用于提高的光透射和/或光捕获的玻璃上的图案的制作方法
【专利说明】用于提高的光透射和/或光捕获的玻璃上的图案
[0001] 对相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月14日提交的发明名称为"Patterns On Glass For Increased Light Transmission And/Or Light Trapping'，的美国临时专利申请 No. 61/781678的权益，通过引用将申请No. 61/781678全文并入本文。
【背景技术】
[0003] 1.技术领域
[0004] 本发明涉及透明基板（例如，玻璃基板）上的图案，其用以提高光透射和/或光捕 获，更具体而言，涉及太阳能电池的玻璃盖板上的图案，其用以将S偏振光波转换成P偏振 光波，以提高通过盖板的光波透射和/或捕获内部反射光波，以提高太阳能电池的电输出。
[0005] 2.对现有技术的讨论
[0006] 当今的太阳能电池包括透明盖板，例如，处于单晶硅光伏模块之上的玻璃盖板。盖 板在使太阳能通过盖板抵达模块的同时保护模块使其免受有害环境影响，例如，雨、雪以及 风吹的岩肩，例如，风吹的尘土和石块。尽管透明盖板的使用是可接受的，但其存在限制。更 具体地（但有例外），太阳能是作为非偏振准直光波入射到玻璃盖板上的。本领域技术人员 认识到，在非偏振光以布鲁斯特角入射到玻璃盖板的外表面上时，所述非偏振光波将变成 偏振光波，其中，具有与入射面平行的电场的P偏振光波穿过玻璃盖板，而具有与入射面垂 直的电场的S偏振光波则被部分地从玻璃盖板和光伏模块反射开。
[0007] 可用的技术，例如，美国专利No. 4913520、5559634、5594830和5640480中所公开 的技术，可以将从玻璃盖板反射的S偏振光波转换成P偏振光波（下文称为"经转换的P偏 振光波"），并使P偏振光波和经转换的P偏振光波通过玻璃盖板，以提高盖板的光透射率。 当前可用的技术，例如，上文提到的专利中公开的技术所具有的缺陷在于，光源是稳定的， 光波沿设定且不变的路径传播，因而光波总是以布鲁斯特角入射到玻璃衬底的表面上，并 且要将S偏振光波转换成P偏振光波。就太阳能电池而言，光源是太阳，太阳沿某一路径运 行，因而太阳光线并不总是以布鲁斯特角入射到玻璃盖板上。可采用跟踪设备移动太阳能 电池，从而使玻璃盖板跟踪太阳的移动，使得太阳光线以布鲁斯特角入射到盖板上。但是， 本领域技术人员认识到，跟踪设备昂贵，而且必须保持在适当的工作条件下。
[0008] 与使光波透过玻璃盖板相关的另一限制是再次受到反射而通过玻璃盖板的光波 的损失。更具体而言，光波入射到玻璃盖板的第一表面上，入射到第一表面上的光波的一部 分穿过第一表面进入玻璃盖板体内，所述光的一部分被朝向玻璃盖板的相对的第二表面反 射。在玻璃盖板的相对的第二表面处，光波的一部分通过第二表面，一部分被向回朝向玻璃 盖板的第一表面反射，并通过该玻璃盖板的第一表面。
[0009] 现在可以认识到，提供透明板或基板将是有利的，其可以是但不限于显示器盖板 和/或用于太阳能吸收装置（例如但不限于太阳能电池）的盖板，所述盖板通过提高通过 透明板（例如但不限于显示器盖板和/或太阳能电池盖板）的阳光透射率而使当前可用盖 板的限制降至最低（即使不能消除）。
【附图说明】
[0010] 图IA是按照现有技术中的理解说明处于其各自平面内的P偏振光波和s偏振光 波的草图（sketch)。
[0011] 图IB是按照现有技术中的理解示出在布鲁斯特角为60°的情况下，处于不同入 射角处的P偏振光波和s偏振光波在其各自的入射平面内的典型百分比反射率的曲线图。
[0012] 图2是按照现有技术中的理解以布鲁斯特角" α "入射到玻璃表面上的光以及透 射的P偏振光波和反射的s偏振光波的侧视图。
[0013] 图3是按照现有技术的理解说明太阳在太阳能电池上方沿其路径移动的示意图。
[0014] 图4是具有结合本发明的特征的盖板的太阳能电池的侧视图。
[0015] 图5是本发明的布鲁斯特四面体的等角视图。
[0016] 图6是与图5的图示类似的说明本发明的布鲁斯特四面体的图示，其使得一个表 面或小平面（facet)朝逆时针方向旋转。
[0017] 图7是在透明基板的表面内具有本发明的布鲁斯特四面体腔室的透明基板的等 角视图。
[0018] 图8是具有本发明的两个布鲁斯特四面体腔室的结合（union)(下文又称为"单位 单元"或者由两个布鲁斯特四面体腔室构成的单位单元）的透明基板的平面图。
[0019] 图9是具有多个本发明的由两个布鲁斯特四面体腔室构成的单位单元的透明基 板的平面图。
[0020] 图10是在透明基板的表面上具有本发明的倒布鲁斯特四面体的透明基板的等角 视图。
[0021] 图11是具有本发明的两个倒布鲁斯特四面体的结合（下文又称为"单位单元"和 "由两个倒布鲁斯特四面体构成的单位单元"）的透明基板的平面图。
[0022] 图12是具有多个本发明的由两个倒布鲁斯特四面体构成的单位单元的透明基板 的平面图。
[0023] 图13是示出根据本发明的教导的用于提高光捕获的内部反射光线的路径的草 图。
[0024] 图14是本发明的棱锥四面体的等角视图。
[0025] 图15是与图14的图示类似的示出本发明的棱锥四面体的图示，其使得一个表面 和小平面朝逆时针方向旋转。
[0026] 图16是具有本发明的两个棱锥四面体腔室的结合（下文又称为"单位单元"或者 "两个棱锥四面体腔室构成的单位单元"）的透明基板的等角视图。
[0027] 图17是具有本发明的两个倒棱锥四面体的结合（下文又称为"单位单元"和"由 两个棱锥四面体构成的单位单元"）的形状的透明基板的等角视图。
[0028] 图18是具有多个本发明的由两个棱锥四面体腔室构成的单位单元的本发明的透 明基板的平面图。
[0029] 图19是具有多个本发明的棱锥四面体单位单元的形状的本发明的透明基板的平 面图。
[0030] 图20是具有采用计算机生成的带有日期的点绘制的曲线的曲线图，其示出在各 种入射角上透明基板对于太阳能的吸收，所述透明基板包括结合了本发明的特征的透明基 板。
【发明内容】
[0031] 本发明涉及一种用于将s偏振光波转换成转换p偏振光波的透明体。在本发明 的一个非限制性实施例中，所述透明体包括但不限于具有第一主表面和相对的第二主表 面的透明基板；包括但不限于点A、B、C、D的四面体，其中，其中，第一三角形小平面是由在 点A-B-D之间延伸的边定义的，第一小平面在点A处的边对向第一角度，第一小平面在点 B处的边对向第二角度，其中，所述第一和第二角度彼此相等；第二三角形小平面是由在点 A-B-C之间延伸的边界定的，第二小平面在点A处的边对向第三角度，第二小平面在点B处 的边对向第四角度，所述第三和第四角度彼此相等；第三小平面是由在点B-C-D之间延伸 的边界定的，第四小平面是由在点A-C-D之间延伸的边界定的，所述第一小平面的处于透 明基板的第一主表面的平面内，所述第二、第三和第四小平面的每个的表面具有反射表面。
[0032] 此外，本发明涉及一种用于捕获内部反射光的透明体。在本发明的一个非限制性 实施例中，所述透明体包括但不限于具有第一主表面和相对的第二主表面的透明基板；包 括点E、F、G、H的四面体，其中，第一三角形小平面是由在点E-F-H之间延伸的边定义的，第 一小平面在点E处的边对向第一角度，第一小平面在点F处的边对向第二角度，第一小平面 在点H处的边对向第三角度，其中，所述第一、第二和第三角度彼此相等；第二三角形小平 面是由在点E-F-G之间延伸的边界定的；第二小平面是由在点F-G-H之间延伸的边界定的， 第四小平面是由在点E-G-H之间延伸的边界定的，所述第一小平面的边处于透明基板的第 一主表面的平面内，所述第二、第三和第四小平面的每个的表面具有反射表面。
【具体实施方式】
[0033] 文中采用的所有数字，例如，那些表示值、范围、量或百分数的数字，除非另行明确 指出，否则都应理解为带有修饰词"大约"，即使该词并没有明确出现。在提及任何值的数值 范围时，应当将这样的范围理解为包括处于所陈述的范围的最小值和最大值之间的每一数 字和/或分数。例如，范围" 1到10"是指包括处于所列举的最小值1和所列举的最大值10 之间的（含这两个值的）所有子范围，也就是说，具有大于等于1的最小值和小于等于10的 最大值。而且，文中采用的词语"在……之上施加"和"在……之上淀积"是指在上面施加和 沉积但未必发生表面接触。例如，将一个表面、物品、膜或部件"施加"、"淀积"到另一表面、 物品、物品的膜或部件或者设备之上不排除物品的表面之间或者物品或设备的部件之间分 别存在材料。
[0034] 在讨论本发明的非限制性实施例之前，应当理解本发明在应用方面不限于文中示 出和讨论的具体非限制性实施例的细节，因为本发明能够包含其他实施例。此外，文中采用 讨论本发明的术语只是用于描述目的而非限制目的。此外，除非另行指出，否则在下面的讨 论中，类似的附图标记表示类似的元件。
[0035] 在下文的讨论当中，本发明的非限制性实施例涉及用于可以是但不限于太阳能电 池的太阳能吸收装置的透明盖板。但是，本发明不限于此，可以采用光波能够通过的任何类 型的基板来实践本发明，其中所述基板例如可以是但不限于透明办公室隔断，例如，玻璃办 公室隔断；具有透明嵌板（例如，玻