具有供电系统的光学装置的制造方法_2

文档序号:9620752阅读:来源:国知局
接线缆可能导致产品故障和构建的复杂化。
[0023]优选地,供电系统至少部分由框架所覆盖。所述框架还优选覆盖光学装置的部件,优选覆盖所述至少一个玻璃或聚合物区域的部分。如果光学装置是可切换窗,则所述框架优选为窗框架。将供电系统布置在所说明的空间或空隙中的另一个好处在于供电系统对于看着光学装置的观察者而言是不可见的。另外,供电系统被框架所覆盖,因而保护供电系统不受外部的力、灰尘、水分和直接的太阳辐射所影响。
[0024]术语“至少部分覆盖”意指至少70%、更优选为至少90%且最优选为至少95%的供电系统由框架所覆盖。在一个优选的实施例中,供电系统的所有部件完全被所述框架所覆盖。
[0025]优选地,控制器在电池中暂时储存(至少一个光伏元件的)生成的功率并且使用存储在电池中的功率来控制光学装置的状态。如果光学装置是可切换窗,那么具有光伏元件、控制器和电池的可切换窗的好处在于可切换窗不需要外部电力来切换可切换窗,并且可以减少穿过立面的线缆(用于外部电源)。优选地,至少一个光伏元件与所述至少一个玻璃或聚合物区域物理接触。在这样的物理接触的一个示例中,至少一个光伏元件附接和/或施加在所述至少一个玻璃或聚合物区域上,例如在所述至少一个玻璃或聚合物区域的侧面上。
[0026]优选地,至少一个光伏元件是薄膜。薄意指所述膜的厚度优选为小于90 μπκ更优选为小于50 μπι、最优选为小于10 μπι且特别优选为小于60nm。光伏元件的有用示例是有机光伏电池(0PV),如染料敏化太阳能电池(DSSC) (二氧化钛和有机染料的混合物)或有机/聚合物太阳能电池(聚合物和有机染料和富勒烯衍生物的混合物)。此外,如非晶硅(a-Si)、薄膜硅(TF-SI)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓砸化物(CIS或CIGS)的无机薄膜太阳能电池(TFSC)是有用的。一般而言,至少一个光伏元件优选吸收红外范围和紫外范围内的光。优选地,光伏元件具有大于30%、更优选为大于50%且最优选为大于70%的透明度。
[0027]用于至少一个光伏元件的电子器件优选不可见地位于光学装置的框架中。电子器件的所述位置的好处在于不会受到太阳的直接辐射,因而使其环境更加温和,减轻了对电子器件的寿命要求。在此实施例中,机械连接应该置于所述至少一个玻璃或聚合物区域和额外区域之间。
[0028]所述至少一个光伏元件优选用间隔件固定或固定在间隔件上。这样的间隔件是管或棒,用于隔开玻璃或聚合物区域(例如所述至少一个玻璃或聚合物区域和额外区域)以建造绝缘的玻璃或聚合物单元。所述至少一个光伏元件被布置为大致垂直于所述至少一个玻璃或聚合物区域的主延伸方向且被布置在此间隔件上面向装置的内部。因此,所述至少一个光伏元件被布置为与第三辅助平面或第四辅助平面平行。如果光学装置是窗,那么所述间隔件优选为窗间隔件。在这样的情况下,所述间隔件可以可选地包括窗控制器的固定处和光伏(PV)布线的引入处。如果使用多于一个光伏元件,那么所述多于一个光伏元件优选布置在所述间隔件的不同侧面上,面向装置的内部(见图8)。
[0029]将所提及的位置处的至少一个光伏元件集成在光学装置内且特别是与间隔件集成在一起的好处在于包括用于供电的PV元件的窗控制系统可以在与可切换玻璃窗元件分离的处理中制造。玻璃和间隔件在绝缘单元制造过程中结合。在此控制器设置在间隔件上的情况下,可以在常规的绝缘玻璃生产线上执行此过程,就如同其是常规窗一般。而且,窗控制器或PV的组装中的任何产率问题都不会影响可切换窗制造的产率(或反之亦然),因而节约了成本。
[0030]应注意,在此配置中,至少一个PV元件没有直接面向光。而且,因为光学装置(优选为可切换窗)通常置于绝缘玻璃单元的面向太阳的一侧,所以至少一个PV元件位于所述光学装置(例如,可切换窗)的后面。所以它们接收的光比将它们直接放在太阳下时所接收的光少得多。因此,令人惊讶地发现,这样的配置仍然提供了足够使光学装置全年操作的功率。使用PV元件的这个位置有很多好处。在间隔件上,PV元件不限制或阻碍透过光学装置(例如,可切换窗)的视野。而且,比起将PV元件平行地(扁平地)置于玻璃上的情况,所述位置不那么突出,因而具有美学优势。就此方案的稳健性而言,此位置被较好地保护以免受机械冲击的影响,也不受高温和直接辐射的影响。而且,此位置简化了绝缘玻璃单元的组装,因为具有间隔件的PV单元可以与玻璃或聚合物嵌板(pane)分开制备。因为玻璃或聚合物嵌板通常很沉并且需要一些机械处理,所以如果将昂贵的PV元件固定在玻璃或聚合物嵌板上,则对PV元件的机械冲击可能会造成生产损失。
[0031]优选多于一个(最优选为两个到四个)光伏元件被用于光学装置。至少一个光伏元件优选地置于间隔件的内部区域。间隔件的内部区域是面向光学装置内部的区域(见图8)。如果使用了多于一个光伏元件,那么所有或一些光伏元件被布置在间隔件的内部区域。优选使用分离的最大功率点跟踪装置(MPPT)。特别是在使用多于一个光伏元件的情况下,最大功率点跟踪装置连接至用于光学装置的每个侧面的光伏元件。最大功率点跟踪器是优化光伏元件所提供的电压和电流以得到最大功率输出的电子装置。由于太阳在空中的移动而使光学装置的每个侧面(因而具有光伏元件的间隔件的每个侧面)在白天期间经受不同的光强度,分离的MPPT确保了从每一条光学装置(太阳能电池)都提取最优功率。
[0032]在优选实施例中,供电系统可以从光学装置可逆地移除。在此具体实施例中,供电系统卡在光学装置上并且可以不损坏光学装置地移除。由于此配置,可以容易地替换供电系统,且有缺陷的供电系统不会导致获取全新的光学装置的需要。在此实施例中,供电系统不被布置在所述至少一个玻璃或聚合物区域和所述至少一个额外区域之间,而是在与第三辅助平面相隔小于15cm(因而在距离L以内)的所述至少一个额外的玻璃或聚合物区域和所述至少一个玻璃或聚合物区域的侧面上。
[0033]优选地,光学装置的有源矩阵包含液晶。
[0034]在优选实施例中,液晶是聚合物分散液晶、宾主液晶和/或聚合物稳定胆留相液晶。
[0035]在另一个实施例中,光学装置是电致变色装置或悬浮粒子装置。
[0036]优选地,光学装置是可切换层。可切换层是在电流或电压的影响下改变其透射性质的层。这些可切换层在本领域已知为可切换窗并且可以是电致变色层、PDLC(聚合物分散液晶)层、宾主液晶层、悬浮粒子装置或胆留相液晶层。
[0037]本发明还涉及用于作为上文段落中的光学装置的示例来说明的可切换窗的供电系统。所述供电系统包括至少一个控制器、至少一个能量储存系统(优选为至少一个电池),其中在一个实施例中所述供电系统能从可切换窗可逆地移除。“能可逆地移除”意指供电系统机械地并且电子地连接到可切换窗,其中供电系统的更换不破坏可切换窗。在本发明中,供电系统和可切换窗之间的简单的电连接对于光学装置而言不是能可逆地移除的。
[0038]优选地,供电系统可位于可切换窗的窗框架中,其中所述框架至少部分地覆盖光学装置(这意指所述框架至少部分地包围供电系统)。术语“可位于窗框架中”意指供电系统从窗的平面延伸不超过5mm,优选小于2mm。而且,因为窗框架的凹处可能含有水分,供电系统例如通过使用合适的灌封材料来密封以防止水分进入。
[0039]至少一个光伏元件优选是供电系统的部件。
[0040]对于针对光学装置描述的控制器、至少一个能量储存元件(电池)或光伏元件的所有实施例也可以用于并且优选用于供电系统。
【附图说明】
[0041]图1示意性地示出了结合光伏元件和光学装置的供电系统。
[0042]图2是示意性地示出了现有技术的供电系统的布置的侧视图。
[0043]图3是示意性地示出了现有技术的供电系统的布置的平面图。
[0044]图4示出了具有被设置为垂直于第一平面和第二平面的光伏元件的光学装置的两张照片。
[0045]图5示意性地示出了具有供电系统的布置的图4的示例的侧视图和垂直布置的光伏元件。
[0046]图6示意性地示出了具有供电系统的布置的图4的示例的平面图。
[0047]图7示意性地示出了用于供电系统的布置的另一个示例。
[0048]图8示意性地示出了作为具有供电系统和光伏元件的光学装置的可切换窗。
[0049]图9示意性地示出了第一辅助平面、第二辅助平面、第三辅助平面和第四辅助平面和距离L、L’和L”。
[0050]图10示出了置于光学装置的不同侧面上的不同的光伏元件在一个白天之内生成的功率。
[0051]图11a示出了在数月之内光伏元件上的垂直辐照度。
[0052]图lib示出了面向南的光学装置在数月之内的电池充电情况。
【具体实施方式】
[0053]在图1中示意性地示出用于光学装置的供电系统。在光照之下,光伏元件7 (也被称为PV 7)生成电功率
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