一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构及其制备方法与流程

本发明属于太阳电池领域，尤其是涉及一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构及其制备方法。

背景技术：

太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源，采用太阳电池可以将太阳能转换为电能，这种发电方式清洁无污染，前景非常广阔。太阳电池一般采用硅作为主要原材料，利用硅半导体的光电效应特性，采用大面积硅二极管结构实现对阳光的有效接收，并使用表面栅线将光生电流导出到外电路，实现发电的功能。

在将硅太阳电池片加工为电池组件产品的过程中，采用层压的方式把光伏玻璃覆盖在硅太阳电池表面，达到保护的作用。光伏玻璃的制备方式一般为压延法。压延法制备光伏玻璃的流程是将玻璃液由池窖沿着流道流出，送入成对的用水冷却的中空压辊，经过辊压成为玻璃平板，再送入退火窑退火，最终得到成形的玻璃产品。

当前太阳电池用光伏玻璃的功能主要有两部分：保护和减反射。为增强光伏玻璃的减反射作用，有一种工艺采用花辊压花的方式，在光伏玻璃表面形成均匀分布的压花结构，达到入射光漫入射到电池表面的效果[公告号：101967041b]。然而，由于绝大多数太阳电池的栅线都分布在太阳电池正表面，经过光伏玻璃入射的光(无论是正入射还是漫入射)都没有能力降低栅线对太阳电池表面造成的遮挡损失。

为解决栅线遮挡损失，我们在申请号为“201810769159.8”和“201810769777.2”的专利中阐述了基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法，通过在光伏玻璃表面压花出与栅线相同的图形，从而实现入射光线绕射过栅线而被太阳电池吸收。然而，由于太阳轨道在南北回归线之间(s23°26′-n23°26′)移动，会带来四季太阳高度角的变化，在太阳电池板倾角无法调节的情况下，太阳电池会面临由太阳高度角的变化而引起减遮挡措施失效的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提出一种减少太阳电池柵线遮挡损失的、能适应四季太阳高度角变化的、减少太阳电池栅线损失的光伏玻璃设计方法；该基于光伏玻璃减少太阳电池柵线遮挡损失的方法及玻璃能够克服现有技术中存在的由于表面栅线遮挡，降低太阳电池转换效率，或者受制于太阳高度角变化而无法有效减少栅线遮挡的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃的结构，其特征在于所述光伏玻璃的上表面设置v形槽组，所述v形槽组包括n条并列的设置v形槽，所述v形槽组的组数和硅太阳电池上表面栅线的数量相同。

进一步地，所述光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面，所述v形槽组位于硅太阳电池上表面栅线的正上方。

进一步地，硅太阳电池上表面每条所述栅线正上方设置一个所述v形槽组，n为大于1的自然数，且每个v形槽组的端口宽度之和小于栅线间距。

一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构及制的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：在光伏玻璃的上表面设计并列v形槽组，所述v形槽组包括n条并列的设置v形槽，所述v形槽组的组数和硅太阳电池上表面栅线的数量相同；

步骤2：为适应四季太阳高度角的最大变化，设置v型槽角度、v型槽的尺寸、v型槽组中所含v型槽条数，使v型槽在最大23°26′入射角下使入射光绕离栅线区域。

进一步，硅太阳电池上表面每条所述栅线正上方设置一个所述v形槽组，n为大于1的自然数，且每个v形槽组的端口宽度之和小于栅线间距。

进一步，所述步骤2中设置v型槽的设置v型槽角度、v型槽的尺寸，使v型槽在最大23°26′入射角下使入射光绕离栅线区域的是指根据玻璃厚度、贴片胶厚度对玻璃v型槽的角度和v型槽组宽度进行设计，具体如下：

通过以下公式得到满足最大入射角为θ情况下能实现减遮挡效果的v型槽型角度2α和v型槽组的宽度l：

光从空气减反膜入射到玻璃，在入射角为θ的条件下，通过v型槽区域进入玻璃的光线与玻璃夹角为：

β＝α+arcsin[n1/n2*cos(α+θ)]

δ＝α+arcsin[n1/n2*cos(α-θ)]

通过v型槽区域以外进入玻璃的光线与玻璃夹角为：

γ＝90-arcsin[n1/n2*sin(θ)]

式中，β、δ为v型槽区域进入玻璃的光线与玻璃夹角；θ为入射角,γ为v型槽区域以外进入玻璃的光线与玻璃夹角，α为1/2v型槽角度,n1为空气的折射率；n2为玻璃的折射率。

进一步地，为了保证入射到细栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，且不折射到相邻细栅位置或者正下方细栅位置，β、δ、γ应满足：

arctan(h/(d-l/2))<β<arctan(2h/l)

δ<arctan(2h/l)

γ<arctan(l/2h)

式中，d为设定栅线间距，h为玻璃厚度和贴片胶厚度之,l为v型槽组的宽度。

本发明具有的优点和积极效果为：通过在光伏玻璃上设置v形槽组，减少了太阳电池表面栅线对太阳电池的遮挡效应，并能够通过计算获得满足最大入射角为θ条件下保持减遮挡效果的v型槽角度和v型槽组的宽度。

附图说明

图1是本发明的一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构的示意图；

图2是本发明的一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构应用在太阳电池层压后工作情况示意图；

图3是本发明的一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构制备方法的设计图；

图4是本发明的仿真阳光在不同入射角进入玻璃盖片后光路示意图。

图中，1为光伏玻璃，2为硅太阳电池，3为v形槽组，4为栅线，θ为阳光入射角，2α为v型槽夹角，β、δ为通过v型槽区域入射的阳光与太阳电池表面夹角，γv型槽区域以外进入玻璃的光线与玻璃夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的具体说明。

一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃的结构，光伏玻璃的上表面设置v形槽组，v形槽组包括n条并列设置v形槽，v形槽组的组数和硅太阳电池上表面栅线的数量相同。

光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面，v形槽组位于硅太阳电池上表面栅线的正上方。

硅太阳电池上表面每条栅线正上方设置一个v形槽组，n为大于1的自然数，且每个v形槽组的端口宽度之和小于栅线间距。

一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构及制的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：在光伏玻璃的上表面设计并列v形槽组，v形槽组包括n条并列的设置v形槽，v形槽组的组数和硅太阳电池上表面栅线的数量相同；

步骤2：为适应四季太阳高度角的最大变化，设置v型槽角度、v型槽的尺寸、v型槽组中所含v型槽条数，使v型槽在最大23°26′入射角下使入射光绕离栅线区域。

进一步，硅太阳电池上表面每条栅线正上方设置一个v形槽组，n为大于1的自然数，且每个v形槽组的端口宽度之和小于栅线间距。

进一步，步骤2中设置v型槽的设置v型槽角度、v型槽的尺寸，使v型槽在最大23°26′入射角下使入射光绕离栅线区域的是指根据玻璃厚度、贴片胶厚度对玻璃v型槽的角度和v型槽组宽度进行设计，具体如下：

通过以下公式得到满足最大入射角为θ情况下能实现减遮挡效果的v型槽型角度2α和v型槽组的宽度l：

光从空气减反膜入射到玻璃，在入射角为θ的条件下，通过v型槽区域进入玻璃的光线与玻璃夹角为：

β＝α+arcsin[n1/n2*cos(α+θ)]

δ＝α+arcsin[n1/n2*cos(α-θ)]

通过v型槽区域以外进入玻璃的光线与玻璃夹角为：

γ＝90-arcsin[n1/n2*sin(θ)]

式中，β、δ为v型槽区域进入玻璃的光线与玻璃夹角；θ为入射角,γ为v型槽区域以外进入玻璃的光线与玻璃夹角，α为1/2v型槽角度,n1为空气的折射率；n2为玻璃的折射率。

为了保证入射到细栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，且不折射到相邻细栅位置或者正下方细栅位置，β、δ、γ应满足：

arctan(h/(d-l/2))<β<arctan(2h/l)

δ<arctan(2h/l)

γ<arctan(l/2h)

式中，d为设定栅线间距，h为玻璃厚度和贴片胶厚度之,l为v型槽组的宽度。

实施例1

一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构，光伏玻璃的上表面设置v形槽组，v形槽组包括12条紧密并列设置v形槽，v形槽组的组数和硅太阳电池上表面栅线的数量相同。一条v形槽的宽度为0.1mm

光伏玻璃覆盖在硅太阳电池上表面，v形槽组位于硅太阳电池上表面栅线的正上方。

硅太阳电池上表面每条栅线正上方设置一个v形槽组，且每个v形槽组的端口宽度之和小于栅线间距。

一种减少太阳电池栅线遮挡损失的光伏玻璃结构及制的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：玻璃v型槽排布设计：设定栅线间距为d＝2.5mm，细栅宽度为w1＝0.1mm，玻璃厚度(包含贴片胶)为h＝2mm，设定排布的并列v型槽组位于栅线正上方，一条v型槽的宽度为0.1mm。

步骤二：确定玻璃v型槽角度与v型槽组宽度：根据玻璃厚度、贴片胶厚度对玻璃v型槽的角度进行设计，玻璃v型槽分布如图1所示。光从空气(n1＝1)减反膜入射到玻璃(n2＝1.5)。

在入射角为θ的条件下，通过v型槽区域进入玻璃的光线与玻璃夹角为：

β＝α+arcsin[n1/n2*cos(α+θ)]

δ＝α+arcsin[n1/n2*cos(α-θ)]

通过v型槽区域以外进入玻璃的光线与玻璃夹角为：

γ＝90°-arcsin[n1/n2*sin(θ)]

要保证入射到细栅正表面的入射光能够被折射到太阳电池受光面上，而不是折射到相邻细栅位置或者正下方细栅位置，应满足：

arctan(h/(d-l/2))<β<arctan(2h/l)

δ<arctan(2h/l)

γ<arctan(l/2h)

在单条v型槽宽度为0.1mm，v型槽组包含n＝12条并列v型槽，v型槽宽度l＝1.2mm、v型槽的夹角为2α＝60°时，得到满足条件的解，各参数数值见下表。

对满足上表条件的玻璃设计进行光路仿真，得到仿真阳光在不同入射角进入玻璃盖片后光路示意图见图4，可见采用上述设计方法准确性较高。

与现有技术相比：在光伏玻璃上设置v形槽组，减少了太阳电池表面栅线对太阳电池的遮挡效应，并能够通过计算获得满足最大入射角为θ条件下保持减遮挡效果的v型槽角度和v型槽组的宽度。

以上对本发明的一个实例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。