专利名称：具有反射元件的双面光伏模块及其制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏模块。更具体地说，本发明涉及具有改善的转换效率的双面光伏模块。
背景技术：
双面光伏模块在专利文献中是已知的，例如
美国专利公开物No. 2006/027^98描述了一种能量转换系统，其包括具有平表面和图案化表面的第一光学盖子。图案化表面被配置成从平表面接收太阳能，然后聚集并引导太阳能。该系统还包括在第一光学盖子和第二光学盖子的图案化表面之间的光伏电池层。 光伏电池层据说被配置成从图案化表面接收太阳能以转换成电能。美国专利公开号No. 2007/0107773描述了一种包括双面电池的双面光伏装置， 该双面电池包括具有第一表面和第二表面的半导体层、形成在半导体层的第一表面上的第一钝化层和形成在半导体层的第二表面上的第二钝化层、和形成在第一和第二钝化层上并选择性地连接到半导体层的多个金属化物。这些金属化物中的至少一些据说具有相对小的宽度和从第一和第二钝化层向上延伸的相对大的高度。美国专利公开号No. 2008/0041436描述了一种双面光伏器件，其包括导电且反射光的核、多个半导体层、电流收集表面电极和抗反射层的系统。美国专利公开号No. 2008/0066801描述了一种由多个基本矩形的光伏模块制成的轻光伏系统，所述光伏模块由轻支撑板和光伏面板构成，所述轻支撑板和光伏面板在基板上以行和列的形式布置成毗连关系并通过框架之间的榫形接合彼此连接，所述框架利用将光伏面板保持在框架上的夹条将支撑板连接到面板，所述光伏模块还包括至少一个延伸线，其沿如附着到用于保持该系统的子结构的所述行和列之一延伸。美国专利公开号No. 2008/0257399描述了一种薄膜太阳电池及其制造方法。太阳电池具有第一和第二透明基板、第一和第二太阳电池模块和绝缘层。第一太阳电池模块形成在第一透明基板上，并具有金属层作为第一太阳模块的电极之一和作为光反射层。绝缘层据说形成在第一太阳电池模块的金属层上。第二太阳电池模块据说形成在绝缘层和第二透明基板之间。美国专利公开号No. 2008/0257400描述了一种全息摄影增强的光伏太阳模块， 其包括具有基本平行的内和外主表面的第一基板，第一基板是光学透明的并具有在其第二主表面上的透射光栅；具有基本平行的内和外主表面的第二基板，第二基板具有在其内主表面上的反射光栅；和插入在透射光栅和反射光栅之间并垂直于其取向的至少一个太阳电池。美国专利公开号No. 2009/0120486描述了安装在操作位置的第一和第二太阳面板，每个面板包括面向上和面向下的光伏表面，其被配置成从光产生电。面向下的光伏表面在反射表面上被隔开。第一和第二面板在第一方向上被间隔开第一面板在第一方向上的宽度的大约25%到大约100%的间隔距离。据说一些向下指向的光线可能照在面板的面向上的光伏表面上。还据说其它向下指向的光线可能通过第一和第二面板之间并被反射表面向上反射以照在面板的面向下的光伏表面上。
发明内容
本发明涉及改善的双面光伏模块，其通过利用至少一个反射元件，在双面模块的两侧都不暴露于直接太阳辐射的应用中比已知的光伏模块更有效地将太阳辐射转换成电能。更具体地说，本发明的光伏(PV)模块包括具有第一和第二主表面的基板材料片， 其对于太阳辐射(例如钠钙硅玻璃)是基本透明的。在透光基板的第一主表面上方，布置光活材料。光活材料可以采用被涂覆的聚合物膜的形式，其被附着到第一主基板表面，或者光活材料可以是布置在第一主基板表面上的多层薄膜涂覆原料。在透光基板的第二主表面上，布置高反射材料，其形成至少一个反射元件，其通过该透光基板片将太阳辐射的一部分反射回。 在其它实施例中，本发明的PV模块可以是层叠结构，其中如上所述地PV材料布置在两个玻璃片之间，或者其可以是绝缘玻璃(IG)单元，其中在两片透光材料之间布置光活涂层，该层叠组件借助隔离物/空气/真空区域与至少一个玻璃片隔开，该非层叠玻璃片具有布置在其一个主表面上的反射材料。
当根据附图考虑时从下面的详细描述，本发明的上述以及其它优点将对于本领域技术人员容易变得明显，在附图中
图1示出本领域中已知的常规双面PV模块。图2示出根据本发明的双面PV模块的单片实施例。图3示出根据本发明的双面PV模块的层叠结构实施例。图4示出根据本发明的双面PV模块的绝缘玻璃(IG)单元实施例。
具体实施例方式本发明涉及改善的双面光伏模块10，其通过利用至少一个反射元件，比已知的光伏模块更有效地将太阳辐射转换成电能。更具体地说，本发明的光伏(PV)模块10包括一片或多片基板材料12，其对于太阳辐射(例如钠钙硅玻璃，优选是最小吸收的低铁钠钙硅玻璃)是基本透明的。在至少一个玻璃片12的第一主表面14上，布置光伏材料16。光伏材料16可以采用被涂覆的聚合物膜的形式，其被附着到第一主基板表面14，或者光活材料16可以是通过例如化学汽相沉积、真空溅射或其它合适的沉积方法布置在第一主基板表面14上的多层薄膜涂覆叠层。在至少一个玻璃片12之一的第二主表面18上，布置反射层20，其是在所选光活材料的带隙之上的高反射的电磁太阳辐射。该反射层20优选具有这种辐射的75%或更多的反射率，优选85% 或更多。反射层20可以例如由金属、金属氧化物等的薄膜、常规玻璃镜或抛光的金属片形成。在其它实施例中，本发明的PV模块10可以是层叠结构，其中如上所述地光伏材料16布置在两个玻璃片22、对之间，或者其可以是绝缘玻璃(IG)单元，其中光活涂层16布置在两片透光材料22J4之间，该层叠组件借助隔离物/空气/真空区域观与至少一个玻璃片沈隔开，玻璃片沈在间隙观两端被隔开，具有布置在其一个主表面上的反射材料20。 优选地，设置在该隔开的片沈上的反射材料20至少提供在所选光活材料16的带隙中的电磁太阳辐射的适度反射率，优选为这种辐射的15%。层20还可以如上所述是高度反射的。 反射材料20优选被设置在#3表面上，但是还可以被设置在外部或M表面上。在一些实施例中，可以优选地形成片22、24J6中的每一个，使得整个IG单元保持透明。在本发明的PV模块10是对于太阳辐射12基本上透明的单片材料(例如低铁钠钙硅玻璃)的情况下，光活材料16，例如，氧化钛、镉/碲化物、非晶硅、结晶二氧化硅，优选被布置在基板的第一主表面14上，即最接近直接红外辐射源的主基板表面。在光活材料16 被布置在附着到基板的一片聚合物材料上的情况下，这种被涂覆的聚合物材料可以例如是聚酯薄膜型热镜膜、PVB、PVC、EVA等。如果光活材料16通过之前所述的方法之一被直接沉积在基板表面14、18上，则其可以是通过包括多种CVD和溅射涂覆技术的任何适当方法沉积的多层膜堆叠的形式。在本发明的单个片12或单片实施例中，反射材料20，例如银、铬和铝，被布置在基板12的第二主表面18上，即距离直接红外辐射源最远的表面。在反射层20具有85%或更大的反射率的情况下并且在光活材料16通常具有7-8% 或更大的转换效率的情况下，根据单片实施例由PV模块10产生的增加的电能被估计为大于已知的双面PV模块3%到55%。在本发明的双面PV模块10是层叠结构的情况下，可以利用与上述用于单片实施例的相同材料中的许多材料。如前所述，在层叠实施例中优选的是PV材料和反射材料20被保护在两个玻璃片之间，所述两个玻璃片通过任何适当的结合方法被粘性地结合，其保护最接近直接红外辐射源的玻璃片的红外光透射特性。在层叠实施例中，根据本发明的可以由PV模块产生的增加的吸收或电能优选为大于已知的双面PV模块3%到55%。当然，光活材料16和反射材料20在层叠结构的该至少两个玻璃片的主表面上的其它布置是可以的。在本发明的双面PV模块10是绝缘玻璃单元的情况下，两个或更多个玻璃片22、 24,26被布置成平行的间隔开的关系。在一种配置中，如图4所示，光活材料16优选布置在最接近直接红外辐射源的玻璃片的第二(#2)主表面上，该第二表面被暴露于两个玻璃片之间的空间。如前所述，反射材料20优选被布置在第二玻璃片的第一主(#3)表面上，使得其类似于光活材料16被暴露于两个玻璃片之间的空间30。在这种配置中，适当的光活材料16和适当的反射材料20包括例如这里之前所提到的那些。在这种配置中，根据本发明由双面PV模块产生的增加的吸收或电能被估计为大于已知的双面PV模块21到50%。实例
本发明的反射元件的使用的益处由表1示出，其中在层叠双面PV组件中具有提高的百分比反射系数的元件被计算以提高光吸收系数，尤其是在可见光谱中，更特别地在550nm。 吸收系数的提高基于由Konarka制造的光活元件Power Plastic 的利用。表 权利要求
1.一种用于建筑物和建造物的双面光伏模块，包括具有第一和第二主表面的透光基板材料片，基板的第一主表面适于朝向太阳辐射源取向，第二主表面适于朝向建筑物的外表面或内部空间取向；一层或多层材料，其单独地或者组合地包括布置在透光基板的第一主表面上方的光活结构，所述光活结构具有第一和第二激活表面；以及布置在基板的第二主表面上方的至少一个反射元件，使得穿过所述透光基板片的太阳辐射的一部分从反射元件通过透光基板被反射回到光活结构；以及光活结构被在第一激活表面上的两个直接入射太阳辐射接触并且被第二激活表面上的诸如由所述至少一个反射元件引导至此的入射太阳辐射的被反射的部分接触。
2.根据权利要求1所述的双面光伏模块，其中该模块还包括用于收集通过由光活结构进行的辐射能转换产生的直流电流的装置。
3.根据权利要求2所述的双面光伏模块，其中该模块还包括用于将直流电流转换成交流电流的变换器。
4.根据权利要求1所述的双面光伏模块，其中透光基板材料包括玻璃。
5.根据权利要求4所述的双面光伏模块，其中玻璃基板包括低铁含量的钠钙硅玻璃。
6.根据权利要求1所述的双面光伏模块，其中所述至少一个反射元件包括具有>10% 的反射率的金属或金属氧化物膜。
7.根据权利要求6所述的双面光伏模块，其中所述金属或金属氧化物膜是选自包括铬、铝、银和硅石的组的一种。
8.一种用于建筑物和建造物的双面光伏模块，包括布置成平行关系的第一和第二透光基板材料片，其均具有第一和第二主表面；布置在两个透光基板片之间并被结合到第一玻璃片的第二主表面和第二玻璃片的第一主表面以便形成叠层的具有两个主表面的透光聚合材料片；布置在透光聚合材料的主表面中的至少一个上以形成光活结构的光活材料；以及布置在第二个透光基板材料片的第一和第二主表面中的至少一个上方的至少一个反射元件，使得穿过该透光基板片的太阳辐射的一部分从反射元件通过透光基板被反射回到光活结构，其中光活结构被两个直接入射太阳辐射以及被诸如由所述至少一个反射元件引导至此的入射太阳辐射的被反射的部分激活。
9.根据权利要求8所述的双面光伏模块，其中透光基板材料包括玻璃。
10.根据权利要求8所述的双面光伏模块，其中被涂覆的透光聚合材料是选自包括聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、EVA和聚酯薄膜的组的一种。
11.根据权利要求8所述的双面光伏模块，其中所述至少一个反射元件包括具有> 10%的反射率的金属或金属氧化物膜。
12.根据权利要求11所述的双面光伏模块，其中所述至少一个反射元件包括具有> 50%的反射率的金属或金属氧化物膜。
13.一种用于建筑物和建造物的双面光伏模块，包括处于平行关系的第一和第二基本透明的玻璃片，其具有结合地布置在其间的聚合光活结构以形成叠层；处于与所述叠层平行、被间隔开的关系、具有第一和第二主表面的至少第三玻璃片；在所述叠层和所述至少第三玻璃片之间限定空间的隔离物元件； 布置在所述至少第三玻璃片的第一和第二主表面中的至少一个上方的至少一个反射元件，使得穿过所述叠层以及所述叠层和所述至少第三玻璃片之间的空间的太阳辐射的一部分被从所述至少一个反射元件反射回到光活结构，其中光活结构被两个直接入射太阳辐射以及被诸如由所述至少一个反射元件引导至此的入射太阳辐射的被反射的部分激活。
14.根据权利要求13所述的双面光伏模块，其中所述至少一个反射元件是基本不透明的。
15.根据权利要求13所述的双面光伏模块，其中所述至少一个反射元件是透光的。
全文摘要
为了在建筑物和建造物中使用，一种双面光伏模块，具有布置在透光基板的表面上的至少一个反射元件，使得穿过透光基板片的太阳辐射的一部分从反射元件被反射以便能够通过光伏模块的光活部分转换成电能。
文档编号H01L31/048GK102473782SQ201080029365
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月28日 优先权日2009年6月30日
发明者E. 维德纳 S. 申请人:皮尔金顿集团有限公司