DE112012006367T5

DE112012006367T5 - Solarmodul und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112012006367T5
Application number: DE112012006367.8T
Authority: DE
Inventors: c/o AU Optronics Corp. Liu John; c/o AU Optronics Corp. Chan I-Min
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2015-01-29
Also published as: JP2015522944A; US20130298965A1; CN102664210A; TWI484649B; WO2013170483A1; CN102664210B; TW201347217A

Abstract

Solarmodul (100) und ein Herstellungsverfahren dafür. Das Solarmodul (100) umfasst eine Rückwand (110), eine Reflexionsstruktur (130), wenigstens eine Solarzelleneinheit (120), einen unteren Packstoff (140), einen oberen Packstoff (142) und ein lichtdurchlässiges Substrat (150). Die Reflexionsstruktur (130) ist auf der Rückwand (110) angeordnet und verfügt über geneigte Ebenen (134a) und eine Reflexionsschicht (138). Die Solarzelleneinheit (120) ist auf der Rückwand (110) angeordnet, und ist benachbart dazu, aber nicht in Kontakt mit der Reflexionsstruktur (130). Die geneigten Ebenen (134a) sind in Richtung der Solarzelleneinheit (120) geneigt. Die Reflexionsschicht (138) ist auf den geneigten Ebenen (134a) angeordnet, um das Licht durch innere Totalreflexion auf die Solarzelleneinheit (120) zu reflektieren. Der untere Packstoff (140) ist zwischen der Rückwand (110) und der Solarzelleneinheit (120) angeordnet. Der obere Packstoff (142) ist auf der Solarzelleneinheit (120) angeordnet. Das lichtdurchlässige Substrat (150) ist auf dem oberen Packstoff (142) angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarmodul. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Solarmodul mit einer Reflexionsstruktur.
Beschreibung des Stands der Technik
In den letzten Jahren ist das Energiequellen-Problem aufgrund des sich Jahr um Jahr in der gesamten Welt verringernden Rohölvorrats in den Fokus der globalen Aufmerksamkeit gerückt. Um die Krise der Energiequellenerschöpfung zu bewältigen, sind die Entwicklung und Verwendung der verschiedenen alternativen Energiequellen zur dringenden, vorrangigen Aufgabe geworden. Da sich das Umweltbewusstsein durchzusetzen beginnt, und Solarenergie keine Verschmutzung verursacht und unerschöpflich ist, ist die Solarenergie in den Fokus größter Aufmerksamkeit gerückt. Deshalb sieht man an Stellen mit genügend Sonnenschein, wie z. B. auf Gebäudedächern und Plätzen, immer öfter installierte Sonnenkollektoren (solar panels).
1 ist eine Draufsicht auf ein herkömmliches Solarmodul. Das Solarmodul 10 weist hauptsächlich eine Rückwand 11 und mehrere auf der Rückwand 11 angeordnete Solarzelleneinheiten 12 auf. Für eine höhere Effizienz werden häufig monokristalline Si-Solarzelleneinheiten 12 verwendet. Monokristallines Si wächst mit einer runden Form und wird dann jedoch am häufigsten in die gezeigte pseudo-quadratische Form geschnitten. Im Allgemeinen sind einige Zwischenräume zwischen Solarzelleneinheiten 12 als Vorgriff auf die Montage voreingestellt, um die Solarzelleneinheiten 12 vor einem Schaden durch direkten Zusammenstoß zu bewahren. Jedoch können diese voreingestellten Zwischenräume die Lichtnutzung des Solarmoduls 10 reduzieren. Beispielsweise können die Zwischenräume zwischen den Seiten der Solarzelleneinheiten 12 ungefähr 3% der Fläche der Rückwand 11, die Zwischenräume zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten 12 ungefähr 2–3% der Fläche der Rückwand 11 und der Zwischenraum zwischen den Außenkanten (z. B. den Kanten der Rückwand 11) der Solarzelleneinheiten 12 ungefähr 3–4% der Fläche der Rückwand 11 beanspruchen. In anderen Worten können ungefähr 10% der Fläche des Solarmoduls 10 nicht effektiv genutzt werden.
Im Allgemeinen können durch die Verwendung einer weißen Rückwand bei einem Solarmodul ungefähr 30% des von außen auf die Solareinheit einstrahlenden Lichts wiederverwendet werden. Jedoch können dabei 70% des von außen auf die Solarzelleneinheit einstrahlenden Lichts noch nicht effektiv genutzt werden. Deshalb ist die Energieerzeugungseffizienz des Solarmoduls beeinträchtigt.
Zusammenfassung
Deshalb stellt die vorliegende Erfindung ein Solarmodul mit einer Reflexionsstruktur zur Verbesserung der Lichtnutzung des Solarmoduls zur Verfügung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Solarmodul geschaffen, das eine Rückwand, einen unteren Packstoff, der auf der Rückwand angeordnet ist, mehrere Solarzellen, die auf dem unteren Packstoff angeordnet sind, eine Reflexionsstruktur, die auf wenigstens einer Seite der Solarzelleneinheit angeordnet ist, einen oberen Packstoff, der auf der Solarzelleneinheit und der Reflexionsstruktur angeordnet ist, und ein lichtdurchlässiges Substrat aufweist. Die Reflexionsstruktur weist ein Harzelement und eine Reflexionsschicht auf. Das Harzelement weist geneigte Ebenen, die in Richtung benachbarter Solarzelleneinheiten geneigt sind, und eine Verbindungsfläche zum Verbinden der geneigten Ebenen auf. Die Reflexionsschicht ist auf der geneigten Ebene zum Lenken des Lichts in Richtung der Solarzelleneinheit angeordnet.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Solarmodul zur Verfügung, das eine Rückwand, eine Solarzelleneinheit, einen unteren Packstoff, einen oberen Packstoff und ein lichtdurchlässiges Substrat aufweist. Die Rückwand weist mehrere Reflexionsstrukturen auf. Jede der Reflexionsstrukturen verfügt über eine geneigte Ebene, eine Verbindungsfläche zum Verbinden der geneigten Ebene und eine Reflexionsschicht. Die Solarzelleneinheit ist auf der Rückwand angeordnet und befindet sich auf wenigstens einer Seite der Reflexionsstruktur. Die geneigten Ebenen sind jeweils in Richtung einer benachbarten Solarzelleneinheit geneigt. Die Reflexionsschicht ist auf den geneigten Ebenen angeordnet. Der untere Packstoff ist zwischen der Rückwand und den Solarzelleneinheiten angeordnet. Der obere Packstoff ist auf der Solarzelleneinheit angeordnet. Das lichtdurchlässige Substrat ist auf dem oberen Packstoff angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls. Das Verfahren weist das Bereitstellen einer Rückwand, Bereitstellen eines unteren Packstoffs, der auf der Rückwand angeordnet ist, Anordnen einer Reflexionsstruktur auf dem unteren Packstoff, Anordnen von Solarzelleneinheiten auf dem unteren Packstoff, bei denen Reflexionsstrukturen auf wenigstens einer Seite der Solarzelleneinheiten angeordnet sind, Anordnen des oberen Packstoffs auf den Solarzelleneinheiten und den Reflexionsstrukturen, Anordnen eines lichtdurchlässigen Substrats auf dem oberen Packstoff, und Erhitzen und Laminieren der Rückwand, des unteren Packstoffs, der Solarzelleneinheiten, der Reflexionsstruktur, des oberen Packstoff und des lichtdurchlässiges Substrats auf. Jede der Reflexionsstrukturen weist ein Harzelement und eine Reflexionsschicht auf. Das Harzelement weist geneigte Ebenen, die in Richtung benachbarter Solarzelleneinheiten geneigt sind, und eine Verbindungsfläche zum Verbinden der geneigten Ebenen auf. Die Reflexionsschicht ist auf den geneigten Ebenen angeordnet.
Durch Verwendung der Reflexionsstruktur, die auf einer Seite der Solarzelleneinheiten angeordnet ist, kann das Licht durch Reflexion in Richtung der Solarzelleneinheiten gelenkt werden. Laut Simulationsergebnissen können ungefähr 65% des direkt auf den ursprünglichen Zwischenraum einstrahlenden Lichts wiederverwendet werden. Dies verbessert die Lichtnutzung und die Erzeugungseffizienz der Solarzelleneinheiten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Um das Vorstehende sowie weitere Aspekte, Merkmale, Vorteile und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung deutlicher zu machen, werden die beigefügten Zeichnungen wie folgt beschrieben:
1 ist eine Draufsicht auf ein herkömmliches Solarmodul;
2 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Teilquerschnittsansicht des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung entlang eines Liniensegments A-A der 2;
4 ist eine Teilquerschnittsansicht des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung entlang eines Liniensegments B-B der 2;
5A ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Solarmoduls der 2;
5B ist eine Teilquerschnittsansicht des Solarmoduls entlang des Liniensegments C-C der 2;
6 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Solarmoduls der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Teilquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung, und die Schnittlinie befindet sich an der gleichen Stelle wie das Liniensegment B-B der 2;
8 ist eine Teilquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung, und die Schnittlinie befindet sich an der gleichen Position wie das Liniensegment B-B der 2;
9 ist eine Teilquerschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung, und die Schnittlinie befindet sich an der gleichen Position wie das Liniensegment C-C der 2;
10 ist eine Teilquerschnittsansicht eines noch anderen, weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Teilquerschnittsansicht des weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Teilquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung; und
14 ist eine Teilquerschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

10, 100, 200, 300, 400: Solarmodul
11, 11b, 210, 310, 410, 510, 610: Rückwand
12, 120, 220, 320, 420, 520, 620: Solarzelleneinheit
130, 230, 330, 430, 530, 630: Reflexionsstruktur
130a, 230a: Kantenreflexionsstruktur
130b, 230b: Seitenreflexionsstruktur
130c, 230c: Eckreflexionsstruktur
132, 132a, 132b, 132c: Harzelement
134, 134a, 134b, 134c, 234a, 234b, 234c, 334, 434, 534, 634: geneigte Ebene
135, 235: Zwischenbereich
136, 136a, 136b, 136c, 236a, 236b, 236c: Verbindungsfläche
138, 238, 338, 438, 538, 638: Reflexionsschicht
140, 240, 340, 440, 540, 640: unterer Packstoff
142, 242, 342, 442, 542, 642: oberer Packstoff
150, 250, 350, 450, 550, 650: lichtdurchlässiges Substrat
212, 612: PVF-Schicht
214, 614: PET-Schicht
216, 616: EVA-Schicht
A-A, B-B, C-C: Liniensegment
t1: Dicke
w1, w2, w3: Verteilungsbreite
h1, h2, h3: Höhe
d1, d2, d3: Breite
θ1, θ2, θ3: Winkel
g1, g2, g3: Breite des Zwischenraums
S10~S70: Schritt

Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung ist in den nachfolgenden Beispielen genau beschrieben. Ein Beispiel, das an irgendeiner Stelle der Beschreibung verwendet wird, einschließlich der Verwendung der Beispiele, die irgendwelche hierin erörterten Begriffe verwenden, wird nur zur Veranschaulichung verwendet. Selbstverständlich wird das Beispiel nicht zum Beschränken des Schutzbereichs und Sinngehalts der vorliegenden Erfindung oder irgendwelcher Begriffe in den Beispielen verwendet. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann verschiedene Modifikation und Abwandlungen vornehmen, ohne vom Kern und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung durch die angehängten Ansprüche definiert. Zusätzlich können die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mehrere technische Effekte erreichen, oder die Ansprüche müssen nicht alle Aspekte, Vorteile und hierin offenbarte Merkmale der vorliegenden Erfindung erreichen. Ein Fachmann sollte wissen, dass die Ausführungsbeispiele und die Elemente derselben zusätzlich zu den in der Beschreibung beschriebenen Aspekten, Vorteilen und Merkmalen auch inhärente Aspekte, Vorteile oder Merkmale einschließen, die nicht ausdrücklich in der Beschreibung beschrieben sind. Deshalb sind die Aspekte, Vorteile oder Merkmale in der gesamten Beschreibung nicht dazu bestimmt, einen Fachmann bei der Umsetzung der allgemeinen Beschreibung einzuschränken. Zudem werden die Zusammenfassung und der Titel nur für eine Unterstützung der Suche der Patentdokumente verwendet, ohne den Schutzbereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen schließt die Bedeutung der Artikel ”ein/eine/ein” und „der/die/das” die Angabe ”ein/eine/ein oder wenigstens ein/eine/ein” Element oder Komponente ein, sofern nicht besonders darauf hingewiesen wird. Das heißt, dass Artikel im Singular auch die Beschreibung einer Vielzahl von Elementen und Komponenten einschließen, es sei denn, die Vielzahl ist von dem spezifischen Kontext offensichtlich ausgeschlossen. Darüber hinaus kann „darin” in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen die Bedeutung „darin” und „darauf” einschließen, sofern nicht besonders darauf hingewiesen wird. Die Bedeutungen von ”Element A ist auf oder unter Element B” und ”Element A befindet sich oberhalb oder unterhalb von Element B” oder andere ähnliche Ausdrücke der Lagebeziehungen geben eine relative Lagebeziehung der zwei Elemente an, sofern nicht besonders darauf hingewiesen wird. Deshalb soll die direkte oder indirekte Kopplung der zwei Elemente eingeschlossen sein. Begriffe, die in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, haben in der Regel gemeinsame Bedeutungen für jeden Begriff, der auf diesem Gebiet, bei der vorliegenden Erfindung und den Ansprüchen verwendet wird, sofern nicht besonders darauf hingewiesen wird. Einige Begriffe zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung werden für das Bereitstellen von zusätzlichen Hinweisen für den Praktiker im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Folgenden oder anderswo in der Beschreibung erörtert. Darüber hinaus sollte verstanden werden, dass die Begriffe ”umfassend”, ”aufweisen”, ”verfügen”, ”beinhalten”, ”umfassen” und dergleichen, die hierin verwendet werden, offen sind (z. B. aufweisend, aber nicht darauf beschränkt).
Die Begriffe ”Im Wesentlichen”, ”ungefähr”, ”etwa” oder ”circa” sollen im Allgemeinen bedeuten, dass der Fehler eines angegebenen Werts oder Bereichs innerhalb von 20% und vorzugsweise innerhalb von 10% liegt. Die hierin vorgesehene Zahl ist angenähert, so dass es, sofern es nicht besonders zum Ausdruck gebracht wird, bedeutet, dass Begriffe wie „ungefähr”, ”etwa” oder ”circa” gebraucht werden können, um die Zahl zu modifizieren.
Hinsichtlich der Offenbarung der Zahlenwertbereiche sollte, wenn die Zahl, Konzentration oder andere Zahlenwerte oder Parameter spezifische Bereiche aufweisen, bevorzugte Bereich oder Tabellen obere und untere Sollwerte aufzählen, berücksichtigt werden, dass sämtliche Bereiche, die durch irgendein Zahlenpaar mit oberen und unteren Grenzen oder Sollwerten ausgebildet sind, speziell offenbart sind, egal, ob diese Bereich unabhängig offenbart sind oder nicht. Beispielsweise sollte berücksichtigt werden, dass, wenn die Länge H eines Elements in einem Bereich von X Zentimeter bis Y Zentimeter offenbart ist, die Länge des Elements als H Zentimeter offenbart und H aus jeder reellen Zahl von X bis Y gewählt sein kann.
Der Kern der vorliegenden Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann nach Verstehen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Modifikationen und Abwandlungen vornehmen, ohne vom Kern und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gemäß den gelehrten Techniken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
2 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. Das Solarmodul 100 weist eine Rückwand 110 und Solarzelleneinheiten 120 auf, die auf der Rückwand 110 angeordnet sind. Das Solarmodul 100 weist ferner eine Reflexionsstruktur 130 auf, die auf wenigstens einer Seite der Solarzelleneinheiten 120 zum Lenken des auf die Reflexionsstruktur 130 einstrahlenden Lichts in die Solarzelleneinheiten 120 durch eine oder mehrere Reflexionen angeordnet ist, um die Lichtnutzung zu verbessern. Die Reflexionsstruktur 130 dieses Ausführungsbeispiels ist eine einbettbare Struktur, die in die Rückwand 110 eingebettet ist. An unterschiedlichen Positionen angeordnet, kann die Reflexionsstruktur 130 in eine Kantenreflexionsstruktur 130a, die an der Kante (an der Außenkante der Solarzelleneinheiten 120 gelegen) der Rückwand 110 angeordnet ist, eine Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b, die im Zwischenraum zwischen den Seiten der Solarzelleneinheiten angeordnet ist, und eine Eckreflexionsstruktur 130c unterteilt werden, die in dem Zwischenraum zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten 120 angeordnet ist. Der Verteilungsbereich der Solarzelleneinheiten 120 nimmt wenigstens 80% der Fläche des Solarmoduls 100 ein.
3 ist eine Teilquerschnittsansicht des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung entlang des Liniensegments A-A der 2. Das Solarmodul 100 weist eine Rückwand 110, einen auf der Rückwand angeordneten unteren Packstoff 140, auf dem unteren Packstoff 140 angeordnete Solarzelleneinheiten 120, eine auf einer Seite der Solarzelleneinheiten 120 angeordnete Kantenreflexionsstruktur 130a, einen oberen Packstoff 142, und ein lichtdurchlässiges Substrat 150 auf. Die Kantenreflexionsstruktur 130a weist ein Harzelement 132a und eine Reflexionsschicht 138 auf. Das Harzelement 132a weist eine Vielzahl von geneigten Ebenen 134a, die in Richtung benachbarter Solarzelleneinheiten 120 geneigt sind, und mehrere Verbindungsflächen 136a zum Verbinden der geneigten Ebenen 134a auf. Die Reflexionsschicht 138 ist auf der geneigten Ebene 134a angeordnet und befindet sich zwischen der Rückwand 110 und der geneigten Ebene 134a zum Lenken des auf die geneigte Ebene 134a einstrahlenden Lichts über eine oder mehrere Reflexionen zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 120. Beispielsweise lenkt die geneigte Ebene 134a das auf die geneigte Ebene 134a einstrahlende Licht über innere Totalreflexion zur Verwendung in Richtung Solarzelleneinheit 120. Die Verbindungsfläche 136a kann beispielsweise senkrecht zur Rückwand 110 sein, um die Verteilungsdichte der geneigten Ebene 134a pro Flächeneinheit zu erhöhen. Der zwischen der geneigten Ebene 134a und der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel θ1 liegt vorzugsweise im Bereich von 21° bis 45°, und der zwischen der Verbindungsfläche 136a und der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel kann beispielsweise größer sein als der zwischen der geneigten Ebene 134a und der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel θ1, oder kann, wie oben beschrieben, ungefähr senkrecht zu der Rückwand 110 sein. Der zwischen der geneigten Ebene 134a und der Kantenreflexionsstruktur 130a der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel θ1 kann ein fester Winkel sein. Die Verteilungsbreite der Kantenreflexionsstruktur 130a ist 10 bis 30 mm. Wenn die Verteilungsbreite w1 der Kantenreflexionsstruktur 130a größer ist als die doppelte Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 120, ist der eingeschlossene Winkel θ1 21 – 47.6·(r – 0.5) Grad (°), wobei r das Verhältnis der Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 120 zu der Breite g1 des Zwischenraums ist. Alternativ dazu, ist der eingeschlossene Winkel θ1 21°, wenn die Verteilungsbreite w1 der Kantenreflexionsstruktur 130a kleiner als oder gleich der doppelten Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 120 ist.
Der obere Packstoff 140 und der untere Packstoff 142 können aus Ethylenvinylacetat-Harz (EVA), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Silikon, Epoxid, Polyvinylbutyral (PVB), Thermoplastischen Polyurethan (TPU) oder aus Kombinationen derselben gefertigt sein. Zudem sind die Materialien des oberen Packstoffs 140 und des unteren Packstoffs 142 aus einem (jedoch nicht darauf beschränkt) von EVA, LDPE, HDPE, Silikon, Epoxid, PVB und TPU oder Gruppen derselben ausgewählt.
Das Harzelement 132a kann aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polymethylmethacrylimid (PMMI) gefertigt sein. Zudem kann das Material des Harzelements 132a aus einem von PMMA, PET und PMMI oder der Kombination derselben ausgewählt sein. Die Rückwand kann aus Polyvinylfluorid (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) oder der Kombination derselben bestehen. Zudem ist das Material der Rückwand aus einem von PVF, PET und PEN oder Kombinationen derselben ausgewählt. Der untere Packstoff 140 kann in die Rückwand 110 integriert sein.
Die Kantenreflexionsstruktur 130a ist nicht darauf beschränkt, in der gleichen horizontalen Ebene mit der Solarzelleneinheit 120 angeordnet zu sein. Zum Beispiel kann der kürzeste Abstand zwischen der dem lichtdurchlässigen Substrat 150 zugewandten oberen Fläche der Kantenreflexionsstruktur 130a und der Rückwand 110 größer, gleich oder kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der der Rückwand 110 zugewandten unteren Fläche der Solarzelleneinheit 120 und der Rückwand 110 sein. Das Harzelement 132a kann sich auf der Rückwand 110 befinden, beispielsweise direkt auf der Oberfläche der Rückwand 110 angeordnet. Alternativ dazu, ist eine Aufnahmenut auf der Rückwand 110 vorbereitet, um einen Teil oder das gesamte Harzelement 132a in der Rückwand einzubetten. Beispielsweise ist die Verteilungsbreite w1 der Kantenreflexionsstruktur 130a ungefähr 10–20 mm, wenn die Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 150 3.2 mm ist; die Höhe h1 der Kantenreflexionsstruktur 130a ist ungefähr 200 μm; und die Breite d1 von jeder der geneigten Ebenen 134a ist ungefähr 261 μm. Laut Versuchsdaten können ungefähr 65% des auf die Kantenreflexionsstruktur 130a einstrahlenden Lichts durch innere Totalreflexion in Richtung der Solarzelleneinheit 120 zur Wiederverwendung durch die Solarzelleneinheit 120 gelenkt werden.
Die Reflexionsschicht 138 kann aus einem Metall mit guten Reflexionsvermögen gefertigt sein, z. B. aus Silber, Aluminium oder einer Legierung derselben. Die Reflexionsschicht 138 kann auf den geneigten Ebenen 134a durch die Verwendung einer Oberflächenmetallisierung ausgebildet sein, z. B. durch Abscheidung oder Sputtern. Das Harzelement 132a kann durch Prägen, Heißprägen oder Spritzgießen hergestellt sein. Die Dicke der Reflexionsschicht 138 ist ungefähr 50 nm bis 300 nm.
4 ist eine Teilquerschnittsansicht des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung entlang des Liniensegments B-B der 2. Das Solarmodul 100 weist eine Rückwand 110, einen auf der Rückwand 110 angeordneten unteren Packstoff 140, eine auf dem unteren Packstoff 140 angeordnete Solarzelleneinheit 120, eine Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b, die in dem Zwischenraum zwischen den Seiten der Solarzelleneinheit 120 angeordnet ist, einen oberen Packstoff 142 und ein lichtdurchlässiges Substrat 150 auf. Die Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b weist ein Harzelement 132b und eine Reflexionsschicht 138 auf. Das Harzelement 132b weist eine Vielzahl von geneigten Ebenen 134b, die in Richtung der benachbarten Solarzelleneinheit 120 geneigt sind, und mehrere Verbindungsflächen 136b zum Verbinden der geneigten Ebenen 134b auf. Die Verbindungsfläche 136b der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b ist eine geneigte Ebene, die der Solarzelleneinheit 120 auf der anderen Seite zugewandt ist. Die Reflexionsschicht 138 ist auf der geneigten Ebene 134b und der Verbindungsfläche 136b zum Lenken des auf die geneigte Ebene 134b und die Verbindungsfläche 136b einstrahlenden Lichts durch eine oder mehrere Reflexionen zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheiten 120 angeordnet. Beispielsweise wird das Licht auf der geneigten Ebene 134b und der Verbindungsfläche 136b durch innere Totalreflexion zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 120 gelenkt, um die Lichtnutzung zu erhöhen. Der zwischen der geneigten Ebene 134b und der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel θ2 liegt vorzugsweise in dem Bereich von 21° bis 30°. Der zwischen der Verbindungsfläche 136b und der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel θ2 liegt vorzugsweise im Bereich von 21° bis 30°. Die geneigte Ebene 134b und die Verbindungsfläche 136b können symmetrisch angeordnet sein.
Die Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b ist nicht darauf beschränkt, in der gleichen horizontalen Ebene mit der Solarzelleneinheit 120 angeordnet zu sein. Beispielsweise kann der kürzeste Abstand zwischen der dem lichtdurchlässigen Substrat 150 zugewandten oberen Fläche der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b und der Rückwand 110 größer, gleich oder kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der der Rückwand 110 zugewandten unteren Fläche der Solarzelleneinheit 120 und der Rückwand 110 sein. Das Harzelement 132b kann sich auf der Rückwand 110 befinden, beispielsweise direkt auf der Fläche der Rückwand 110 angeordnet sein. Alternativ dazu, ist auf der Rückwand 110 eine Aufnahmenut vorbereitet, um einen Teil oder das gesamte Harzelement 132b in die Rückwand 110 einzubetten. Die Verteilungsbreite w2 der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b ist durch die Breite g2 des Zwischenraums zwischen den Seiten von zwei benachbarten Solarzelleneinheiten 120 festgelegt. Die Verteilungsbreite w2 der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b ist geringfügig kleiner als oder gleich der Breite g2 des Zwischenraums zwischen den Seiten der Solarzelleneinheit 120. Beispielsweise ist die Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 150 3.2 mm; die Verteilungsbreite w2 der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b ist ungefähr 3 mm; die Höhe h2 der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 130b ist ungefähr 200 μm; und die Breite d2 von jeder der geneigten Ebenen 134b oder der Verbindungsfläche 136b ist ungefähr 520 μm.
Die Materialien der Rückwand 110, des oberen Packstoffs 140, des unteren Packstoffs 142, des Harzelements 132b und der Reflexionsschicht 138, wie oben beschrieben, werden nicht nochmal beschrieben. Die Verfahren zur Herstellung des Harzelements 132b und der Reflexionsschicht 138 sind ebenfalls wie oben beschrieben.
Im Folgenden wird auf sowohl 5A als auch 5B Bezug genommen. 5A ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Solarmoduls 100 der 2. 5B ist eine Teilquerschnittsansicht des Solarmoduls entlang des Liniensegments C-C der 2. Das Solarmodul 100 weist eine Rückwand 110, einen auf der Rückwand 110 angeordneten unteren Packstoff 140, eine auf dem unteren Packstoff 140 angeordnete Solarzelleneinheit 120, eine in dem Zwischenraum zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten 120 angeordnete Eckreflexionsstruktur 130c, einen oberen Packstoff 142 und ein lichtdurchlässiges Substrat 150 auf.
Die Eckreflexionsstruktur 130c befindet sich in dem Zwischenraum zwischen den Ecken der Solarzelleneinheit 120, ist aber nicht darauf beschränkt, in der gleichen horizontalen Ebene mit der Solarzelleneinheit 120 angeordnet zu sein. Beispielsweise kann der kürzeste Abstand zwischen der oberen Fläche der dem lichtdurchlässigen Substrat 150 zugewandten Eckreflexionsstruktur 130c und der Rückwand 110 größer, gleich oder kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der der Rückwand 110 zugewandten unteren Fläche der Solarzelleneinheit 120 und der Rückwand 110 sein. Insbesondere kann der Zwischenraum zwischen den Ecken von vier Solarzelleneinheiten 120 ausgebildet sein. Die Eckreflexionsstruktur 130c befindet sich in diesem Zwischenraum. Die Eckreflexionsstruktur 130c weist ein Harzelement 132c und eine Reflexionsschicht 138 auf. Das Harzelement 132c weist vier Sätze von geneigten Ebenen 134c, die der nächstliegenden Solarzelleneinheit 120 zugewandt sind, und vier Sätze von Verbindungsflächen 136c zum Verbinden der geneigten Ebenen 134c auf. Die Eckreflexionsstruktur 130c weist ferner einen Zwischenbereich 135 auf. Die geneigten Ebenen 134c umgeben den Zwischenbereich 135. Der von der geneigten Ebene 134c umgebene Zwischenbereich 135 kann eine physische Struktur, so wie ein Teil des Harzelements 132c, oder ein nicht-physischer Hohlraum, eine Öffnung oder eine Nut sein. Der Zwischenbereich 135 weist im Wesentlichen eine Ebene auf. Jede der geneigten Ebenen 134c ist den vier Solarzelleneinheiten 120 zugewandt, die die Eckreflexionsstruktur 130c umgeben. Die Reflexionsschicht 138 ist auf der geneigten Ebene 134c zum Lenken des auf die geneigte Ebene einstrahlenden Lichts 134c durch eine oder mehrere Reflexionen zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 120 angeordnet. Beispielsweise lenkt die geneigte Ebene 134c das auf die geneigte Ebene einstrahlende Licht 134c durch innere Totalreflexion zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 120, um die Lichtnutzung zu erhöhen. Die Verbindungsfläche 136c ist vorzugsweise senkrecht zu der Rückwand 110, um die Verteilungsdichte der geneigten Ebene 134c zu erhöhen. Das Harzelement 132c kann sich auf der Rückwand 110 befinden, beispielsweise direkt auf der Fläche der Rückwand 110 angeordnet sein. Alternativ dazu, ist auf der Rückwand 110 eine Aufnahmenut vorgefertigt, um einen Teil oder das gesamte Harzelement 132c in die Rückwand 110 einzubetten.
Die Verteilungsbreite w3 (hier bezogen auf den Teil, der einer einzelnen Solarzelleneinheit 120 zugewandt ist) der Eckreflexionsstruktur 130c wird durch die Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 150 und die Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheit 120 festgelegt. Beispielsweise, wenn die Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheit 120 kleiner oder gleich dem Fünffachen der Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 150 ist, ist die Verteilungsbreite w3 der Eckreflexionsstruktur 130c das Kleinere von der doppelten Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 150 oder der halben Breite g3 des Zwischenraums. Wenn die Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten 120 größer als das Fünffache der Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 150 ist, ist die Verteilungsbreite w3 der Eckreflexionsstruktur 130c 1.8(t1 + 0.15·g3). Beispielsweise, wenn die Dicke t1 des lichtdurchlässiges Substrat 150 3.2 mm ist und die Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken 22 mm ist, ist die Verteilungsbreite w3 der Eckreflexionsstruktur 130c ungefähr 6.4 mm; die Höhe h3 des Eckreflexionsstruktur 130c ist ungefähr 200 μm; und die Breite d3 einer jeden der geneigten Ebenen 134c ist ungefähr 261 μm.
Die Materialien der Rückwand 110, des oberen Packstoffs 140, des unteren Packstoffs 142, des Harzelements 132c und der Reflexionsschicht 138, wie oben beschrieben, werden nicht nochmal beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Harzelements 132c und der Reflexionsschicht 138 sind ebenfalls wie oben beschrieben.
Der zwischen der geneigten Ebene 134c und der Rückwand 110 eingeschlossene Winkel θ3 kann ein fester Winkel sein. Die Größe dieses eingeschlossenen Winkels θ3 ist auch durch die Dicke t1 des lichtdurchlässiges Substrats 150 und der Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken festgelegt. Wenn die Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheit 120 kleiner als oder gleich dem Fünffachen der Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrat 120 ist, ist der eingeschlossene Winkel θ3 vorzugsweise ungefähr 21°. Wenn die Breite g3 des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheit 120 größer als das Fünffache der Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats ist, ist der eingeschlossene Winkel θ3 vorzugsweise 21 – 60·(r – 0.2) Grad (°), wobei r ist das Verhältnis der Dicke t1 des lichtdurchlässigen Substrats 120 zu der Breite g3 des Zwischenraums zwischen Ecken.
6 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. In Schritt S10 wird eine Rückwand 110 bereitgestellt. Das Material der Rückwand 110 weist PVF, PET, PEN oder irgendeine Kombination derselben auf. Die Rückwand 110 kann eine glatte Oberfläche oder eine darauf vorgeformte Aufnahmenut aufweisen.
In Schritt S20 wird ein unterer Packstoff 140 auf der Rückwand 110 angeordnet. Das Material des unteren Packstoffs 140 kann EVA, LDPE, HDPE, Silikon, Epoxid, PVB, TPU sein oder enthalten (jedoch nicht darauf beschränkt) oder Kombinationen derselben sein. Der untere Packstoff 140 kann in die Rückwand 110 integriert sein.
In Schritt S30 wird eine Reflexionsstruktur 130 auf dem unteren Packstoff 140 angeordnet.
In Schritt S40 wird die Solarzelleneinheit 120 auf dem unteren Packstoff 140 angeordnet. Die Reflexionsstruktur 130 wird auf wenigstens einer Seite der Solarzelleneinheit 120 angeordnet. Die Reflexionsstruktur 130 weist ein Harzelement 132 und eine Reflexionsschicht 138 auf. Das Harzelement 132 weist eine geneigte Ebene 134, die der Solarzelleneinheit 120 zugewandt ist, und eine Verbindungsfläche 136 zum Verbinden der geneigten Ebene 134 auf. Die Reflexionsschicht 138 ist wenigstens auf der geneigten Ebene 134 angeordnet. An unterschiedlichen Positionen angeordnet, kann die Reflexionsstruktur 130 in eine Kantenreflexionsstruktur, eine Seiten- und Seitenreflexionsstruktur und eine Eckreflexionsstruktur unterteilt werden. Die spezifische Struktur ist wie oben dargestellt worden. Diese Figur stellt eine Seiten- und Seitenreflexionsstruktur dar. Diese einbettbare Reflexionsstruktur 130 kann direkt auf dem unteren Packstoff 140 angeordnet sein. Alternativ dazu ist eine entsprechende Aufnahmenut zum Aufnehmen der Reflexionsstruktur 130 in der Rückwand 110 vorgearbeitet. Da die Reflexionsschicht 138 der Reflexionsstruktur 130 auf einer der Rückwand 110 zugewandten Seite angeordnet ist, verursacht der Kontakt der Reflexionsschicht 138 mit einem Lötmittelstreifen kein Kurzschlussproblem, wenn eine elektrische Verbindung zwischen den Solarzelleneinheiten 120 hergestellt wird.
In Schritt S50 wird der obere Packstoff 142 auf der Solarzelleneinheit 120 und einer Reflexionsstruktur 130 angeordnet. Das Material des oberen Packstoffs 142 kann sein oder kann beinhalten (jedoch nicht beschränkt auf) EVA, LDPE, HDPE, Silikon, Epoxid, PVB, TPU oder Kombinationen derselben.
In Schritt S60 wird ein lichtdurchlässiges Substrat 150 auf einem oberen Packstoff 142 angeordnet.
In Schritt S70 werden die Rückwand 110, der untere Packstoff 140, die Solarzelleneinheit 120, die Reflexionsstruktur 130, der obere Packstoff 142 und das lichtdurchlässige Substrat 150 zur Verbindung des oberen Packstoffs 142 und des unteren Packstoffs 140 erhitzt und laminiert, um die Rückwand 110, die Solarzelleneinheit 120, die Reflexionsstruktur 130 und das lichtdurchlässige Substrat 150 zu befestigen.
Zusätzlich zum Einbetten in die Rückwand 110 durch ein Harzelement 132 kann die Reflexionsstruktur 130 auch direkt auf der Rückwand 110 ausgeformt sein. Dies wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ausführlich dargestellt.
7 ist eine Teilquerschnittsansicht des weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung, und die Schnittlinie befindet sich an der gleichen Position wie das Liniensegment A-A der 2. Das Solarmodul 200 weist eine Rückwand 210, einen unteren Packstoff 240, der auf der Rückwand 210 angeordnet ist, eine Solarzelleneinheit 220, die auf dem unteren Packstoff 240 angeordnet ist, einen oberen Packstoff 242 und ein lichtdurchlässiges Substrat 250 auf. Die Rückwand 210 weist das Laminat auf, das aus einer PVF-Schicht 211, PET-Schicht 214 und einer EVA-Schicht 216 besteht. Der untere Packstoff 240 ist auf der EVA-Schicht 216 angeordnet.
Auf der Rückwand 210 kann eine Reflexionsstruktur durch Prägen, Heißprägen oder Spritzgießen ausgebildet sein. Die Reflexionsstruktur in dieser Figur ist eine Kantenreflexionsstruktur 230a, die an der Kante (die Außenkante der Solarzelleneinheit 220) der Rückwand 210 angeordnet ist. Die Kantenreflexionsstruktur 230a kann auf der PET-Schicht 214 ausgebildet sein. Die Kantenreflexionsstruktur 230a weist eine geneigte Ebene 234a, die in Richtung der benachbarten in Richtung der benachbarten Solarzelleneinheit 220 geneigt ist, und eine Verbindungsfläche 236a zum Verbinden der geneigten Ebene 234a auf. Die Kantenreflexionsstruktur 230a weist ferner eine Reflexionsschicht 238 auf, die auf der geneigten Ebene 234a zum Lenken des auf die geneigte Ebene 234a einstrahlenden Lichts durch eine oder mehrere Reflexionen zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 220 angeordnet ist. Beispielsweise lenkt die geneigte Ebene 234a das auf die geneigte Ebene einstrahlende Licht 234a zur Verwendung durch innere Totalreflexion in Richtung der Solarzelleneinheit 220. Die Verbindungsfläche 236a kann zur Erhöhung der Verteilungsdichte der geneigten Ebene 234a pro Flächeneinheit senkrecht zu der Rückwand 220 sein. Der zwischen der geneigten Ebene 234a und der Rückwand 210 eingeschlossene Winkel liegt vorzugsweise im Bereich von 21° bis 45°. Sonderregeln können sich auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen.
8 ist eine Teilquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung, und die Schnittlinie ist an der gleichen Stelle wie das Liniensegment B-B der 2. Das Solarmodul 200 weist eine Rückwand 210, einen auf der Rückwand 210 angeordneten unteren Packstoff 240, eine auf dem unteren Packstoff 240 angeordnete Solarzelleneinheit 220, einen oberen Packstoff 242 und ein lichtdurchlässiges Substrat 250 auf. Im Zwischenraum zwischen den Seiten der Solarzelleneinheit 220 ist neben der Rückwand 210 durch Prägen, Heißprägen oder Spritzgießen eine Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 230b ausgebildet. Die Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 230b kann auf der PET-Schicht 214 ausgebildet sein.
Die Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 230b weist eine Vielzahl von geneigten Ebenen 234b, die der Solarzelleneinheit 220 zugewandt sind, und mehrere Verbindungsflächen 236b zum Verbinden der geneigten Ebenen 234b auf. Die Verbindungsfläche 236b der Seiten- und Seitenreflexionsstruktur 230b ist eine geneigte Ebene der Solarzelleneinheit 220, die der anderen Seite zugewandt ist. Die Reflexionsschicht 238 ist zum Lenken des auf die geneigte Ebene 234b und die Verbindungsfläche 236b einstrahlenden Lichts durch eine oder mehrere Reflexionen zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 220 auf der geneigten Ebene 234b und der Verbindungsfläche 236b angeordnet. Beispielsweise lenkt die geneigte Ebene 234b das auf die geneigte Ebene 234b einstrahlende Licht durch innere Totalreflexion zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 220, um die Lichtnutzung zu erhöhen. Die geneigte Ebene 234b und die Verbindungsfläche 236b können symmetrisch angeordnet sein.
9 ist eine Teilquerschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung, und die Schnittlinie ist an der gleichen Stelle wie das Liniensegment C-C der 2. Das Solarmodul 200 weist eine Rückwand 210, einen auf der Rückwand 210 angeordneten unteren Packstoff 240, eine auf dem unteren Packstoff 240 angeordnete Solarzelleneinheit 220, einen oberen Packstoff 242 und ein lichtdurchlässiges Substrat 250 auf. In dem Zwischenraum zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten 220 und der Rückwand 210 ist eine Eckreflexionsstruktur 230c durch Prägen, Heißprägen oder Spritzgießen ausgebildet und angeordnet. Die Eckreflexionsstruktur 230c kann auf der PET-Schicht 214 ausgebildet sein.
Die Eckreflexionsstruktur 230c weist vier Sätze der den Solarzelleneinheiten 220 zugewandten geneigten Ebenen 234c und vier Sätze der Verbindungsflächen 236c zum Verbinden der geneigten Ebenen 234c auf. Die Eckreflexionsstruktur 230c weist ferner einen Zwischenbereich 235 auf. Die geneigte Ebene 234c umgibt den Zwischenbereich 235. Der Zwischenbereich 235 kann beispielsweise eine Öffnung, eine Ebene oder eine Nut sein. Die geneigten Ebenen 234c sind den vier Solarzelleneinheiten 220 zugewandt, die die Eckreflexionsstruktur 230c umgeben. Die Reflexionsschicht 238 ist auf der geneigten Ebene 234c zum Lenken des auf die geneigte Ebene einstrahlenden Lichts 234c durch eine oder mehrere Reflexionen zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 220. Beispielsweise lenkt die geneigte Ebene 234c das auf die geneigte Ebene 234c einstrahlende Licht durch innere Totalreflexion zur Verwendung in Richtung der Solarzelleneinheit 220, um die Lichtnutzung zu erhöhen. Die Verbindungsfläche 236c ist vorzugsweise senkrecht zu der Rückwand 210 zum Erhöhen der Verteilungsdichte der geneigte Ebene 234c.
10 ist eine Teilquerschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Rückwand 210 das aus der PVF-Schicht 212, PET-Schicht 214 und EVA-Schicht 216 bestehende Laminat auf. Auf der PVF-Schicht 212 ist eine Vertiefung (oder eine Erhebung) durch die Reflexionsstruktur 230 durch Prägen, Heißprägen oder Spritzgießen ausgebildet. Nach der Flächenmetallisierung der Reflexionsstruktur 230 wird eine PET-Schicht 214 auf der PVF-Schicht 212 verteilt. Dieses Ausführungsbeispiel zielt darauf ab, die Veränderung der Rückwand 210 darzustellen. Die Reflexionsstruktur 230 ist nicht auf die in den Figuren dargestellte Seiten- und Seitenreflexionsstruktur beschränkt. Die Reflexionsstruktur 230 kann auch eine Kantenreflexionsstruktur oder eine Eckreflexionsstruktur sein. Die ausführliche Beschreibung kann sich auf die oben beschrieben Ausführungsbeispiele beziehen.
11 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. Das Solarmodul 300 weist eine Rückwand 310, einen unteren Packstoff 340, der auf der Rückwand 310 angeordnet ist, eine Solarzelleneinheit 320, die auf dem unteren Packstoff 340 angeordnet ist, einen oberen Packstoff 342 und ein lichtdurchlässiges Substrat 350 auf. Die Rückwand 310 und das lichtdurchlässige Substrat 350 sind Glasplatten. Auf der Rückwand 310 ist eine Reflexionsstruktur 330 ausgebildet. Insbesondere ist auf der Rückwand 310 eine Vertiefung (oder eine Erhebung) mit geneigter Ebene 334 ausgebildet. Danach wird auf der geneigten Ebene 334 eine Reflexionsschicht 338 durch Flächenmetallisierung ausgebildet. Dieses Ausführungsbeispiel zielt darauf ab, die Veränderung der Rückwand 310 zu veranschaulichen. Die Reflexionsstruktur 330 ist nicht auf die in den Figuren dargestellte Seiten- und Seitenreflexionsstruktur beschränkt. Die Reflexionsstruktur 230 kann auch eine Kantenreflexionsstruktur oder eine Eckreflexionsstruktur sein. Die ausführliche Beschreibung kann sich auf die oben beschrieben Ausführungsbeispiele beziehen. Der kürzeste Abstand zwischen der oberen Fläche der dem lichtdurchlässigen Substrat 350 zugewandten Reflexionsstruktur 330 und der Rückwand 310 kann größer, gleich oder kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der unteren Fläche der der Rückwand 310 zugewandten Solarzelleneinheit 320 und der Rückwand 310 sein.
12 ist eine Teilquerschnittsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. Das Solarmodul 400 weist eine Rückwand 410, einen auf der Rückwand 410 angeordneten unteren Packstoff 440, eine auf dem unteren Packstoff 440 angeordnete Solarzelleneinheit 420, einen oberen Packstoff 442 und ein lichtdurchlässiges Substrat 450 auf. Die Rückwand 410 kann ein Metallsubstrat sein. Auf der Rückwand 410 ist eine Reflektierung 430 ausgebildet. Insbesondere ist auf der Rückwand 410 eine Vertiefung (oder eine Erhebung) mit geneigter Ebene 434 ausgebildet. Danach wird auf der geneigten Ebene 434 eine Reflexionsschicht 438 durch Flächenmetallisierung ausgebildet. Dieses Ausführungsbeispiel zielt auf die Veranschaulichung der Veränderung der Rückwand 410 ab. Die Reflexionsstruktur 430 ist nicht auf in die Figuren dargestellte Seiten- und Seitenreflexionsstruktur beschränkt. Die Reflexionsstruktur 430 kann auch eine Kantenreflexionsstruktur oder eine Eckreflexionsstruktur sein. Eine ausführliche Beschreibung kann sich auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen. Der kürzeste Abstand zwischen der dem lichtdurchlässigen Substrat 450 zugewandten oberen Fläche der Reflexionsstruktur 430 und der Rückwand 410 kann größer, gleich oder kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der der Rückwand 410 zugewandten unteren Fläche der Solarzelleneinheit 420 und der Rückwand 410 sein.
13 ist eine Teilquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine einbettbare Reflexionsstruktur 530 freigelegt. Die Reflexionsstruktur 530 ist auf der Rückwand 510 angeordnet. Die Solarzelleneinheit 520 befindet sich auf einer Seite der Reflexionsstruktur 530. Die Solarzelleneinheit 520 ist jeweils an einer Rückwand 510 und einem lichtdurchlässigen Substrat 550 unter Verwendung eines unteren Packstoffs 540 und eines oberen Packstoffs 542 befestigt. Die Reflexionsstruktur 530 ist nicht darauf beschränkt, in der gleichen horizontalen Ebene mit der Solarzelleneinheit 520 angeordnet zu sein. Beispielsweise kann der kürzeste Abstand zwischen der dem lichtdurchlässigen Substrat 550 zugewandten oberen Fläche der Reflexionsstruktur 530 und der Rückwand 510 größer, gleich oder kleiner als der kürzeste Abstand zwischen der der Rückwand 510 zugewandten unteren Fläche der Solarzelleneinheit 520 und der Rückwand 510 sein.
Der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist, dass der zwischen der geneigte Ebene 534 des Reflexionsstruktur 530 und die Rückwand 510 eingeschlossene Winkel ein variabler Winkel ist. Der variable eingeschlossene Winkel ist an die Reflexionsstruktur 530 mit einer großen Bandbreite besonders angepasst, beispielsweise, wenn die Verteilungsbreite der Reflexionsstruktur 530 im Bereich von 20 mm bis 50 mm liegt. Der eingeschlossene Winkel zwischen der geneigten Ebene 534 und der Rückwand 510 nimmt von dem Ende nahe der Solarzelleneinheit 520 zum anderen Ende weit weg von der Solarzelleneinheit 520 progressiv zu. Der zwischen der geneigten Ebene 534 und der Rückwand 510 an dem der Solarzelleneinheit 520 nahegelegen Ende eingeschlossene Winkel beträgt 21°. Der eingeschlossene Winkel vom Ende der Reflexionsstruktur 530 benachbart zu der Solarzelleneinheit 520 ist vorzugsweise 21° im Doppelten der Breite des lichtdurchlässigen Substrats 550. Der eingeschlossene Winkel nimmt anschließend progressiv zu. Die Reflexionsstruktur 530 mit variablem Winkel kann an der in dieser Figur gezeigten Kantenreflexionsstruktur angewandt werden. Die Reflexionsstruktur 530 kann auch an einer Eckreflexionsstruktur oder einer Seiten- und Seitenreflexionsstruktur angewandt werden.
14 ist eine Teilquerschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des Solarmoduls der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem oben beschrieben Ausführungsbeispiel ist, dass eine Reflexionsstruktur 630 direkt auf einer Rückwand 610 ausgebildet ist. Die Rückwand 610 weist das aus der PVF-Schicht 612, der PET-Schicht 614 und der EVA-Schicht 616 bestehende Laminat auf. Die Reflexionsstruktur 630 ist auf der PVF-Schicht 612 ausgebildet. Die Solarzelleneinheit 620 befindet sich auf einer Seite der Reflexionsstruktur 630. Die Solarzelleneinheit 620 ist jeweils an einer Rückwand 610 und einem lichtdurchlässigen Substrat 650 unter Verwendung eines unteren Packstoffs 640 und eines oberen Packstoffs 642 ausgebildet. Der zwischen der geneigten Ebene 634 der Reflexionsstruktur 630 und der Rückwand 610 dieses Ausführungsbeispiels eingeschlossene Winkel ist ein variabler Winkel. Der variable eingeschlossene Winkel ist an die Reflexionsstruktur 630 mit einer weiten Bandbreite besonders angepasst, beispielsweise wenn die Verteilungsbreite des Reflexionsstruktur 630 im Bereich von 20 mm bis 50 mm liegt.
Der zwischen der geneigten Ebene 634 und der Rückwand 610 eingeschlossene Winkel nimmt von dem Ende nahe der Solarzelleneinheit 620 zum anderen Ende weit entfernt von der Solarzelleneinheit 620 progressiv zu. Der zwischen der geneigten Ebene 634 und der Rückwand 610 eingeschlossene Winkel der Solarzelleneinheit 620 beträgt 21°. Der eingeschlossene Winkel vom Ende der Reflexionsstruktur 630 benachbart zu der Solarzelleneinheit 620 ist vorzugsweise 21° in der doppelten Breite des lichtdurchlässigen Substrats 650. Der eingeschlossene Winkel nimmt progressiv zu. Die Reflexionsstruktur 630 mit variablem Winkel kann an der in dieser Figur gezeigten Kantenreflexionsstruktur angewandt werden. Die Reflexionsstruktur 630 kann auch an einer Eckreflexionsstruktur oder einer Seiten- und Seitenreflexionsstruktur angewandt werden.
Aus den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung geht hervor, dass die Anmeldung der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile hat. Durch Verwendung der auf einer Seite der Solarzelleneinheit angeordneten Reflexionsstruktur, wie etwa der in dem Zwischenraum zwischen den Solarzelleneinheiten (einschließlich der Außenkante der Solarzelleneinheit, den Zwischenräumen zwischen den Seiten der Solarzelleneinheit und den Ecken der Solarzelleneinheit) angeordneten Reflexionsstruktur angeordnet, wird das Licht durch eine oder mehrere Reflexionen, wie innere Totalreflexion, in Richtung der Solarzelleneinheit gelenkt. Nach Messergebnissen können ungefähr 65% des direkt auf den ursprünglichen Zwischenraum einstrahlenden Lichts wiederverwendet werden. Dies verbessert die Lichtnutzung und die Erzeugungseffizienz der Solarzelleneinheiten.
Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsbeispiele offenbart worden ist, sollen diese Ausführungsbeispiele die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Es ergibt sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Kern und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Es wurde Solarmodul und ein Herstellungsverfahren dafür beschrieben. Das Solarmodul umfasst eine Rückwand, eine Reflexionsstruktur, wenigstens eine Solarzelleneinheit, einen unteren Packstoff, einen oberen Packstoff und ein lichtdurchlässiges Substrat. Die Reflexionsstruktur ist auf der Rückwand angeordnet und verfügt über geneigte Ebenen und eine Reflexionsschicht. Die Solarzelleneinheit ist auf der Rückwand angeordnet, und ist benachbart dazu, aber nicht in Kontakt mit der Reflexionsstruktur. Die geneigten Ebenen sind in Richtung der Solarzelleneinheit geneigt. Die Reflexionsschicht ist auf den geneigten Ebenen angeordnet, um das Licht durch innere Totalreflexion auf die Solarzelleneinheit zu reflektieren. Der untere Packstoff ist zwischen der Rückwand und der Solarzelleneinheit angeordnet. Der obere Packstoff ist auf der Solarzelleneinheit angeordnet. Das lichtdurchlässige Substrat ist auf dem oberen Packstoff angeordnet.

Claims

Solarmodul, das aufweist: ein erstes Substrat; ein erstes Dichtmittel, das auf dem ersten Substrat angeordnet ist; eine Vielzahl von Solarzelleneinheiten, die auf dem ersten Dichtmittel angeordnet sind; eine Vielzahl von Reflexionsstrukturen, die auf wenigstens einer Seite der Solarzelleneinheiten angeordnet sind, wobei jede der Reflexionsstrukturen umfasst: ein Harzelement, das eine Vielzahl von geneigten Ebenen aufweist, die in Richtung der benachbarten Solarzelleneinheiten geneigt sind, und eine Vielzahl von Verbindungsflächen zum Verbinden der geneigten Ebenen aufweist; und eine Vielzahl von Reflexionsschichten, die zwischen den geneigten Ebenen und dem ersten Substrat angeordnet sind; ein zweites Dichtmittel, das auf den Solarzelleneinheiten und den Reflexionsstrukturen angeordnet ist; und ein lichtdurchlässiges Substrat, das auf dem zweiten Dichtmittel angeordnet ist.
Solarmodul nach Anspruch 1, wobei das Material des Harzelements Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylenterephthalat (PET) und Polymethylmethacrylimid (PMMI) oder Kombinationen derselben ist.
Solarmodul nach Anspruch 1, wobei das Material des ersten Substrats Polyvinylfluorid (PVF), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und Ethylenvinylacetat-Harz EVA) oder Kombinationen derselben ist.
Solarmodul nach Anspruch 1, wobei ein Teil oder das gesamte eines jeden Harzelements in das erste Substrat eingebettet ist.
Solarmodul, umfassend: ein erstes Substrat, das eine Vielzahl von Reflexionsstrukturen umfasst, wobei jede der Reflexionsstrukturen eine Vielzahl von geneigten Ebenen und eine Vielzahl von Verbindungsflächen zum Verbinden der geneigten Ebenen aufweist; eine Vielzahl von Solarzelleneinheiten, die sich auf wenigstens einer Seite der Reflexionsstrukturen befinden, wobei jede der geneigten Ebenen in Richtung der benachbarten Solarzelleneinheiten geneigt ist; eine Vielzahl von Reflexionsschichten, die zwischen den geneigten Ebenen und dem ersten Substrat angeordnet sind; ein erstes Dichtmittel, das zwischen dem ersten Substrat und den Solarzelleneinheiten angeordnet ist; ein zweites Dichtmittel, das auf den auf den Solarzelleneinheiten angeordnet ist; und ein lichtdurchlässiges Substrat, das auf dem zweiten Dichtmittel angeordnet ist.
Solarmodul nach Anspruch 5, wobei das Material des ersten Substrats PVF, PET, PEN, EVA, Metall und Glas, oder eine Kombination daraus ist.
Solarmodul nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Reflexionsstrukturen umfassen: eine Vielzahl von ersten Reflexionsstrukturen, die sich in einem Zwischenraum befinden, der durch die Kanten des ersten Substrats und der Solarzelle ausgebildet ist, wobei die geneigten Ebenen der ersten Reflexionsstrukturen in Richtung der benachbarten Solarzelle geneigt und die Verbindungsflächen der ersten Reflexionsstrukturen der Kante des ersten Substrats zugewandt sind.
Solarmodul nach Anspruch 7, wobei die Verteilungsbreiten der ersten Reflexionsstrukturen im Bereich von 10 mm bis 30 mm liegen, und, wenn die Verteilungsbreiten der ersten Reflexionsstrukturen kleiner als oder gleich der doppelten Dicke des lichtdurchlässiges Substrats sind, der eingeschlossene Winkel ungefähr 21° ist.
Solarmodul nach Anspruch 7, wobei die Verteilungsbreiten der ersten Reflexionsstrukturen größer als die doppelte Dicke des lichtdurchlässigen Substrats sind, der eingeschlossene Winkel ungefähr 21 – 47.6·(r – 0.5) Grad ist, wobei r ist das Verhältnis der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats zu der Breite des Zwischenraums ist.
Solarmodul nach Anspruch 7, wobei der zwischen den geneigten Ebenen der ersten Reflexionsstrukturen und des ersten Substrats eingeschlossene Winkel ein variabler Winkel ist, und die Verteilungsbreiten der ersten Reflexionsstrukturen im Bereich von 20 mm bis 50 mm liegen.
Solarmodul nach Anspruch 10, wobei der zwischen den geneigte Ebenen der ersten Reflexionsstrukturen und des ersten Substrats eingeschlossene Winkel von dem Ende nahe der Solarzelleneinheit zu dem anderen Ende progressiv zunimmt.
Solarmodul nach Anspruch 10, wobei der zwischen den geneigten Ebenen der ersten Reflexionsstrukturen und des ersten Substrats nahe den Solarzelleneinheiten eingeschlossene Winkel ungefähr 21° ist.
Solarmodul nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Reflexionsstrukturen umfassen: eine Vielzahl von zweiten Reflexionsstrukturen, die sich in dem Zwischenraum zwischen den Seiten der Solarzelleneinheiten befinden, wobei die geneigten Ebenen der zweiten Reflexionsstrukturen der Solarzelleneinheit zugewandt sind, die sich auf einer Seite der zweiten Reflexionsstruktur befindet, die Verbindungsflächen der zweiten Reflexionsstrukturen der Solarzelleneinheit zugewandt sind, die sich auf der anderen Seite der zweiten Reflexionsstrukturen, und die Reflexionsschichten ferner auf den Verbindungsflächen angeordnet sind.
Solarmodul nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Reflexionsstrukturen umfassen: eine Vielzahl von dritten Reflexionsstrukturen, die sich in dem Zwischenraum zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten befinden, wobei jede der dritten Reflexionsstrukturen die geneigten Ebenen, die Verbindungsflächen und einen Zwischenbereich umfasst, jede der geneigten Ebenen den vier Solarzelleneinheiten zugewandt ist, die die dritte Reflexionsstruktur halten, die geneigte Ebenen den Zwischenbereich umgeben und der Zwischenbereich eine Ebene, eine Nut oder eine Öffnung ist.
Solarmodul nach Anspruch 14, wobei, wenn die Breiten des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten kleiner als oder gleich dem Fünffachen der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats sind, die Verteilungsbreite der dritten Reflexionsstrukturen das Kleinere der doppelten Dicke des lichtdurchlässigen Substrats oder die halbe Breite des Zwischenraums ist.
Solarmodul nach Anspruch 14, wobei, wenn die Breite des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten größer als oder gleich dem Fünffachen der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats ist, die Verteilungsbreite der dritten Reflexionsstruktur ungefähr 1.8·(t + 0.15·g) ist, wobei t die Dicke des lichtdurchlässigen Substrats und g die Breite des Zwischenraums ist.
Solarmodul nach Anspruch 14, wobei der zwischen den geneigten Ebenen und dem ersten Substrat eingeschlossene Winkel ein fester Winkel ist, und, wenn die Breite des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten kleiner als oder gleich dem Fünffachen der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats ist, der eingeschlossene Winkel ungefähr 21° ist.
Solarmodul nach Anspruch 14, wobei der zwischen den geneigten Ebenen und dem ersten Substrat eingeschlossene Winkel ein fester Winkel ist, und, wenn die Breite des Zwischenraums zwischen den Ecken der Solarzelleneinheiten größer als das Fünffache der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats ist, der eingeschlossene Winkel ungefähr 21 – 60·(r – 0.2) Grad ist, wobei r das Verhältnis der Dicke des lichtdurchlässigen Substrats zu der Breite des Zwischenraums ist.
Solarmodul nach Anspruch 5, wobei das erste Substrat das Laminat aus PVF und PET umfasst und die Reflexionsstruktur auf der PVF-Schicht oder der PET-Schicht ausgebildet ist.
Solarmodul nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Materialien der Reflexionsschichten Silber, Aluminium oder eine Legierung derselben sind, und die Dicke der Reflexionsschichten ungefähr 50 nm bis 300 nm ist.
Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls, welches die Schritte aufweist: Bereitstellen eines ersten Substrats; Bereitstellen eines ersten Packstoffs und Anordnen des ersten Packstoffs auf dem ersten Substrat; Anordnen einer Vielzahl der Reflexionsstrukturen auf dem ersten Packstoff; Anordnen einer Vielzahl der Solarzelleneinheiten auf dem ersten Packstoff, wobei die Reflexionsstrukturen auf wenigstens einer Seite der Solarzelleneinheiten angeordnet sind, jede der Reflexionsstrukturen ein Harzelement und eine Vielzahl von Reflexionsschichten umfasst, wobei das Harzelement eine Vielzahl von geneigten Ebenen, die in Richtung der Solarzelleneinheit geneigt sind, und eine Vielzahl von Verbindungsflächen umfasst, die die geneigte Ebenen verbinden, wobei die Reflexionsschichten jeweils auf den geneigten Ebenen angeordnet sind; Anordnen eines zweiten Packmittels auf den Solarzelleneinheiten und den Reflexionsstrukturen; Anordnen eines lichtdurchlässigen Substrats auf dem zweiten Packmittel; und Erhitzen und Laminieren des ersten Substrats, des ersten Packstoffs, der Solarzelleneinheiten, der Reflexionsstrukturen, des zweiten Packstoffs und des lichtdurchlässigen Substrats.