作为入射角的函数而绘制的RBR。图18表示实施例16至实施例17的LCF和比较例1的RBR的曲线图。
由于百叶窗结构倾斜，实施例16至实施例17的最大RBR入射角出现在非零角度处。在实施例16中，百叶窗结构倾斜大约22°。根据斯涅耳定律，以大约34°入射到LCF上的光线平行于LCF内的百叶窗结构传播。因此，RBR为图18中30°附近的最大值。
在实施例17中，百叶窗结构倾斜大约15°。根据斯涅耳定律，以大约22°入射在LCF上的光线平行于LCF内的百叶窗结构传播。因此，RBR为图18中20°附近的最大值。
模型LCF的锥光角透射率曲线图示于图19A中。
在专有光线跟踪程序中创建百叶窗膜的模型，但任何可商购获得的光线跟踪程序都可用于模拟。百叶窗膜包括平面膜(n＝1.5，厚度＝86个单位)，其中对于每个百叶窗结构间隔开55个单位，每个百叶窗结构具有7个单位的厚度和66个单位的深度。百叶窗长度是比其间的间距大的量级，使得它们看起来几乎无穷大。虚设的最终收集表面靠近百叶窗膜的出射表面放置。百叶窗膜被空气包围。
光线从跨越一对百叶窗结构加上百叶窗结构的宽度的线发出。1000条光线从该线沿百叶窗膜的方向发出。由于百叶窗宽度比间距大得多，因此该截面是代表性的。光线是在指向百叶窗膜的半球内以极角和方位角两者以1°增量的所有角度处的线的迹线。
允许光线基于每个角度的菲涅耳系数、膜折射率和空气折射率来分离能量。跟踪分离的光线，直到它们的能量小于原始光线的0.001％。对于每个角度，一定百分比的初始光线到达收集表面。以下图19A中的曲线描绘出了该百分比。极角被显示为距曲线图中心的距离，其中方位角从3点钟位置逆时针布置。
高透射以白色示于图左侧的标度中。每个曲线图的中心显示在0°入射角下的透射。径向地描绘了增大入射角，并且方位角围绕曲线图旋转。随着百叶窗的物理倾斜增加，峰值透射率偏离轴线。
图19B中示出了针对θ百叶窗＝0度和θ百叶窗＝10度的来自图19A的锥光角透射曲线图的一组截面。截面在垂直于百叶窗结构长度的平面内截取，如图19A中的6点钟至12点钟方向所示。对于θ百叶窗＝0°，最大RBR的入射角为0°，并且对于θ百叶窗＝10°，最大RBR的入射角为16°。这些与斯涅耳定律的预测匹配，其中最大RBR角的正弦可与LCF折射率乘以θ百叶窗相关联。模拟的EPVA值可由图19B中的截面来计算。θ百叶窗＝0°下的EPVA关于0°对称，值为150°。由于倾斜的百叶窗结构，θ百叶窗＝10°下的EPVA关于0°或最大RBR的入射角不对称。θ百叶窗＝10°下的EPVA为大约115°。
图20A中示出了模拟的15°倾斜百叶窗(左手侧)和具有15°倾斜颗粒(右手侧)的加工膜(实施例16)的透射的比较。所测量的锥光曲线图是从使用NSPNS6ML-1940太阳能电池的单个电池模块的短路电流测量获得的，该太阳能电池具有用Agilent(安捷伦)的3497aALXI数据采集开关单元捕获的数据采集。用稳定的Orie l66002氙弧光灯照射模块。使用定制软件将模块安装在能够旋转90°极角和360°方位角的双轴旋转台上，以控制该台并采集短路电流。以5°极角增量和15°方位角增量进行模块角度响应的基线测量。百叶窗膜样品可以层合到模块以用于角测量。百叶窗膜的有效透射率通过将样品测量值除以对应的角基线测量值来获得。
根据本发明的实施方案的示例性LCF的峰值透射率与模拟LCF(23°)偏移大致相同的角度(20°)，如图20B所示。制造的LCF和模拟的LCF的EPVA值关于最大RBR的入射角不对称。图20A和图20B中的数据表明，本发明可用于制造具有不对称RBR轮廓(关于最大RBR的入射角不对称)和不对称EPVA的光控膜。通过已知的LCF制造工艺，诸如在WO 2018/078493和WO 2018/229600中所述的，这是难以实现的(如果不是不可能实现的话)。
模型和样品之间的差异可由颗粒分布、颗粒堆积、吸收特性、散射特性、颗粒对齐的不规则性和/或其它因素引起。
在另一个实验中，如图21所示，构造简单的光线跟踪模型以预测角透射率分布。在模拟中，产生相对于膜表面具有不同倾斜的百叶窗膜。透射率峰值可预测地遵循斯涅耳定律，使得20°的物理百叶窗倾斜导致对于入射在空气和折射率为1.5的膜中的光在30.9°处的峰值透射率(sinθ峰值＝n膜*sinθ百叶窗)。当百叶窗膜倾斜接近膜折射率的临界角时，透射率将受到光反射率快速增加的影响。所得的透射率峰值位置偏离斯涅耳定律预测的位置。

Claims (41)

1.一种太阳能装置，所述太阳能装置包括：
一个或多个光伏电池，所述一个或多个光伏电池设置在封装剂中；和
光控结构，所述光控结构包括具有一系列百叶窗结构的百叶窗膜，其中每个百叶窗结构包括分散在粘结基质中的至少以第一取向对齐的多个可磁化颗粒的一个或多个群组，
其中所述光控结构基本上透射以第一角度入射的光并且基本上限制以第二角度入射的光的透射，
其中每个百叶窗结构与相邻的百叶窗结构间隔开，其中每个百叶窗结构在基本上平行于相邻的百叶窗结构的平面中基本上对齐。
2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中每个百叶窗结构以与所述光控结构的光入射表面的法线成约0°至约50°的百叶窗角度定向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中每个百叶窗结构以约0°至约40°的百叶窗角度定向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中每个百叶窗结构以约0°至约30°的百叶窗角度定向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中每个百叶窗结构以约10°至约30°的百叶窗角度定向。
6.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述光控结构的最大相对亮度比(RBR)为至少50％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述光控结构在可见光谱的一部分中选择性地吸收。
8.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述可磁化颗粒的至少一部分反射所述可见光谱的一个或多个选择性波长。
9.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述多个可磁化颗粒包括多个可磁化颗粒群组，其中每个颗粒群组与相邻群组间隔开约0.05mm至约5mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述可磁化颗粒包括选自由以下项组成的群组的一种或多种颗粒：陶瓷、金属合金粉末、金属合金、涂覆为可磁化的玻璃颗粒、涂覆为可磁化的云母颗粒、复合物以及它们的组合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述可磁化颗粒包括其中设置有可磁化部分的材料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述可磁化颗粒具有作为设置在其一个或多个表面上的层的可磁化部分。
13.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述可磁化颗粒包括薄片、粉碎粒、附聚物以及它们的组合中的至少一种。
14.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述粘结基质包括无机玻璃质粘结剂。
15.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述粘结基质包括树脂。
16.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述封装剂包括EVA类封装剂和聚烯烃类封装剂中的一者。
17.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述装置包括设置在所述光伏电池的两个主表面上的封装剂。
18.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，所述太阳能装置还包括覆盖层和背板层，其中封装的光伏电池设置在所述背板层和所述覆盖层之间。
19.根据权利要求18所述的太阳能装置，其中所述覆盖层包括玻璃和超阻挡膜中的一者。
20.根据权利要求18所述的太阳能装置，其中所述覆盖层和所述背板层由不同材料形成。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的太阳能装置，其中所述光控结构形成为将所述覆盖层粘结到所述封装剂的粘合剂。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的太阳能装置，其中所述覆盖层设置在所述光控结构和所述封装剂之间。
23.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，所述太阳能装置还包括覆盖所述太阳能装置的边缘的框架。
24.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能装置，其中所述太阳能装置包括太阳能屋顶面板。
25.根据权利要求24所述的太阳能装置，其中所述太阳能装置被安装在具有屋顶瓦片的屋顶上，并且其中所述太阳能装置具有与屋顶瓦片颜色基本上匹配的可见颜色。
26.根据权利要求24所述的太阳能装置，其中至少部分地基于上面要安装所述太阳能装置的所述屋顶的坡度来选择所述百叶窗角度。
27.一种光控膜，所述光控膜具有一系列百叶窗结构，其中每个百叶窗结构包括分散在粘结基质中的至少在第一取向上对齐的多个可磁化颗粒的一个或多个群组，
其中所述光控膜基本上透射以第一角度入射的光并且基本上限制以第二角度入射的光的透射，
其中每个百叶窗结构与相邻的百叶窗结构间隔开，其中每个百叶窗结构在基本上平行于相邻的百叶窗结构的平面中对齐。
28.根据权利要求27所述的光控膜，其中入射在光输入表面上的光从在主视轴方向上具有50％或更大的最大相对亮度比(RBR)并且具有150°或更小的有效极性视角(EPVA)的光输出表面出射。
29.根据权利要求28所述的光控膜，其中入射在所述光输入表面上的光从在所述主视轴方向上具有60％或更大的最大相对亮度比(RBR)的所述光输出表面出射。
30.根据权利要求29所述的光控膜，其中入射在所述光输入表面上的光从在所述主视轴方向上具有80％或更大的最大相对亮度比(RBR)的所述光输出表面出射。
31.根据前述权利要求27至30中的任一项所述的光控膜，其中所述最大相对亮度比(RBR)的入射角为80°或更小。
32.根据前述权利要求27至31中的任一项所述的光控膜，其中所述最大相对亮度比(RBR)的入射角大于10°并小于80°。
33.一种太阳能装置，所述太阳能装置包括：
一个或多个光伏电池，所述一个或多个光伏电池设置在封装剂中；和
根据前述权利要求28至32中任一项所述的第一光控膜。
34.根据权利要求33所述的太阳能装置，所述太阳能装置还包括根据前述权利要求27至32中任一项所述的第二光控膜，其中用于所述第二光控膜的百叶窗结构相对于所述第一光控膜的所述百叶窗结构以10°至90°的角度定向。
35.一种太阳能装置，所述太阳能装置包括：
一个或多个光伏电池，所述一个或多个光伏电池设置在封装剂中；和
第一光控膜和第二光控膜，每个光控膜具有根据前述权利要求27至32中任一项所述的结构，其中所述第一光控膜相对于所述第二光控膜定向使得用于所述第一光控膜的所述基本上平行的百叶窗结构相对于用于所述第二光控膜的所述基本上平行的百叶窗结构偏斜10°至90°之间的角度。
36.根据权利要求27所述的光控膜，其中入射在光输入表面上的光从具有150°或更小的有效极性视角(EPVA)的光输出表面出射。
37.根据权利要求28所述的光控膜，其中入射在所述光输入表面上的光从具有115°或更小的有效极性视角(EPVA)的所述光输出表面出射。
38.一种光控膜，所述光控膜包括多个可磁化颗粒，所述可磁化颗粒在粘结基质内排序并对齐以形成具有交替的光透射区域和光阻挡区域的百叶窗膜，其中所述光阻挡区域以约0°至约40°的百叶窗角度对齐。
39.一种光控膜，所述光控膜包括百叶窗结构，所述百叶窗结构相对于光入射表面的法线具有非零百叶窗角度，其中所述EPVA关于最大相对亮度比的入射角不对称。
40.根据权利要求39所述的光控膜，所述光控膜包括在粘结基质内排序并对齐的多个可磁化颗粒，以形成所述百叶窗结构。
41.一种光控膜，所述光控膜包括百叶窗结构，所述百叶窗结构相对于光入射表面的法线具有非零百叶窗角度，其中在所述光入射表面的法线的第一侧上的RBR的入射角大于70°，在所述光入射表面的法线的第二侧上的RBR的入射角小于70°。
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