CN209104170U - 太阳能组件及太阳能幕墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及太阳能发电技术领域，提供了一种太阳能组件及太阳能幕墙，本实用新型实施例提供的太阳能组件，包括：平行且间隔设置的背板和前板，背板朝向前板的一面上设置有电池芯片单元，前板上针对每个电池芯片单元对应设置有用于将入射光聚集到电池芯片单元上的透镜单元；透镜单元包括凸透镜结构，以及环绕在凸透镜结构外侧的导光锯齿结构，凸透镜结构与电池芯片单元位置相对。由于透镜单元的汇聚作用，提高了电池芯片单元的受光量，进而提高了太阳能组件的光电转化效率。

Description

太阳能组件及太阳能幕墙

技术领域

本实用新型实施例涉及太阳能发电技术领域，尤其是涉及一种太阳能组件及太阳能幕墙。

背景技术

太阳能作为清洁、安全、可持续并且可靠的能源，太阳能光伏系统正在迅速扩大其在能源和产业技术开发方面的应用。太阳能组件，如太阳能玻璃组件，能够替换一些建筑构件，例如建筑物墙面、屋顶和窗户等。安装太阳能幕墙的新型建筑我们称为光伏一体化(BIPV)建筑。这样的整幢建筑具有将太阳能转换为电能的功能，成为一座可独立运行或并网的小型发电站，使人们可以方便地使用独立于电网的洁净电能。

为了使阳光可以通过太阳能幕墙进入到室内，现有的太阳能幕墙大多在太阳能组件的整张发电芯片上刻蚀出透光部分，从而形成部分发电、部分透光的透光组件，由于发电芯片有效发电面积降低，接收的光能量低，从而导致了现有的太阳能幕墙的发电效率低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种太阳能组件及太阳能幕墙，以缓解现有太阳能组件接收的光能量低，发电效率低的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种太阳能组件，包括：平行且间隔设置的背板和前板，所述背板朝向所述前板的一面上设置有电池芯片单元，所述前板上针对每个电池芯片单元对应设置有用于将入射光聚集到所述电池芯片单元上的透镜单元；

所述透镜单元包括凸透镜结构，以及环绕在所述凸透镜结构外侧的导光锯齿结构，所述凸透镜结构与所述电池芯片单元位置相对。

可选的，所述透镜单元设置在所述前板背向所述背板的一面上。

可选的，所述导光锯齿结构包括以所述凸透镜结构为中心呈辐射排列的多个环形齿；

每个环形齿上均设置有导光斜面，所述导光斜面用于将经过所述导光斜面的入射光朝对应的所述电池芯片单元折射。

可选的，所述透镜单元和所述电池芯片均为正方形，且所述透镜单元的中心和所述电池芯片单元的中心的连线垂直于所述背板。

可选的，所述透镜单元的面积为所述电池芯片的面积的四倍。

可选的，所述电池芯片单元和所述透镜单元的数量均为多个；

沿第一方向，多个所述电池芯片单元间隔设置；与多个间隔设置的所述电池芯片单元对应的多个所述透镜单元沿第一方向并排相连。

可选的，所述电池芯片单元和所述透镜单元的数量均为多个；

多个所述电池芯片单元呈阵列间隔设置；与多个呈阵列间隔设置的所述电池芯片单元对应的多个所述透镜单元呈阵列设置，且每个所述透镜单元与周围相邻的所述透镜单元相连。

可选的，所述太阳能组件包括汇流条和接线盒，所述汇流条的两端分别与所述接线盒连接，且所述汇流条连接各个所述电池芯片单元。

可选的，所述背板与所述前板之间通过隔框间隔，所述隔框与所述前板和所述背板通过胶层连接；

所述背板与所述前板之间还设置有结构胶，所述结构胶位于所述隔框的外侧。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种太阳能幕墙，包括上述的太阳能组件。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

在本实用新型实施例提供的太阳能组件中，在设置有电池芯片单元的背板的相对侧设置有前板，并且前板上设置有与电池芯片单元对应的透镜单元，透镜单元包括导光锯齿结构和凸透镜结构，且导光锯齿结构环绕在凸透镜结构外侧，凸透镜结构与所述电池芯片单元位置相对，外界的入射光照射在凸透镜结构上，凸透镜结构能够将光汇聚投射在电池芯片单元上；外界的入射光照射在导光锯齿结构上，导光锯齿结构能够改变入射光的传播路径，从而使从导光锯齿结构射出的光聚集在与该导光锯齿结构对应的电池芯片单元上，并且，环绕在凸透镜结构外侧的导光锯齿结构能够将光均匀的汇聚在电池芯片单元上。透镜单元能够改变光的传播路径，使原本按直线传播不会照射在电池芯片单元上的入射光能够聚集在该电池芯片单元上，提高了电池芯片单元的受光量，进而提高了太阳能组件的光电转化效率。

与相关技术相比，本实用新型实施例提供的太阳能组件的前板与背板间隔设置，在前板上设置透镜单元，透镜单元能够将入射光聚集在电池芯片单元上。经过透镜单元对入射光传播路径的改变，使得光伏发电芯片上接受到的光量增加，通过电池芯片单元转化得到的电能就随之增加。采用导光锯齿结构环绕凸透镜结构的方式，可以使汇聚在电池芯片单元上的光更均匀。此外，采用在背板上设置电池芯片单元，在前板上设置透镜单元，二者能够单独加工，降低了加工的难度。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其它优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的太阳能组件的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的太阳能组件的光路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的太阳能组件的正视图；

图4为图3中A位置的局部放大图；

图5为本实用新型实施例提供的太阳能组件的左视图。

图标：100-前板；110-透镜单元；111-导光锯齿结构；112-凸透镜结构；200-背板；210-电池芯片单元；300-隔框；400-结构胶；500-汇流条；600-接线盒。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的太阳能组件，包括：平行且间隔设置的背板200和前板100，背板200朝向前板100的一面上设置有电池芯片单元210，前板100上设置有与电池芯片单元210对应，且用于将入射光聚集到电池芯片单元210上的透镜单元110；透镜单元110包括凸透镜结构112，以及环绕在凸透镜结构112外侧的导光锯齿结构111，凸透镜结构112与电池芯片单元210位置相对。

在该太阳能组件中，前板100与背板200之间具有间隙，透镜单元110设置在前板100朝向背板200的侧面上。以太阳能组件常见的使用情景为例，其中，前板100的外侧面朝向太阳，用于接受阳光。在透镜单元110的作用下，根据折射原理，通过前板100的入射光的传播路径发生了改变，从透镜单元110射出的光将聚集在与该透镜单元110对应的电池芯片单元210上。透镜单元110改变了光的传播路径，使原本按直线传播不会照射在电池芯片单元210上的入射光能够聚集在该电池芯片单元210上，提高了电池芯片单元210的受光量，进而提高了太阳能组件的光电转化效率。

如图1-图2所示，在本实施例中，透镜单元110设置在前板100背向背板200的一面上。透镜单元110也可以设置在前板100朝向背板200的一面上。

导光锯齿结构111包括以凸透镜结构112为中心由内向外依次排布的多个环形齿；每个环形齿上均设置有导光斜面，导光斜面用于将经过导光斜面的入射光朝电池芯片单元210折射，使得经过导光锯齿结构111的入射光和经过凸透镜结构112的入射光照射到同一个电池芯片单元210上。

在本实施例中，导光锯齿结构111包括多个同心的环形齿，环形齿的横截面的形状可以为圆形。以其中一个环形齿为例，当入射光照射在环形齿上的环形的导光斜面时，导光斜面将经过该导光斜面的入射光朝电池芯片单元210折射，在电池芯片单元210上形成光环，多个依次连续套接的环形齿能够将光均匀的折射在电池芯片单元210上。导光斜面使得经过导光锯齿结构111的入射光和经过凸透镜结构112的入射光照射到同一个电池芯片单元210上。具体的，入射光经过导光斜面后，会在该导光斜面上发生折射，折射光的前进方向朝向电池芯片单元210。

如图3-图5所示，透镜单元110和电池芯片单元210均可以为正方形，但不限于正方形。透镜单元110的中心和电池芯片单元210的中心的连线与背板200垂直，以使从透镜单元110射出的光均匀的落在电池芯片单元210上。

透镜单元110的面积为电池芯片单元210面积的四倍。入射光通过透镜单元110后，出射光会向电池芯片单元210汇聚，透镜单元110改变了光的传播路径，使原本按直线传播不会照射在电池芯片单元210上的入射光能够聚集在该电池芯片单元210上。具体的，假设电池芯片单元210的面积为1个单位，则按照现有的方式接受太阳光，则电池芯片单元210只能接受1个单位的光量，而本实用新型实施例提供的太阳能组件中设置有透镜单元110，且透镜单元110的面积为电池芯片单元210的四倍，透镜单元110接受4个单位的光量，并将4个单位的光量汇聚在1个单位面积的电池芯片单元210上，从而将电池芯片单元210的受光量提升了4倍。

电池芯片单元210和透镜单元110的数量均为多个；与多个间隔设置的电池芯片单元210对应的多个透镜单元110沿第一方向并排相连。

具体的，第一方向可以为太阳能组件的宽度方向或者是长度方向。在背板200上，多个电池芯片单元210是间隔设置的，在提高发电效率的同时，降低了电池芯片单元210的用量，从而降低了成本。

可选的，电池芯片单元210和透镜单元110的数量均为多个；多个电池芯片单元210呈阵列间隔设置；与多个呈阵列间隔设置的电池芯片单元210对应的多个透镜单元110呈阵列设置，且每个透镜单元110与周围相邻的透镜单元110相连。

具体的，背板200上电池芯片单元210位置为不透光部分，其余部分为透光部分，在背板200上，电池芯片单元210呈阵列排列，并且任一电池芯片单元210与其相邻的电池芯片单元210之间均存在间隙。一方面，该设置可以在保证高效率提高的前提下，降低了电池芯片单元210的用量，从而降低了成本；另一方面，从前板100射向背板200的光中，未汇聚到电池芯片单元210的光经过反射或者折射后能够从相邻的电池芯片单元210之间的间隙透过，从而使本实用新型实施例提供的太阳能组件达到透光的效果。也就是说，当该太阳能组件用作幕墙时，外界的太阳光能够通过该幕墙射入到室内。

与电池芯片单元210对应，多个透镜单元110也呈阵列排列，阵列布置降低了透镜单元110的厚度，降低了透镜成本。当需要通过透镜单元110将光汇聚到电池芯片单元210上时，如果透镜单元110为一个较大的整体，则其焦距很长，要求前板100和背板200之间的中空层也就很厚，导致太阳能组件很厚，而采用小透镜单元110阵列排列，则可以降低太阳能组件的厚度。

需要说明的是，为了使透镜单元110能够紧密的临接密布在前板100上，将透镜单元110加工成正方形。为了使环形齿布满透镜单元110，靠近透镜单元110边沿的部分层的环形齿并不是连续的环形结构，但是同一层的环形齿是在同一个圆上的。

电池芯片单元210可以光伏芯片，光伏芯片胶连在背板200上。

还可以采用整板光伏芯片刻蚀技术，在整张玻璃光伏发电芯片上刻蚀出透光部分，从而形成部分发电、部分透光的透光组件。

太阳能组件包括汇流条500和接线盒600，汇流条500的两端分别与接线盒600连接，且汇流条500连接所有的电池芯片单元210。多块电池芯片单元210产生的电能通过汇流条500传输到接线盒600处，接线盒600上设置有与外部装置连接的连接器，可以将电能传输出去。

在背板200与前板100之间，周边设置有隔框300，隔框300、前板100和背板200通过防水胶层结构连接在一起，隔框300内设置有干燥剂。

例如，背板200和前板100均为矩形结构，隔框300为矩形框，前板100与背板200分别连接在隔框300的相对两侧，前板100和背板200分别与隔框300的连接方式为密封连接，并且在隔框300内设置有干燥剂，防止水汽蒸发对光伏芯片产生损害。具体地，在前板100和背板200分别与隔框300的连接处通过防水胶粘连形成防水胶层结构，隔框300内壁、前板100和背板200围成的中空密封空间内冲有惰性气体，可以形成密封干燥的空间，为光伏芯片形成适合的工作环境，延长光伏芯片的使用寿命。

隔框300的材质可以为金属铝，金属铝质量轻，制备而成的太阳能组件在保证结构强度的前提下，较低了整体质量。

在隔框300外壁、前板100和背板200之间还需要填充结构胶400，一方面能增加太阳能组件的稳定性；另一方面，也增加中空结构的密封性，有效降低内外的气体交流。

前板100为透光材料制成，如玻璃、PMMA、PC、高分材料等透光材料。

前板100可以为单纯的一块玻璃板状，也可以为其它复合结构，例如，以前板100为玻璃材质构成，那么，前板100还可以为夹胶玻璃、中空夹胶玻璃、高保温性能的多中空玻璃等其它复杂结构。

本实用新型实施例提供的太阳能组件利用了光的折射原理，通过设置透镜单元110将太阳光平行投射到指定的光伏芯片上。按照光线的聚集路径，进行折射角度的精确计算，确定前板100上导光斜面的角度，制作出前板100。在本实施例中，以太阳光均是垂直照射在前板100上为例，制备出如图1所示的太阳能组件，该种太阳能组件可以装配在带有太阳追踪装置的支架上，使太阳光光始终垂直于前板100，也可以将这种太阳能组件应用在建筑物顶部，这样可以增加太阳能组件的发电效率。

上述的太阳能组件可以应用到太阳能幕墙或太阳能屋顶中，当应用于太阳能屋顶时，太阳能组件能够接收到更多垂直照射的太阳光，发电效率更佳突出。

本实用新型实施例提供的一种太阳能幕墙，包括上述的太阳能组件。由于太阳能组件具有上述有益效果，因此太阳能幕墙也具有上述有益效果。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种太阳能组件，其特征在于，包括：平行且间隔设置的背板和前板，所述背板朝向所述前板的一面上设置有电池芯片单元，所述前板上针对每个电池芯片单元对应设置有用于将入射光聚集到所述电池芯片单元上的透镜单元；

所述透镜单元包括凸透镜结构，以及环绕在所述凸透镜结构外侧的导光锯齿结构，所述凸透镜结构与所述电池芯片单元位置相对。

2.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述透镜单元设置在所述前板背向所述背板的一面上。

3.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述导光锯齿结构包括以所述凸透镜结构为中心呈辐射排列的多个环形齿；

每个环形齿上均设置有导光斜面，所述导光斜面用于将经过所述导光斜面的入射光朝对应的所述电池芯片单元折射。

4.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述透镜单元和所述电池芯片均为正方形，且所述透镜单元的中心和所述电池芯片单元的中心的连线垂直于所述背板。

5.根据权利要求4所述的太阳能组件，其特征在于，所述透镜单元的面积为所述电池芯片的面积的四倍。

6.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述电池芯片单元和所述透镜单元的数量均为多个；

沿第一方向，多个所述电池芯片单元间隔设置；与多个间隔设置的所述电池芯片单元对应的多个所述透镜单元沿第一方向并排相连。

7.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述电池芯片单元和所述透镜单元的数量均为多个；

多个所述电池芯片单元呈阵列间隔设置；与多个呈阵列间隔设置的所述电池芯片单元对应的多个所述透镜单元呈阵列设置，且每个所述透镜单元与周围相邻的所述透镜单元相连。

8.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述太阳能组件包括汇流条和接线盒，所述汇流条的两端分别与所述接线盒连接，且所述汇流条连接各个所述电池芯片单元。

9.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述背板与所述前板之间通过隔框间隔，所述隔框与所述前板和所述背板通过胶层连接；

所述背板与所述前板之间还设置有结构胶，所述结构胶位于所述隔框的外侧。

10.一种太阳能幕墙，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的太阳能组件。