CN213845283U - 一种可持续发电的bipv玻璃组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次间隔设置的光伏电池层、夜光层、聚光层，具体包括从上至下依次设置的第一基板、所述光伏电池层、第一连接层、所述夜光层、第二基板、第二连接层、所述聚光层、第四基板。本实用新型所述的可持续发电的BIPV玻璃组件，不仅具有白天发电的功能，同时在黑暗的夜晚也可以通过夜光的释放进行光电转化，使太阳光得到了充分的利用，大大提升了太阳能光伏电池的光电转化效率。

Description

一种可持续发电的BIPV玻璃组件
技术领域
本实用新型属于发电玻璃技术领域，尤其是涉及一种可持续发电的 BIPV玻璃组件。
背景技术
现如今，太阳能光伏发电行业正在飞速的发展，很多企业、研究机构都对该行业进行了比较深入的探索。其中，分布式小型光伏发电系统得到越来越广泛的应用，光伏建筑一体化(简称BIPV)的需求更加强劲。光伏组件与建筑的结合形式主要有屋顶、窗户、幕墙等，结构多为双玻璃组件或中空玻璃组件。
理论上，其光电转化效率一般不低于15％，而实际应用过程中，每天受到的光照时长最多也不超过12个小时，即使是具有弱光发电功能的产品，在夜间没有光照的环境下也无法继续发电。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种可持续发电的BIPV玻璃组件，不仅具有白天发电的功能，同时在黑暗的夜晚也可以通过夜光的释放进行光电转化，使太阳光得到了充分的利用，大大提升了太阳能光伏电池的光电转化效率。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次间隔设置的光伏电池层、夜光层、聚光层。
本可持续发电的BIPV玻璃组件不仅具有白天发电的功能，同时在黑暗的夜晚也可以通过夜光的释放进行光电转化，使太阳光得到了充分的利用，大大提升了太阳能光伏电池的光电转化效率。
通过夜光层与聚光层的匹配，使太阳能光伏电池在夜间也能发电，大大提升了太阳能光伏电池的光电转化效率
进一步的，所述光伏电池层可以为CdTe、a-Si的其中一种材料制成的层状结构。
进一步的，所述光伏电池层为可见光透过率为10-50％的电池层。
进一步的，所述的光伏电池层上设置有镂空区，所述的镂空区由激光刻蚀形成。
由激光刻蚀在光伏电池层上设置镂空区是现有技术。设置镂空区的目的是让部分可见光能够透过，如果不刻蚀，可见光透过率就是0％。镂空区一般为条带状的，镂空区越宽，透光越多，但缺点是光电转化效率会同时降低。
进一步的，所述的夜光层为一种或多种颜色形成的层状结构。
进一步的，所述夜光层颜色可以多种，但功能是一样的，吸光和放光。
进一步的，所述夜光层的覆盖面积为30-90％。
夜光层覆盖面积太小，会导致吸光量不够，夜间发电效果不明显或效率低；夜光层覆盖面积如果大于90％，几乎是满板都是夜光层，那么如果是夹层结构，则结合力会出现问题，即容易脱落，如果是中空结构，也涉及到周边间隔框和结构胶的粘结力问题，对产品会有安全隐患。
进一步的，所述夜光层由碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末与透明釉料混合而成。
进一步的，所述夜光层的厚度为50-200μm。
进一步的，所述碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末的发射主峰为 400-500nm。
进一步的，所述透明釉料优选为多种有机物与金属化合物的混合溶剂。
进一步的，所述长余辉发光粉末的主要成分优选为CaAl2O4:Eu,Nd、 Sr4Al14O25:Eu,Dy、Sr2MgSi2O7:Eu,Dy、MgSnO4:Mn中的一种。
透明釉料可有效的增强夜间夜光层释放光的能力，减少夜光颗粒周围的物质对光的吸收；同时，白天吸收光线时，也会减少可见光被夜光颗粒周围物质的吸收，从而更大程度上让夜光层在白天吸光充分，在夜间释放光也充分，进而增强了夜间发电的效果。
采用透明釉料的目的是减少光线的损失，因为有颜色的釉料会吸收光线，降低吸光、放光以及光电转化的效率。
进一步的，所述的聚光层为可见光透过率小于40％且可见光反射率大于 30％的层状结构。
聚光层的作用是将透过部分玻璃组件的可见光有效的反射回夜光层上，使可见光尽可能的多被夜光层吸收，最大程度的保证夜光层的吸光量，从而保证夜间的发光量，进而提高光伏电池的光电转化效率。
进一步的，所述的聚光层是通过磁控溅射工艺制得的。
进一步的，包括从上至下依次设置的第一基板、所述光伏电池层、第一连接层、所述夜光层、第二基板、第二连接层、所述聚光层、第三基板。
进一步的，所述夜光层覆盖所述第二基板的面积为30-50％，所述第一连接层为夹层结构，所述第二连接层为中空结构或夹层结构。
进一步的，所述第三基板的底部还可设置有彩釉层或遮蔽层，用以防止光污染。
进一步的，包括从上至下依次设置的第一基板、所述光伏电池层、第一连接层、第二基板、第二连接层、所述夜光层、第三基板、第四连接层、所述聚光层、第四基板。
进一步的，所述夜光层覆盖所述第三基板的面积为50-90％，所述第一连接层为夹层结构，所述第二连接层、第三连接层为中空结构或夹层结构。
进一步的，所述第四基板的底部还设有彩釉层或遮蔽层，用以防止光污染。
进一步的，当夜光层的覆盖面积为30-50％时，使用附图1所示的结构；
进一步的，当夜光层的覆盖面积为50-90％时，使用附图2所示的结构。
因为光伏电池层一定得用夹层结构实现，目的就是为了保证产品稳定。正是为了提高夹层结构的粘结力，所以釉料的面积不建议超过50％，如果有需求增大发光面积，则必须设置在其它层，或者一部分面积设置在其它层。同时，如果设置在其它层，那么既可以应用夹层结构也可以应用中空结构，例如使用附图2所示的结构，目的是提高第一基板与第二基板之间的粘结力。
进一步的，光伏电池层可选用明阳智慧能源集团股份公司的CdTe电池板，夜光层可选用深圳市闪联电子有限公司的稀土铝酸盐长效荧光彩釉，聚光层可选用天津耀皮工程玻璃有限公司的编号为RD15#的离线镀膜。
相对于现有技术，本实用新型所述的可持续发电的BIPV玻璃组件具有以下优势：
(1)本实用新型所述的可持续发电的BIPV玻璃组件，不仅具有白天发电的功能，同时在黑暗的夜晚也可以通过夜光的释放进行光电转化，使太阳光得到了充分的利用，大大提升了太阳能光伏电池的光电转化效率。
(2)本实用新型的可持续发电的BIPV玻璃组件，通过夜光层与聚光层的匹配，使太阳能光伏电池在夜间也能发电，大大提升了太阳能光伏电池的光电转化效率。
(3)本实用新型的可持续发电的BIPV玻璃组件，透明釉料可有效的增强夜间夜光层释放光的能力，减少夜光颗粒周围的物质对光的吸收；同时，白天吸收光线时，也会减少可见光被夜光颗粒周围物质的吸收，从而更大程度上让夜光层在白天吸光充分，在夜间释放光也充分，进而增强了夜间发电的效果。
(4)本实用新型所述的可持续发电的BIPV玻璃组件，聚光层将透过部分玻璃组件的可见光有效的反射回夜光层上，使可见光尽可能的多被夜光层吸收，最大程度的保证夜光层的吸光量，从而保证夜间的发光量，进而提高光伏电池的光电转化效率。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为夜光层的覆盖面积为30-50％时BIPV玻璃组件的示意图；
图2为夜光层的覆盖面积为50-90％时BIPV玻璃组件的示意图。
附图标记说明：
1-第一基板；2-光伏电池层；3-第一连接层；4-第二基板；5-第二连接层； 6-夜光层；7-第三基板；8-第四连接层；9-聚光层；10-第四基板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。除非另有明确的规定和限定，术语“固定连接”可以是插接、焊接、螺纹连接、螺栓连接等常用的固定连接方式。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
实施例1
如图1，一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板1、所述光伏电池层2、第一连接层3、所述夜光层6、第二基板4、第二连接层5、所述聚光层9、第三基板7。
所述夜光层6覆盖所述第二基板4的面积为30％，所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5为中空结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
所述夜光层6由碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末与透明釉料混合而成。
所述夜光层6的厚度为100μm。
所述碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末的发射主峰为450nm。
所述透明釉料优选为多种有机物与金属化合物的混合溶剂。
所述长余辉发光粉末的主要成分优选为CaAl2O4:Eu,Nd。
所述的聚光层9的可见光透过率为30％，可见光反射率为40％。
实施例2(相较于实施例1，夜光层覆盖面积更大)
如图2，一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板1、所述光伏电池层2、第一连接层3、第二基板4、第二连接层5、所述夜光层6、第三基板7、第四连接层8、所述聚光层9、第四基板10。
所述夜光层6覆盖所述第三基板7的面积为80％，所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5、第三连接层为夹层结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
所述夜光层6由碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末与透明釉料混合而成。
所述夜光层6的厚度为100μm。
所述碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末的发射主峰为450nm。
所述透明釉料优选为多种有机物与金属化合物的混合溶剂。
所述长余辉发光粉末的主要成分优选为CaAl2O4:Eu,Nd。
所述的聚光层9的可见光透过率为30％，可见光反射率为40％。
实施例2的玻璃组件总厚度与实施例1的总厚度相同。
实施例3(相较于实施例1，聚光层可见光反射率提升)
如图1，一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板1、所述光伏电池层2、第一连接层3、所述夜光层6、第二基板4、第二连接层5、所述聚光层9、第三基板7。
所述夜光层6覆盖所述第二基板4的面积为30％，所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5为中空结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
所述夜光层6由碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末与透明釉料混合而成。
所述夜光层6的厚度为100μm。
所述碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末的发射主峰为450nm。
所述透明釉料优选为多种有机物与金属化合物的混合溶剂。
所述长余辉发光粉末的主要成分优选为CaAl2O4:Eu。
所述的聚光层9的可见光透过率为5％，可见光反射率为90％。
实施例3的玻璃组件总厚度与实施例1的总厚度相同。
对比例1(相较于实施例1，没有夜光层、聚光层)
一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板 1、所述光伏电池层2、第一连接层3、所述夜光层6、第二基板4、第二连接层5、所述聚光层9、第三基板7。
所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5为中空结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
对比例1的玻璃组件总厚度与实施例1的总厚度相同。
对比例2(相较于实施例1，没有聚光层)
一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板 1、所述光伏电池层2、第一连接层3、所述夜光层6、第二基板4、第二连接层5、第三基板7。
所述夜光层6覆盖所述第二基板4的面积为30％，所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5为中空结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
所述夜光层6由碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末与透明釉料混合而成。
所述夜光层6的厚度为100μm。
所述碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末的发射主峰为450nm。
所述透明釉料优选为多种有机物与金属化合物的混合溶剂。
所述长余辉发光粉末的主要成分优选为CaAl2O4:Eu,Nd。
对比例2的玻璃组件总厚度与实施例1的总厚度相同。
对比例3(相较于实施例1，没有夜光层)
一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板 1、所述光伏电池层2、第一连接层3、第二基板4、第二连接层5、第三基板7。
所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5为中空结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
所述的聚光层9的可见光透过率为30％，可见光反射率为40％。
对比例3的玻璃组件总厚度与实施例1的总厚度相同。
对比例4(相较于实施例1，使用黑色釉料，不使用透明釉料)
一种可持续发电的BIPV玻璃组件，包括从上至下依次设置的第一基板 1、所述光伏电池层2、第一连接层3、所述夜光层6、第二基板4、第二连接层5、所述聚光层9、第三基板7。
所述夜光层6覆盖所述第二基板4的面积为30％，所述第一连接层3为夹层结构，所述第二连接层5为中空结构。
所述光伏电池层2为CdTe材料制成的层状结构。
所述光伏电池层2的可见光透过率为40％。
所述夜光层6由碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末与黑色釉料混合而成。
所述夜光层6的厚度为100μm。
所述碱土硅酸盐体系长余辉发光粉末的发射主峰为450nm。
所述长余辉发光粉末的主要成分优选为CaAl2O4:Eu,Nd。
所述的聚光层9的可见光透过率为30％，可见光反射率为40％。
对比例4的玻璃组件总厚度与实施例1的总厚度相同。
对所述的实施例1-3以及对比例1-4的可持续发电的BIPV玻璃组件分别在IEC61646-10.2标准测试条件和暗室条件下进行电性能测量。
步骤一：将所述的实施例1-3以及对比例1-4的可持续发电的BIPV玻璃组件分别放置于标准测试条件(AM＝1.5，温度25℃，光照强度1000W/m2) 中，得到相应的电性能指标，详见表1。
表1实施例与对比例放置于标准测试条件得到的电性能数据列表
Figure DEST_PATH_GDA0003046833570000081
其中，Voc(V)为开路电压、Isc(A)为短路电流、Pmax(W)为标称功率，Vmpp(V)为峰值电压、Impp(A)为峰值电流、FF(％)为填充因子。
以上数据表明：
对比例1中，未设置夜光层和聚光层，可作为本实用新型的原始结构数据。
实施例2较实施例1增加了夜光层的面积，从数据上看，其光电转化效率只是略有提升，但不明显，而实施例3较实施例1增加了聚光层的反射率，从数据上看，其光电转化效率有了较大幅度的提升。而实施例1～3中，通过设置夜光层和聚光层，与对比例1相比，其光电转化效率均有不同程度的提升，尤其是实施例3中，大幅增加了聚光层的反射率，使光电转化效率得以较大幅度的提升。
对比例1～3中，其光电转化效率均有不同程度的递增，而对比例3相对对比例2的增量与对比例2相对对比例1的增量相比却略有增加，原因就是在光照充足的测试条件下，所述的夜光层对光电转化效率的提升作用并不大，但聚光层对光电转化效率的提升作用相对明显。
对比例4与实施例1的区别仅在于：实施例4的夜光层使用的是黑色釉料，而在光照充足的测试条件下，夜光层对光电转化效率的提升作用并不明显，从数据上看，二者的光电转化效率及各项参数也几乎相同。
实验二：将实施例1～3与对比例1～4的样品在标准光照条件(AM＝1.5，温度25℃，光照强度1000W/m2)照射30min后，放入暗室(AM＝1.5，温度25℃，光照强度0W/m2)，通过电量检测系统，分别检测相同时间内实施例1～3与对比例1～4的电量输出累计情况，具体如表2所示：
表2实施例与对比例的电量输出累计情况列表
Figure DEST_PATH_GDA0003046833570000091
以上数据表明：
在实施例1～3中，实施例2较实施例1增加了夜光层的面积，相当于在暗室中增加了光源面积和亮度，很显然，其总的发电量有明显增加；而实施例3较实施例1增加了聚光层的反射率，相当于一方面增加了夜光层对光的二次吸收，另一方面也增加了太阳能电池对光了吸收和转化，因此相对于实施例1来说，其总的发电量是增加的，但是效果却不及实施例2，主要是夜光层的面积不足导致。
对比例1和对比例3表明：在暗室中，如果没有夜光层，就无法发电；对比例4中，夜光层使用了黑色釉料，致使大部分的夜光材料被黑色釉料所覆盖，仅有表层较少的荧光材料起到了发光作用，所述的聚光层也几乎不产生效用；对比例2中仅设置了夜光层，而没有设置聚光层，因此，减少了一部分光的反射增强，其总的发电量也会比实施例1少一些。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可持续发电的BIPV玻璃组件，其特征在于：包括从上至下依次设置的第一基板(1)、光伏电池层(2)、第一连接层(3)、夜光层(6)、第二基板(4)、第二连接层(5)、聚光层(9)、第三基板(7)；
所述夜光层(6)覆盖所述第二基板(4)的面积为30-50％，所述第一连接层(3)为夹层结构，所述第二连接层(5)为中空结构或夹层结构。
2.根据权利要求1所述的一种可持续发电的BIPV玻璃组件，其特征在于：所述光伏电池层(2)为可见光透过率为10-50％的电池层。
3.根据权利要求1所述的一种可持续发电的BIPV玻璃组件，其特征在于：所述夜光层(6)的厚度为50-200um。
4.根据权利要求1所述的一种可持续发电的BIPV玻璃组件，其特征在：所述的聚光层(9)为可见光透过率小于40％且可见光反射率大于30％的层状结构。
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