专利名称：带纹理的透明板和这种板的制造方法
技术领域：
本发明涉及透明板，该透明板在其表面中的至少一个上包括多个几何花纹，所述几何花纹相对于表面的组件平面起伏。本发明还涉及一种组件，该组件包括这种透明板和能够采集或发出辐射的元件。此外，本发明涉及此类透明板的制造方法。特别地，能够采集辐射的元件是能够采集来自于辐射的能量并将来自于辐射的能量转换为电能的元件，例如光伏单元。特别地，能够发出辐射的元件是能够将电能转换为辐射的元件，例如有机发光二极管(OLED)。
背景技术：
传统地，光伏模块或OLED装置包括作为前衬底或玻璃功能衬底的透明板，该透明板保证能量转换元件(即光伏单元或OLED结构)的机械防护，同时允许辐射向着或来自这些能量转换单元的良好传输。特别地，该透明板可以由透明玻璃构成，该透明玻璃优选地是清澈或特别清澈的，并具有很低的铁氧化物的含量，例如由Saint-Gobain Glass以系列 “DIAMANT“或“ALBARIN0，，投放市场的玻璃。用于提高光伏模块或OLED装置的能量转换效率的一个策略在于通过限制入射在板上的辐射的反射来改善形成前衬底的板的传输特性，其中反射在光伏模块的情况下来自于空气，而在OLED装置的情况下则来自于装置的内部。为此，已知通过使板朝向能量转换元件对面的表面设有多个相对于该表面的组件平面凸起或凹陷的起伏的几何花纹来至少使该表面带有纹理。在本发明中，带纹理的表面的组件平面是包括该表面的不属于花纹的点的、或在拼接花纹的情况下包括在花纹之间的拼接点的平面。特别地，花纹可以是金字塔形或锥形，或是具有优先纵向方向的花纹(例如槽或肋)。然而，借助于使用现有技术的、作为能量转换装置的前衬底的带纹理板所允许的效率的提高仍然是有限的。实际上， 传统的纹理处理技术、尤其是通过轧制的纹理处理技术(例如专利申请W0-A-03/046617、 W0-A-2005/111670和W0-A-2007/015019中所述的那些)目前不允许获得理想的几何花纹。
发明内容
本发明正是旨在通过提出一种透明板来特别地解决该缺陷，该透明板具有优化的传输入射在板上的辐射的特性，并在该板作为前衬底集成在能量转换装置(例如光伏模块或OLED装置)中时特别地允许优化入射在板上的辐射向着或来自装置的能量转换元件的传输，由此使得能够相对于现有技术的装置提高该装置的效率。为此，本发明的主题在于一种单片透明板，该单片透明板在其至少其中一个表面上包括至少一个区域，该区域通过相对于所述表面的组件平面起伏的几何花纹而带有多个纹理，每个花纹都具有平行于组件平面的横截面，该横截面在远离板的前述表面的同时、从基部开始直至花纹的顶点逐渐减小，其特征在于，带纹理的区域的区带的面积占带纹理的区域的总面积的35%以下，对于这些区带相对于整体平面该区带的倾斜角小于30°，其特征还在于
-或者(i)每个花纹的厚度对板的厚度的比值P具有大于或等于0.2的给定数值，并且板的厚度包括在从4. 5mm至8mm的范围内；-或者(ii)板的厚度具有包括在从3mm至8mm的范围中的给定数值，并且每个花纹的厚度对板的厚度的比值P大于或等于0.3。在本发明中，透明板是至少在对于装置的能量转换元件有用的、或由装置的能量转换元件所发出的波长范围中透明的板，其中该板用于作为前衬底集成在该装置中。作为示例，在包括基于多晶硅的光伏单元的光伏模块的情况下，板有利地在包括在400nm和 1200nm之间的波长范围中是透明的。此外，在本发明的范围中，板是单片的指的是花纹与板是单块的，并例如在板的模制过程中或通过板的轧制经由板的表面的局部变形来成形。因此，板的花纹具有与板相同的化学组成。另外，在本发明中，相对于平面起伏的花纹是相对于该平面凸起或凹陷的花纹。单独地或根据所有技术上可能的组合，按照根据本发明的板的其它有利的特征-每个花纹在沿着通过花纹的顶点并垂直于组件平面的至少一个平面的横截面上由两个侧部来限定范围，每个侧部都按照相对于整体平面不为零的平均倾斜角而倾斜，带纹理的区域的区带构成花纹的一个侧部与花纹的另一侧部或相邻花纹的侧部的连接区域， 对于这些区带相对于整体平面该区带的倾斜角小于30° ；-板具有包括在3mm和8mm之间的厚度；-每个花纹都具有大于或等于0.5mm的厚度；-花纹的每个侧部相对于整体平面的平均倾斜角包括在40°和65°之间，优选地包括在45°和60°之间；-对于每个花纹的厚度对板的厚度的比值P的给定数值，板的厚度具有优选数值，该优选数值对应于入射在板的所述表面上的辐射穿过该板的最大传输；-当满足条件(i)时，每个花纹的厚度对板的厚度的比值P大于或等于0.25 ；-当满足调节⑴时，每个花纹的厚度对板的厚度的比值P大于或等于0.3 ；-板由玻璃、优选地由清澈或超清的透明玻璃构成；-板由透明聚合材料构成；-花纹是拼接的；-花纹是彼此相同的；-花纹以随机的方式分布在表面上；-花纹是具有不为零的顶点半角的金字塔形或锥形；-每个花纹的基部都嵌在直径小于或等于5mm的环中；-花纹是槽或肋；-板通过轧制获得；-板通过模制获得。本发明的主题还在于一种组件，该组件包括如上所述的透明板和能够采集或发出辐射的元件，该元件相对于板被布置为能够采集穿过板的辐射或能够发射穿过板的辐射， 板的带纹理的表面指向该元件的对面。最后，本发明的主题在于如上所述的板的制造方法，在该制造方法中，在由透明材料制成的板的至少一个表面上通过使每个花纹的厚度最大化来形成相对于表面的组件平面起伏的几何花纹。有利地，通过板的轧制来形成花纹。作为变型，可以通过板的模制来形成花纹。根据该制造方法的第一变型，对于花纹的给定周期，通过使花纹侧部相对于表面的整体平面的平均倾斜角最大化来使每个花纹的高度最大化。根据该制造方法的第二变型，对于每个花纹的侧部相对于表面的组件平面的给定的平均倾斜角，通过使花纹周期最大化来使每个花纹的深度最大化。
在以下仅示例地参照附图而给出的根据本发明的板和组件的三个实施例的说明中，本发明的的特征和优点将变得显而易见。在这些附图中-图1是根据本发明的第一实施例的带纹理的透明板的透视图；-图2是包括作为前衬底的图1的板的光伏模块的部分示意横向剖视图；-图3是包括作为前衬底的根据本发明的第二实施例的带纹理的透明板的光伏模块与图2类似的剖视图；-图4是包括作为前衬底的根据本发明的第三实施例的带纹理的透明板的光伏模块与图2类似的剖视图；-图5是包括作为前衬底的现有技术的带纹理的透明板的光伏模块与图2类似的剖视图，其中该现有技术的带纹理的透明板具有与图2至图4的板相同的玻璃基质。
具体实施例方式在图1和图2中示出的本发明的第一实施例中，根据本发明的透明板1是经轧制和印制的超清透明玻璃板，该板在其表面3上包括由拼接的金字塔形花纹5的组合所构成的凸起的纹理。如在1中可见，表面3的金字塔形花纹5沿着波浪形线L排列。在本发明中，花纹5的排列线L是由以相互相邻的方式布置成行列的金字塔形花纹的连续相同的边形成的线。在图1所示出的实施例中，沿着每条排列线L的连续金字塔形花纹5的边的纵向方向按照步长来改变。因此，在排列线L的整体或总体方向上迭加单独的金字塔形花纹的边的方向的变化，这造成使排列线L呈波浪形。如在申请W0-A-2006/134301中所述，金字塔形花纹5在表面3上的这种随机分布允许减小板1上的反射在每个单独的反射角中的平均绝对强度，并允许避免在反射方向和非反射方向之间的明显转变。由此使得板1更均勻，以及最小化眩光风险。在图2中部分并示意地示出了根据本发明的光伏模块10，其包括作为前衬底的板 1。如在该图中所示，设有纹理5的板1的表面3指向辐射在模块10上的入射侧。在该实施例中，与前表面3相对的板1的表面4整体是平的，并布置在一个或多个光伏单元9的对面。该或每个光伏单元9的能够保证将来自于入射在单元上的辐射的能量转换为电能的吸收层可尤其是基于非晶或微晶硅或基于碲化镉的薄层。在该情况下，以已知的方式， 每个带薄层的单元9都包括从板1的表面4开始的以下层的连续堆叠
-透明导电层，其尤其是基于透明的导电氧化物(英语为“Transparent Conductive Oxide”或TC0)，其构成单元的前电极；-吸收层；-形成单元的后电极的导电层。实际上，该或每个单元9固定在模块10的前衬底1和未示出的后衬底之间。作为变型，该或每个单元9的吸收层可以是由包括铜、铟和硒的黄铜矿构成的所谓CIS吸收层的薄层，该薄层可能地添加有镓(CIGS吸收层)、铝或硫。在该情况下，带薄层的该或每个单元9都包括类似于如上所述的堆叠，此外在单元9的前电极和板1的表面 4之间布置未示出的聚合中间叠片，以保证模块10在其组装时的良好粘附。中间叠片特别地可以由聚乙烯(PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)构成。根据另一变型，该或每个单元9都可以基于构成PN结的单晶或多晶晶圆或硅饼构成。在图3至图5中示出了光伏模块110、210和310，它们分别包括作为前衬底的根据本发明的第二实施例的透明板101 ；根据本方面的第三实施例的透明板201 ；现有技术的透明板301。板101、201和301由具有与构成板1的玻璃相同成分的超清透明玻璃制成，并且位于与模块10的光伏单元9类似的一个或多个光伏单元109、209或309之上。板101、 201和301中的每个都包括前表面103、203或303，这些前表面用于指向辐射在模块上的入射侧，其设有类似于板1的纹理的金字塔形纹理，该金字塔形纹理由基于平行四边形并具有不为零的顶点半角的多个拼接的金字塔形花纹105、205或305形成。现有技术的板301的金字塔形花纹305中的每个都基于边为2mm的平行四边形和大约为45°的顶点半角。因此，每个金字塔形花纹305都由四个侧部307来限定范围，这些侧部每个都按照相对于带纹理的表面303的整体平面π大约为45°的倾斜角α3(17倾斜。 每个花纹305都具有相对于平面π凸起的Imm的厚度^l5，以使得带有其纹理的板301的总厚度e301为4mm。根据本发明的第一实施例的板1的金字塔形花纹5中每个都由四个侧部7来限定范围，这些侧部每个都按照相对于带纹理的表面3的整体平面π的倾斜角Ci7倾斜。第一实施例的板1与现有技术的板301的不同之处在于一方面第一实施例的板1带有其纹理的总厚度ei为6mm，而不是4mm的￠3,，另一方面每个金字塔形花纹5都具有相对于表面3的整体平面π凸起的1. 5mm的厚度e5，而不是Imm的 5。板1和301因此具有相同的花纹厚度^Ve3tl5相对于板厚度ei、e3(11的比值P = 0.25。由图2和图5的比较所示，板1的每个花纹5的基部具有与板301的花纹305的基部相同的尺寸，即具有2mm的边的平行四边形基部，但每个花纹5的顶点半角大约为33°，而不是板301的花纹305的45°。换句话说，对于相同的花纹周期P5、P3tl5，通过相对于花纹305的侧部307的倾斜角α 307来增大花纹5的侧部7的倾斜角α 7，从而相对于现有技术的板301的每个花纹305的厚度e3(15增大了第一实施例的板1的每个花纹5的厚度e50相同地，根据本发明的第二实施例的板101的金字塔形花纹105中每个都由四个侧部107来限定范围，这些侧部每个都按照相对于带纹理的表面103的整体平面π的倾斜角α1(17倾斜。与在第一实施例中相同，板101带有其纹理的总厚度e-为6mm，而不是现有技术的板301的4mm的，并且板101的每个金字塔形花纹105都具有相对于表面103的整体平面π凸起的1. 5mm的厚度e1(15，而不是现有技术的板301的花纹305的Imm的e3(15。 板101和301因此具有相同的花纹厚度e1Q5、e3Q5相对于板厚度e1Q1、e3Q1的比值P=O. 25。 图3和图5的比较示出每个花纹105的顶点半角等于板301的花纹305的顶点半角，即大约45°，但是每个花纹105的基部都具有3mm的边，而不是板301的花纹305的2mm。换句话说，对于起伏的花纹的侧部107、307的相同的倾斜角α1(17、α 3(17，通过相对于花纹305的周期Ρ3。5来增大花纹105的周期p1(l5，从而相对于现有技术的板301的每个花纹305的厚度 e305增大了第二实施例的板101的每个花纹105的厚度e1Q5。根据第三实施例的在图4中可见的板201与现有技术的板301的不同之处在于， 每个金字塔形花纹205都具有相对于表面203的整体平面π凸起的1. 2mm的厚度^15，而不是Imm的^15，板201带有其纹理的总厚度^11等于板301的厚度^11，即4mm。因此，对于相同的板厚度^11 A3qi，板201的花纹205的厚度^15相对于板201的厚度^11的比值P 等于0.3，而不是对于现有技术的板301的0.25。板201的每个金字塔形花纹205由四个侧部207来限定范围，这些侧部每个都按照相对于带纹理的表面203的整体平面π的倾斜角α2(17倾斜。图4和图5的比较示出板201的每个花纹205的基部具有与板301的花纹 305的基部相同的尺寸，即具有2mm的边的平行四边形基部，但每个花纹205的顶点半角为大约40°，而不是板301的花纹305的45°。换句话说，对于相同的花纹周期!)2(15、P3tl5，通过相对于花纹305的侧部307的倾斜角α 307来增大花纹205的侧部207的倾斜角α 207,从而相对于现有技术的板301的每个花纹305的厚度e305增大了第三实施例的板201的每个花纹205的厚度^15。有利地，根据本发明的板的纹理通过对最初是平的玻璃板的表面进行轧制来实现，玻璃被加热到借助于固体物体(例如金属辊)能够使其表面变形的温度，其中该固体物体在其表面上具有与要成形的纹理相反的形状。作为变型，纹理可以通过模制来获得。对于这两个纹理处理技术(轧制和模制)，当所追求的纹理包括具有平侧部和尖角的花纹时，例如在金字塔形、锥形或具有三角形或梯形横截面的肋或槽类型的花纹的情况下，所形成的花纹不具有完美的几何形状。因此，对于这些不同的花纹形状，每个花纹的顶点和包围每个花纹的凹陷被修圆，如对于图2至图5的金字塔形花纹通过曲率半径R和r 的标示而示意地示出的那样。由于通过轧制或模制来制造的特殊条件，在纹理的顶点处的曲率半径R和在凹陷处的曲率半径r随着起伏的花纹的厚度变化不大。通过轧制来制造的条件造成在纹理的顶点处的曲率半径R大于在纹理的凹陷处的曲率半径r。8、108、208、308 标出板 1、101、201 或 301 的花纹 5,105,205,305 的侧部 7、107、 207,307与花纹的另一侧部或相邻花纹的侧部的连接区，对于这些区，区的每个点处相对于整体平面Ji的倾斜角α8、α 108> α 208> α3(18小于30°。这些连接区8、108、208、308对应于板的金字塔形纹理5、105、205或305的修圆的顶点和凹陷。现有技术的板301的连接区308(对于这些连接区308相对于带纹理的表面303的整体平面π的倾斜角α 308小于 30° )的面积S3tl8相对于板301带纹理的总面积33(11的比值为大约36%。相比而言，根据本发明的每个板1、101或201的连接区8、108、208(对于这些连接区相对于带纹理的表面 3、103、203的整体平面π的倾斜角α 8、α 1(18、α 208小于30° )的面积S8、S108, S208相对于板的带纹理的总面积S1, S101, S201的比值小于30%.对于根据本发明的板1、101、201，该比值的减小是由于相对于现有技术的板301的花纹305的厚度e3(15增大了根据本发明的板的花纹5、105、205的厚度e5、e1(15、e205的。在图2至图5中，借助于虚线以极为示意的方式示
出了面禾只 S8λ S108、S208、S30S 禾口 Si、S10I、S20I、S30IO作为变型，连接区8、108、208、308可以定义为板的花纹的侧部7、107、207、307与
花纹的另一侧部或与相邻花纹的侧部的连接区，对于这些连接区，区的每个点处相对于整体平面η的倾斜角α8、α108> α 208> α 3(18小于40°。根据该定义，现有技术的板301的连接区308(对于该连接区308相对于带纹理的表面303的整体平面π的倾斜角α 3(18小于 40° )的面积^㈤相对于板301带纹理的总面积^叭的比值为大约60%，而根据本发明的每个板1、101或201的连接区8、108、208 (对于这些连接区相对于带纹理的表面3、103、203 的整体平面π的倾斜角α8、α108> α2(18小于40° )的面积&、S1(18、S2tl8相对于板的带纹理的总面积Sp Sltll、S201的比值小于45%。下表1示出了相对于参考光伏模块的效率的零入射角的效率的提高ε1(ι(0° )、 ε πο(0° )、ε210(0° )和h10(0° )，以及分别对于模块10、模块110、模块210和模块310 的所有入射角的总的年效率的提高ε κ)、εη。、ε21。和ε 31Q，这些提高通过板1、101、201和 301的表面结构的光学模拟来确定。参考模块与模块10、110、210、310的不同之处仅在于参考模块的前衬底是不带纹理的、具有与带纹理的板1、101、201和301相同的玻璃成分的透明板。通过使用在德国科隆的直接光照数据来获得总的年效率的结果ε 10> ε πο> ε 21。和
ε 31(1，该直接光照数据对应于将模块按照相对于水平面大约为35°的角度朝南布置。在表 1中示出的效率数值通过模拟来确定，没有考虑辐射的发散性质，这使得实际效率数值可能会更高。表 权利要求
1.一种单片透明板(1 ；101 ；201)，该板在至少其中一个表面(3 ；103 ；203)上包括至少一个区域，所述区域通过相对于所述表面(3 ；103 ；203)的整体平面(π)起伏的多个几何花纹(5 ；105 ；205)而带有纹理，每个花纹都具有与所述整体平面(η)平行的横截面，所述横截面在从基部开始远离所述表面(3 ；103 ；203)直至所述花纹的顶点的同时减小，其特征在于，带纹理的区域的区(8 ； 108 ；208)的面积(S8 ；S108 ；S208)小于所述带纹理的区域的总面积(S1 ；S101 ； S201)的35%，对于所述区(8 ； 108 ；208)，相对于所述整体平面(π)所述区的倾斜角(α8;α108；α 208)小于30°，其特征还在于-或者⑴每个花纹(5 ； 105)的厚度(e5 ；e105)相对于所述板(1 ；101)的厚度(ei ；e101) 的比值P具有大于或等于0.2的给定数值，并且所述板(1 ；101)的厚度(ei ；e101)包括在从4. 5mm到8mm的范围内；-或者(ii)所述板O01)的厚度(e2Cll)具有包括在从3mm到8mm的范围内的给定数值，并且每个花纹O05)的厚度(e2J相对于所述板O01)的厚度(e2Cll)的比值P大于或等于0. 3。
2.如权利要求1所述的板，其特征在于，每个花纹(5;105;20幻都在沿着通过所述花纹的顶点并且垂直于所述整体平面(η)的至少一个平面的横向剖面上由两个侧部(7; 107 ；207)来限定范围，这些侧部每个都按照相对于所述整体平面(π)非零的平均倾斜角 (α7;α107；α 207)倾斜，所述带纹理的区域的区(8；108；208)形成在花纹的侧部(7 ；107 ； 207)和所述花纹的另一侧部或相邻花纹的侧部之间的连接区(8 ；108 ；208)，对于所述区 (8 ;108 ;208)，所述区相对于所述整体平面(π)的倾斜角(α8;α108；α 208)小于30°。
3.如权利要求2所述的板，其特征在于，花纹(5；105 ；205)的每个侧部(7 ；107 ；207) 相对于所述整体平面(η)的平均倾斜角(α7;α (17;α2(17)包括在40°和65°之间，优选地包括在45°和60°之间。
4.如上述权利要求中任一项所述的板，其特征在于，每个花纹(5；105 ；205)都具有大于或等于0. 5mm的厚度(e5 ；e105 ;e205)。
5.如上述权利要求中任一项所述的板，其特征在于，对于每个花纹(5;105;205)的厚度(e5 ；e105 ；e205)相对于所述板(1 ；101 ；201)的厚度(θι ；e101 ；e201)的比值P的给定数值， 所述板(1 ；101 ；201)的厚度(ei ；e101 ；e201)具有优化数值，所述优化数值对应于入射在所述板的所述表面(3 ； 103 ；203)上的辐射穿过所述板的最大传输。
6.如上述权利要求中任一项所述的板，其特征在于，所述花纹(5；105 ；205)是拼接的。
7.如上述权利要求中任一项所述的板，其特征在于，所述花纹(5；105 ；205)是具有非零的顶点半角的金字塔形或锥形。
8.如权利要求1至6中任一项所述的板，其特征在于，所述花纹是槽或肋。
9.如上述权利要求中任一项所述的板，其特征在于，所述带纹理的区域通过轧制获得。
10.如权利要求1至8中任一项所述的板，其特征在于，所述带纹理的区域通过模制获得。
11.一种组件(1 ；Iio ；210)，所述组件包括如上述权利要求中任一项所述的透明板(1 ； 101 ；201)，以及能够采集或发出辐射的元件(9 ； 109 ；209)，所述元件(9 ； 109 ；209)相对于所述板(1 ；101 ；201)被布置为能够采集穿过所述板的辐射或能够发出穿过所述板的辐射， 所述板的所述带纹理的表面(3 ；103 ；203)指向所述元件(9 ； 109 ；209)的对面。
12.—种如权利要求1至10中任一项所述的透明板(1 ；101 ；201)的制造方法，其特征在于，在由透明材料制成的板的至少一个表面(3 ；103 ；203)上形成相对于所述表面(3 ； 103 ；203)的整体平面(π )起伏的几何花纹(5 ；105 ；205)，同时最大化每个起伏的花纹(5 ； 105 ；205)的厚度(e5 ；e105 ；e205)。
13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，通过轧制所述板来形成所述起伏的花纹(5 ；105 ；205)。
14.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于，通过模制所述板来形成所述起伏的花纹(5 ；105 ；205)。
全文摘要
此单片透明板(1)在其表面的至少其中一个(3)上包括至少一个区域，该区域通过相对于所述表面(3)的整体平面(π)起伏的多个几何花纹(5)而带有纹理，每个花纹都具有平行于所述整体平面(π)的横截面，横截面在从基部开始远离所述表面(3)直至所述花纹的顶点的同时减小。根据本发明，带纹理的区域的区(8)的面积(S8)小于带纹理的区域的总面积(S1)的35％，其中对于区(8)，所述区相对于所述组件平面(π)的倾斜角(α8)小于30°。
文档编号H01L31/0392GK102576742SQ201080041913
公开日2012年7月11日 申请日期2010年7月15日 优先权日2009年7月16日
发明者M·夏沃尼, P·加尤, W·A·诺西奇卡 申请人:法国圣戈班玻璃厂