CN114270000B - 用于改善太阳能屋顶的颜色外观的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一个实施方案可提供一种光伏屋顶瓦片(200)。该光伏屋顶瓦片可包括透明前盖(204)、透明后盖(206)以及定位在该前盖和该后盖之间的多个多晶硅基光伏结构(202)。相应多晶硅基光伏结构具有面向该前盖的前表面和面向该后盖的后表面。该光伏屋顶瓦片还可包括油漆层(212)，该油漆层定位在该后盖的背离该前盖的后表面上。该油漆层的颜色基本上匹配相应多晶硅基光伏结构的该前表面的颜色。

Description

用于改善太阳能屋顶的颜色外观的系统和方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月6日提交的名称为“用于改善太阳能屋顶的颜色外观的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING COLOR APPEARANCE OF SOLAR ROOFS)”的美国专利申请号16/533,524的优先权，该申请的内容全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本公开整体涉及光伏(或“PV”)屋顶瓦片。更具体地讲，本公开涉及具有一致和各向同性的颜色外观的光伏屋顶瓦片。
背景技术
相关领域
在住宅和商业太阳能安装中，建筑物的屋顶通常安装有光伏(PV)模块(也称为PV或太阳能电池板)，这些PV模块可包括太阳能电池的二维阵列(例如，6×12)。PV屋顶瓦片(或太阳能屋顶瓦片)可以是特定类型的PV模块，其提供对住宅的天气防护和令人愉悦的美学外观，同时还充当将太阳能转换为电的PV模块。PV屋顶瓦片的形状可类似于常规屋顶瓦片，并且PV屋顶瓦片可包括封装在前盖和后盖之间的一个或多个太阳能电池，但通常包封比常规太阳能电池板更少的太阳能电池。
前盖和后盖可以是强化玻璃或其他可保护太阳能电池免受天气因子影响的材料。为了确保太阳光的足够透射率，前盖需要为透明的，而封装的光伏结构通常为暗色的。当从浅角度观察时(例如，当从街道观察屋顶时)，暗色的光伏结构可变为可见的。光伏结构和玻璃盖之间的颜色对比度可形成美学上令人不愉悦的场景。此外，太阳能屋顶通常包括PV屋顶瓦片以及非PV屋顶瓦片的混合物，其中非PV屋顶瓦片安装在不太可能接收到足够太阳光的位置处。尽管非PV屋顶瓦片可包括与PV屋顶瓦片的那些玻璃盖类似的玻璃盖，但是缺乏嵌入式光伏结构可导致非PV屋顶瓦片具有与PV屋顶瓦片不同的颜色外观。
发明内容
一个实施方案可提供一种光伏屋顶瓦片。该光伏屋顶瓦片可包括透明前盖、透明后盖以及定位在该前盖和该后盖之间的多个多晶硅基光伏结构。相应多晶硅基光伏结构具有面向该前盖的前表面和面向该后盖的后表面。该光伏屋顶瓦片还可包括油漆层，该油漆层定位在该后盖的背离该前盖的后表面上。该油漆层的颜色可基本上匹配该相应多晶硅基光伏结构的该前表面的颜色。
在该实施方案的变型中，使用反应离子刻蚀(RIE)技术来使相应多晶硅基光伏结构的前表面纹理化。
在另外一个变型中，相应多晶硅基光伏结构的纹理化前表面的特征尺寸小于一微米。
在该实施方案的变型中，使透明前盖的前表面纹理化。
在另外一个变型中，透明前盖的纹理化前表面可包括叠加在第二纹理图案上的第一纹理图案，并且第一纹理图案的特征尺寸小于第二纹理图案的特征尺寸。
在该实施方案的变型中，油漆层可包括聚合物基油漆。
一个实施方案提供了一种用于制造多个光伏屋顶瓦片的系统和方法。在操作期间，该系统获得多个光伏结构，其中相应光伏结构包括前表面和后表面。该系统测量每个光伏结构的前表面的颜色，基于每个光伏结构的前表面的所测量的颜色来将这些光伏结构分组成至少两个组，并且通过基于预先确定的图案从该至少两个组中顺序地选择光伏结构来形成该多个光伏屋顶瓦片。相应光伏屋顶瓦片可包括封装在前透明盖和后透明盖之间的至少两个光伏结构。
一个实施方案提供了一种用于形成光伏屋顶的系统和方法，该光伏屋顶包括多个光伏屋顶瓦片和多个非光伏屋顶瓦片。在操作期间，该系统制造该多个光伏屋顶瓦片和该多个非光伏屋顶瓦片。相应光伏屋顶瓦片可包括透明前盖、透明后盖以及封装在前盖和后盖之间的多个光伏结构。制造该多个光伏屋顶瓦片可包括测量每个光伏结构的前表面的颜色并将油漆层涂覆在后盖的后表面上，并且油漆层的颜色可基本上匹配所测量的颜色。相应非光伏屋顶瓦片可包括玻璃基板和定位在玻璃基板的后表面上的第二油漆层。然后该系统将光伏屋顶瓦片和非光伏屋顶瓦片安装在屋顶上的预先确定的位置处。
附图说明
本专利或申请文件包含以彩色绘成的至少一张图。在请求和支付必要费用后，专利局会提供配有彩图的本专利或专利申请公布的副本。
图1示出了住宅上的光伏(PV)屋顶瓦片的示例性构型。
图2示出了根据一个实施方案的示例性光伏屋顶瓦片和示例性非光伏屋顶瓦片的顶视图和剖视图。
图3示出了根据一个实施方案的包含多晶硅基太阳能瓦片的PV屋顶瓦片的示例性颜色分布。
图4示出了根据一个实施方案的多个定制设计的背景颜色和太阳能电池颜色之间的比较。
图5示出了根据一个实施方案的具有不同颜色的太阳能电池的分组。
图6展示了根据一个实施方案的各种电池布置图案。
图7示出了具有聚集的电池颜色的屋顶的示例。
图8A示出了根据一个实施方案的两种不同太阳能电池设计在太阳能屋顶上的颜色分布。
图8B呈现了根据一个实施方案的流程图，该流程图示出了用于制造光伏屋顶的示例性过程。
图9示出了根据一个实施方案的PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片的颜色直方图。
图10示出了根据一个实施方案的由不同表面刻蚀条件产生的屋顶瓦片的表面。
图11示出了根据一个实施方案的随一天的时间而变化的瓦片的平均亮度。
图12示出了根据一个实施方案的屋顶瓦片的前玻璃盖。
图13示出了根据一个实施方案的具有各种厚度的薄膜涂层的颜色效果。
图14示出了根据一个实施方案的具有带不同薄膜涂层的瓦片的屋顶的局部视图。
图15示出了根据一个实施方案的平滑瓦片表面和纹理化瓦片表面之间的比较。
图16A示出了根据一个实施方案的玻璃表面上的各种示例性微观纹理图案。
图16B示出了根据一个实施方案的具有带不同纹理图案的瓦片的屋顶的局部视图。
图17A至图17B示出了根据一个实施方案的瓦片内颜色对比度的示例性场景。
图18示出了根据一个实施方案的瓦片内颜色对比度的不同场景。
图19示出了根据一个实施方案的多个示例性微观纹理图案。
图20示出了根据一个实施方案的具有树皮表面纹理的示例性屋顶瓦盖。
图21A示出了根据一个实施方案的玻璃表面上的轮廓。
图21B示出了根据一个实施方案的示例性纹理化玻璃表面。
图22A呈现了根据一个实施方案的示例性前玻璃盖。
图22B呈现了根据一个实施方案的示例性多层薄膜叠堆。
图23A示出了根据一个实施方案的玻璃基板上的多层薄膜叠堆的反射光谱。
图23B示出了根据一个实施方案的不同视角下的多层薄膜叠堆的颜色外观。
图24A示出了根据一个实施方案的示例性太阳能电池板的侧视图。
图24B示出了根据一个实施方案的该面板的局部视图。
图25A示出了根据一个实施方案的太阳能电池板的示例性前盖的顶视图。
图25B示出了根据一个实施方案的前盖上的阶梯的放大侧视图。
图26A示出了根据一个实施方案的示例性太阳能电池板前盖的顶视图。
图26B示出了根据一个实施方案的太阳能电池板前盖的透视图。
图27示出了根据一个实施方案的多个联锁太阳能电池板。
在附图中，类似的附图标记指代相同的附图元素。
具体实施方式
呈现以下描述以使本领域的任何技术人员能够制造和使用实施方案，并且以下描述是在特定应用和其要求的上下文中提供的。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施方案的各种修改将是显而易见的，并且本文所定义的一般原理在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以应用于其他实施方案和应用。因此，所公开的系统不限于所示的实施方案，而是应被赋予与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围。
概览
本发明的实施方案至少解决了以低成本改善太阳能屋顶瓦片的美学的技术问题。太阳能屋顶瓦片(或PV屋顶瓦片)可包括夹在前玻璃盖和后盖之间的多个太阳能电池。由于制造缺陷，太阳能电池及因此PV屋顶瓦片可具有固有颜色变化。此外，PV屋顶瓦片还可在不同照明下和/或在不同视角处具有不同颜色外观。为了减轻PV屋顶瓦片内或PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片之间的颜色对比度，在一些实施方案中，在制造瓦片时采取鲁棒颜色管理方案。首先，为了降低PV屋顶瓦片内的颜色对比度，PV屋顶瓦片可封装多晶硅基光伏结构。通过控制多晶硅基光伏结构的表面纹理的尺寸和图案，可以减少光伏结构的“辉光”。在保持屋顶瓦片的前盖透明的同时，可用匹配光伏结构的纹理化表面的颜色的油漆层涂布后盖的后表面以降低PV屋顶瓦片内的颜色对比度。还可将类似的油漆层沉积到非PV屋顶瓦片的后表面上。因此，PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片的颜色外观可非常类似。此外，当组装PV屋顶瓦片时，按照预先确定的颜色图案将嵌入式光伏结构送入生产线，使得大多数PV屋顶瓦片包含类似颜色的太阳能电池并且不同颜色的PV屋顶瓦片被均匀地或随机地混合以防止屋顶上的颜色的聚集。
在另选的实施方案中，还可以通过选择性地处理其前玻璃盖的表面来形成具有显著不同的表面颜色的PV屋顶瓦片以及非PV屋顶瓦片。存在处理前玻璃盖的前表面的不同方式，诸如表面纹理化或涂层。通过将不同颜色的屋顶瓦片(要么是PV瓦片，要么是非PV瓦片)随机地放置在屋顶上，可以使观察者注意不到PV瓦片和非PV瓦片之间的颜色差异。所得的屋顶也是美学上令人更愉悦的。
“太阳能电池”或“电池”是能够将光转换为电的光伏结构。电池可具有任何尺寸和任何形状，并且可由多种材料形成。例如，太阳能电池可以是在硅晶片上制造的光伏结构或基板材料(例如，玻璃、塑料或任何其他能够支撑光伏结构的材料)上的一个或多个薄膜或它们的组合。
“太阳能电池条带”、“光伏条带”、“更小电池”或“条带”是光伏结构(诸如太阳能电池)的一部分或节段。可将光伏结构分成多个条带。条带可具有任何形状和任何尺寸。条带的宽度和长度可彼此相同或不同。可通过进一步对先前划分的条带进行划分来形成条带。
“指状线”、“指状电极”和“指状物”是指用于收集载流子的光伏结构的细长导电(例如，金属)电极。
“汇流排”、“汇流线”或“汇流电极”是指用于聚集由两个或更多个指状线收集的电流的光伏结构的细长导电(例如，金属)电极。汇流排通常宽于指状线，并且可沉积或以其他方式定位在光伏结构之上或之内的任何地方。单个光伏结构可具有一个或多个汇流排。
“光伏结构”可指太阳能电池、节段或太阳能电池条带。光伏结构不限于由特定方法制造的设备。例如，光伏结构可以是晶体硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池、非晶硅基太阳能电池、多晶硅基太阳能电池或其条带。
采用颜色匹配和随机化的PV屋顶瓦片
PV屋顶瓦片(或太阳能屋顶瓦片)是形状类似于屋顶瓦片并且通常包封比常规太阳能电池板更少的太阳能电池的一种PV模块。应当注意，此类PV屋顶瓦片可同时充当PV电池和屋顶瓦片两者。PV屋顶瓦片和模块在美国专利申请号15/909,181中更详细描述，该专利申请提交于2018年3月1日，代理人案卷号为P0357-2NUS，名称为“用于包装光伏屋顶瓦片的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR PACKAGING PHOTOVOLTAIC ROOF TILES)”，并以引用方式并入本文。
图1示出了住宅上的PV屋顶瓦片的示例性构型。PV屋顶瓦片100可像常规屋顶瓦片或木瓦那样安装在住宅上。具体地，可以以一定方式将PV屋顶瓦片与其他瓦片一起放置以防止水进入建筑物。
PV屋顶瓦片可包封多个太阳能电池或PV结构，诸如单晶硅基太阳能电池。然而，尽管单晶硅基太阳能电池可提供优异的能量转换效率，但是它们可存在高随角异色性(colorflop)，尤其是具有<111>金字塔表面纹理化的那些。除了随角异色性之外，单晶硅基太阳能电池还可产生“电池发辉光”外观(即，太阳能电池的表面可在某些照明条件下展现出强镜面反射)，从而难以找到可匹配这些太阳能电池的颜色外观的常见材料。因此，PV瓦片和非PV瓦片之间存在显著的外观差异。
一种用于减少此类差异的现有解决方案是将调试级Si晶片嵌入非PV瓦片中。然而，此类解决方案是昂贵的并且所得的屋顶美学不太理想。为了改善太阳能屋顶(例如，具有PV瓦片和非PV瓦片的混合物的屋顶)的颜色外观，本发明的一些实施方案采用多种颜色控制方案，包括颜色匹配方案、颜色随机化方案以及两者的组合。
在一些实施方案中，作为单晶硅基太阳能电池的替代，PV屋顶瓦片可包括多晶硅基太阳能电池。可使用反应离子刻蚀(RIE)技术来使多晶硅基太阳能电池的表面纹理化。在另外的实施方案中，RIE纹理化表面的特征尺寸可小于1微米(即，0.5微米或更小)。在另选的实施方案中，太阳能电池的表面可具有金字塔纹理化，其中金字塔的底宽小于1微米(例如，0.7微米或更小)。与单晶硅基太阳能电池的纹理化表面相比，多晶硅太阳能电池的RIE纹理化表面可具有改善的表面均匀性。因此，PV屋顶瓦片可具有减少的随角异色性和辉光。
在另选的实施方案中，减少电池辉光可通过专门设计的防反射涂层来实现。单晶硅基太阳能电池表面上的该特别设计的防反射涂层(AR)可包括具有比常规AR涂层(例如，氧化铟锡(ITO)涂层)更高的折射率的材料。更确切地说，该专门设计的AR涂层可包括SiNx层或SiOxNy/SiNy双层结构。因此，电池辉光可减少三至八倍，且功率损耗较低(例如，小于5％)。
图2示出了根据一个实施方案的示例性光伏屋顶瓦片和示例性非光伏屋顶瓦片的顶视图和剖视图。左图示出了PV屋顶瓦片的顶视图(左上方)和剖视图(左下方)，并且右图示出了非PV屋顶瓦片的顶视图(右上方)和剖视图(右下方)。
PV屋顶瓦片200可包括由密封剂层208封装在顶玻璃盖204和后玻璃盖206之间的太阳能电池或太阳能电池阵列202。在一些实施方案中，一个或多个太阳能电池202可包括叠瓦式光伏条带的串，其中每个条带是标准方形或准方形太阳能电池的一小部分。顶玻璃盖204可包括强化或钢化玻璃，并且可使顶玻璃盖204的前表面(即，面向太阳的表面)纹理化以提供期望的视觉外观。后玻璃盖206可包括强化或钢化玻璃或规则PV背板。在一些实施方案中，顶玻璃盖204的厚度可介于2mm和3mm之间(例如，2.7mm)。类似地，后玻璃盖206的厚度可介于2和3mm之间(例如，2.5mm)。与顶玻璃盖204不同，后玻璃盖206可具有平滑表面。密封剂层208可基于聚合物，该聚合物可包括但不限于：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、热塑性聚烯烃(TPO)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或N,N'-二苯基-N,N'-双(3-甲基苯基)-l,l'-二苯基-4,4'-二胺(TPD)。一个或多个金属电极(例如，电极210)还可封装在前盖204和后盖206之间。电极210可促进相邻PV屋顶瓦片之间的电耦合。
为了实现PV屋顶瓦片内的近似均匀的颜色外观，在一些实施方案中，PV屋顶瓦片200可在后盖206的外表面上包括油漆层212。油漆层212可包括聚合物基油漆，诸如华盛顿州里奇菲尔德(Ridgefield,WA)的工业控制开发公司(Industrial Control Development,Inc.)的可仔细选择油漆层212的颜色以匹配嵌入式太阳能电池的颜色。如果在从顶玻璃盖204之上的地方观察时油漆层212的颜色匹配嵌入在PV瓦片中的太阳能电池的颜色，则PV屋顶瓦片200可表现出基本上均匀的外观，其中太阳能电池融入背景颜色。应当注意，由于太阳能电池的表面上的防反射涂层(ARC)的厚度的变化，不同太阳能电池(或叠瓦式条带的串)可表现出不同颜色(例如，不同蓝色色调)。油漆层212的颜色可被设计成匹配封装在PV屋顶瓦片200内的一个或多个特定太阳能电池的颜色。
由于油漆层212位于后盖206的外(或后)表面上，瓦片制造过程可比常规PV屋顶瓦片的制造过程简单得多，后者需要将油漆层涂覆在后盖206的内表面上。更具体地讲，可以完成单独PV屋顶瓦片或瓦片模块的制造，将瓦片或瓦片模块基于其颜色来分组成不同组，然后将具有匹配颜色的油漆层涂覆在后盖上。此类过程可独立于瓦片或瓦片模块的制造过程。在一些实施方案中，可基于嵌入式太阳能电池的表面颜色将PV屋顶瓦片分组成两个或三个颜色组。
非PV屋顶瓦片220可包括玻璃层222和油漆层224。玻璃层222可包括强化或钢化玻璃，并且可使玻璃层222的前表面纹理化。非PV屋顶瓦片220的玻璃层222的表面纹理可类似于PV屋顶瓦片200的顶玻璃盖204的表面纹理以便确保PV屋顶瓦片与非PV屋顶瓦片之间的外观类似性。玻璃层222的厚度可介于4mm和6mm之间(例如，5mm)。在一些实施方案中，玻璃层222的厚度可基本上类似于PV屋顶瓦片200的顶玻璃盖204和后玻璃盖206的总厚度以确保PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片可具有类似厚度。
油漆层224可类似于油漆层212。在一些实施方案中，油漆层224的颜色可类似于油漆层212的颜色。更具体地讲，如果PV屋顶瓦片已被分组成两个或三个不同颜色组，则非PV屋顶瓦片的油漆层224可具有与PV屋顶瓦片的颜色类似的两种或三种不同颜色。换句话讲，与PV屋顶瓦片一样，非PV屋顶瓦片可具有不同颜色并且可被分组成相同的两个或三个颜色组。另选地，每种电池颜色可具有多种对应背景颜色(例如，油漆层224的颜色)以模拟太阳能电池间的颜色变化。
图3示出了根据一个实施方案的包含多晶硅基太阳能瓦片的PV屋顶瓦片的示例性颜色分布。顶图示出了LAB颜色空间，其中L*a*b颜色值提供以使用地理坐标(例如，经度、纬度和海拔高度)指示地理位置的相同方式定位和传送颜色的方式。在LAB空间中，“L*”代表亮度，“a*”代表红色/绿色值，并且“b*”代表蓝色/黄色值。L*轴竖直地延伸，其中底部(L＝0)指示黑色或全吸收。a*轴横向地延伸，其中a+方向上的颜色测量运动描绘向红色移动，并且a-方向上的颜色测量运动描绘向绿色移动。b*轴沿垂直于a*轴的方向延伸，其中b+方向上的颜色测量运动描绘向黄色移动，并且b-方向上的颜色测量运动描绘向蓝色移动。
底图示出了根据一个实施方案的多晶硅基太阳能电池的示例性颜色分布。更具体地讲，底图示出了多个太阳能电池的以不同角度(例如，0°、45°和90°)测量的反向散射的光的亮度和蓝色/黄色值。应当注意，0°意指在与网格线垂直的方向处测量颜色，而90°意指在与网格线平行的方向处测量颜色。一些太阳能电池(例如，单次印刷电池)具有更宽(例如，70微米)的网格线，并且一些太阳能电池(例如，二次印刷电池)具有更薄(例如，40微米)的网格线。从图3中可以看出，具有更薄网格线的太阳能电池比具有更宽网格线的太阳能电池更暗且更蓝。
一旦(例如，使用分光光度计)测量太阳能电池的颜色，就可以定制设计可匹配电池颜色的背景或油漆颜色。图4示出了根据一个实施方案的多个定制设计的背景颜色和太阳能电池颜色之间的比较。在该示例中，在0°处测量反向散射的光。“X”指示可提供良好颜色匹配的所选择的背景颜色。通过仔细地使背景颜色(即，油漆层的颜色)与电池颜色匹配，可以成功地将太阳能电池的外观隐藏在PV屋顶瓦片内。在一些实施方案中，非PV瓦片可包括具有类似定制设计的颜色的油漆层以模拟PV瓦片的外观。此外，由于太阳能电池没有均匀颜色，因此可将至多三种不同定制设计的油漆颜色应用于不同非PV瓦片上以模拟太阳能电池的颜色变化。
在一些实施方案中，PV屋顶瓦片可包括叠瓦式光伏条带的串，并且通过将标准方形太阳能电池分成多个节段来获得光伏条带。例如，每个叠瓦式串可包括可从两个标准方形太阳能电池获得的六个光伏条带。制造叠瓦式串可包括获取方形太阳能电池，将方形太阳能电池分成更小条带，并且将这些更小条带布置成叠瓦式串。如果由其获得叠瓦式串的条带的两个太阳能电池具有两种不同颜色，则光伏串的不同部分可表现出不同颜色，从而难以选择背景颜色(即，PV屋顶瓦片的后盖的底部上的油漆层的颜色)。
为了解决该问题，在一些实施方案中，在PV屋顶瓦片的制造期间，可能需要特别注意PV屋顶瓦片的颜色管理。更具体地讲，可将方形太阳能电池基于其颜色分组成两个组。可将具有类似颜色的太阳能电池分组在一起并放入相同箱(bin)中。在一些实施方案中，可在将太阳能电池分成更小条带之前对这些太阳能电池执行颜色测量。更具体地讲，可根据CIE(国际照明委员会)标准来测量太阳能电池的颜色，并且可根据测量结果来对太阳能电池进行分组。图5示出了根据一个实施方案的具有不同颜色的太阳能电池的分组。更具体地讲，图5示出了太阳能电池的L*a*b*值，其中X轴指示a*值，Y轴指示L*值，并且颜色指示b*值。每个点可表示太阳能电池。在图5中，可将太阳能电池基于其L*a*b*测量值来分组成两个箱，如红色和绿色框所指示。更具体地讲，该分组沿着颜色变化的主轴方向(例如，图5所示的轴C1)进行。
在PV屋顶瓦片的制造期间，可根据预先确定的图案将来自两个不同箱的太阳能电池送入组装线。例如，可将来自一个箱的五个太阳能电池送入组装线，然后将来自另一箱的三个太阳能电池送入组装线。相同图案可重复其自身或后跟其他预先确定的图案。在一些实施方案中，除了5:3图案之外，还可使用4:4图案(即，来自一个箱的四个电池后跟来自另一箱的四个电池)或3:5图案(即，来自一个箱的三个电池后跟来自另一箱的五个电池)将太阳能电池送入组装线。该布置可确保大多数(例如，75％)制造的PV瓦片具有单一电池颜色，这意味着PV瓦片中的两个电池具有相同颜色。
图6展示了根据一个实施方案的各种电池布置图案。顶行示出了5:3图案，其中将来自保持类似颜色的太阳能电池的第一箱的五个太阳能电池送入组装线，然后将来自第二箱的三个太阳能电池送入组装线。可以看出，可将这八个太阳能电池嵌入到四个PV瓦片中，其中三个PV瓦片具有单一电池颜色(例如，PV瓦片602和604)并且一个瓦片(例如，瓦片606)具有混合电池颜色。中间行示出了4:4图案，其中一种颜色的四个太阳能电池后跟不同颜色的四个太阳能电池。在该场景中，所有四个PV屋顶瓦片(例如，瓦片608)具有单一电池颜色。
图6的底行示出了太阳能电池在制造期间破损的场景。更具体地讲，太阳能电池612破损并且从组装线移除。因此，接下来，太阳能电池(例如，太阳能电池614)在组装线中代替太阳能电池612。所得的四个PV屋顶瓦片具有三个带单一电池颜色的瓦片和一个带混合电池颜色的瓦片。从图6中可以看出，即使在电池破损的情况下，大多数PV瓦片也可具有单一或均匀电池颜色。
在一些实施方案中，可组装多个PV瓦片以形成PV瓦片模块。在图6所示的示例中，瓦片602、604和606形成瓦片模块610。应当注意，瓦片模块中的颜色混合(诸如图6的下两行所示的示例)不会给屋顶的美学造成负面影响。
一旦制造了PV屋顶瓦片模块，就可将它们随机地分布在屋顶上的期望区域(例如，接收最直接的太阳光的区域)内。更具体地讲，瓦片模块可被随机地混合以供安装工安装。在安装期间，安装工可只需拾取瓦片模块以放在屋顶上而不必考虑每个单独模块的颜色。类似地，具有不同颜色的非PV屋顶瓦片也可被随机地混合并且被安装到屋顶上不能接收足够太阳光的位置处。在实践中，非PV屋顶瓦片通常位于屋顶的边缘处，从而形成PV屋顶瓦片的背景。
通过随机地混合和放置具有不同电池颜色的PV瓦片并且通过形成具有随机化颜色分布的背景，本发明的实施方案可防止类似颜色的PV瓦片聚集在一起的颜色聚类现象。图7示出了具有聚集的电池颜色的屋顶的示例。在图7所示的示例中，示出了三种不同颜色聚类(例如，聚类P1、P2和P3)，从而形成不期望的屋顶美学。
另一方面，当具有不同颜色的PV屋顶瓦片被随机地分布时，可提供更一致的颜色外观。更具体地讲，图6所示的混合方案可确保跨屋顶的颜色分布是均匀的。此外，仔细设计的背景颜色也使得很难跨宽泛范围的照明条件从地面识别太阳能电池。图8A示出了根据一个实施方案的两种不同太阳能电池设计在太阳能屋顶上的颜色分布。
在图8A中，屋顶的左半部示出了具有更暗或更蓝的太阳能电池的太阳能电池设计，并且周围非PV电池也被配置为匹配这些电池的颜色。类似地，屋顶的右半部示出了具有更亮颜色的太阳能电池的太阳能电池设计，并且周围非PV电池也被配置为匹配更亮颜色的太阳能电池。应当注意，尽管每个区段中的单独PV屋顶瓦片仍可展现出不同颜色，但是当作为一个整体观察时，每个屋顶区段可呈现基本上均匀的颜色外观。
图8B呈现了根据一个实施方案的流程图，该流程图示出了用于制造光伏屋顶的示例性过程。在操作期间，获得多个光伏结构(例如，标准六英寸方形或准方形太阳能电池)(操作802)并且测量光伏结构的颜色(例如，L*a*b*值)(操作804)。然后可将光伏结构基于其颜色来放入多个(例如，两个)单独箱中(操作806)。之后基于预先确定的图案将光伏结构送入PV瓦片生产线(操作808)。例如，预先确定数量的光伏结构可来自第一箱，然后预先确定数量的光伏结构可来自第二箱。该方法确保大多数瓦片包含类似颜色的太阳能电池。在一些实施方案中，PV瓦片生产线可包括用于将标准太阳能电池分成更小条带、用于形成更小条带的级联串以及用于将这些串封装在玻璃盖之间的加工工具。本发明的范围不受到用于生产PV屋顶瓦片的实际过程的限制。可实现任何合适的技术和设计。在另外的实施方案中，可组装多个(例如，三个)瓦片以形成瓦片模块。
在完成太阳能电池的封装之后，可使用被设计成模拟光伏结构的颜色的颜色对PV屋顶瓦片的后表面进行装饰或涂漆(操作810)。在一些实施方案中，可使用聚合物基油漆诸如对PV屋顶瓦片的后玻璃表面进行涂漆。还可使用类似油漆对非PV瓦片的后表面进行涂漆(操作812)，该后表面可以是单块纹理化玻璃。在一些实施方案中，可定制设计非PV瓦片上使用的颜色以模拟太阳能电池的颜色。此外，可使用特定电池颜色的不同色调的多种油漆颜色对非PV瓦片进行涂漆以便模拟太阳能电池的颜色变化。
然后可将PV瓦片/模块和非PV瓦片/模块放置在屋顶上(操作814)。由于已在PV瓦片/模块的生产期间预混合不同颜色的太阳能电池，因此不再需要安装工在安装PV瓦片/模块时留意颜色混合或遵循特定安装次序。类似地，可随机地预混合不同颜色的非PV瓦片。因此，在安装期间，屋顶安装工仅需要将PV瓦片和非PV瓦片安装在其相应设计位置处。所得的屋顶将具有基本上各向同性或均匀的颜色分布，如图8A所示。
瓦片间玻璃对比度随机化
在一些实施方案中，可以有意地在太阳能屋顶瓦片间形成显著的外观对比度，然后通过将这些高对比度的瓦片随机地分布在屋顶上，可以隐藏或掩盖PV瓦片和背景非PV瓦片之间的差异。
更具体地讲，在一些实施方案中，PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片的一小部分可经受特定外观改变工序，使得这些改变的PV和非PV屋顶瓦片可看起来具有比其他屋顶瓦片显著更亮的颜色。改变的瓦片和未改变的瓦片之间的颜色对比度可显著大于PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片之间的可能颜色变化。
图9示出了根据一个实施方案的PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片的颜色直方图。左上图示出了未改变的瓦片(包括PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片两者)的颜色分布。可以看出，PV瓦片或非PV瓦片间的颜色变化可小于PV瓦片和非PV瓦片之间的颜色变化。因此，PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片之间的颜色差异主导着太阳能屋顶的颜色效果，如左下图所示。由于PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片常发生聚集，因此该颜色对比度可形成令人不悦的屋顶美学。
右上图示出了包括未改变(更暗)的瓦片和改变(更亮)的瓦片两者的屋顶的颜色分布。可以看出，尽管每组(例如，未改变的PV瓦片、未改变的非PV瓦片、改变的PV瓦片和改变的非PV瓦片)内的颜色分布仍然类似，但是改变的瓦片和未改变的瓦片之间的颜色差异(或颜色对比度)比其他颜色变化(例如，PV瓦片和非PV瓦片之间的颜色变化)大得多。因此，更暗、未改变的瓦片和更亮、改变的瓦片之间的颜色对比度主导着屋顶的颜色效果(如图9的右下图所示)，其中一半瓦片被处理而具有更亮的颜色。从该图中可以看出，更加难以分辨PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片之间的差异。
刻蚀屋顶瓦片(PV或非PV)的玻璃表面可形成具有更亮颜色的屋顶瓦片。在一些实施方案中，可使用物理表面刻蚀技术(例如，喷砂)来调制瓦片的表面颜色。更具体地讲，通过调节刻蚀参数(例如，喷砂介质和持续时间)，可以实现连续的亮度色调。图10示出了根据一个实施方案的由不同表面刻蚀条件产生的屋顶瓦片的表面。最左瓦片未经受任何表面刻蚀并且具有最暗的颜色。中间瓦片经受中等喷砂工序(例如，喷砂持续约60秒)，并且最右瓦片经受重度喷砂工序(例如，喷砂持续约120秒)。可以看出，喷砂的程度越重，颜色越亮。
测量结果已表明，经喷砂的瓦片和未经喷砂的瓦片之间的瓦片间颜色对比度在当天的任何时间(包括在阴天的条件下)仍然可能很显著。图11示出了根据一个实施方案的随一天的时间而变化的瓦片的平均亮度。在图11中，在一天的不同时间(例如，早晨、中午或下午)内经喷砂的瓦片和未经喷砂的瓦片之间的颜色对比度由双箭头示出。从图11中可以看出，在一天的不同时间内这种颜色对比度仍显著大于PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片之间的颜色对比度。更具体地讲，在下午晚些时候，PV屋顶瓦片和非PV屋顶瓦片之间的颜色对比度增加，其中PV瓦片比非PV瓦片暗得多。然而，由于经喷砂的瓦片和未经喷砂的瓦片之间的亮度差异也增加，因此这种对比度仍可为屋顶上的主导颜色效果。
可使用其他表面刻蚀技术(诸如化学刻蚀)来形成期望的颜色效果。除了表面刻蚀之外，还可使用薄膜涂层技术来改变屋顶瓦片的颜色外观，因此形成期望的瓦片间颜色对比度。更具体地讲，通过改变玻璃表面上的薄膜涂层的厚度，可以充分地改变瓦片的外观。在一些实施方案中，可用SiNx层涂布玻璃表面(常被纹理化)，并且通过改变SiNx膜的厚度，可以实现不同颜色变亮效果。
图12示出了根据一个实施方案的屋顶瓦片的前玻璃盖。前玻璃盖1200可以是PV屋顶瓦片或非PV屋顶瓦片的前盖。前玻璃盖1200可包括玻璃基板1204和薄膜涂层1202。根据用途的不同(PV或非PV)，玻璃盖1200的厚度可改变。一般来讲，非PV瓦片中使用的玻璃基板1200可厚于PV瓦片中使用的玻璃基板以补偿后盖和封装的太阳能电池的厚度。
薄膜涂层1202可包括折射率高于玻璃的材料。在一些实施方案中，薄膜涂层1202可包括SiNx层、SiONx层或SiNx/SiONx双层。薄膜涂层1202的厚度可介于1nm和100nm之间，优选地介于10nm和50nm之间。图13示出了根据一个实施方案的具有各种厚度的薄膜涂层的颜色效果。更具体地讲，图13从左到右示出了没有表面涂层的屋顶瓦片、在其玻璃盖上具有24nm SiNx涂层的屋顶瓦片、在其玻璃盖上具有40nm SiNx涂层的屋顶瓦片以及在其玻璃盖上具有50nm SiNx涂层的屋顶瓦片。可以看出，与未涂布的屋顶瓦片相比，涂布的屋顶瓦片的颜色变亮各种程度。图14示出了根据一个实施方案的具有带不同薄膜涂层的瓦片的屋顶的局部视图。
除了提供设计屋顶瓦片间的颜色对比度的能力之外，高折射率涂层在与粗糙表面微观纹理化搭配时还可用于在期望平滑瓦片表面的情况下实现更软拉丝金属外观。应当注意，对于具有平滑表面的瓦片而言，与耀眼反射金属表面相比，模拟拉丝金属表面的外观是美学上令人更愉悦的。图15示出了根据一个实施方案的平滑瓦片表面和纹理化瓦片表面之间的比较。在图15中，上部瓦片具有相对平滑的表面并且看起来具有比带纹理化表面的底部瓦片更亮的灰色。为了实现期望的美学，需要先粗糙化刻蚀(例如，化学粗糙化刻蚀或喷砂)再平滑化刻蚀以实现与拉丝金属表面类似的光散射图案。然后可用高折射率薄膜涂层(诸如具有50nm厚度的SiNx涂层)涂布刻蚀的表面。选择SiNx涂层，因为其是非吸收性的。实际上，因玻璃盖的表面处理(例如，表面粗糙化加上薄膜涂层)所致的功率损耗的量可小于10％。
用于引起瓦片间颜色对比度的附加玻璃表面处理方法还可包括玻璃表面的微观纹理化。更具体地讲，不同微米纹理(例如，10和1000微米之间的特征尺寸)可使瓦片表面在不同视角下表现出不同水平的明度或亮度。微观纹理可叠加玻璃表面上的常规宏观纹理。
图16A示出了根据一个实施方案的玻璃表面上的各种示例性微观纹理图案。更具体地讲，图16A示出了四种不同纹理图案。例如，纹理1和2各自包括对角(或45°/135°)线，纹理3包括水平线，并且纹理4包括不同角度的斜线。应当注意，图16A所示的更大特征是玻璃表面上的常规宏观纹理(例如，大于1mm的特征尺寸)的结果。更具体地讲，更亮的部分指示宏观纹理的峰，而更暗的部分指示宏观纹理的谷。应当注意，图16A所示的四种纹理图案实际上具有类似宏观纹理图案。图16A还示出了对于所有四种纹理图案而言，宏观纹理的每个谷均带有竖直线的微观纹理。宏观纹理的峰和谷中使用的不同微观纹理图案可增强峰和谷之间的颜色对比度(亮对暗)，因此增强宏观纹理的外观(例如，谷可看起来更深)。应当注意，为了进一步增强宏观纹理结构的峰和谷之间的视觉对比度，峰和谷上的相应微观纹理不仅取向不同(例如，对角对竖直)而且宽度不同(例如，峰的400微米对谷的150微米)。
图16B示出了根据一个实施方案的具有带不同纹理图案的瓦片的屋顶的局部视图。从图16B中可以看出，尽管具有类似宏观图案，但是这四种不同微观纹理图案可使得瓦片具有不同颜色外观，其中与另三种类型的纹理相比，纹理图案2形成显著更暗的瓦片。这实际上是由于微观纹理线的取向的差异。与图9所示的示例类似，具有不同纹理图案的瓦片之间的瓦片间对比度主导着屋顶的颜色效果。在一些实施方案中，微观纹理的形成可与微观纹理的形成整合在一起。更具体地讲，通常在玻璃片的初始轧制或压制期间实现玻璃的宏观纹理；并且还将微观纹理嵌入在玻璃辊或玻璃压模中。换句话讲，辊或压模上的图案可包括用于形成宏观纹理的图案以及用于形成期望的微观纹理的图案。例如，微观纹理图案可叠加在宏观纹理图案上。
除了形成瓦片间的外观或颜色对比度之外，该微观纹理化技术还可形成每个单一瓦片内的外观或颜色对比度。在辊或压模上形成图案的灵活性使得更容易将不同微观纹理图案应用于单块玻璃的不同部分上，因此使得相同瓦片的不同部分具有不同颜色外观。
图17A至图17B示出了根据一个实施方案的瓦片内颜色对比度的示例性场景。图17A的左图示出了可将瓦片分成两个相等部分，其中每个部分具有特定微观纹理图案。图17A的右图示出了具有随机分布的此类瓦片的屋顶的局部视图。图17B示出了可将瓦片分成四个相等部分，其中不同相邻部分具有不同微观纹理图案。图17B的右图示出了具有随机分布的此类瓦片的屋顶的局部视图。
从图17A至图17B中可以看出，瓦片内颜色对比度不仅可使颜色分布随机化，因此隐藏PV瓦片和非PV瓦片之间的差异，而且可形成瓦片具有与其初始尺寸不同的尺寸的视觉效果。更具体地讲，瓦片可看起来小于其真实尺寸。例如，在图17A中，瓦片看起来是真实瓦片的尺寸的一半，并且在图17B中，瓦片看起来是该尺寸的四分之一。在某些场景中，更小的瓦片可能是美学上合意的。
除了不同尺寸瓦片的外观之外，将不同微观纹理图案应用于单一瓦片上还可形成瓦片具有不同偏移的效果。图18示出了根据一个实施方案的瓦片内颜色对比度的不同场景。在图18中，可将每个瓦片分成不同尺寸的两个部分，并且每个部分可具有不同微观纹理图案，如左图所示。图18的右图所示的所得屋顶可产生更小瓦片具有相邻行之间的各种偏移的视觉效果。一般来讲，调制每个瓦片内的瓦片颜色对比度的能力可在设计屋顶美学时为屋顶设计师提供更多选项。
除了图16A所示的线图案之外，还可使用其他类型的微观纹理来实现屋顶颜色随机化，只要不同纹理图案中的特征以不同方式(包括不同角度或强度)散射光即可。除了不同取向和/或宽度的线之外，为了形成对比度，还可以使用不同尺度或深度的球体。图19示出了根据一个实施方案的多个示例性微观纹理图案。在图19中，从顶部到底部，特征的尺寸增加；并且对于相同特征尺寸而言，右侧上的特征图案具有比左侧上的特征图案更浅的深度。通过将不同微观特征应用于玻璃盖上，可以调制瓦片(包括PV瓦片和非PV瓦片两者)的颜色外观(例如，亮度)。
尽管可使用辊和压模在玻璃表面上形成与微观纹理图案叠加的宏观纹理图案，但是实现此类技术面临挑战。首先，由于PV瓦片的前盖可相对较薄(例如，2.7mm)，纹理的总深度可受到限制，因此限制对比度调制的强度。低对比度调制可降低期望的纹理美学。其次，使用辊或压模形成微观纹理通常可能在薄玻璃盖的背面上留下波纹，这可降低其他瓦片制造过程(诸如层压)的良品率。此外，宏观纹理所形成的视觉效果可取决于视角和/或照明角度。在某些视角下，宏观纹理可不易看见。
在一些实施方案中，为了克服这些挑战，可在不使用宏观纹理的情况下或通过使用极浅的宏观纹理来形成玻璃盖的纹理化外观。应当注意，结构的3D外观实际上经过人脑的后期处理并且人们已使用2D图像通过操纵照明和阴影来形成3D效果。使用相同原理，可以通过调制玻璃表面的明度来形成纹理的深度对比度的外观。
图20示出了根据一个实施方案的具有树皮表面纹理的示例性屋顶瓦盖。更具体地讲，顶图示出了屋顶瓦盖的概览，并且底图示出了纹理图案的放大视图。应当注意，屋顶瓦片的表面为基本上平坦的，并且所感知的纹理图案实际上是通过改变平坦盖上的不同区域的颜色或明度来形成的。
在一些实施方案中，改变玻璃盖上的所选择的区域的颜色或明度可使用选择性表面处理技术来实现。更具体地讲，可处理玻璃表面的所选择的部分以实现一种微观纹理，而可以以不同方式处理玻璃表面的另一部分以实现不同微观纹理。这两种微观纹理之间的对比度可形成3D宏观纹理图案的视觉效果。为此，可首先在玻璃表面上形成模仿树皮图案的轮廓，如图21A所示。该轮廓可使用掩蔽技术来生成或可在可形成极浅宏观纹理图案的初始玻璃轧制过程期间生成。然后可在该轮廓内形成具有特定反射特性的特定类型的微观结构，并且可在该轮廓外形成具有不同反射特性的不同类型的微观结构。不同微观纹理图案可形成3D宏观纹理的外观，如图21B所示。
图21B示出了根据一个实施方案的示例性纹理化玻璃表面。在一些实施方案中，可通过将哑光涂层涂覆在玻璃表面上来生成该轮廓内的微观结构。在另外的实施方案中，可使用丝网印刷来涂覆哑光涂层。哑光涂层可具有不同光泽水平(例如，散射特性)。该轮廓外的部分可留为空白(即，未被纹理化)或具有不同类型的微观纹理。在图21B所示的示例中，树皮图案可由平坦表面上的线限定或可具有极小厚度，具体取决于涂层技术。
彩色瓦片
除了接近Si太阳能电池的自然色的蓝色或灰色之外，太阳能屋顶客户还可能期望其他屋顶颜色，诸如赤陶。然而，常规着色技术(诸如涂覆油漆或添加颜料)通常依赖于光吸收原理，这通常会导致太阳能电池效率的较大损失。用于增添颜色的理想解决方案应提供方形反射光谱，使得其仅反射期望颜色的波长，因此降低太阳能电池效率的损失。在一些实施方案中，可将多层薄膜叠堆应用于瓦片表面上以有效地生成太阳能屋顶的颜色而没有太阳能电池效率的显著损失。此外，反射光谱应是角度不敏感的，使得屋顶的颜色不会在不同视角下显著改变。
图22A呈现了根据一个实施方案的示例性前玻璃盖。玻璃盖2200可包括玻璃基板2202和多层薄膜叠堆2204。可使玻璃基板2202纹理化，如先前部分中所讨论。多层薄膜叠堆2204可包括具有高折射率和低折射率的材料的交替层。然而，除常规布拉格反射器(其中高折射率层和低折射率层的厚度是规则的)之外，可根据一组设计目标单独地对多层薄膜叠堆2204中的每个高折射率层或低折射率层的厚度进行优化。更具体地讲，可选择每个层的厚度，使得可使太阳能电池效率最大化，可使设计颜色和目标颜色之间的差异最小化，并且还可使跨大范围视角的颜色变化量最小化。
图22B呈现了根据一个实施方案的示例性多层薄膜叠堆。在一些实施方案中，可使用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)技术沉积的常见材料(诸如SiO2、SiNx和ITO)可用于形成多层薄膜叠堆。在图22B所示的示例中，多层薄膜叠堆2210可包括SiO2和Si3N4的交替层。从图22B中可以看出，这些层的厚度是不规则的。还应当注意，图22所示的每个层的厚度仅出于举例说明的目的并且未按比例绘制。
在一个实施方案中，从上到下，每个层的厚度可为211nm、242.8nm、120.5nm、10nm、41.5nm、250nm、13.3nm和10nm。在不同实施方案中，从上到下，每个层的厚度可为110.9nm、253.3nm、137.1nm、249.8nm、169.5nm、252.5nm、34.8nm和10.5nm。图23A示出了根据一个实施方案的玻璃基板上的多层薄膜叠堆的反射光谱。对于不同视角，可以看到反射光谱的轻微移动。此外，在该方案中，平均太阳能电池效率损失的量大约为7.5％，相比之下常规着色方法高达20％。图23B示出了根据一个实施方案的不同视角下的多层薄膜叠堆的颜色外观。
前部纹理化的太阳能电池板
单独构造的太阳能屋顶瓦片可成功模拟常规屋顶瓦片的美学。然而，与生产视觉上不太吸引人的常规太阳能电池板相比，生产此类瓦片可带来更高的成本。另外，将单独瓦片或瓦片模块安装在屋顶上可比安装更大的太阳能电池板更昂贵。在一些实施方案中，为了降低制造和安装成本，太阳能屋顶可包括具有纹理化前盖的更大太阳能电池板以形成单独瓦片的外观。更具体地讲，可使用特别设计的纹理化前盖替换常规太阳能电池板的前盖，其中纹理结构包括一系列阶梯以模拟叠瓦式屋顶瓦片的视觉效果。
图24A示出了根据一个实施方案的示例性太阳能电池板的侧视图。太阳能电池板2400可包括主体2402和纹理化前盖2404。主体2402可类似于任何常规太阳能电池板的主体。更具体地讲，主体2402可包括后盖、密封剂和互连的太阳能电池。纹理化前盖2404可由任何合适的透明材料制成，包括但不限于：钢化玻璃和聚氯乙烯(PVC)。可以以一定方式使前盖2404的面向太阳的表面纹理化，使得可形成一系列阶梯和间隙以生成单独屋顶瓦片的视觉效果。图24B示出了根据一个实施方案的该面板的局部视图。从图24B中可以看出，通过纹理技术形成的阶梯生成了叠瓦式屋顶瓦片的视觉效果。除了阶梯纹理化之外，还可形成其他表面纹理化(例如，树皮纹理图案)以实现期望的美学。
图25A示出了根据一个实施方案的太阳能电池板的示例性前盖的顶视图。太阳能电池板可具有与常规面板类似的尺寸。在该示例中，太阳能电池板可具有1.66m×0.996m的尺寸。前盖上的暗线是经由纹理化技术形成的阶梯和间隙。这些暗线形成单独瓦片的效果。图25B示出了根据一个实施方案的前盖上的阶梯的放大侧视图。阶梯的高度可大约为几毫米。在该实施方案中，阶梯的高度可为3.5mm。在一些实施方案中，为了增强视觉效果，可用暗油漆来装饰阶梯的竖直表面。
在一些实施方案中，为了防止漏水，前盖的边缘(包括竖直边缘和水平边缘两者)可包括联锁/重叠机构以促进太阳能电池板和相邻太阳能电池板之间的联锁。更具体地讲，联锁机构可包括延伸超过面板主体的边缘的前盖的部分。
图26A示出了根据一个实施方案的示例性太阳能电池板前盖的顶视图。在图26A中，前盖2600包括延伸超过太阳能电池板主体的边缘(其边界由虚线框2606限定)的部分(例如，部分2602)。更具体地讲，沿着竖直边缘的偏移被定义为X轴偏移，并且沿着水平边缘的偏移被定义为Y轴偏移。从图26A中可以看出，X轴偏移可具有交叉指型图案，其中一行所感知的瓦片在一个方向上延伸并且相邻行的瓦片在相反方向上延伸。该布置可促进屋顶上的相邻太阳能电池板之间的水平联锁。图26B示出了根据一个实施方案的太阳能电池板前盖的透视图。
图27示出了根据一个实施方案的多个联锁太阳能电池板。虚线标记了联锁太阳能电池板之间的边界。
一般来讲，本发明的实施方案提供了用于在不牺牲太阳能电池效率的情况下实现太阳能屋顶的期望美学的具成本效益的方式。通过选择具有低随角异色性的太阳能电池并且通过使背景颜色与太阳能电池的自然色匹配，可以减少电池辉光量并且有效地隐藏太阳能电池。此外，通过测量太阳能电池颜色并且通过在瓦片制造期间基于其颜色来对太阳能电池进行分组，可以确保大多数瓦片具有单一电池颜色并且跨屋顶的颜色分布可为基本上均匀的。其他颜色控制方案还可包括通过表面处理来在瓦片之间引入颜色对比度。然后可使具有不同明度或亮度的瓦片跨屋顶随机地分布以使观察者注意不到PV瓦片和非PV瓦片之间的差异。
仅出于说明和描述的目的，已经呈现了各种实施方案的上述描述。这些描述并非旨在是穷尽的或将本发明系统限制为所公开的形式。因此，许多修改形式和变型形式对于本领域技术人员将是显而易见的。另外，以上公开内容并非旨在限制本发明系统。

Claims (6)

1.一种光伏屋顶瓦片，所述光伏屋顶瓦片包括：
透明前盖；
透明后盖；
多个多晶硅基光伏结构，所述多个多晶硅基光伏结构定位在所述前盖和所述后盖之间，其中相应多晶硅基光伏结构具有面向所述前盖的前表面和面向所述后盖的后表面；和
油漆层，所述油漆层定位在所述后盖的背离所述前盖的后表面上，其中所述油漆层的颜色基本上匹配相应多晶硅基光伏结构的所述前表面的颜色，
其中所述透明前盖的前表面被纹理化，并且所述透明前盖的纹理化前表面包括叠加在第二纹理图案上的第一纹理图案，并且其中所述第一纹理图案的特征尺寸小于所述第二纹理图案的特征尺寸。
2.根据权利要求1所述的光伏屋顶瓦片，其中使用反应离子刻蚀(RIE)技术来使所述相应多晶硅基光伏结构的所述前表面纹理化。
3.根据权利要求2所述的光伏屋顶瓦片，其中所述相应多晶硅基光伏结构的所述纹理化前表面的特征尺寸小于一微米。
4.根据权利要求1所述的光伏屋顶瓦片，其中所述油漆层包括聚合物基油漆。
5.根据权利要求1所述的光伏屋顶瓦片，其中透明前盖包括强化玻璃或钢化玻璃。
6.根据权利要求5所述的光伏屋顶瓦片，其中透明后盖包括强化玻璃或钢化玻璃。
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