CN113098385A - 一种具有反光装置的光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有反光装置的光伏组件，包括：两块反射膜和光伏组件；反射膜的工作角度为45°；光伏组件为双面光伏；两个反射膜设置于光伏组件两侧，均与光伏组件的夹角为45°；光伏组件设置于反射膜的反射侧；所述反射膜包括基底和设置于基底上的镀膜；所述镀膜包括依次交叠设置在基底上的第一材料镀膜层和第二材料镀膜层；镀膜的底层和最顶层均为第一材料镀膜层；第一材料镀膜层和第二材料镀膜层由折射率不同的材料制成。本发明使用反射膜对太阳能进行分光，短波段光能在反射膜镜面反射供光伏使用，避免了红外长波直接照射双面光伏组件背面进一步的引起光伏组件温升，使光伏组件工作在光电转换效率更高的温度下。
Description
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，特别涉及一种具有反光装置的光伏组件。
背景技术
我国76％的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀，光伏发电没有噪音和污染物排放，应用技术成熟，安全可靠。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。
光伏发电用光伏组件是由高效晶体硅太阳能电池片、背板以及边框等组成。常规光伏组件，由太阳直射进行发电，只能利用太阳能中中短波段(如波长<1100nm)的能量。
现有技术中，也有利用普通反光膜直接将光线反射到光伏组件背面的技术，虽然增加了背面辐照，但是其中的长波段能量不但不能转换成电能，还会引起太阳电池发热降低其光电转换效率，影响安全运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有反光装置的光伏组件，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有反光装置的光伏组件，包括：两块反射膜和光伏组件；
反射膜的工作角度为45°；光伏组件为双面光伏；
两个反射膜设置于光伏组件两侧，均与光伏组件的夹角为45°；光伏组件设置于反射膜的反射侧；
所述反射膜包括基底和设置于基底上的镀膜；所述镀膜包括依次交叠设置在基底上的第一材料镀膜层和第二材料镀膜层；镀膜的底层和最顶层均为第一材料镀膜层；第一材料镀膜层和第二材料镀膜层由折射率不同的材料制成。
本发明进一步的改进在于：第一材料镀膜层的折射率大于第二材料镀膜层的折射率。
本发明进一步的改进在于：所述反射膜的截止波长为900nm。
本发明进一步的改进在于：基底的材质为铝片、钢片、铜片、玻璃片或石英片。
本发明进一步的改进在于：基底的材质为高硼硅玻璃或柔性塑料。
本发明进一步的改进在于：第一材料镀膜层和第二材料镀膜层分别由Ta2O5和SiO2沉积制成。
本发明进一步的改进在于：所述镀膜包括51层，51层由下至上的结构具体为：0.377H0.579L 0.396H 0.586L 1.21H 0.103L 2.075H 0.233L 1.526H 1.653L 0.364H1.682L 0.266H 1.351L1.164H 1.156L 0.634H 0.367L 0.544H 0.967L 0.366H 1.065L1.506H 0.686L 2.385H 1.08L 0.892H0.736L 0.666H 1.073L 1.45H 0.153L 0.375H0.767L 0.384H 0.015L 1.407H 1.128L 1.206H 1.087L0.359H 0.458L 0.539H 1.925L0.53H 1.952L 0.66H 0.27L 0.247H 2.805L 0.037H；其中，H表示高折射率的第一材料镀膜层，L表示低折射率的第二材料镀膜层；厚度单位为nm。
本发明进一步的改进在于：所述反射膜在400～900nm波段透过率在20～30％之间，900nm～1800nm波段透过率为T≥80％。
本发明进一步的改进在于：还包括：固定支架；两块反射膜和光伏组件均固定在固定支架。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种具有反光装置的光伏组件，采用的反射膜截止波长为900nm；反射膜在900nm处进行分光将太阳光谱分为长波和短波两个部分，短波段光能在反射膜镜面反射供光伏使用，避免了红外长波直接照射双面光伏组件背面进一步的引起光伏组件温升，使光伏组件工作在光电转换效率更高的温度下，避免进一步的发热降低光电转换效率。采用双面光伏配合两块反射膜，能够充分利用双面光伏组件两面的面积进行发电。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种具有反光装置的光伏组件的结构示意图；
图2为本发明一种具有反光装置的光伏组件中发射膜的结构示意图；
图3为本发明一种具有反光装置的光伏组件中发射膜的设计光谱曲线；
图4为本发明中发射膜的测试系统示意图；
图5为本发明中发射膜的实测光谱曲线。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
分光镜是用来反射和透射光线，根据光谱特性的不同分光镜可分为中性分光镜和双色分光镜。中性分光镜可以将一束光分成光谱成份相同的两束光；双色分光镜则可以将光谱的其中一部分反射而其它部分透射。
本发明一种具有反光装置的光伏组件，使用到截止波长为900nm的反射膜。本发明所采用的反射膜在900nm处进行分光将太阳光谱分为长波和短波两个部分，短波段光能在反射膜镜面反射供光伏组件30使用，长波段光能透射过反射膜。900nm截止波长可选择GaAs单节太阳电池、单节染料敏化太阳电池、单结硅薄膜太阳电池、晶体硅太阳电池、碲化镉太阳电池和铜铟镓硒太阳电池。
实施例1
请参阅图1所示，本发明提供一种具有反光装置的光伏组件，包括两块反射膜、光伏组件30和固定支架50。
反射膜的工作角度为45°；光伏组件30为双面光伏；
两个反射膜设置于光伏组件30两侧，均与光伏组件30的夹角为45°。光伏组件30设置于反射膜的反射侧。
两块反射膜和光伏组件30均固定在固定支架50，固定相互之间的位置和角度。
太阳光线垂直入射至45°设置的反射膜，900nm以下波长的短波段光能反射至光伏组件30两侧表面进行光伏发电，同时能够有效的避免红外波段的太阳能直接辐照在光伏组件表面，能够控制光伏组件的温升，避免高温引起的光伏组件效率反而降低的技术问题。
实施例2
请参阅图2所示，本发明中反射膜，包括基底10和设置于基底上的镀膜；所述镀膜包括依次交叠设置在基底上的第一材料镀膜层11和第二材料镀膜层12。镀膜的底层和最顶层均为第一材料镀膜层。第一材料镀膜层11和第二材料镀膜层12分别为高折射率材料镀膜层、低折射率材料镀膜层。
反射膜的工作波段为400～1800nm，基底10为硬质材料：铝片、钢片、铜片、玻璃片、石英片、高硼硅材料等，或者柔性塑料基底，例如EVA膜，PI膜等。
反射膜的工作角度45°，要求400～900nm波段透过率在20～30％之间，900nm～1800nm波段透过率为T≥80％。根据技术要求，选择Ta2O5和SiO2分别作为高折射率材料和低折射率材料，进行反射膜的设计。选择设计波长λ0＝600nm，优化设计后反射膜中镀膜包括51层，其结构如下：
0.377H 0.579L 0.396H 0.586L 1.21H 0.103L 2.075H 0.233L 1.526H 1.653L0.364H 1.682L0.266H 1.351L 1.164H 1.156L 0.634H 0.367L 0.544H 0.967L 0.366H1.065L 1.506H 0.686L2.385H 1.08L 0.892H 0.736L 0.666H 1.073L 1.45H 0.153L0.375H 0.767L 0.384H 0.015L 1.407H1.128L 1.206H 1.087L 0.359H 0.458L 0.539H1.925L 0.53H 1.952L 0.66H 0.27L 0.247H 2.805L0.037H
其中，H表示高折射率材料层，L表示低折射率材料层；厚度单位为nm；例如，0.377H表示该层为高折射率材料层，厚度为0.377nm；0.579L表示该层为低折射率材料层，厚度为0.579nm。
设计的光谱曲线如图3所述。
实施例3
在实施例1和2的基础上，所述固定支架50为姿态调整支架，光伏组件30和两块反射膜均固定连接姿态调整支架。姿态调整支架用于追踪太阳光的入射角度，调整反射膜的姿态；使得太阳光基本能够按照45°的角度入射到反射膜，以使整个系统保持在最佳工作角度。
进一步的，本发明中光伏组件30采用双面光伏组件。
进一步的，本发明反射膜的面积优选大于光伏组件30的面积，使得反射膜的光线能够照射布满整个光伏组件30。
本发明发射膜中镀膜的制备在德国Leybold公司生产的900Plus型箱式真空镀膜机上完成。
该箱式真空镀膜机的真空系统采用机械泵+油扩散泵的配置，极限真空可达2×10-4Pa。蒸发源为：两把e型电子枪和两组阻蒸电极。两把电子枪的高压均为10KV，阻蒸电极的电压为6V，可根据需要调节蒸发源的功率。夹具为磁流体密封高速旋转夹具，转速可调，最高可达800rad/min。
膜厚监控采用4探头IC/5石英晶振+透、反射式光学直接监控，并配有OMS3000自动控制系统。根据反光膜的特点，选择石英晶振监控的方法。
基底的温度由自动温控仪进行监控，加热方式为下烘烤式加热方式，可根据需要调节加热温度和升温的速率，温度测量采用非接触式红外探头对基片进行测温，测量精度可达±0.5℃。
真空镀膜设备是个复杂的系统，镀膜过程中的各种参数都将影响到光学薄膜参数，从而影响其光谱特性。镀膜过程中的基底10温度、材料的沉积速率、真空室剩余气体的压力和成份以及在使用离子辅助时的离子流功率密度等都是影响薄膜制备的关键因素。
反射膜的制备方法，包括以下步骤：
1)、将真空室抽真空至5×10-3Pa，打开烘烤系统，温度设定为250℃，当温度达到设定值250℃后，保温一小时；
2)、镀膜前向真空室充入25sccm的Ar气体，对基底10进行离子束轰击进行基底清洗，轰击电压为200V，电流为4A，轰击时间15分钟；
3)、Ta2O5和SiO2都采用电子枪蒸发，蒸发速率分别为0.4nm/s和1nm/s；离子源功率设定和基底清洗时相同，离子辅助的氧分压为1×10-2Pa；按照图3所示镀膜结构，逐层制备51层镀膜，并完成反射膜制备。
反射膜制备完成后，搭建图5所示测试系统对反射膜和整个光伏发电系统进行测试。测试系统包括菲涅尔透镜20、反射膜、光伏组件30。菲涅耳透镜20的指标参数如下：有效口径：340mm×340mm×3mm；焦距：370mm；光学材料透过率达92％；光会聚率80％；厚度误差：±0.05；平面度误差：在直径为50毫米的范围内，误差小于0.1毫米；结构面和光面的光洁度均小于Ra0.2；结构上齿顶的圆弧R≤4微米。
具体测试流程如下：
设置参数：选取400nm～2200nm波段，5nm间隔，进行扫描测量；
光路校对：不放入待测反射膜，进行仪器校对；
放置待测反射膜：放入待测反射膜，调整角度为45°；
进行反射膜透射率测试：实际的透射率结果如图5所以，可以看出，本发明所制备的反射膜能够有效的透射900nm以上长波段光能。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，包括：两块反射膜和光伏组件(30)；
反射膜的工作角度为45°；光伏组件(30)为双面光伏；
两个反射膜设置于光伏组件(30)两侧，均与光伏组件(30)的夹角为45°；光伏组件(30)设置于反射膜的反射侧；
所述反射膜包括基底(10)和设置于基底上的镀膜；所述镀膜包括依次交叠设置在基底上的第一材料镀膜层(11)和第二材料镀膜层(12)；镀膜的底层和最顶层均为第一材料镀膜层；第一材料镀膜层(11)和第二材料镀膜层(12)由折射率不同的材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，第一材料镀膜层(11)的折射率大于第二材料镀膜层(12)的折射率。
3.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，所述反射膜的截止波长为900nm。
4.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，基底(10)的材质为铝片、钢片、铜片、玻璃片或石英片。
5.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，基底(10)的材质为高硼硅玻璃或柔性塑料。
6.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，第一材料镀膜层(11)和第二材料镀膜层(12)分别由Ta2O5和SiO2沉积制成。
7.根据权利要求6所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，所述镀膜包括51层，51层由下至上的结构具体为：0.377H 0.579L 0.396H 0.586L 1.21H 0.103L 2.075H0.233L1.526H 1.653L 0.364H 1.682L 0.266H 1.351L 1.164H 1.156L 0.634H 0.367L0.544H 0.967L0.366H 1.065L 1.506H 0.686L 2.385H 1.08L 0.892H 0.736L 0.666H1.073L 1.45H 0.153L 0.375H0.767L 0.384H 0.015L 1.407H 1.128L 1.206H 1.087L0.359H 0.458L 0.539H 1.925L 0.53H 1.952L0.66H 0.27L 0.247H 2.805L 0.037H；
其中，H表示高折射率的第一材料镀膜层(11)，L表示低折射率的第二材料镀膜层(12)；厚度单位为nm。
8.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，所述反射膜在400～900nm波段透过率在20～30％之间，900nm～1800nm波段透过率为T≥80％。
9.根据权利要求1所述的一种具有反光装置的光伏组件，其特征在于，还包括：固定支架(50)；两块反射膜和光伏组件(30)均固定在固定支架(50)。
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2021
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