CN208571989U - 包括太阳光重定向膜的装置、太阳能电池模块及焊带 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种包括太阳光重定向膜的装置、太阳能电池模块以及焊带。一种太阳光重定向膜,太阳光重定向膜包括第一层,第一层具有第一主表面和第二主表面,第二主表面包括多个结构。可以内接于每个结构的沿垂直于第一表面而截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,第一面和第二面离开第一主表面延伸至三角形的峰。第一面的长度与第二面的长度相差至少10%。太阳光重定向膜还包括第二层,第二层设置在结构上并与结构形态相符。第二层构造成使入射在第二层上的太阳光重定向。
Description
技术领域
本实用新型涉及包括太阳光重定向膜的装置、太阳能电池模块以及焊带。
背景技术
随着科技的进步和全球人口的增长,对可再生能源的需求大幅增长。现今有前途的能源之一是太阳光。可以通过使用用于太阳光至电流的光伏转换的光伏(PV)电池(也称为太阳能电池)来实现太阳光利用。PV电池的尺寸相对较小,并且通常被组合成具有比模块的各个PV电池相对更大的功率输出的物理集成的PV模块(或太阳能模块)。PV模块通常由两个或更多个由密封剂包围并被前板和后板包封的PV电池“串”形成,其中,至少一个板对太阳光是透明的。这种层压结构为PV电池提供了机械支承并且还保护PV 电池免受因诸如风、雪和冰之类的环境因素引起的损害。PV模块通常配装到金属框架中,其中,密封剂覆盖由金属框架接合的模块的边缘。金属框架保护模块的边缘,提供附加的机械强度,并且便于将其与其他模块组合以形成可以安装至合适的支承件的更大的阵列或太阳能板。
实用新型内容
一些实施方式涉及一种包括太阳光重定向膜(LRF)的装置。 LRF是柔性太阳光重定向膜,包括第一层,第一层具有第一主表面和第二主表面,第二主表面包括多个结构。可以内接于每个结构的沿垂直于第一表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,第一面和第二面离开第一主表面延伸至三角形的峰。第一面的长度与第二面的长度相差至少10%。LRF还包括第二层,第二层设置在结构上并与结构形状相符。第二层构造成使照射到第二层上的太阳光重定向。
一些实施方式涉及一种太阳能电池模块,该太阳能电池模块包括多个太阳能电池,所述多个太阳能电池具有将太阳能电池电连接在一起的焊带。模块还包括设置在模块的光伏非活性区域——比如焊带——中的如上所述的LRF。
根据一些实施方式,一种太阳能电池模块包括多个电连接的太阳能电池。模块还包括具有非对称反射结构的太阳光重定向膜 (LRF),其中,LRF是柔性太阳光重定向膜,设置在模块的光伏非活性区域上方。可以内接于每个结构的沿垂直于膜的表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,第一面和第二面离开表面延伸至三角形的峰。第一面的长度与第二面的长度相差至少10%。模块包括前侧层,前侧层设置在太阳能电池的光伏活性表面上方。前侧层包括模块的位于模块-空气界面处的外表面。模块构造成安装在安装地点处,使得结构的主轴线沿着由在春分和秋分时的折射的太阳路径限定的平面设置。模块构造成倾斜与安装地点的维度不相等的倾斜角度。在该设置中,太阳与太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与太阳能模块的光接收表面不垂直。太阳路径内的基本上所有的光线均被太阳光重定向膜重定向,并且太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与模块-空气界面交会。
根据一些实现形式,一种太阳能电池模块构造成以一定方位角在安装地点处取向,使得结构的主轴线位于由沿着在安装地点处的春分和秋分时的太阳路径的折射光限定的平面内,其中,太阳能电池模块在安装地点处倾斜与安装地点的维度不相等的倾斜角度。在该设置中,太阳与太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与太阳能模块的光接收表面不垂直,并且太阳路径内的基本上所有的光线均被太阳光重定向膜重定向,并且太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与模块-空气界面交会。
根据下面的描述,本申请的这些方面及其他方面将变得明显。然而,在任何情况下,上述概述都不应当被解释为对所要求保护的主题的限制,该主题仅由所附权利要求限定。
附图说明
图1是根据一些实施方式的PV模块的简化的俯视图;
图2A是根据一些实施方式的沿着焊带截取的PV模块的截面图;
图2B是根据一些实施方式的沿着太阳能电池之间的光伏非活性区域截取的PV模块的截面图;
图3A和图3B是根据一些实施方式的层压之前的太阳能电池模块的子组件的一些部分的截面图;
图3C和图3D分别示出了可在图3A和图3B的子组件在热和压力下进行层压之后形成的PV模块的部分;
图3E和图3F分别示出了可在图3A和图3B的子组件在热和压力下进行层压之后形成的PV模块的部分;
图3G至图3I示出了根据一些实施方式的太阳能电池模块的部分;
图4A和4B是根据一些实施方式的光重定向膜制品的俯视图;
图4C至图4E是根据各种实施方式的光重定向膜制品的截面图;
图4F是根据一些实施方式的包括一个或更多个“波状”反射结构的光重定向膜的俯视图;
图4G是根据一些实施方式的具有带有圆峰的反射结构的光重定向膜的截面图;
图4H是根据一些实施方式的具有带有轻微弯曲的面的反射结构的光重定向膜的截面图;
图5示出了用于测量光重定向膜样品的电阻的测量测试装置;
图6A和图6B描绘了被测试的PV模块的两种构型;
图7是描绘太阳能电池模块的一部分并且图示太阳光与太阳能电池模块的光反射膜的相互作用的截面图;
图8是北纬45度位置的太阳路径的锥光图;
图9是示出叠加在图8的太阳路径锥光图上的示例太阳能电池的效率的锥光图;
图10是示出大致形成三角形的LRF结构的角度的截面图;
图11是示出了针对PV模块在平行于地面(0°模块倾斜角) 且北纬45°位置的情况下叠加在太阳路径锥光图上的LRF效率的锥光图,其指示了显著的效率损失;
图12A是根据一些实施方式的具有不对称反射结构的LRF制品的立体图;
图12B是图12A的LRF制品的截面图;
图13是根据一些实施方式的具有不对称反射结构的LRF制品的截面图;
图14A是表示针对太阳能电池模块在平行于地面(0°模块倾斜角)且北纬45°位置的情况下叠加在太阳路径上的非对称LRF (44.25°-120°-15.75°)的示例的锥光图;
图14B是示出针对PV模块在平行于地面(0°模块倾斜角)、北纬45°、非对称LRF(39.86°-120°-20.14°)以及模块朝向西南20°取向的情况下叠加在太阳路径上的LRF效率的锥光图;
图14C是示出针对PV模块在平行于地面(0°模块倾斜角)、北纬45°、非对称LRF(39.86°-120°-20.14°)和模块朝向西南 20°取向——其中,LRF的脊线相对于LRF纵向轴线形成20°的倾斜角——的情况下叠加在太阳路径上的LRF效率的锥光图;
图15A至图15C示出根据一些实施方式的太阳能模块安装中的旋转角和倾斜角;以及
图16示出了根据一些实施方式的安装在PV电池上的焊带的横截面图。
附图不一定是按比例的。在附图中使用的相似的附图标记表示相似的部件。然而,应该理解的是,使用附图标记表示给定附图中的部件并非意图限制另一附图中标有相同附图标记的部件。
具体实施方式
本文公开的一些实施方式涉及具有多个最终使用用途的光重定向膜(LRF)制品。在一些实施方式中,本公开的方面涉及结合到PV模块中的LRF的使用。对于许多PV模块设计,光伏(PV) 模块的若干个区域是光伏非活性区域,在光伏非活性区域中,入射光不被吸收用于光伏转换。光伏非活性区域可以包括被称为“焊带 (tabbing ribbons)”的电连接件覆盖PV电池的区域以及PV电池之间的区域。光伏非活性区域减小了可用于能量转换的PV模块的总表面积。
本文描述的光重定向膜(LRF)可以定位在焊带的上方、PV 电池之间、PV模块的周边区域中和/或其他位置中。LRF将入射在光伏非活性区域上的光朝向模块的光伏活性区域重定向。这样可以增加PV模块的总功率输出。
图1是根据一些实施方式的PV模块100的简化的顶视图。 PV模块100包括沿长度方向LD和宽度方向WD排列的PV电池102的阵列。PV电池102沿着长度方向LD和宽度方向WD 彼此间隔开。焊带104形成PV电池之间的电连接并且通常沿着长度方向LD对齐。在模块100的周边周围、在PV电池102之间以及沿着焊带104的区域150是光伏非活性的。LRF的条带可以设置在这些非活性区域150中,以将光朝向光伏活性PV电池 102重定向。根据一些实施方式,在太阳能模块100的不同区域中可以使用就LRF的反射结构相对于LRF的纵向轴线的主角度所形成的角度而言形式不同的LRF。
图2A和图2B是根据一些实施方式的PV模块200a、200b 的部分的截面图。图2A的截面沿着焊带204a、204b截取。图 2B的截面沿着PV电池202a、202b、202c之间的区域截取。图2A和图2B示出了多个矩形PV电池202a、202b、202c。PV电池202a、202b、202c设置在前侧层230和背板220之间。密封剂240填充前侧层230与背板220之间的间隙。
本公开的PV模块(例如,薄膜光伏电池、CuInSe2电池, a-Si电池、e-Si电池以及有机光伏器件等)中可以使用任何PV 电池形式。金属化图案最常见的是通过丝网印刷银墨而施加至 PV电池202a、202b、202c。这种图案由精细的平行网格线——也被称为细栅线(未示出)——的阵列组成。电连接器或焊带 204a、204b设置在PV电池202a、202b、202c上并且通常焊接至PV电池202a、202b、202c以收集来自细栅线的电流。在一些实施方式中,焊带204a、204b以涂覆(例如镀锡)铜线的形式提供。尽管未示出,但是应该理解,在一些实施方式中,每个 PV电池202a、202b、202c在其后表面上包括后触点。示例性的 PV电池包括大体如美国专利No.4,751,191(Gonsiorawski等人)、No.5,074,921(Gonsiorawski等人)、No.5,118,362(St.Angelo 等人)、No.5,320,684(Amick等人)和No.5,478,402(Hanoka) 中所阐明及描述的PV电池,在此将各个文献的全部内容并入本文。
本文公开的实施方式涉及包括反射结构的光重定向膜 (LRF)制品。该结构通常具有三角形的横截面。在一些实施方式中,反射结构是对称的,使得三角形的面长度大致相等并且面角度大致相等。在一些实施方式中,反射结构是非对称的,使得三角形的面长度不相等并且面角度不相等。在一些实施方式中, LRF包括LRF的反射表面上的附加层,如下面更详细讨论的。
如图2A所示,包括反射结构的光重定向膜(LRF)210可以设置在焊带204a、204b的上方。替代性地,LRF可以是导电的并且设置成替代焊带。在这种实施方式中,LRF设置在PV电池的上方并且焊接至PV电池以从细栅线收集电流,同时还包括光重新定向特性。例如,替代焊带的LRF可以包括反射结构,并且在PV模块中不具有作为单独元件的光重定向膜。替代焊带的LRF的上表面形成为包含反射结构,从而既执行光重定向功能又执行电连接功能。
关于PV模块100的一般结构,图2A示出了第一PV电池202a通过第一电连接器或焊带204a电连接至第二PV电池202b。第一焊带204a在第一PV电池202a的上方延伸并且延伸跨过第一PV电池202a,从而延伸超过第一PV电池202a的边缘,并且向下弯曲且位于第二PV电池202b的下方。第一焊带204a然后在第二PV电池202b的下方延伸并且延伸跨过第二PV电池202b。通过第二焊带204b相对于第二PV电池202b和第三PV 电池202c,以及通过附加焊带相对于与PV模块200a一起提供的相邻的附加PV电池对,建立了类似的关系。在图2A所示的实施方式中,LRF 210设置在焊带204a、204b的上方。
在一些实施方式中,LRF 210设置在PV电池202a、202b之间的光伏非活性区域中,如图2B中图示的PV模块200b的截面图所示。在图示的实施方式中,LRF 210嵌在PV模块200b的密封剂240内并且夹在PV电池202a、202b、202c与背板220 之间。如图2B所示的设置在模块内的PV电池202a、202b、202c 之间的光反射膜提供了来自PV模块200b的增加的功率输出。
设置在PV模块的光伏非活性区域的至少一部分内的LRF条带可以具有下面描述的任何形式。在一些实施方式中,LRF通过粘合剂结合到PV模块的另一结构,比如焊带。在一些实施方式中,粘合剂可以是LRF制品的部件。在其他实施方式中,在施加LRF的条带之前,将粘合剂(例如,热活化粘合剂、压敏粘合剂等)施加在焊带上。
如图2A和图2B所示,PV模块200a、200b包括用作背部保护构件的背板220。在一些实施方式中,背板220是电绝缘材料,比如玻璃、聚合物层、用增强纤维(例如,玻璃、陶瓷或聚合物纤维)增强的聚合物层,或木质碎料板。在一些实施方式中,背板220包括一种玻璃或石英。玻璃可以热回火。一些示例性的玻璃材料包括钠钙硅基玻璃。在其他实施方式中,背板220是包括多层聚合物膜的聚合物膜。一种市售的背板的例子是可以从 Cybrid(中国吴江经济开发区)购得的商品名为KPf背板膜的背板。背板220的其他示例性构造是包括挤出的聚四氟乙烯 (PTFE)的背板。背板220可以连接至建筑材料,比如屋顶膜 (例如,在光伏建筑一体化应用(BIPV)中)。在其他实施方式中,背部保护构件的一部分或整个可包括LRF的功能,使得当 PV电池与密封剂和背板层压时,相邻的PV电池之间或PV电池周边处的任何间隙反射可用于发电的入射光。以这种方式,模块上的接收入射光但不具有PV电池的任何区域可以更好地用于光收集。
在图2A和图2B中,覆盖PV电池202a-202c的是大致平面的光传输和非导电的前侧层230,该前侧层230也对PV电池 202a-202c提供支承。在一些实施方式中,前侧层230包括一种类型的玻璃或石英。玻璃可以热回火。一些示例性的玻璃材料包括钠钙硅基玻璃。在一些实施方式中,前侧层230具有低铁含量(例如,小于约0.10%总铁含量,更优选地小于约0.08%、0.07%或0.06%总铁含量)和/或前侧层230上的抗反射涂层,以优化光传输。在其他实施方式中,前侧层230是阻挡层。在下述文献中描述了一些示例性的阻挡层,例如,美国专利No.7,186,465(Bright)、No. 7,276,291(Bright)、No.5,725,909(Shaw等人)、No.6,231,939(Shaw 等人)、No.6,975,067(McCormick等人)、No.6,203,898(Kohler 等人)、No.6,348,237(Kohler等人)、No.7,018,713(Padiyath等人)以及美国公开号为No.2007/0020451和No.2004/0241454的文献,所有这些文献的全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中,密封剂240位于背板220与前侧层230 之间,密封剂240围绕PV电池202a-202c、焊带204a和204b (如图2A所示)和/或LRF 210(如图2A和图2B所示)。密封剂由合适的透光的、非导电的材料制成。透明材料具有在太阳光谱(例如从380nm到1100nm)上平均至少50%或至少80%的光学透射率。一些示例性密封剂包括可固化热固性材料、热固性含氟聚合物、丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚烯烃、热塑性聚氨酯、透明聚氯乙烯和离子聚合物。一种示例性的市售聚烯烃密封剂可以从3M公司(St. Paul,MN)以商品名为PO8500TM购得。可以使用热塑性和热固性聚烯烃密封剂。
密封剂240可以以定位在PV电池202a-202c阵列的下方和/ 或上方的离散片的形式提供,其中,这些部件又夹在背板220与前侧层230之间。随后,在真空下加热层压结构,使得密封剂片材变得足够液化以围绕PV电池202a-202c流动并且将PV电池 202a-202c封装,同时填充在背板220与前侧层230之间的空间中的空隙。液化的密封剂在冷却过程中凝固。在一些实施方式中,密封剂240可以进一步原位固化以形成透明的固体基质。密封剂 240粘附至背板220和前侧层230以形成层压的子组件。
图3A和图3B是PV模块的子组件301a、301b层压之前的一些部分的截面图。图3A中示出的PV模块的子组件301a包括如上所述的背板320和前侧层330。PV电池302设置成在背板 320与前侧层330之间沿长度LD方向和宽度WD方向延伸的矩阵。在图3A中,第一密封剂层341沿着PV模块的子组件301a 的厚度方向——在图3A中被指示为z方向——设置在背板320 与PV电池302之间。第二密封剂层342沿着z方向设置在PV 电池302和前侧层330之间。如图3A所示,LRF 310可以沿着 z方向设置在PV电池302与第一密封剂层341之间。在长度方向LD和宽度方向WD上,LRF 310可以设置在沿着PV模块的子组件301a的长度方向LD和/或宽度方向WD延伸的PV电池 302之间。
图3B中所示的PV模块组件301b在许多方面与图3A中所示的PV模块组件301a相似。组件301b与组件301a的不同之处至少在于,LRF 310沿着z方向定位在背板320与第一密封剂层341之间。在这种构型中,可以在第一层310a与背板320之间设置粘合剂层。粘合剂层可以具有下面更详细讨论的粘合剂层 310d的组分。当存在粘合剂层时,粘合剂层将LRF 310粘附至背板320。
如下面更详细讨论的,在一些实施方式中,LRF 310包括:第一层310a;反射且导电的第二层310b;和第三层310c。在一些实现形式中,第三层为反射性第二层提供耐久保护和/或使反射层电绝缘。在多种实现形式中,第三层基本上允许太阳光透过。例如,第三层可具有介于约1.35与约1.8之间(例如大于1.3且小于1.5)的折射率。第三层可以在尺寸上热稳定,使得第三层在150摄氏度加热30分钟时其收缩率低于约2%。
参照图3A,在一些实施方式中,粘合剂层可以设置在太阳能电池302与第三层310c之间。粘合剂层可以具有下面更详细讨论的粘合剂层310d的组分。当存在粘合剂层时,粘合剂层在层压之前将LRF 310粘附至太阳能电池302。
参照图3B,在一些实施方式中,粘合剂层可以设置在第一层 310a与背板320之间。粘合剂层可以具有下面更详细讨论的粘合剂层310d的组分。当存在粘合剂层时,粘合剂层在层压之前将LRF 310粘附至背板320。
图3A和图3B示出了第三层310c面向太阳能电池302的取向的LRF 310。将认识到,在一些实施方式中,LRF 310可以相反地取向,使得第三层310c面向背板320。
图3C和图3D分别示出了可以在子组件301a、301b在热和压力下层压之后形成的PV模块300a、300b的一些部分,其中, LRF的第三层保持与周围的密封剂可区分。PV模块300a、300b 包括具有背板320、LRF 310、PV电池302和前侧层330的叠层。也具有其他结构比如焊带,但未在图3A至图3D中示出。层压过程致使图3A和图3B中所示的密封剂层341和342液化并填充前侧层330和背板320之间的空隙。在密封剂层341、342液化之后,形成层341、342的密封剂材料340流到一起。密封剂材料340例如通过冷却或其他工艺固化及凝固。LRF 310嵌在固化的密封剂340内。在图3C和图3D中示出的PV模块300a、 300b中,LRF 310的第三层310c由与层341和/或层342的密封剂材料不同的材料制成。因此,在层压过程之后,第三层310c 仍然可与密封剂340区分开。如图3C所示,第三层310c可以与太阳能电池302的背面302a接触,或者如图3D所示,第三层 310c可以通过密封剂340与太阳能电池302的背面302a分离。
图3E和图3F分别示出了可以在子组件301a、301b在热和压力下层压之后形成的PV模块300e、300f的一些部分,其中,LRF 的第三层在层压期间与周围的密封剂不可区分。在这些实施方式中,可以使用与用于LRF 310的第三层310c相同或非常相似的热活化粘合剂材料作为密封剂层341、342。因此,在层压过程之后,第三层310c与密封剂340不可区分。如图3E和图3F所示,在层压之后,热活化粘合剂材料直接设置在LRF的第二层310b上。在图3E中,导电且反射的第二层310b与太阳能电池的导电背面302a 之间的距离可小于约76.2μm,例如在50.8μm与12.7μm之间。在图3F中,导电且反射的第二层310b与太阳能电池的导电背面 302a之间的距离可以在76.2μm与508μm之间。在图3C至图3F 中示出的模块实施方式中的每一者中,第二层310b与电池的背面 302a之间的电阻可以在100VDC施加场下大于约500千兆欧姆,如下面更详细描述的。
与将LRF放置在PV电池与前侧层之间或者放置在第二密封剂层与前侧层之间的情况下相比,如图3A和图3B所示的将LRF 放置在PV电池与背板之间增强了来自太阳能模块的功率输出。与将LRF 310定位在PV电池302与第一密封剂层341之间相比,由于PV电池302的光接收表面与LRF 310的反射表面之间的距离,当LRF定位在背板320与第一包封层341之间时,可以使用更宽的LRF 310条带。在太阳光谱上平均而言,LRF的反射表面反射在膜上入射的太阳光的至少50%。
图3G至图3I示出层压之后的另外的太阳能电池模块构型。在这些实施方式中的每一者中,太阳能电池模块300g、300h、 300i包括LRF 310,在LRF 310中,第一层310a面向太阳能电池302,并且第二层310b面向模块的背板320,背板320可以是玻璃或让太阳光基本透过的其他材料。可以包括可选的第四层 310d。在一些实现形式中,第四层是粘合剂层。附加地或可选地,在一些实现形式中,第四层的成分包括保护层310d和/或第一层 310a免受紫外线辐射(UV)降解的一种或更多种紫外线辐射 (UV)降解添加剂。附加地或可选地,第一层310a可以包括保护第一层310a免于UV降解的添加剂。在图3G和图3H中,第三层未示出,但是其可选地设置在第二层310b的与第一层310a 相反的表面上。
图3G示出了跨越两个相邻的太阳能电池302并且附接至太阳能电池302的背面的LRF 310。可选的粘合剂层310d设置在第一层310a上,以有利于LRF附接至太阳能电池302和/或在层压期间保持LRF。在具有第四层310d的实施方式中,第四层可以包括阻挡UV以保护第一层310a免受降解的材料成分。
在一些实施方式中,层310d是粘合剂层,例如压敏或热活化粘合剂层。粘合剂层310d可以基本上透过太阳光,例如,对于380nm与1100nm之间的波长,粘合剂层可以具有至少50%或至少80%的透射率。在一些实施方式中,粘合剂层310d可以包括下述物质中的一种或更多种物质:聚乙烯(PE),聚丙烯 (PP),聚烯烃(PO),乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA),聚乙烯醇缩丁醛(PVB),四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的聚合物 (THV),乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE),聚偏二氟乙烯(PVDF),聚氨酯(PU),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚酰亚胺(PI)等。该粘合剂层可以是部分或基本上完全交联的。
图3H示出了设置在模块300h的太阳能电池302与背板320之间的LRF 310。LRF 310与太阳能电池302的背面间隔开并与背板 320间隔开。图3H的LRF比图3G的LRF更远离背板320。在层压之前,图3G和图3H所示的LRF 310可以包括第三层,该第三层包括设置在第二层310b的与第一层310a相反的表面上的热活化粘合剂。在图3H中,在层压之前,第三层可以放置在背板320 的表面上,处于太阳能电池302与背板320之间。在层压之后,该可选的第三层可以与密封剂340不可区分,如其在图3G和图3H 中不存在所指示的。替代性地,如图3I所示,在一些实施方式中,在层压之后,第三层310c的成分可以使第三层310c与密封剂材料340相区分。
图4A和图4B分别是LRF制品400a和400b的俯视图。图4C 至图4E是根据各种实施方式的LRF制品400c、400d、400e的截面图。如图4A至图4E所示的LRF制品400a、400b、400c、400d、 400e可以包括长形柔性膜,该长形柔性膜可以沿着如图4A至图 4E中的虚线所示的x-y平面499延伸设置。例如,LRF 400a、400b、 400c、400d、400e可以被设置为具有或限定长度L和宽度W的长形条带。
如图4A和4B所示,LRF 400a、400b的条带终止于相对的端部边缘461、463和相对的侧边缘462、464。LRF 400a、400b的长度L被定义为相对的端部边缘461、463之间的直线距离,并且宽度W被定义为相对的侧边缘462、464之间的直线距离。长度L大于宽度W(例如,大至少十倍量级以上)。LRF 400a、400b的纵向轴线在图4A至图4E中沿着x轴的膜的长度L的方向上被限定。横向轴线是图4A至图4E中的y轴,其正交于x轴并且在宽度W 的方向上限定。在一些实施方式中,纵向(x)和横向(y)轴线也可以根据公认的膜制造惯例分别被视为长度(或机器)方向和横向轴线方向。脊线的高度可以随着沿主轴线的位置而变化。
LRF制品400a、400b、400c、400d、400e是柔性的,并且可以以卷的形式提供。LRF可以具有适合于预期最终使用用途的各种宽度和/或长度。例如,对于可用于太阳能电池模块最终使用用途的一些实施方式,在一些实施方式中,LRF制品可具有不超过约15.25cm(6英寸)的宽度W,或在一些实施方式中具有不超过4mm的宽度W。
如在图4C至图4E的截面图中最佳地看到的那样,LRF 400c、400d、400e可以包括第一层410,第一层410具有第一主表面413(该第一主表面413也可以是LRF的第一主表面)和结构化的第二主表面414。当膜400a、400b、400c、400d、400e 延伸时,第一主表面413可以基本上沿着x-y平面499设置,如图4A至图4E所示。第一层410包括在第二主表面414处的微结构450的设置。微结构450突出和离开第一主表面413。微结构450的设置具有与第一层410的自然表面粗糙度或其他自然特征不同的图案。微结构450的设置可以是连续的或不连续的,并且可以包括重复图案、非重复图案、随机图案等。
微结构450可以限定大致三棱柱形状,该大致三棱柱形状是指截面面积为棱柱的相应截面面积中最大内接三角形面积的 90%至110%的棱柱形状。大致三棱柱形状可以具有稍微倒圆的面。如本文所公开的,面的长度是可以内接在棱柱的截面内的最大三角形的相邻顶点之间的最短距离,其中,这些顶点中的一个顶点是峰顶点。所示的大致三棱柱形状限定了至少两个面451、 452,如图4C所示。第一面451和第二面452沿着z轴延伸离开第一层410的第一表面413,并且沿着y轴朝向彼此延伸,以形成大致沿着作为脊线474的x轴延伸的峰454。棱柱450是反射性的,或者通过添加如图所示的与棱柱450匹配的反射层420而具有反射性。反射棱柱450是非聚焦的,并且被构造成将入射在反射表面498上的太阳光中的至少一些太阳光朝向空气模块界面(未示出)以一定角度重定向,使得反射光经历全内反射,并且再次朝向太阳能电池反射,以被吸收。
微结构450的三角形可以是对称的(具有大致相等的面长度和面角度)或者可以是不对称的(具有不相等的面长度和面角度)。在一些实施方式中,面451、452的长度大致相等。替代性地,面的长度可以相差至少10%,和/或面角度可以相差至少5 度,如下面更详细地公开的。
在一些实施方式中,微结构450形成一组长形峰,所述一组长形峰形成脊线474和脊线474之间的对应凹槽475,如图4A 和图4B所示。例如,如图4C至图4E的截面图所示,形成脊线 474(参见图4A和图4B)的峰454可以沿着z轴从形成凹槽475 (参见图4A和4B)的谷455突出。微结构的高度H是沿着z 轴从微结构450的谷455至峰454的距离。
在一些实施方式中,峰454可以限定在约110度与约130度之间的峰角度。在若干示例中,峰角度可以是约115度、约120度或约125度。尽管为了便于说明,图4C至图4E中示出了每个微结构450的峰454为尖锐的角结构,但在其他实施方式中,峰454”中的一个或更多个峰可以是倒圆的,如图4G的LRF 400g所示。附加地或可选地,微结构450”’的面451”’、452”’可以如图4H所示那样是略微弯曲的。
如图4A中最佳地看出,形成脊线474的峰454可以沿着平行于LRF的纵向轴线的主轴线设置。如图4B所示,如在共同拥有的美国专利公开文本20170104121中更详细地讨论的,长形峰454可以形成沿着主轴线497设置的脊线474,主轴线497相对于LRF的纵向轴线(图4B中的x轴)形成倾斜角度α,该文献通过引用并入本文。
第一层410可以是图4C所示的单个整体层结构或者如图4D 和图4E所示的多层结构。第一层410可以包含聚合物材料。宽范围的聚合物材料适用于制备第一层410。合适的聚合物材料的示例包括下述物质和它们的混合物:乙酸丁酸纤维素;乙酸丙酸纤维素;三乙酸纤维素;聚(甲基)丙烯酸酯,如聚甲基丙烯酸甲酯;聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯;基于萘二羧酸的共聚物或共混物;聚醚砜;聚氨酯;聚碳酸酯;聚氯乙烯;间规聚苯乙烯;环烯烃共聚物;基于硅树脂的材料;以及包括聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃。特别适合于第一层410的聚合物材料是聚烯烃和聚酯。在一些实施方式中,第一层410是导电的并且可以包括金属膜。
如图4C所示,LRF的总厚度T可以在约25.4μm(1密耳) 至约203.2μm(8密耳)之间。第一层410可以具有从第一主表面 413至微结构的谷455的底部的约12.7μm(0.5密耳)至约127μ m(5密耳)的厚度T11以及从第一层410的第一主表面413至峰的顶部的约17.7μm(0.7密耳)至约147μm(5.8密耳)的厚度T12。微结构的从谷455至峰454的高度H可以是约5μm至约20μm,或者约1μm至约25μm。
第一层410可以是如图4D和图4E所示的多层结构。图4D 和图4E示出了包括第一子层411(被称为基层)和第二子层412 (被称为结构层)的多层的第一层410。如图所示,基层411可具有两个大致平行的相对的主表面411a、411b。结构层412包括如上所述的微结构450。,基层411和/或结构层412可以包括如先前结合图4C的整体式第一层410所讨论的宽范围的材料。在一些实施方式中,基层411和结构层412由相同的材料制成。在其他实施方式中,基层411和结构层412由不同的材料制成。例如,在一些实施方式中,基层411的材料是聚酯,并且结构层412 的材料是聚(甲基)丙烯酸酯。在一些实施方式中,微结构层 412可以包括导电材料,并且基层411可以包括非导电层。在一些实施方式中,微结构层412可以包括非导电材料,并且基层 411可以包括导电层。
如图4D所示,第一子层411可以具有约12.7μm(0.5密耳) 至约127.0μm(5密耳)的厚度T13。第二子层412可以具有厚度T14和接合区(land)厚度T15,厚度T14在约5μm至约20μm之间,使得第二子层的结构具有约5μm至约20μm的从谷 455至峰454的高度H,接合区厚度T15为微结构450的谷455 与第一子层411的表面411b之间的接合区412a的厚度,介于0 至约2μm之间。包括第一子层411和第二子层412的第一层410 的总厚度T16可以介于约17.7μm至约147μm之间,或者介于约12μm至约100μm之间。
LRF 400c、400d、400e包括构造成对太阳光重定向的反射表面498。在图4C至图4E中示出的实施方式中,反射表面498 是设置在微结构450上方的第二层420的外表面。在一些实施方式中,如图4C所示,第二层420直接设置在微结构450上。替代性地,第二层可以设置在第一层上方,并且一个或更多个附加层可以设置在第一层与第二层之间。
在一些实施方式中,第一层可以包括对太阳光反射的表面。在这些实施方式中,可以不使用光学反射的第二层420。例如,当单个整体式的第一层或第一层的结构子层由反射性材料制成时,可以不需要第二层420。
反射性第二层420在使用时可以采取适于反射光的各种形式,例如金属、无机材料或有机材料。在一些实施方式中,反射层420是镜面涂层。反射层420可以提供入射太阳光的反射,并且因此可以防止一些入射光入射到微结构450的聚合物材料上。可以使用任何期望的反射性涂层或镜面涂层厚度,例如约30nm 至约100nm、可选地约35nm至约60nm的量级。一些示例性的厚度通过光密度或透光百分比进行测量。越厚的涂层可以防止越多的UV光进入微结构450。然而,过厚的涂层或层可能致使第二层420内的应力增加,从而导致不希望的破裂。当金属涂层用于反射层420时,涂层可以是银、铝、锡、锡合金或其组合。可以使用任何合适的金属涂层。通常,使用熟知的工艺,通过气相沉积来涂覆金属层。
可用于反射层420的一些示例性无机材料包括(但不限于) 氧化物(例如,SiO2,TiO2,Al2O3,Ta2O5等)和氟化物(例如, MgF2,LaF3,AlF3等)。在一些实施方式中,第二层420可以是单个整体(monolithic)层。替代性地,第二层可以是多层结构。例如,上述氧化物和/或氟化物(或其他材料)可形成交替层以提供适合用作宽带反射体的反射干涉涂层。例如,这些交替层可以具有不同的折射率或其他交替特征。可以使用交替的氧化物或氟化物层(例如,氧化物SiO2,TiO2,Al2O3,Ta2O5等和氟化物例如MgF2,LaF3,AlF3等)形成多层干涉涂层。与金属不同,这些层状反射体可以允许例如对太阳能电池不利的波长透过。可用于反射层420的一些示例性有机材料包括(但不限于)丙烯酸树脂和也可形成适合用作宽带反射体的分层干涉涂层的其他聚合物。有机材料可以用纳米颗粒改性或与无机材料结合使用。
在反射层420是金属涂层(并且可选地具有反射层420的其他构造)的实施方式中,微结构450可以构造成使得对应的峰被倒圆。在圆峰上沉积金属层比在尖峰上沉积更容易。此外,当峰是尖的(例如,聚集成一点)时,用金属层充分覆盖尖峰可能是困难的。这可能会导致在具有很少金属或不具有金属的峰处出现“针孔 (pinhole)”。这些针孔不仅不反射光线,而且可能允许阳光通过和到达微结构的聚合物材料,从而可能导致微结构随着时间的推移而降解。采用可选的圆峰结构,峰更易于涂覆,从而降低或消除出现针孔的风险。此外,圆峰膜容易处理,并且不存在可能在加工、运输、转换或其他处理步骤期间易受损害的尖峰。
如在图4C至图4E的截面图中最佳地看到的那样,LRF 400c、400d、400e包括设置在反射表面498上方的第三层430。在一些实施方式中,第三层430可以直接设置在反射表面498上,并且在其他实施方式中,在第三层430和反射表面498之间可以设置一个或更多个层(未示出)。
通常认为,当将LRF定位在PV模块中如图2B中描绘的位置(夹在PV电池与背板之间)时,需要例如具有诸如PET的半晶体结构的电绝缘层,来在PV电池与导电的第二层之间提供足够的电绝缘。
然而,本文公开的方法涉及使用具有提供意想不到的结果的第三层材料的LRF构造,从而通过克服关于LRF的电绝缘、粘附和/或光学性质的技术难题来推进PV模块的技术。本文公开的材料提供增强的太阳能电池模块能量转换,以及简化的太阳能电池模块制造。
所公开的第三层430充分地粘附至反射表面498,以在PV 模块层压期间防止导致电气短路的大幅移动。所公开的LRF的第三层可在层压期间呈现较低的变形或不变形,从而在PV电池 402的金属镀层与金属反射层420之间保持足够的电绝缘电阻。为了实现提供电绝缘层的目的,选择具有高体积电阻率的材料并且确定层厚度以提供适当的电绝缘。第三层430可以对太阳光基本上光学透明(在太阳光谱上具有平均至少50%的透射率),并且由LRF反射表面提供可接受的太阳光反射率。在第三层光学透过太阳光的实施方式中,第三层材料的成分可以提升光降解稳定性,从而减少LRF对光的降解和/或可以提供UV辐射的吸收。
第三层430可以由可固化材料制成。第三层430的材料可以包括提高对反射表面的粘附性、提供光降解稳定性和/或提供UV 吸收的添加剂。在一些实施方式中,第三层包括热活化粘合剂。在一些实施方式中,第三层430可以是涂层。第三层430可以包括部分交联或基本上完全交联的聚合物材料。在一些实施方式中,第三层材料的可固化组分是热活化粘合剂,例如热固性或热塑性粘合剂。根据一些实施方式,在使用ASTM D1238在190℃以2.16kg重量进行测量的情况下,第三层430可以具有在约 0.1g/10分钟与8g/10分钟之间、在约0.1g/10分钟与10g/10分钟之间、在约0.1g/10分钟与8g/20分钟之间、在0.1g/10分钟与10g/10分钟之间的、在0.1g/10分钟与20g/10分钟之间的、或在 0.1g/10分钟与30g/10分钟之间的熔体流动指数。在各种实施方式中,第三层材料可以是或者包括乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚乙烯树脂、聚烯烃树脂和/或热固性粘合剂,比如硅酮橡胶。
例如,第三层430中使用的粘合剂材料可以是例如通过加热、化学反应(例如,两部分环氧树脂(two part epoxy))固化和/ 或通过电子束或UV辐射进行辐射固化的聚合物。第三层材料在固化时通过交联从而在聚合物的各个链之间形成键而转变为塑料或橡胶。聚乙烯树脂、乙酸-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚氨酯、丙烯酸酯和两部分聚硅氧烷(two partsilicone)是用于第三层 430的材料的合适材料的示例。
第三层的成分可以包括增加剥离粘附力的添加剂。例如,在一些实施方式中,第三层430的材料成分可以提供对于反射表面498 的大于约8克/英寸的剥离粘附力。在一些实施方式中,第三层对反射表面498的粘附力大于0.5N/cm。例如,粘合添加剂可以包含马来酸酐接枝聚合物,例如可从陶氏化学公司(密歇根州米兰特)获得的AmplifyTM 1052。
在一些构型中,PV模块和LRF设置成使得太阳光透过第三层 430到达反射表面498,且太阳光于该反射表面498被反射。因此,太阳光透过第三层430的传输影响LRF的总反射率。希望LRF的反射率高。第三层材料可以包括降低LRF的光降解的光降解稳定添加剂。第三层材料可以包括UV吸收剂添加剂,UV吸收剂添加剂吸收UV辐射,从而防止有害的UV辐射使LRF上的电绝缘层降解。用于光稳定剂和/或UV吸收剂添加剂的合适材料包括例如可从BASF(新泽西州弗伦翰公园)获得的名为81的二苯甲酮类UV吸收剂和例如可从BASF(新泽西州弗伦翰公园) 获得的名为622的受阻胺光稳定剂等添加剂。如本文所公开的第三层430的成分可以提供LRF的涂覆铝的第二层420对于太阳光(具有在380nm至约1100nm之间的波长范围)的大于约 77%的反射率。
如图4C所示,第三层430可以具有介于微结构峰454处的第二层420与LRF的第二主表面415之间的厚度T31,其在约12.7μm至约101.6μm之间,以及介于微结构谷455处的第二层420与LRF的第二主表面415之间的厚度T32,其在大约17.7μ m至大约121.6μm之间。在一些实施方式中,第三层430可具有10μm至200μm之间的厚度T32。
在一些实施方式中,第三层430可以包括如图4C和图4D 的LRF 400c、400d中所示的单层结构。在一些实施方式中,第三层430可以包括多层结构,该多层结构包括第一子层431和第二子层432,如图4E的LRF 400e的截面所示。第三层430的第二子层432可以包括与以上就图4C和图4D中的层430所描述的材料相同的材料。例如,第二子层432可以是热活化粘合剂层或者可以包括热活化粘合剂。例如,第三层430可以包括下述物质中的一种或更多种物质:聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚烯烃(PO),乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA),聚乙烯醇缩丁醛(PVB),四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的聚合物(THV),乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE),聚偏二氟乙烯(PVDF),聚氨酯(PU),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚酰亚胺(PI)等。
在一些实施方式中,第三层430的第一子层431可以包括聚合物材料,比如聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯以及其他聚合物材料。在一些实施方式中,第一子层431可以是比如SiOx的氧化物层或包含氧化物的层。如图4E所示,第一子层431可以设置在反射表面498的上方或者直接设置在反射表面498上,并且可以比第二子层432薄得多。例如,如图4E所示,第三层430的第一子层431 可具有介于20nm与100nm之间的厚度。例如,第二子层432的位于微结构峰454处的第一子层431与LRF的第二主表面415之间的厚度T33可以是第一子层431的厚度的100倍至6000倍。例如,在一些实施方式中,第一子层431的厚度可以介于约20nm至约100nm之间。
第一子层431可以具有比第二子层432的体积电阻率更高的体积电阻率。例如,第一子层431的体积电阻率可以是第二子层 432的体积电阻率的10倍、100倍或1000倍。替代性地,第二子层432的体积电阻率可以是第一子层431的体积电阻率的10 倍、100倍或1000倍。这将取决于用于子层432的材料的选择。
根据一些实施方式,第一子层431的折射率可以不同于第二子层432的折射率。在一些实施方式中,第一子层431和第二子层432可以基本上是折射率匹配的。例如,第一子层431的折射率可以小于或等于第二子层432的折射率。在一些实施方式中,第一子层431的折射率与第二子层432的折射率相差20%,10%或5%以内。
在一些实施方式中,LRF的第三层430可以包括如上所述的第一子层431,而不包括第三层的第二子层。例如,第一子层431 可以是氧化物层或包括氧化物层,例如是SiOx或包括SiOx的层,而不具有第二子层。当LRF设置在太阳能电池模块的背板上时,在导电的第二层420与太阳能电池的背面之间提供了相对厚的密封剂区域,这种设置是特别有用的。
在PV模块中,图4C至图4E的实施方式中示出的第三子层 430将反射涂层420与太阳能电池的金属镀层电绝缘。由第三子层430提供的电绝缘足以减小或防止PV电池的金属镀层与导电的第二层420之间的短路。例如,如根据下面描述的测试设定测量的,在施加100V直流电场的情况下,第三子层430在PV电池402的金属镀层和LRF的导电层420之间提供至少500千兆欧姆的电阻。
在一些实施方式中,LRF可以可选地包括施加到(例如涂覆在) 第一层410的第一主表面413上的粘合剂层470。粘合剂层470可以采用各种形式。例如,粘合剂层470的粘合剂可以是热熔粘合剂,比如乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)。其他类型的合适的热熔粘合剂包括聚烯烃。在其他实施方式中,粘合剂层102的粘合剂是压敏粘合剂(PSA)。合适类型的PSA包括但不限于丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚异丁烯、脲和它们的组合。在一些实施方式中,PSA是丙烯酸或丙烯酸酯PSA。如本文所使用的术语“丙烯酸”或“丙烯酸酯”包括具有丙烯酸或甲基丙烯酸基团中的至少一者的化合物。有用的丙烯酸PSA可以例如通过组合至少两种不同的单体(第一单体和第二单体)来制备。示例性合适的第一单体包括丙烯酸2-甲基丁酯 (2-methylbutyl acrylate),丙烯酸2-乙基己酯,丙烯酸异辛酯,丙烯酸月桂酯,丙烯酸正癸酯(n-decyl acrylate),丙烯酸4-甲基-2- 戊酯(4-methyl-2-pentyl acrylate),丙烯酸异戊酯,仲丁基丙烯酸酯(sec-butyl acrylate)和丙烯酸异壬酯(isononyl acrylate)。示例性合适的第二单体包括(甲基)丙烯酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸和富马酸),(甲基)丙烯酰胺(例如,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺(N-t-butyl acrylamide)、N,N- 二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺和N-乙基-N-二羟乙基丙烯酰胺(N-ethyl-N-dihydroxyethylacrylamide)),(甲基)丙烯酸酯(例如,丙烯酸-2-羟乙酯(2-hydroxyethyl acrylate)或甲基丙烯酸酯,丙烯酸环己酯,丙烯酸叔丁酯或丙烯酸异冰片酯), N-乙烯基吡咯烷酮,N-乙烯基己内酰胺,α-烯烃,乙烯基醚,烯丙基醚,苯乙烯类单体或马来酸酯。丙烯酸PSA也可以通过在成分中加入交联剂来制备。
在一些实施方式中,粘合剂层470可以包括下述物质中的一种或更多种物质:聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚烯烃(PO),乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA),聚乙烯醇缩丁醛(PVB),四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的聚合物(THV),乙烯四氟乙烯 (ETFE),聚偏二氟乙烯(PVDF),聚氨酯(PU),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚酰亚胺(PI)等材料。粘合剂层470可以是部分或基本完全交联的。粘合剂层470可以基本上透过太阳光,例如,粘合剂层可以具有对于380nm与1100nm之间的波长至少50%或至少80%的透射率。
在一些实施方式中,可以将粘合剂层470配制成与期望的最终使用表面(例如,PV模块的焊带)优化结合。尽管未示出,但是 LRF可以进一步包括与第一层410相反地设置在粘合剂层470上的本领域已知的离型膜。在设置有离型膜的情况下,离型膜在将LRF 施加到表面之前保护粘合剂层470(即,移除离型膜以暴露粘合剂层470以结合至预期的最终使用表面)。
在一些实施方式中,粘合剂层470可以配制成粘附至玻璃。这在背板为玻璃的太阳能电池组件构造中可能是有用的。这种配方可以进一步修改为包括UV防护添加剂,该UV防护添加剂不仅保护粘合剂层470,而且还保护层410。
LRF的构造通常需要将微结构赋予给膜。在各种实施方式中,第一层410可以是单个单片层(如图4C所示)或双层(如图4D和图4E所示),在双层中,基层411和微结构层412包含相同的成分或不同的成分。在一些实施方式中,微结构层412被单独制备(例如,作为结构层)并层压到基层411。该层压可以使用热、热和压力的组合或通过使用粘合剂来完成。在其他实施方式中,微结构450通过卷曲、滚花、压花、挤压等形成在第一层410中。在其他实施方式中,微结构450的形成可以通过微复制来完成。
有利于微复制微结构450的一种制造技术是用与第一子层层411分离的合适构造的微复制模制工具(例如,工件或辊)在第二子层412上形成微结构450。例如,可将可固化或熔化的聚合物材料浇铸在微复制模制工具上,并且使其固化或冷却以在模制工具中形成微结构层。如上所述,模具中的该层然后可以粘附至聚合物膜(例如,第一子层411)上。在该方法的一个变型中,微复制模制工具中的熔化或可固化的聚合物材料可以与膜(例如,第一子层411)接触,然后固化或冷却。在固化或冷却的过程中,微复制模具中的聚合物材料可以粘附至膜上。在移除微复制模制工具时,所得结构包括第一子层411和包括突出微结构 450的结构第二子层412。在一些实施方式中,微结构450(或微结构层)由辐射固化材料如(甲基)丙烯酸酯制备,并且模制材料(例如,(甲基)丙烯酸酯)通过暴露于光化辐射而固化。
可以通过飞切系统和方法形成合适的微复制模制工具,飞切系统和方法的示例在美国专利No.8,443,704(Burke等人)和美国申请公开No.2009/0038450(Campbell等人)中描述,所述文献中的每一者的全部教导通过引用并入本文。通常,在飞切中,使用诸如金刚石之类的切割元件,该切割元件被安装在或结合到位于可旋转的头部或毂(hub)的周边处的柄或工具保持器中,然后使该切割元件相对于工件的其中要加工凹槽或其他特征的表面定位。飞切是一种不连续的切割操作,这意味着每个切割元件与工件接触一段时间,然后在飞切头部使切割元件旋转通过圆的剩余部分直到其再次接触工件的一段时间内不与工件接触。‘704专利和‘450公开文献中描述的技术可以在圆柱形工件或微复制模制工具中相对于圆柱形的中心轴线以一定角度形成微槽;在形成本公开内容的光重定向膜和制品的一些实施方式时,微槽理想地设置成相对于沿切线方向穿过圆柱的膜的纵向轴线而生成偏置或倾斜的微结构。飞切技术(在该飞切技术中,不连续的切割操作逐渐地或递增地形成完整的微槽)可沿着微槽的长度在微槽的一个或更多个面上给予微小的变型;这些变型将被给予到微结构450的由微槽、以及进而由施加到微结构450的反射层420生成的相应的面或侧面451、452中。入射在所述变型上的光被漫反射。如下面更详细描述的,该可选特征可以有利地改善作为PV模块构造的一部分的LRF的性能。
返回至图4A和图4B,微结构450的连续的长形形状为每个微结构450建立主轴线(例如,每个个体微结构450具有主轴线)。将会理解的是,微结构450中的任一特定结构的主轴线可以或可以不沿着特定微结构450平分该结构的处于所有位置处的相应截面形状的形心。当特定微结构450的截面形状在整个LRF上基本一致(例如,在完全均匀设置的5%以内)时,如图4A和图4B所示,例如,对应的主轴线将沿着其长度平分处于所有位置处的截面形状的形心。相反地,当该截面形状在整个LRF上并不基本一致时,微结构450的对应的主轴线不平分处于所有位置处的截面形状的形心。例如,图4F是另一光重定向膜400f的简化俯视图,并且大体示出了根据本公开的原理的另一微结构 450’的构型。微结构450’具有横穿LRF400f延伸的“波浪形”形状,其中,在面451’、452’和峰454’中的一者或更多者中具有变型。由微结构450’的长形形状产生的主轴线也被标识出,并且该主轴线相对于LRF 400f的纵向轴线倾斜,从而相对于纵向轴线形成角度B。更一般地说,微结构450’中的任一特定结构的主轴线是与横穿LRF延伸的长形形状的形心最佳拟合的直线。该波浪形形状导致峰的位置沿着主轴线变化。在一些实施方式中,当微结构450、450’横穿LRF延伸时,微结构450、450’的高度可沿高度轴线变化。在一些实施方式中,峰的位置沿着主轴线变化,并且结构的高度沿着高度轴线变化。
至少就形状和取向而言,微结构450、450’可以大致彼此相同(例如,在完全相同的关系的5%内),使得所有的主轴线大致彼此平行(例如,在完全平行关系的5%以内)。当这些结构大致平行时,这些微结构的间距可以被描述为两个相邻结构的纵向轴线之间的距离。微结构之间的间距可以是不变的,或者可以在横穿LRF的方向上发生变化。
或者,在其他实施方式中,就形状和取向中的至少一者而言,微结构450、450’中的一些微结构可以不同于微结构450、450’中的其他微结构,使得主轴线中的一个或更多个主轴线可以不大致平行于一个或更多个其他主轴线。在一些实施方式中,与LRF 一起设置的至少大部分微结构的主轴线相对于LRF的纵向轴线倾斜;在其他实施方式中,与LRF一起设置的所有微结构的主轴线相对于纵向轴线X倾斜。换言之,该纵向轴线与至少一个微结构的主轴线之间的角度限定偏角,如图4B和图4F所示。偏角B在1度至90度的范围内,或者在20度至70度的范围内,或者在70度至90度的范围内。应该注意,偏角B可以从LRF 的纵向轴线沿顺时针方向测量,或者从纵向轴线沿逆时针方向测量。为简单起见,整个本申请中的讨论描述正偏角。
本公开的LRF制品可以设置成各种宽度和长度。在一些实施方式中,LRF可以以可具有适于预期最终使用用途的各种宽度W 的卷材形式提供。例如,在一些实施方式中,一卷LRF可具有不超过约15.25厘米(6英寸)的宽度W,或在一些实施方式中,其可具有不超过约7毫米的宽度W。
示例:
如下所述,对几种LRF制品进行制备和测试。每个样品使用热熔混合/涂覆系统制造。
示例1:
在第一个实验中,制造了11个标识为批次1至11的LRF 制品,所述LRF制品具有图4D所示的总体结构。表1提供了第三层430的组成化合物。表1的第一列标识出批次1至11的LRF 制品。第二列提供了使用反射率测试ASTM E903测量的LRF 对太阳光的反射率。第三列和第四列分别标识第三层430的主要组分材料和主要组分的重量百分比。第五列和第六列分别标识第三层430的次要组分材料和第二组分的重量百分比。第二组分是所包含的用于增加第三层430的剥离粘附力的添加剂。第七列提供了使用ASTM D3330,14测试的第三层430的剥离粘附力。测试方法D部分14.1具有以下修改:
·样品被裁切成1英寸(25.4毫米)宽
·1”长的遮蔽胶带叠加在测试条带的开始1/2”处,用作用于手抓的柄
·确保样品上的粘合剂剥离层高度为1/2”(+/-1/8”)轻推剥离层以保证剥离层开始张紧
·以1秒的平均延迟开始剥离测试
·在每分钟18”的速度下,在20秒的剥离时间上进行剥离强度的平均
·所有材料在73F、50%的相对湿度(RH)下适应环境和测试。
表1
可以理解,批次9和批次11示出了特别好的反射率值。LRF的批次11示出了比批次9更好的剥离粘附力值,并进行额外的电气测试,结果列于表2中。表2示出了通过ASTM D257测得的LRF的批次 11的两个样品的体积电阻率和电阻值。表2的第一列标识出批次11 的所测量的两个样品。表2的第二列列出了样品的根据厚度和探针尺寸得到的体积电阻率。表2的第三列提供了样品的实际计算的电阻。
表2
样品 | 体积电阻率 | 电阻 |
Ωcm | Ω | |
卷材11 | 1.8E+16 | 1.2E+13 |
卷材11 | 1.8E+16 | 1.3E+13 |
电阻测试设定:已经表明,当部件如图5所示被组装和层压时,LRF制品的电阻和体积电阻率值可以可靠地重复测量,其中,LRF制品530设置在两个5mm PV母线带521、522之间。然后在第一母线带521与第二母线带522之间测量电阻。PV母线带521、52伸出PV模块的层压件540,以提供电气测量点。在可接受的构造中预期的典型测量值在兆欧范围内(1x10E12)。具有这些电阻测量值的材料被认为是电绝缘的。如图6A和图6B所示, PV模块被构造成两种构型。在如图6A所示的第一模块构型中,将 LRF 530施加到PV电池的背面,如图6A所示。在如图6B所示的第二模块结构中,LRF 530被施加到背板,如图6B所示。
对批次11的LRF的样品进行电学特性分析。表3中提供了测试模块的电学特性的结果。表3的第一列标识出测试模块。表3的第二列提供了测试模块的结构细节。在一些样品中,整个LRF使用了一整块安装胶带。在其他样品中,LRF被安装有较小块的安装胶带,被称为贴片。表3的第三列提供了测试模块的开路电压Voc。
在表3的第四列中提供了测试模块的短路电流Isc,并且在表3的第五列中提供了测试模块的最大功率输出Pmax。在表3的第六列中,最大功率输出还以测试模块相比于不包括LRF的对比模块的百分比增益表示。
表3
示例2
在第二个实验中,制造了13个标记为批次1至13的LRF制品,所述LRF制品具有图4D所示的总体结构。表4提供了关于这些批次的第三层430的组成化合物。表4的第一列标识出LRF 制品1至13。第二列和第三列分别标识出第三层430的主要组分材料和主要组分的重量百分比。第四列和第五列分别标识出第三层 430的第二组分材料和第二组分的重量百分比。添加第二组分以增强LRF的第三层430的剥离粘附力。表4的第六列和第七列分别标识出第三层430的第三组分材料和第三组分的重量百分比。表4 的第八列和第九列分别标识出第三层430的第四组分材料和第四组分的重量百分比。第三组分和第四组分提高第三层的光学质量。表 4中标识出的第三组分是UV吸收剂,并且表4中标识出的第四组分是使第三层材料光学稳定的受阻胺光稳定剂。
表4
使用之前描述的测试设定对批次1至13进行电阻测试。使用福禄克电压欧姆计(Fluke VOMeter),吉利时(Keithley)2400电源计量单元和Quadtech 1868D,在LRF上施加100V直流电压的情况下进行测量。电阻测量结果如表5所示。
表5——用置于Teflon板上的样品测量电阻
表5的第一列标识出被测试的LRF的批次1至13。表5的第二栏标识出被测试的每个批次的样品。第3列提供使用福禄克电压欧姆计获得的电阻测量值;第4列提供使用吉利时2400SMU获得的电阻测量值;并且第5列提供了使用Quadtech 1868D兆欧表获得的电阻测量值。电阻测量值的差异是由于不同仪器施加的电压引起的。(福禄克电压欧姆计具有9V电池电源,吉时利2400SMU 使用21V电源,并且Quadtech 1868使用100V电源。)当Quadtech 1868上的故障灯指示器发光(意味着100V时所测电流超过2毫安) 时,出现不通过。
表6提供了关于LRF批次1至13的厚度(第10列)和平均剥离粘附力测量值(第11列),其中,第1至9列与表4中的相同。
表6——原材料成分、厚度和剥离平均值
批次10和11表现出良好的剥离粘附性能,并且在电绝缘测试中也表现良好。
示例3
也可以将从Wacker Chemie AG(德国慕尼黑)获得的两部分硅橡胶材料WACKER作为LRF第三层(元件430,如图 4D所示)进行评估。使用1.5份A、1.0份B制备涂覆溶液。将该材料在250ml塑料烧杯中搅拌1分钟,以充分混合组合物。然后使用刮刀涂布机将涂覆溶液施加到LRF的反射表面上。由这种组合物形成两种厚度。将每个样品置于150℃的烘箱中并允许硬化1 小时。然后将样品从烘箱中取出并冷却。表7提供了使用先前讨论的电阻测量测试设备获得的硅橡胶样品的电阻测量值。
表7
示例4
制备和测试具有图4D的基本结构的LRF制品。通过将可固化材料挤出到铝反射层上而形成LRF的第三层,其中,这里的可固化树脂例如为EVA。这里的EVA可选用杜邦公司的系列 (如150,250,260, PV 1300Z,3135SB)、韩华公司的(PV280,PV282,E182,E283F)、巴斯夫公司的(V5110J,6110M)和其他商品化的EVA树脂。选自以上牌号的EVA树脂(一种或多种混合)95%,交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯(OO-tert-butyl O-(2-ethylhexyl)monoperoxycarbonate)1%,光吸收剂UV531 1.2%,光稳定剂Tinvin 622 0.6%,偶联剂甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(3-Trimethoxysilyl-propyl-methacrylate)2.2%混合均匀后挤出到铝反射层。此处,所选的EVA树脂要满足在2.16kg 重且在190摄氏度的条件下每10分钟0.1g至10g、0.1g至20g、或0.1g至30g之间的熔体流动指数,这能够保证第三层在太阳能电池组装的层压工艺时能够保证尺寸的稳定性,不会因EVA热融后流动过大导致铝层暴露。其中,挤出机设定为90摄氏度。制备分别具有70μm厚的第三层、100μm厚的第三层和200μm厚的第三层的三个测试模块。
LRF制品为5mm宽并且放置在太阳能电池之间,其中,图 3A中示出的构型中的太阳能电池之间有3mm的间隙。在层压之前,在组件的外表面上画出间距为2mm的十字图案。
对70μm测试子组件、100μm测试子组件和200μm测试子组件这三个样品进行测试发现,这些测试子组件在层压后出现了由层压引起的表面变形。在每个样品中,层压后在测试样品的中心几乎没有表面变形。在层压之后,具有70μm厚的第三层的测试样品的边缘显示出一些收缩,并且具有200μm厚的第三层的测试样品的边缘显示出一些膨胀。在层压之后,具有100μm厚的第三层的测试样品几乎没有变化(收缩或膨胀)。
通过EL(电致发光)来测试包括具有70μm厚的第三层、 100μm厚的第三层和200μm厚的第三层的LRF的三个测试模块(4个电池模块)的电绝缘性能。测试结果显示模块的电池之间不存在短路。
或者,通过将作为可固化材料的POE(聚烯烃弹性体)挤出到铝反射层上而形成LRF的第三层。POE可选用陶氏化学公司的 (8842,7256)、三井化学株式会社的 (DF605,DF640,DF740,DF7350)和其他商品化的POE树脂原料。选自以上牌号的POE树脂(一种或多种混合)96%,交联剂叔丁基过氧化碳酸-2-乙基己酯(OO-tert-butyl O-(2-ethylhexyl)monoperoxycarbonate)1%,巴斯夫公司的紫外线吸收剂UV-531 1.2%,巴斯夫公司的光稳定剂Tinvin 622 0.6%,偶联剂甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯 (3-Trimethoxysilyl-propyl-methacrylate)1.2%混合均匀后挤出到铝反射层。此处,所选的POE树脂要满足在2.16kg重且在190摄氏度的条件下每10分钟0.1g至10g、0.1g至20g、或0.1g至 30g之间的熔体流动指数,这能够保证第三层在太阳能电池组装的层压工艺时能够保证尺寸的稳定性,不会因EVA热融后流动过大导致铝层暴露。
理想地,入射在太阳能电池模块中的LRF上的太阳光被LRF 以大于空气模块表面处的临界角的角度反射。图7是描绘了PV 模块1100的一部分的截面图,并且示出了太阳光与LRF 1110的相互作用。图7中示出的PV模块的所述部分包括太阳能电池 1102;设置在太阳能电池1102上的焊带1104;LRF 1110;密封剂1140;以及前侧层1130例如玻璃盖板。
太阳光1199入射在LRF 1110上并且由LRF反射,如由反射光线1198所指示的。反射光1198由LRF 1110以大于全内反射临界角θcritical的角度ω(从空气模块外部界面的垂直线起测) 反射。对于典型的玻璃,临界角θcritical=asin(1/nglass)≈42度,其中,nglass是玻璃的折射率。对于具有其他前侧层的模块而言,使用前侧层的折射率来定义θcritical。以大于ω的角度反射的光在空气模块界面1130a处经历全内反射(TIR)。由LRF 1100反射的光在空气模块界面1130a处经历TIR,并且被反射1197回到太阳能电池1102的表面以供吸收。如图7所示,垂直入射光束 1199可以在玻璃前侧层的TIR消失之前经历约26度的偏角δ。
太阳能电池模块有时跟踪太阳,但更多时候是不跟踪的。非跟踪模块本身具有某种程度的非对称性,这是因为太阳相对于模块的位置在一整天和一年中都会改变。除非另有说明,否则本文中的示例涉及设计用于北半球的光重定向膜和太阳能电池模块,但所公开的方法也可以应用于设计用于南半球的光重定向膜和太阳能电池模块。太阳光相对于PV模块的面的入射角在一天中将变化高达180度(从东至西),并且在一年中将变化高达47度(从北至南)。图8中示出的锥光图是北纬45度位置的太阳路径的锥光表示。包括在本公开内容中的锥光图使用以下约定:锥光图的中心是天顶;东表示为处于3点时钟位置;北表示为处于 12点时钟位置。在夏至时,太阳沿着最靠近锥光图的中心的弧线作轨迹运动。在冬至时,太阳沿着距离锥光图的中心最远的弧线作轨迹运动。
图15C是示出了太阳能模块的倾斜角度和取向角度的图。在太阳能电池模块与太阳路径恰好对准的情况下,几乎可以仅在由外部空气-玻璃界面处的TIR限定的角度内引导从LRF反射的光。图9 中提供的锥光图示出了用于朝南太阳能电池模块的LRF的效率,该LRF具有沿着东西轴线取向的结构的主轴线。在该示例中,太阳能电池模块相对于重力方向倾斜了θ=45度,并且太阳能电池模块位于北纬α=45度的位置。结合图15A至图15C对纬度倾斜角 (latitude tilt)进行进一步说明。
在图9中,示例性太阳能电池的效率被叠加在图8的太阳路径锥光图上。图9示出了LRF有效地捕获太阳能电池模块的反射光的角度。LRF效率以灰度显示,其中,亮区效率最高,暗区效率最低。图9证明,LRF在基本上整个太阳路径的范围内是有效的。太阳能电池模块在空气模块界面处向外反射的太阳光以及反射器中的材料吸收是导致效率降低的主要因素。
图10是示出了大致形成三角形的LRF结构1400的角度的截面图。结构1400具有第一面1401和第二面1402。在第一面 1401与第二面1402之间延伸有底面1403。第一面1401与底面 1403形成第一角度β1。第二面1402与底面1403形成角度β2。第一面1401与第二面1402在结构的峰处形成顶角角度β0。本文中所描述的一些实施方式涉及非对称LRF制品,其包括具有不等长度和不等面角度(即β1≠β2)的面的反射结构。例如,在一些非对称结构中,一个面的长度可能与另一面的长度相差至少 10%或至少15%。在一些实施方式中,顶角角度β0可以在110 度至130度之间,例如约120度。面角度β1可以大于5度或大于10度但小于55度,并且可以与β2相差至少5度。面角度β2可以根据等式β2=180-β0-β1来计算。一些实施方式涉及:包含具有非对称反射结构的LRF制品的太阳能电池模块;制造太阳能电池模块的方法;以及安装太阳能电池模块的方法。这里所指的角度是棱柱的对应横截面区域内的最大内接三角形的角度。
对于对称LRF(即β1=β2)而言,在支持TIR的角度之内会出现PV模块的最佳光收集效率。当PV模块处于纬度倾斜角 (θ=α)时,相对于支持TIR的模块的最大入射角为θi,max。
其中,ηE是LRF周围的介质的折射率,β是面的角度,即β1和β2。在一个示例中,对于30°-120°-30°的微结构而言,θi,max=26.566°,其中,微结构的顶角角度是120度,并且面角度各自为30度,其被折射率为1.482的介质所包围。太阳路径绕太阳路径的中心光线变化23.45°。对于纬度倾斜的朝南PV模块,在从LRF反射时,,所有的入射光将会发生全内反射。对于在纬度倾斜的(26.566°-23.45°) =3.116°内倾斜的模块而言,30°-120°-30°的微结构不需要改变面角度。这些计算假设模块取向成使得LRF的主轴线沿着东西轴线取向。
在空气模块界面处提供TIR时,重要的是太阳能电池模块的倾斜角与太阳能电池模块的安装点纬度之间的差值处于可接受的范围内。当太阳能电池模块的倾斜角被选择为使得太阳能电池模块的光伏活性表面垂直于太阳路径的中心光线时,具有对称反射结构的LRF在空气模块界面处提供最佳的TIR。在位于赤道处的安装点,对称LRF角度的最佳模块倾斜角为0度。在不同于赤道的安装点,最佳模块倾斜角等于安装点纬度。然而,并不总是可以将模块的倾斜角与安装点纬度相匹配。对称LRF的使用在空气模块界面处提供次优的TIR。非对称LRF结构补偿了太阳能模块倾斜角与安装点纬度之间的差异。
场地限制或风载荷要求或其他原因可能会阻止太阳能电池模块以处于安装点纬度的3.116度内的倾斜角进行倾斜。当模块倾斜角与安装点纬度之间的差值大于3.116度时,LRF的效率下降。图11是示出了叠加在太阳路径锥光图上的、北纬45°位置且平行于地面的PV模块(0°模块倾斜角)的LRF效率的锥光图,其指明了显著的效率损失。亮区效率最高,暗区效率最低。如图 11所示,除夏至附近外,LRF效率降低。
只有当太阳能电池模块的倾斜角等于安装点纬度,并且模块在北半球中取向为正南或在南半球中取向为正北时,模块才会具有与模块表面垂直的太阳路径的中心光线。对于其他模块倾斜角和取向,该中心光线不会垂直于模块。当太阳能电池模块的倾斜角不等于安装点纬度时,和/或当模块在北半球中不取向为正南或在南半球中不取向为正北时,修改LRF反射结构可以对低效率进行纠正。
本文中所论述的实施方式涉及包括非对称反射结构的太阳光重定向膜。这些反射结构的非对称性至少部分地对太阳能模块的安装进行了补偿,在这些安装中,模块的倾斜角不等于安装点纬度,和/或者模块在北半球中的取向不是正南或在南半球中其取向不是正北。在这些实施方式中,对于北半球的安装而言,朝南的面比朝北的面短,并且在南半球的安装中,朝北的面比朝南的面短。可以从纬度(α)、模块倾斜角(θ)和LRF周围的介质的折射率(η)来导出用于结构的三角形的通用公式。
根据各种实施方式,对于取向成正南的太阳能电池模块,北半球中的LRF棱柱可以根据以下公式进行修改。面向南的面可以是βs,面向北的面可以是βn,其中:
以及
考虑太阳辐照和入射角,可以对于一年中的时间计算LRF 效率。LRF效率被定义为具有LRF的模拟模块的年能量增长量除以入射在LRF上的能量的比率。除未优化的LRF以及纬度、模块倾斜角、模块取向、LRF结构和LRF偏角的几何因素之外,诸如组成部分厚度和吸收率之类的因素也会影响LRF的表观效率。表8概述了以下LRF模块的性能,其中:1)对称结构(相等面角度),处于北纬45°,45°模块倾斜角,且面向南(γ=0°); 2)对称结构(相等面长度和相等面角度),0°模块倾斜角和γ=0°; 3)非对称结构(不等面长度和不等面角度(44.25°-120°-15.75°)), 0°模块倾斜角和γ=0°;4)非对称结构(不等面长度和不等面角度(44.25°-120°-15.75°)),0°模块倾斜角,模块向西南偏斜20°;以及5)非对称结构(不等面长度和不等面角度 (44.25°-120°-15.75°)),其中,在模块的太阳侧观看,脊线相对于LRF的纵向轴线沿逆时针形成20°的斜角,0°模块倾斜角,模块向西南偏斜20°。从表8中可见,与具有相等面长度和相等面角度的对称LRF相比,具有不等面长度和不等面角度的非对称 LRF为模块倾斜角不等于纬度倾斜角的情形提供了更高的效率。
表8
条件 | 构型 | LRF年度效率 |
1 | 对称凹槽α=45°,θ=45°和γ=0° | 71.43% |
2 | 对称凹槽α=45°,θ=0°和γ=0° | 45.1% |
3 | 非对称凹槽#1α=45°,θ=0°和γ=0° | 69.7% |
4 | 非对称凹槽#1α=45°,θ=0°和γ=20° | 63.1% |
5 | 非对称凹槽#1α=45°,θ=0°和γ=20°,B=-20° | 69.7% |
图12A、图12B和图13提供了LRF制品的视图,这些LRF 制品在许多方面类似于先前结合图4A至图4E所论述的LRF制品。例如,用于形成图4A至图4E中示出的LRF制品的层的材料和技术对于形成图12A、图12B和图13的LRF制品也是有用的。图12A、图12B和图13中示出的LRF制品1600、1700与图4C至图4E的LRF制品的不同之处在于,第三层未示出并且是可选的。图12A、图12B和图13中示出的LRF制品1600、
1700描绘了非对称三角形结构,其中,三角形结构的面长度和面角度是不相等的。
图12A是根据一些实施方式的具有非对称反射结构1650的 LRF制品1600的立体图,并且图12B是该LRF制品1600的截面图。LRF制品1600是柔性的,并且可以如图12A和图12B所示被平放。LRF制品1600包括具有结构化表面的第一层1610,该结构化表面包括多个非对称结构1650。在截面中,每个结构 1650形成三角形,其中,面1651、1652的长度不相等并且面角度β1、β2不相等。顶角角度β0可以在110度至130度之间。构造成使太阳光重定向的反射层1620设置在结构1650上方,并且该反射层1620可以直接设置在结构1650的表面上,如图所示。膜1600的厚度可以在约25μm至约150μm的范围内。第二层 1620的厚度可以在约30nm至约100nm之间。在结构的谷1655 与相邻峰1654之间的每个结构的高度h在约5μm至约25μm 的范围内。从图12A和图12B中可见,每个第一面1651位于平面中。LRF 1600的第一面1651的平面可以是大致平行的。
图13是根据一些实施方式的LRF制品1700的截面图。LRF 制品1700在许多方面类似于图12A和图12B的LRF制品1600。 LRF制品1700包括结构1750,该结构1750在截面中形成非对称三角形,该非对称三角形具有不相等的第一面1751和第二面 1752以及不相等的面角度β1和β2。LRF制品1700与LRF制品 1600的不同之处在于,第一层1710是包括具有两个相对的非结构化主表面的第一子层1711和具有结构化表面的结构化第二子层1712的多层结构,所述结构化表面包括非对称三角形结构 1750。构造成使太阳光重定向的反射层1720设置在第二子层的结构化表面上方或直接设置在第二子层的结构化表面上。
在一些实施方式中,第一子层包含第一材料,并且第二子层包含不同于第一材料的第二材料,如以上更详细地论述的那样。第一子层1711可以具有在约50μm与约100μm之间的厚度T13,并且第一层的第二子层1712可以具有在约7μm至约31μm范围内的厚度T14。如图13所示,在一些实施方式中,处于第一子层与第二子层1712的结构1750的谷1755之间的接合区(land) 1712a的厚度T15可以在约2μm至约6μm之间。
对于许多太阳能模块的安装而言,当面1651、1652和面1751、 1752的长度彼此相差至少约9.5%和/或面角度β1和面角度β2彼此相差大于5度时,可以获得增强的太阳光收集。在一些实施方式中,例如,面的长度可以相差至少约10%或至少约15%。
在各种实施方式中,面角度中的一个面角度β1可以大于5度或小于55度,或者大于10度且小于50度。另一面角度β2等于 180-β0-β1。在一些实施方式中,β1<β2且比率β1/β2小于0.92。在其他实施方式中,β2<β1且比率β2/β1小于0.92。这里所指的角度是棱柱的对应截面区域中的最大内接三角形的角度。
包括具有如图12A、图12B和图13中所描绘的不等面长度和面角度的非对称结构的LRF制品可以在PV模块的倾斜角对于安装点纬度并非最理想时提供更高效率的太阳能电池模块。图 14A是叠加在太阳路径上的、表示平行于地面(0°模块倾斜角) 且处于北纬45°位置的PV模块(表8中的条件3)的非对称LRF (44.25°-120°-15.75°)的具体示例的锥光图。图14A的锥光图与图9和图11的锥光图的比较表明:如本文中所论述的具有非对称反射结构的LRF可以为非最佳安装角度的情形提供更高的效率。
三角形结构的非对称程度构造成增强LRF在太阳能电池模块的空气模块界面处反射的光的TIR。根据一些实施方式,构造成安装在太阳能电池模块中的太阳光重定向膜包括多个非对称反射棱柱结构,所述多个非对称反射棱柱结构具有在秋分和春分——例如9月21日和3月21日——时的折射太阳路径的平面内取向的主轴线。折射太阳路径的平面是在光线进入太阳能电池模块时该光线经历折射之后的太阳路径的平面。LRF可以构造和设置成使得反射结构的非对称性对太阳能电池模块的倾斜角与安装点纬度之间的差异进行纠正,以在空气模块界面处提供最佳的TIR。
在一些安装中,不可能将模块取向成使得太阳能电池模块的纵向轴线与东西轴线对准。在这些情况下,用于该模块的LRF可以具有下述结构:其主轴线相对于LRF的纵向轴线形成倾斜偏角。因此,LRF的偏角可以用于补偿太阳能电池模块的方位取向。在一些实施方式中,LRF制品形式可以根据特定的安装地点来选择,例如使得在最终安装时,反射性微结构的主轴线基本上处于由安装地点处春分和秋分时的折射太阳路径限定的平面内。例如,在一些实施方式中,结构的主轴线偏离由安装地点处春分和秋分时的折射太阳路径限定的平面不超过45度,可选地偏离由安装地点处春分和秋分时的折射太阳路径限定的平面不超过20度,并且在一些实施方式中偏离由安装地点处春分和秋分时的折射太阳路径限定的平面不超过5度。在一些实施方式中,结构的主轴线大致与由在安装地点处在春分和秋分时的折射的太阳路径限定的平面共面。如美国专利公开文本20170104121中所说明的,使用其结构的主轴线与由安装地点处春分和秋分时的折射太阳路径限定的平面共面的LRF,即使在模块本身没有如此对准的情况下,仍可以提高太阳能电池模块的光学效率,已通过引用将该美国专利公开文本加入到本文中。相对于模块纵向轴线的最佳偏角B是纬度α、模块倾斜角θ和模块取向角γ的函数:
其中θ≠0且γ≠0。注意,提及太阳能电池模块的纵向轴线预先假设了该模块为矩形模块,其中,该模块的长度大于宽度。纵向轴线沿着模块的长度分布,并且宽度轴线沿着宽度分布。场地限制或风载荷要求或其他原因可能妨碍太阳能电池模块定位成正南(γ=0°)。当模块取向不是正南时,LRF的效率降低。图14B是叠加在太阳路径上的、示出平行于地面(0°模块倾斜角)且处于北纬45°位置以及模块朝西南取向20°的PV模块的非对称LRF(39.86°-120°-20.14°)(表 8的条件4)的效率的锥光图。与图14A相比,LRF的效率在夏季期间的早晨(图14B中的3点钟位置附近)下降。降低的效率可以通过LRF的偏置来克服,使得在模块的太阳侧看来,脊线相对于 LRF的纵向轴线沿逆时针形成20°的斜角(表8的条件5)。图14C 是叠加在太阳路径上的、示出了平行于地面(0°模块倾斜角)且处于北纬45°位置以及模块朝西南取向20°的PV模块的非对称LRF (39.86°-120°-20.14°)的效率的锥光图,其中,LRF的脊线相对于 LRF纵向轴线形成20°的斜角。
一些实施方式涉及如图15A和图15B所示的太阳能电池模块 1900,该太阳能电池模块1900包括多个太阳能电池1902。太阳能电池模块具有沿着长度轴线的长度LD和沿着宽度轴线的宽度 WD,其中,LD>WD。注意,在图15A和图15B中,z轴沿着页面的长度(从上至下)分布。包括反射结构的柔性的太阳光重定向膜1910设置在模块1900的一个或更多个光伏非活性区域上方。太阳能电池1902设置在背板与前侧层之间,该前侧层设置在太阳能电池1902的光伏活性表面上方。前侧层包括模块的位于模块-空气界面处的外表面。
模块1900可以安装在具有如图15A中所指示的旋转角度γ以及如图15B中所指示的倾斜角度θ的安装地点处。在一些安装中,太阳能电池模块1900设置在太阳能电池模块的方位角不为零的安装地点处。该模块可以倾斜与安装地点的纬度不相等的倾斜角度。在这种情况下,太阳与太阳光重定向膜1910之间的太阳路径的中心光线的角度与太阳能模块1900不垂直。太阳光重定向膜的结构的非对称性可以补偿太阳路径的中心光线与太阳能面板1900之间的不垂直性。太阳光重定向膜1910的偏角可以补偿太阳能模块1900的非零方位角。当通过光重定向膜1910的结构的非对称性和偏斜角来补偿次优的倾斜角和次优的方位角两者时,太阳光的中心光线被太阳光重定向膜1910重定向,并且以大于全内反射的临界角的角度与模块-空气界面交会。
图15C提供了太阳能电池模块1900c的倾斜角θ和旋转角γ的另一图示。图15C示出了相对于x轴(东-西),y轴(北-南) 和z轴设置的太阳能电池模块1900c。该太阳能电池模块具有宽度轴线1957和纵向轴线1956。图15C包括在春分或秋分日(例如,3月21日和9月21日)的太阳路径的平面1955,其中,平面1955从所示的x-z平面旋转α。倾斜角θ是模块平面与x-y平面之间的角度。旋转角度γ是模块宽度轴1956在x-y平面上的投影与y-z平面之间的角度。
再次参照图15A,模块1900包括太阳能电池1902,其沿着模块1900的长度轴线LD排列成行以及沿着模块1900的宽度轴线WD排列成列。如先前结合图1所论述的,LRF可以设置在焊带上方,设置在太阳能电池1902的行之间,设置在太阳能电池1902的列之间,和/或设置在模块1900的其他光伏非活性区域中。
如先前结合图12A和图12B所论述的,LRF 1600的每个第一面1651的表面位于平面中。图12A和图12B示出了LRF 1600 的一部分,在该部分中,所有第一面1651的所有平面大致彼此平行。根据一些实施方式,太阳能电池模块包括LRF的条带,其以LRF条带的形式设置在焊带上方,设置在行之间,设置在列之间,或者设置在其他区域中。LRF条带可以设置成使得第一条带的第一面的平面与第二条带的第二面的平面大致平行。或者,LRF条带可以设置成使得第一条带的第一面的平面相对于第二条带的第一面的平面不平行。
根据一些实施方式,LRF条带设置在模块的焊带上方,使得 LRF条带沿着成行的太阳能电池布设。相邻的成行的太阳能电池的LRF条带的所有第一面的平面可以大致彼此平行。在一些实现形式中,设置在焊带上方的LRF条带的所有第一面的平面大致彼此平行。
如先前所论述的,LRF可以设置在太阳能电池的行之间,例如以LRF条带的形式设置在太阳能电池行之间。根据一些实现形式,设置在太阳能电池的行之间的LRF的第一面的平面大致彼此平行。附加地或替代性地,LRF可以设置在太阳能电池的列之间,例如以LRF条带的形式设置在太阳能电池列之间。根据一些实现形式,设置在太阳能电池的列之间的LRF的所有第一面的平面大致彼此平行。
在一些实施方式中,设置在模块上——例如以LRF条带的形式沿着焊带设置,设置在行之间和/或设置在列之间等——的 LRF的第一面的所有平面彼此平行。
制造柔性太阳光重定向膜的方法包括形成第一层,该第一层具有第一主表面和第二主表面,第二主表面包括多个结构。每个结构在垂直于第一主表面截取的截面中呈大致三角形。结构的第一面和第二面离开第一主表面延伸至三角形的顶点。第一面的长度与第二面的长度相差至少10%。在第一层的结构上沉积第二层,使得第二层与该结构形状相符。将第二层构造成使入射在第二层上的太阳光重定向。
前述段落中论述的柔性太阳光重定向膜可以结合到太阳能电池模块中。太阳能电池模块是通过将多个太阳能电池排列成图案而形成的,其中,光伏电池的光伏活性表面面向共同方向。如上所述的柔性太阳光重定向膜定位在太阳能电池模块的一个或更多个光伏非活性区域中。太阳能电池被电连接。太阳能电池和太阳光重定向膜被封装在背板与前侧层之间。
本文中所论述的太阳能电池模块结合了具有非对称结构的光重定向膜,其中,这些结构的第一面比第二面短,所述太阳能电池模块可以安装在安装地点处。太阳能电池模块可安装在安装地点处,使得在北半球中太阳光重定向膜的第一面大致面向南或朝向赤道,而在南半球中太阳光重定向膜的第一面大致面向北或朝向赤道。安装太阳能电池模块可以进一步涉及沿着安装地点的东西轴线使这些结构的主轴线大致对准。在一些实现形式中,这些结构的主轴线沿着东西方向对准,并且太阳能电池模块的长度方向设置成与东西轴线成一定角度。
说明性实施方式的列表
列出以下实施方式以说明本公开的特定特征,而并非意在为限制性的。
实施方式1:一种包括太阳光重定向膜的装置,包括:
该太阳光重定向膜是柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜包括:
第一层,所述第一层具有第一主表面和第二主表面,所述第二主表面包括多个结构,所述第二主表面的每个结构具有最大三角形,所述三角形能够内接于结构的沿垂直于所述第一主表面而截取的横截面,所述三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的顶点,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;以及
第二层,所述第二层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向。
实施方式2:根据实施方式1所述的装置,其中,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少15%。
实施方式3:根据实施方式1至2中的任一项所述的装置,其中,所述第一层具有在太阳光的光谱上的平均至少50%的光透射率。
实施方式4:根据实施方式1至3中的任一项所述的装置,其中,所述第一层具有在太阳光的光谱上的平均小于50%的光透射率。
实施方式5:根据实施方式1至4中的任一项所述的装置,其中,所述第一层包含聚合物材料。
实施方式6:根据实施方式1至5中的任一项所述的装置,其中,所述膜的厚度在约25μm至约150μm的范围内。
实施方式7:根据实施方式1至6中的任一项所述的装置,其中,所述第一层和所述第二层中的一者或两者是多层结构。
实施方式8:根据实施方式1至7中的任一项所述的装置,其中,所述第一层包括:
第一子层,所述第一子层包括所述第一主表面和第二主表面;以及第二子层,所述第二子层设置在所述第二主表面上并且包括所述结构。
实施方式9:根据实施方式8所述的装置,其中,所述第一子层包含第一材料,并且所述第二子层包含与所述第一材料不同的第二材料。
实施方式10:根据实施方式8所述的装置,其中,
所述第一层的所述第一子层具有在约50μm至约100μm之间的厚度;并且
所述第一层的所述第二子层具有在约7μm至约31μm的范围内的厚度。
实施方式11:根据实施方式10所述的装置,其中,
所述第二子层的每个结构的在所述结构的谷与相邻峰之间的高度在约5μm至约25μm的范围内;并且
所述第二子层的在所述第一子层与所述结构的谷之间的接合区的厚度在约2μm至约6μm之间。
实施方式12:根据实施方式1至11中的任一项所述的装置,其中,所述第二层的厚度为约30nm至约150nm。
实施方式13:根据实施方式1至12中的任一项所述的装置,其中,所述第二层包含金属涂层。
实施方式14:根据实施方式1至13中的任一项所述的装置,其中,所述第二层是铝层。
实施方式15:根据实施方式1至14中的任一项所述的装置,其中,所述第二层是多层干涉膜。
实施方式16:根据实施方式1至15中的任一项所述的装置,其中,每个结构的所述峰是长形的,由此形成大致沿着主轴线延伸的脊线。
实施方式17:根据实施方式16所述的装置,其中,所述脊线的主轴线与所述膜的纵向轴线大致平行。
实施方式18:根据实施方式16所述的装置,其中,所述脊线的主轴线相对于所述膜的纵向轴线形成斜角。
实施方式19:根据实施方式16所述的装置,其中,所述结构中的至少一些结构的峰高度沿着所述主轴线变化。
实施方式20:根据实施方式16所述的装置,其中,每个结构的所述峰的位置相对于沿着所述主轴线的距离而变化。
实施方式21:根据实施方式16所述的装置,其中,峰高度和峰位置两者都沿着所述主轴线而变化。
实施方式22:根据实施方式16所述的装置,其中,从结构至结构的间距是恒定的。
实施方式23:根据实施方式16所述的装置,其中,从结构至结构的间距是变化的。
实施方式24:根据实施方式1至23中的任一项所述的装置,其中,在横截面中,所述结构呈相同的三角形形状。
实施方式25:根据实施方式1至24中的任一项所述的装置,其中,在横截面中,所述结构中的至少一些结构的形状不同于其他结构的形状。
实施方式26:根据实施方式1至25中的任一项所述的装置,其中,设置有所述第二层的所述结构形成非聚焦反射棱柱。
实施方式27:根据实施方式1至26中的任一项所述的装置,其中,所述三角形包括:
在所述第一面与所述第二面之间的顶角角度β0;
在所述三角形的所述第一面与底面之间的第一面角度β1;
在所述第二面与所述底面之间的第二面角度β2,其中,β0在约110 度至约130度之间。
实施方式28:根据实施方式27所述的装置,其中,β1和β2相差至少5度。
实施方式29:根据实施方式27所述的装置,其中,β0是约 120度。
实施方式30:根据实施方式27所述的装置,其中,
β1大于5度且小于55度;并且
β2等于180-β0-β1。
实施方式31:根据实施方式29所述的装置,其中,
β1大于10度且小于50度;并且
β2等于180-β0-β1。
实施方式32:根据实施方式29所述的装置,其中,β1>β2且β2/β1小于0.92。
实施方式33:一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;
焊带,所述焊带将所述太阳能电池彼此电连接;以及
柔性太阳光重定向膜(LRF),所述柔性太阳光重定向膜(LRF)设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括:
第一层,所述第一层具有第一主表面和第二主表面,所述第二主表面包括多个结构,每个结构的横截面区域中的最大内接三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;以及
第二层,所述第二层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向。
实施方式34:根据实施方式33所述的模块,其中,所述LRF 设置在所述模块的焊带上方。
实施方式35:根据实施方式33所述的模块,其中,所述LRF 设置在所述太阳能电池之间或者设置在所述模块的周边中。
实施方式36:根据实施方式34所述的模块,还包括:
背板;以及
前侧层,其中,所述太阳能电池设置在所述背板与所述前侧层之间,使得所述太阳能电池的光伏活性表面面向所述前侧层。
实施方式37:根据实施方式36所述的模块,其中,所述LRF 设置成使得所述第二层面向所述前侧层。
实施方式38:根据实施方式36所述的模块,其中,所述第一层是透光的并且所述第一层面向所述前侧层。
实施方式39:根据实施方式36所述的模块,其中,每个结构的所述峰是长形的,由此形成大致沿着主轴线延伸的脊线。
实施方式40:根据实施方式39所述的模块,其中,
所述模块具有沿着横向轴线的宽度和沿着纵向轴线的长度,所述长度大于所述宽度;并且
所述脊线的主轴线与所述模块的长度轴线大致平行。
实施方式41:根据实施方式39所述的模块,其中,
所述模块具有沿着横向轴线的宽度和沿着纵向轴线的长度,所述长度大于所述宽度;并且
所述脊线的主轴线相对于所述模块的纵向轴线形成斜角。
实施方式42:根据实施方式33至41中的任一项所述的模块,其中,
所述太阳能电池排列成行;
所述LRF以LRF条带的形式沿着所述行设置在所述焊带上方;
每个第一面的表面位于平面中;并且
相邻太阳能电池行的LRF条带的所述第一面的所有平面大致彼此平行。
实施方式43:根据实施方式33至41中的任一项所述的模块,其中,
所述太阳能电池排列成行;
所述LRF沿着所述行以LRF条带的形式设置所述焊带上方;
每个第一面的表面位于平面中;并且
设置在所述焊带上方的所述LRF条带的所述第一面的所有平面大致彼此平行。
实施方式44:根据实施方式33至42中的任一项所述的模块,其中,
所述太阳能电池排列成矩阵,所述矩阵具有沿所述模块的长度方向延伸的行和沿所述模块的宽度方向延伸的列;
所述LRF设置在所述太阳能电池的所述行之间;并且
每个第一面的表面位于平面中;并且
设置在所述太阳能电池的所述行之间的所述LRF的所述第一面的所有平面大致彼此平行。
实施方式45:根据实施方式33至43中的任一项所述的模块,其中,
所述太阳能电池排列成矩阵,所述矩阵具有沿所述模块的长度方向延伸的行和沿所述模块的宽度方向延伸的列;
所述LRF设置在所述太阳能电池的所述列之间;并且
每个第一面的表面位于平面中;并且
设置在所述太阳能电池的所述列之间的所述LRF的所述第一面的所有平面大致彼此平行。
实施方式46:根据实施方式33至44中的任一项所述的模块,其中,
每个第一面的表面位于平面中;并且
所述第一面的所有平面彼此平行。
实施方式47:一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括非对称反射结构,能够内接于每个结构的沿垂直于所述膜的表面而截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少 10%;
前侧层,所述前侧层设置在所述太阳能电池的光伏活性表面上方并且包括所述模块的位于模块-空气界面处的外表面,其中,
所述模块构造成设置在安装地点处,使得所述结构的主轴线沿着由在春分和秋分时的折射的太阳路径限定的平面设置;并且
所述模块构造成倾斜与所述安装地点的维度不相等的倾斜角度,使得太阳与所述太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与所述太阳能模块的光接收表面不垂直,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均被所述太阳光重定向膜重定向,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与所述模块-空气界面交会。
实施方式48:一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括非对称反射结构,能够内接于每个结构的沿垂直于所述膜的表面而截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少 10%;
前侧层,所述前侧层设置在所述太阳能电池的光伏活性表面上方并且包括所述模块的位于模块-空气界面处的外表面,其中,
所述模块构造成以一定方位角在安装地点处取向,使得所述结构的主轴线位于由沿着在所述安装地点处的春分和秋分时的太阳路径的折射光限定的平面内;并且
所述模块构造成在所述安装地点处倾斜与所述安装地点的维度不相等的倾斜角度,使得太阳与所述太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与所述太阳能模块的光接收表面不垂直,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均被所述太阳光重定向膜重定向,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR) 的临界角的角度与所述模块-空气界面交会。
实施方式49:根据实施方式48所述的太阳能电池模块,其中,
所述太阳能电池模块具有沿着长度轴线的长度和沿着宽度轴线的宽度,所述长度大于所述宽度;并且
所述方位角为零,使得所述太阳能电池模块的长度轴线和所述结构的主轴线沿着由春分和秋分时的折射的太阳路径限定的平面取向。
实施方式50:根据实施方式48所述的太阳能电池模块,其中,所述太阳能电池模块具有沿着长度轴线的长度和沿着宽度轴线的宽度,并且所述结构的主轴线相对于太阳能电池模块的长度轴线形成斜角。
实施方式55:一种柔性太阳光重定向膜,包括:
第一层,所述第一层包括离开所述膜的平面延伸的多个微结构;
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述微结构上并与所述第一层的所述微结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向;以及
第三层,所述第三层设置在所述第二层上方,所述第三层包括热活化粘合剂。
实施方式56:根据实施方式55所述的柔性膜,其中,所述热活化粘合剂是乙烯-乙酸乙烯共聚物。
实施方式57:根据实施方式55所述的柔性膜,其中,所述热活化粘合剂是聚烯烃树脂。
实施方式58:根据实施方式55所述的柔性膜,其中,所述热活化粘合剂是聚乙烯树脂。
实施方式59:根据实施方式55所述的柔性膜,其中,所述热活化粘合剂是热活化热固性粘合剂。
实施方式60:根据实施方式59所述的柔性膜,其中,所述热活化热固性粘合剂是硅橡胶。
实施方式63:根据实施方式55至62中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第三层对太阳光是透明的。
实施方式64:根据实施方式55至63中的任一项所述的柔性膜,其中,所述膜具有对在380nm至1100nm之间的波长而言大于约77%的反射率。
实施方式65:根据实施方式55至64中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第三层具有大于约8克每英寸的剥离粘附力。
实施方式66:根据实施方式55至65中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第三层具有在100VDC的施加电压下大于约500 千兆欧姆的电阻。
实施方式69:根据实施方式55至68中的任一项所述的柔性膜,其中,所述热活化粘合剂具有在2.16kg重的情况下在190 摄氏度下每10分钟在0.1g至8g之间的熔体流动指数。
实施方式76:根据实施方式55至75中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第三层是多层结构。
实施方式77:根据实施方式76所述的柔性膜,其中,所述第三层包括:
第一子层,所述第一子层设置在所述第二层上方;以及
第二子层,所述第二子层设置在所述第一子层上方,并且包含所述热活化粘合剂。
实施方式78:根据实施方式77所述的柔性膜,其中,所述第一子层是氧化物层。
实施方式79:根据实施方式77所述的柔性膜,其中,所述第一子层的体积电阻率大于所述第二子层的体积电阻率。
实施方式80:根据实施方式79所述的柔性膜,其中,所述第一子层的体积电阻率比所述第二子层的体积电阻率大至少 10%。
实施方式81:根据实施方式77所述的柔性膜,其中,所述第一子层的厚度小于所述第二子层的厚度。
实施方式82:根据实施方式81所述的柔性膜,其中,所述第二子层的厚度是所述第一子层的厚度的100倍以上。
实施方式83:根据实施方式77所述的柔性膜,其中,所述第一子层的折射率小于或等于所述第二子层的折射率。
实施方式84:根据实施方式83所述的柔性膜,其中,所述第一子层的折射率与所述第二子层的折射率相差10%以内。
实施方式85:根据实施方式55至84中的任一项所述的柔性膜,其中,所述微结构在垂直于所述膜的平面而截取的横截面中呈三角形,并且每个三角形微结构包括第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述膜的平面延伸至长形峰。
实施方式86:根据实施方式85所述的柔性膜,其中,所述第一面的长度与所述第二面的长度相同。
实施方式87:根据实施方式85所述的柔性膜,其中,所述第一面的长度不同于所述第二面的长度。
实施方式88:根据实施方式55至87中的任一项所述的柔性膜,其中,所述柔性膜具有沿所述膜的长度方向布设的纵向轴线,并且其中,所述微结构的长形峰沿着与所述纵向轴线大致平行的峰轴线设置。
实施方式89:根据实施方式55至87中的任一项所述的柔性膜,其中,所述柔性膜具有沿所述膜的长度方向布设的纵向轴线,并且其中,所述微结构的长形峰沿着峰轴线设置,所述峰轴线相对于所述纵向轴线形成斜角。
实施方式90:根据实施方式55至89中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第一层是整体式的。
实施方式91:根据实施方式55至89中的任一项所述的柔性膜,其中第一层是多层结构。
实施方式92:根据实施方式55至91中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第一层包含聚碳酸酯。
实施方式93:根据实施方式55至92中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第一层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
实施方式94:根据实施方式55至93中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第一层包括:
第一子层,所述第一子层具有第一主表面和相反的第二主表面;以及
第二子层,所述第二子层设置在所述第一子层的所述第二主表面上并且包括所述微结构。
实施方式95:根据实施方式94所述的柔性膜,其中,所述第一子层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
实施方式96:根据实施方式94至95中的任一项所述的柔性膜,其中,所述第一子层包含与所述第二子层不同的材料。
实施方式97:根据实施方式55至96中的任一项所述的柔性膜,其中,所述膜具有在25.4μm至203.2μm之间的总厚度。
实施方式98:一种柔性太阳光重定向膜,包括:
第一层,所述第一层包括多个结构,所述多个结构离开所述太阳光重定向膜的平面而延伸;
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述结构上并与所述第一层的所述结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向;以及
第三层,所述第三层设置在所述第二层上方,所述第三层包含至少部分交联的聚合物。
实施方式99:一种柔性太阳光重定向膜,包括:
第一层,所述第一层包括多个结构,所述多个结构离开所述太阳光重定向膜的平面而延伸;
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述结构上并与所述第一层的所述结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向;以及
第三层,所述第三层包含氧化物并且所述氧化物设置在所述第二层上方,所述第三层与所述第二层形状相符。
实施方式100:根据实施方式99所述的膜,其中,氧化物层具有约20nm至约100nm的厚度。
实施方式101:一种光伏模块,包括:
前侧层,所述前侧层对太阳光是透明的;
背板;以及
多个太阳能电池,所述多个太阳能电池设置在所述前侧层与所述后板之间;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述多个太阳能电池与所述背板之间,所述膜包括:
第一层,所述第一层包括离开所述膜的平面延伸的多个微结构;以及
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述微结构上并与所述第一层的所述微结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向;以及
包括直接设置在所述第二层上的热活化粘合剂的材料。
实施方式102:根据实施方式101所述的模块,其中,太阳光重定向膜设置在所述背板上。
实施方式103:根据实施方式102所述的模块,其中,在所述光重定向膜与所述背板之间设置有密封剂。
实施方式104:根据实施方式101至103中的任一项所述的模块,其中,所述太阳能电池与所述太阳光重定向膜之间的电阻大于约500千兆欧姆。
实施方式105:一种光伏模块,包括:
前侧层,所述前侧层对太阳光是透明的;
背板;以及
多个太阳能电池,所述多个太阳能电池设置在所述前侧层与所述后板之间;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述多个太阳能电池与所述背板之间,所述膜包括:
第一层,所述第一层包括离开所述膜的平面延伸的多个微结构;以及
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述微结构上方并与所述第一层的所述微结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向;以及
第三层,所述第三层包含热活化粘合剂并且热活化粘合剂设置在所述第二层上方;
密封剂材料,所述密封剂材料设置在所述前侧层与所述背板之间,所述密封剂材料不同于所述第三层的所述热活化粘合剂。
实施方式106:根据实施方式105所述的模块,其中,所述太阳能电池与所述太阳光重定向膜之间的电阻大于约500千兆欧姆。
实施方式107:一种光伏模块,包括:
前侧层,所述前侧层对太阳光是透明的;
背板;以及
多个太阳能电池,所述多个太阳能电池设置在所述前侧层与所述后板之间;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述多个太阳能电池与所述背板之间,所述膜包括:
第一层,所述第一层包括离开所述膜的平面延伸的多个微结构;以及
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述微结构上方并与所述第一层的所述微结构形状相符,所述第二层构造成使入射在所述第二层上的太阳光重定向;以及
第三层,所述第三层包含氧化物并且所述氧化物设置在所述第二层上方;
密封剂材料,所述密封剂材料设置在所述前侧层与所述背板之间,所述密封剂材料与所述第三层的氧化物不同。
实施方式108:根据实施方式107所述的模块,其中,所述太阳光重定向膜设置在所述背板上。
实施方式109:根据实施方式107至108中的任一项所述的模块,其中,所述第三层包含:
包括所述氧化物的第一子层;以及
设置在所述第一子层上的第二子层。
实施方式114:一种光重定向膜,包括:
基材,所述基材包括多个微结构;
反射层,所述反射层设置在所述微结构上方并且构造成使太阳光重定向;以及
保护层,所述保护层设置在所述反射层上方,所述保护层构造成提供电绝缘和耐久保护并且包含热活化粘合剂。
实施方式115:根据实施方式114所述的膜,其中,所述保护层对太阳光是透明的并且具有约1.35至约1.8之间的折射率。
实施方式117:根据实施方式114至116中的任一项所述的膜,其中,所述保护层在100VDC的施加电压下具有大于500 千兆欧姆的电阻。
实施方式118:根据实施方式114至117中的任一项所述的膜,其中,所述热活化粘合剂具有在2.16kg的情况下在190摄氏度下每10分钟在0.1g至10g、每10分钟在0.1g至20g、或每10分钟在0.1g至30g之间的熔体流动指数。
实施方式119:根据实施方式114至118中的任一项所述的膜,其中,所述保护层是涂层。
实施方式122:根据实施方式114至121中的任一项所述的膜,其中,所述保护层对反射层的粘附力大于0.5N/cm。
实施方式123:根据实施方式114至122中的任一项所述的膜,其中,所述保护层在尺寸上是热稳定的,在150℃下加热30 分钟之后,收缩率低于2%。
实施方式124:根据实施方式114至123中的任一项所述的膜,其中,所述保护层的厚度为从10μm至200μm。
实施方式129:根据实施方式114至128中的任一项所述的膜,其中,所述基材对于太阳光具有透射性,所述基材具有对在 380nm至1100nm之间的波长而言的大于约80%的平均透射率。
实施方式130:根据实施方式114至129中的任一项所述的膜,其中,所述第一层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。
实施方式131:根据实施方式114至130中的任一项所述的膜,其中,所述第一层包含聚碳酸酯。
实施方式132:根据实施方式114至131中的任一项所述的膜,其中,所述第一层具有在12μm至100μm之间的厚度。
实施方式133:根据实施方式114至132中的任一项所述的膜,其中,每个微结构具有在1μm至25μm之间的高度。
实施方式134:根据实施方式114至133中的任一项所述的膜,还包括设置在基材层上的粘合剂层。
实施方式135:根据实施方式134所述的膜,其中,所述粘合剂层具有对380nm至1100nm之间的波长而言的大于80%的平均透射率。
实施方式137:根据实施方式134至136中的任一项所述的膜,其中,所述粘合剂层是热活化粘合剂。
实施方式138:根据实施方式134至136中的任一项所述的膜,其中,所述粘合剂层是压敏粘合剂。
可以理解,参照本申请中的一个实施方式所描述的特征可以与参照本申请中的其他实施方式所描述的特征相结合,所结合的技术方案显然应落入本申请的保护范围内。例如,文中所述的非对称结构可以应用于文中所述的焊带。
具体地,图16示出了焊带2000设置在PV电池2004上的横截面图。如图16所示,焊带2000可以包括第一层2010、设置在第一层上的第二层2020和设置在第二层2020上的第三层2030。第一层 2010是导电的,从而将多个PV电池电连接。第二层2020包括多个非对称结构2023。在截面中,每个结构2023呈三角形,其中,结构2023的第一面2021和第二面2022的长度不相等,并且结构2023 的第一面角度β1和第二面角度β2不相等。顶角角度β0可以在110度至130度之间。第三层2030构造成将照射到第三层2030上的太阳光重定向。优选地,第一层、第二层和/或第三层可以由相同或不同材料制成。优选地,第一层和第二层可以一体形成;第二层和第三层可以一体形成;以及第一层、第二层和第三层可以一体形成。
本领域技术人员可以理解,针对上述实施方式中的特征例如非对称结构,可以具有与文中其他实施方式中描述的对应特征相似的结构,例如,非对称结构的延伸方向可以与焊带的延伸方向平行或成角度等,因而在此不再赘述。
各实施方式的各种修改和替换对本领域技术人员而言将是
明显的,并且应该理解的是,本公开的该范围不限于本文中所阐
述的说明性实施方式。
本申请的其他方面还在下面的带编号的段落中进行描述。
1.一种装置,包括:
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜包括:
第一层,所述第一层具有第一主表面和第二主表面,所述第二主表面包括多个结构,能够内接于每个结构的沿垂直于所述第一主表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;以及
第二层,所述第二层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第二层构造成使照射到所述第二层上的太阳光重定向。
2.根据段落1所述的装置,其中,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少15%。
3.根据段落1所述的装置,其中,所述第一层具有在太阳光的光谱上平均至少50%的光透射率。
4.根据段落1所述的装置,其中,所述第一层具有在太阳光的光谱上平均小于50%的光透射率。
5.根据段落1所述的装置,其中,所述膜的厚度在约25μm至约 150μm的范围内。
6.根据段落1所述的装置,其中,所述第一层和所述第二层中的一者或两者是多层结构。
7.根据段落1所述的装置,其中,所述第一层包括:
第一子层,所述第一子层包括所述第一主表面和第二主表面;以及
第二子层,所述第二子层设置在所述第二主表面上并且包括所述结构。
8.根据段落7所述的装置,其中,所述第一子层包括第一材料,并且所述第二子层包括与所述第一材料不同的第二材料。
9.根据段落7所述的装置,其中,
所述第一层的所述第一子层具有在约50μm至约100μm之间的厚度;并且
所述第一层的所述第二子层具有在约7μm至约31μm的范围内的厚度。
10.根据段落9所述的装置,其中,
所述第二子层的每个结构的在所述结构的谷与相邻峰之间的高度在约5μm至约25μm的范围内;并且
所述第二子层的在所述第一子层与所述结构的谷之间的接合区的厚度在约2μm至约6μm之间。
11.根据段落1所述的装置,其中,所述第二层的厚度为约30nm 至约150nm。
12.根据段落1所述的装置,其中,所述第二层包括金属涂层。
13.根据段落1所述的装置,其中,所述第二层是铝层。
14.根据段落1所述的装置,其中,所述第二层是多层干涉膜。
15.根据段落1所述的装置,其中,每个结构的所述峰是长形的,由此形成大致沿着主轴线延伸的脊线。
16.根据段落15所述的装置,其中,所述脊线的主轴线与所述膜的纵向轴线大致平行。
17.根据段落15所述的装置,其中,所述脊线的主轴线相对于所述膜的纵向轴线形成斜角。
18.根据段落15所述的装置,其中,所述结构中的至少一些结构的峰的高度沿着所述主轴线变化。
19.根据段落15所述的装置,其中,每个结构的所述峰的位置相对于沿着所述主轴线的距离而变化。
20.根据段落15所述的装置,其中,所述峰的高度和峰的位置两者均沿着所述主轴线而变化。
21.根据段落15所述的装置,其中,从结构至结构的间距恒定。
22.根据段落15所述的装置,其中,从结构至结构的间距是变化的。
23.根据段落1所述的装置,其中,在横截面中,所述结构呈相同的三角形形状。
24.根据段落1所述的装置,其中,在横截面中,所述结构中的至少一些结构的形状不同于其他结构的形状。
25.根据段落1所述的装置,其中,设置有所述第二层的所述结构形成非聚焦反射棱镜。
26.根据段落1所述的装置,其中,所述三角形包括:
在所述第一面与所述第二面之间的峰角度β0;
在所述三角形的所述第一面与底面之间的第一面角度β1;
在所述第二面与所述底面之间的第二面角度β2,其中,β0在约 110度至约130度之间。
27.根据段落26所述的装置,其中,β1和β2相差至少5度。
28.根据段落26所述的装置,其中,β0是约120度。
29.根据段落26所述的装置,其中,
β1大于5度且小于55度;并且
β2等于180-β0-β1。
30.根据段落28所述的装置,其中,
β1大于10度且小于50度;并且
β2等于180-β0-β1。
31.根据段落28所述的装置,其中,β1>β2且β2/β1小于0.92。
32.一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;
焊带,所述焊带将所述太阳能电池彼此电连接;以及
柔性太阳光重定向膜(LRF),所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括:
第一层,所述第一层具有第一主表面和第二主表面,所述第二主表面包括多个结构,每个结构的横截面区域中的最大内接三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;以及
第二层,所述第二层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第二层构造成使照射到所述第二层上的太阳光重定向。
33.根据段落32所述的模块,其中,所述LRF设置在所述模块的焊带上方。
34.根据段落32所述的模块,其中,所述LRF设置在所述太阳能电池之间或者设置在所述模块的周边区域中。
35.一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括非对称反射结构,能够内接于所述结构的沿垂直于所述膜的表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;
前侧层,所述前侧层设置在所述太阳能电池的光伏活性表面上方,并且包括所述模块的位于模块-空气界面处的外表面,其中,
所述模块构造成设置在安装地点处,使得所述结构的主轴线沿着由在春分和秋分时的折射的太阳路径限定的平面设置;并且
所述模块构造成在安装地点处倾斜与所述安装地点的维度不相等的倾斜角度,使得太阳与所述太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与所述太阳能模块的光接收表面不垂直,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均被所述太阳光重定向膜重定向,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与所述模块-空气界面交会。
36.一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括非对称反射结构,能够内接于所述结构的沿垂直于所述膜的表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;
前侧层,所述前侧层设置在所述太阳能电池的光伏活性表面上方,并且包括所述模块的位于模块-空气界面处的外表面,其中,
所述太阳能电池模块构造成在安装地点处以方位角取向,使得所述结构的主轴线位于由沿着在所述安装地点处的春分和秋分时的太阳路径的折射光限定的平面内;并且
所述太阳能电池模块构造成在所述安装地点处倾斜与所述安装地点的维度不相等的倾斜角度,使得太阳与所述太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与所述太阳能模块的光接收表面不垂直,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均被所述太阳光重定向膜重定向,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与所述模块-空气界面交会。
37.一种焊带,包括:
第一层,所述第一层是导电的;
第二层,所述第二层设置在所述第一层上,所述第二层具有第一主表面和第二主表面,所述第一主表面与所述第一层接触,所述第二主表面包括多个结构,能够内接于每个结构的沿垂直于所述第一主表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度不相等;以及
第三层,所述第三层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第三层构造成使照射到所述第三层上的太阳光重定向。
38.一种太阳能电池模块,包括:
多个太阳能电池;以及
根据段落37所述的焊带,所述焊带将所述太阳能电池彼此电连接。
Claims (38)
1.一种包括太阳光重定向膜的装置,其特征在于:
所述太阳光重定向膜是柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜包括:
第一层,所述第一层具有第一主表面和第二主表面,所述第二主表面包括多个结构,能够内接于每个结构的沿垂直于所述第一主表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;以及
第二层,所述第二层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第二层构造成使照射到所述第二层上的太阳光重定向。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少15%。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一层具有在太阳光的光谱上平均至少50%的光透射率。
4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一层具有在太阳光的光谱上平均小于50%的光透射率。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述膜的厚度在约25μm至约150μm的范围内。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一层和所述第二层中的一者或两者是多层结构。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一层包括:
第一子层,所述第一子层包括所述第一主表面和第二主表面;以及
第二子层,所述第二子层设置在所述第二主表面上并且包括所述结构。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述第一子层包括第一材料,并且所述第二子层包括与所述第一材料不同的第二材料。
9.根据权利要求7所述的装置,其中,
所述第一层的所述第一子层具有在约50μm至约100μm之间的厚度;并且
所述第一层的所述第二子层具有在约7μm至约31μm的范围内的厚度。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,
所述第二子层的每个结构的在所述结构的谷与相邻峰之间的高度在约5μm至约25μm的范围内;并且
所述第二子层的在所述第一子层与所述结构的谷之间的接合区的厚度在约2μm至约6μm之间。
11.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二层的厚度为约30nm至约150nm。
12.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二层包括金属涂层。
13.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二层是铝层。
14.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二层是多层干涉膜。
15.根据权利要求1所述的装置,其中,每个结构的所述峰是长形的,由此形成大致沿着主轴线延伸的脊线。
16.根据权利要求15所述的装置,其中,所述脊线的主轴线与所述膜的纵向轴线大致平行。
17.根据权利要求15所述的装置,其中,所述脊线的主轴线相对于所述膜的纵向轴线形成斜角。
18.根据权利要求15所述的装置,其中,所述结构中的至少一些结构的峰的高度沿着所述主轴线变化。
19.根据权利要求15所述的装置,其中,每个结构的所述峰的位置相对于沿着所述主轴线的距离而变化。
20.根据权利要求15所述的装置,其中,所述峰的高度和峰的位置两者均沿着所述主轴线而变化。
21.根据权利要求15所述的装置,其中,从结构至结构的间距恒定。
22.根据权利要求15所述的装置,其中,从结构至结构的间距是变化的。
23.根据权利要求1所述的装置,其中,在横截面中,所述结构呈相同的三角形形状。
24.根据权利要求1所述的装置,其中,在横截面中,所述结构中的至少一些结构的形状不同于其他结构的形状。
25.根据权利要求1所述的装置,其中,设置有所述第二层的所述结构形成非聚焦反射棱镜。
26.根据权利要求1所述的装置,其中,所述三角形包括:
在所述第一面与所述第二面之间的峰角度β0;
在所述三角形的所述第一面与底面之间的第一面角度β1;
在所述第二面与所述底面之间的第二面角度β2,其中,β0在约110度至约130度之间。
27.根据权利要求26所述的装置,其中,β1和β2相差至少5度。
28.根据权利要求26所述的装置,其中,β0是约120度。
29.根据权利要求26所述的装置,其中,
β1大于5度且小于55度;并且
β2等于180-β0-β1。
30.根据权利要求28所述的装置,其中,
β1大于10度且小于50度;并且
β2等于180-β0-β1。
31.根据权利要求28所述的装置,其中,β1>β2且β2/β1小于0.92。
32.一种太阳能电池模块,其特征在于包括:
多个太阳能电池;
焊带,所述焊带将所述太阳能电池彼此电连接;以及
太阳光重定向膜(LRF),所述太阳光重定向膜(LRF)是柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括:
第一层,所述第一层具有第一主表面和第二主表面,所述第二主表面包括多个结构,每个结构的横截面区域中的最大内接三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;以及
第二层,所述第二层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第二层构造成使照射到所述第二层上的太阳光重定向。
33.根据权利要求32所述的模块,其中,所述太阳光重定向膜设置在所述模块的焊带上方。
34.根据权利要求32所述的模块,其中,所述太阳光重定向膜设置在所述太阳能电池之间或者设置在所述模块的周边区域中。
35.一种太阳能电池模块,其特征在于包括:
多个太阳能电池;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括非对称反射结构,能够内接于所述结构的沿垂直于所述膜的表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;
前侧层,所述前侧层设置在所述太阳能电池的光伏活性表面上方,并且包括所述模块的位于模块-空气界面处的外表面,其中,
所述模块构造成设置在安装地点处,使得所述结构的主轴线沿着由在春分和秋分时的折射的太阳路径限定的平面设置;并且
所述模块构造成在安装地点处倾斜与所述安装地点的维度不相等的倾斜角度,使得太阳与所述太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与所述太阳能电池模块的光接收表面不垂直,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均被所述太阳光重定向膜重定向,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与所述模块-空气界面交会。
36.一种太阳能电池模块,其特征在于包括:
多个太阳能电池;
柔性太阳光重定向膜,所述柔性太阳光重定向膜设置在所述模块的光伏非活性区域上方,所述膜包括非对称反射结构,能够内接于所述结构的沿垂直于所述膜的表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度相差至少10%;
前侧层,所述前侧层设置在所述太阳能电池的光伏活性表面上方,并且包括所述模块的位于模块-空气界面处的外表面,其中,
所述太阳能电池模块构造成在安装地点处以方位角取向,使得所述结构的主轴线位于由沿着在所述安装地点处的春分和秋分时的太阳路径的折射光限定的平面内;并且
所述太阳能电池模块构造成在所述安装地点处倾斜与所述安装地点的维度不相等的倾斜角度,使得太阳与所述太阳光重定向膜之间的太阳路径的中心光线的角度与所述太阳能电池模块的光接收表面不垂直,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均被所述太阳光重定向膜重定向,并且所述太阳路径内的基本上所有的光线均以大于全内反射(TIR)的临界角的角度与所述模块-空气界面交会。
37.一种焊带,其特征在于包括:
第一层,所述第一层是导电的;
第二层,所述第二层设置在所述第一层上,所述第二层具有第一主表面和第二主表面,所述第一主表面与所述第一层接触,所述第二主表面包括多个结构,能够内接于每个结构的沿垂直于所述第一主表面截取的横截面的最大三角形具有第一面和第二面,所述第一面和所述第二面离开所述第一主表面延伸至所述三角形的峰,所述第一面的长度与所述第二面的长度不相等;以及
第三层,所述第三层设置在所述结构上并与所述结构形状相符,所述第三层构造成使照射到所述第三层上的太阳光重定向。
38.一种太阳能电池模块,其特征在于包括:
多个太阳能电池;以及
根据权利要求37所述的焊带,所述焊带将所述太阳能电池彼此电连接。
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