具有内部间隔的非平面式太阳能单元的组件的制作方法

具有内部间隔的非平面式太阳能单元的组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有内部间隔的非平面式太阳能单元的组件。具体地，本发明提供了一种太阳能电池装配件，其包括太阳能电池组件，该组件具有在一个共用平面内彼此平行或大致平行排列的非平面式太阳能单元。在多个太阳能单元中的第一和第二非平面式太阳能单元通过间隔件而彼此间隔一定距离，从而允许直射太阳光在该非平面式太阳能单元之间通过。多个太阳能单元中的每个非平面式太阳能单元与安装表面之间至少间隔一段分隔距离。
【专利说明】具有内部间隔的非平面式太阳能单元的组件
[0001]本申请是 优先权日:为2006年3月30日、发明名称为“具有内部间隔的非平面式太阳能单元的组件”的中国发明专利申请200780020057.6 (国际专利申请号PCT/US2007/008272)的分案申请。
[0002]相关申请交叉引用
[0003]本发明要求于2006年3月30日提交的申请号为11/396,069的美国专利申请的优先权，在此全部引入作为参考。
1.【技术领域】
[0004]本发明涉及太阳能单元的装配。具体而言，本发明涉及将非平面式太阳能单元空间排列在太阳能电池板或太阳能电池阵列内以优化太阳能转化为电能的系统和方法。
2.【背景技术】
[0005]公用事业公司当前所需要面对的一个问题是:电网上总电能需量在一天当中的高峰时段与非高峰时段之间的巨大变化。这是电力工业特别需要考虑的问题。所谓的高峰需求时段或负载流泻(shedding)时间间隔是指在发电设备上需求量非常高的时段，需要负载流泻以维持电网的正常服务。这会发生在，例如，夏季高温天气时广泛地同时使用电空调装置时。典型地，负载流泻时间间隔可能持续很长时间，通常发生在一天中最热的时段，例如正午12点至下午6点之间。高峰时段也可能发生在冬天最冷的几个月内对电取暖设备大量使用的地区。事实上，独立需求的变化可能不仅仅是由于电能消费者为了实现其预期目的而对电能需求有所变化，也可能由于与电能价格有关的环境调节和市场压力。过去，为了适应非常高的峰值需量，电力工业被迫花费巨款用于投资额外的发电能力和设备，或者从其它已经进行了这种投资的公用事业部门购买所述的“高峰”电能。
[0006]为了满足上下波动的电能需量，电力生产企业可以单独调节他们生产和输出的电能，和/或与另一电力生产企业合作以共同调节他们的输出电能。减轻公用事业公司基础建设需求的一个方法是使用可替代电力产生源，例如太阳能电池。然而，太阳能电池的发电量取决于太阳能电池暴露于太阳辐射的时间长短。本领域现有的太阳能电池在中午前后(即进入的太阳辐射具有较小入射角时)能够达到最高容量。通常，太阳能电池系统的最高效率发生在高峰用电量之前。如图1B和IC所示，一天当中高峰用电量相对于地理位置和季节的改变而变化。例如，如图1C所示，在一年中的12月份加利福尼亚的电力需求高峰出现在傍晚6点至傍晚7点左右。在2006年3月28日的加拿大安大略省，电力需求高峰几乎出现了两次，一次是在上午9点左右，而另一次是在晚间9点左右。图1B示出了 1998年加利福尼亚的电力需求的大比例变化。大体上，1998年加利福尼亚的电力需求高峰出现在下午4点左右。图1B还示出了从高峰时刻到傍晚时分的变化主要是由于居住用电力使用。因此，高压输电线路网管理者例如独立电力系统经营者(IESO)和阿尔伯达电力系统经营者(AESO)开发了复杂的系统以跟踪作为时间函数的电力需求和使用。可以从独立电力系统经营者(IESO)、阿尔伯达电力系统经营者(AESO)的主页上、以及AC Propulsion公司处获得有关作为时间函数的高压输电线路网要求的其它信息。
[0007]太阳能电池通常被制造成具有4 - 6平面厘米或更大的聚光表面的单独物理实体。因此，用来发电标准做法是在支撑衬底或板上将电池安装成平层阵列，从而它们的聚光表面形成一个大致单个的大聚光表面。此外，由于每个太阳能电池本身只能产生很少的电量，可以通过串联和/或并联矩阵形式阵列的电池来实现所需的电压和/或电流。
[0008]图1A示出了现有技术的传统太阳能电池结构。由于不同层之间具有很宽的厚度，因此它们均被示意性地描述。另外，图1是高度示意性的，从而其代表“厚膜”太阳能电池和“薄膜”太阳能电池的特性。通常，使用间接带隙材料以吸收光的太阳能电池被构造为“厚膜”太阳能电池，因为为了吸收足够的光量需要厚膜的吸收层。使用直接带隙材料以吸收光的太阳能电池通常被构造为“薄膜”太阳能电池，因为仅直接带隙材料薄层需要吸收足量的光。
[0009]在图1A顶部的箭头示出了电池上的直接太阳能照射源。层102是衬底。玻璃或金属是常用衬底材料。在薄膜太阳能电池中，衬底102可以是基于聚合物的隔板、金属或玻璃。在一些情况下，还有封装层(未示出)包覆衬底102。层104是与太阳能电池接触的背电极。
[0010]层106是半导体吸收体层。背电接触点104与吸收体层106之间欧姆接触。在许多但并非所有的情况下，吸收体层106是P型半导体。吸收体层106足够厚以吸收光。层108是半导体结接合配件(junction partner)，其与半导体吸收体层106 —同完成p-η结的形成。P-η结是太阳能电池中常用结的类型。在基于p-n结的太阳能电池中，当半导体吸收体层106是P型掺杂材料时，接合配件108是η型掺杂材料。反过来，当半导体吸收体层106是η型掺杂材料时，接合配件108是P型掺杂材料。一般地，接合配件108比吸收体层106薄很多。例如，在一些情形下，接合配件108的厚度是大约0.05微米。接合配件108对于太阳辐射是高度透明的。接合配件108也称为窗口层，因为它让光线穿过而射向吸收体层 106。
[0011]在典型的厚膜太阳能电池中，吸收体层106和窗口层108可以由相同的半导体材料制成，但却具有不同的载体类型(掺杂物)和/或载体浓度，以便给予这两层它们独特的P型和η型特性。在其中在吸收体层106是铜-铟-镓-二硒化物的薄膜太阳能电池中，用CdS形成接合配件108可以获得高效电池。可用于接合配件108的其它材料包括但不限于，SnO2, ZnO, ZrO2 和掺杂的 ΖηΟ。
[0012]层110是对电极(counter electrode),其使太阳能电池最后能发挥功能。对电极110被用于引导电流流出该结，因为接合配件108通常电阻太大以致不能提供这个功能。同样地，对电极110应该高度导电并对光透明。对电极110事实上可以是印在层108上类似梳子结构的金属，而不是形成单独的层。对电极110通常是透明导电氧化物(TCO)，例如掺杂的氧化锌(例如，掺杂了招的氧化锌)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)、或氧化铟锌。然而，即使存在TCO层，传统的太阳能电池通常也需要汇流式网络114，以引导电流流出，因为TCO的电阻太大，以致不能在更大的太阳能电池中有效地实现这一功能。网络114缩短了 TCO层中电荷载体为到达金属接触点所必须移动的距离，从而降低电阻损耗。金属母线，也被称为栅极线，可以由例如银、钢铁或铝的任何适当导电金属制得。在网络114的设计中，存在一种在导电性能较强却阻碍较多光线的厚栅极线与导电性能较弱却阻碍较少光线的薄栅极线之间的交替设计。该金属母线优选地以类似梳子的形式构造以允许光线穿过层110。汇流式网络层114和层110结合在一起作为单一冶炼单元，功能性地与第一欧姆接触点相接触以形成电流收集电路。在Sverdrup等的专利号为6，548，751的美国专利(在此结合其全部内容作为参考)中，相互结合的银母线网络和氧化铟锡层作为单一的、透明的ITO/Ag 层。
[0013]层112是增透涂层，其可以允许大量的额外光线进入电池。依据太阳能电池的预定使用，增透涂层可以直接沉积在上导体上，如图1A所示。可选地，增透涂层112可以沉积在与上电极110相交叠的单独防护玻璃罩上。理想地，增透涂层将电池的反射在发生光电吸收的光谱区内减少到几乎接近零，并同时提高其在其它光谱区内的反射以减少发热。在Aguilera等的专利号为6，107，564的美国专利(在此结合其全部内容作为参考)中描述了本领域公知的典型增透涂层。在一些情况下，增透涂层112由TiOjX积制得，例如通过化学沉积。在一些情况下，增透涂层112由SiNjX积制得，例如通过加强等离子的化学蒸气沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition)。在一些实施方案中，存在一层以上的增透涂层。例如，可以应用具有λ/4设计、从空气到半导体接合层的成长指数的双层涂层。一个这样的设计使用了蒸发的SZn和MgF2。
[0014]太阳能电池通常只产生小的电压。例如，基于硅的太阳能电池产生大约0.6伏特(V)的电压。因而，将太阳能电池串联或并联地内连，以获得更大的电压。当串联连接时，单个电池的电压相加而电流保持相同。因此，与相似的并联装配的太阳能电池相比，串联装配的太阳能电池降低了流过这些电池的电流量，从而提高了效率。如图1A所示，使用内连116来实现太阳能电池的串联装配。一般的，内连116将一个太阳能电池的第一电极与邻接的太阳能电池的对电极电连接。
[0015]如上所述，和如图1A所示，传统的太阳能电池通常形成板结构。虽然这样的电池在其较小时非常高效，但是较大的平面太阳能电池效率降低，因为很难制造形成这种太阳能电池板的结的半导体膜。此外，在较大的平面太阳能电池中出现针孔和类似裂纹的情况大大增加了。这些特点可能导致结上的分流。圆柱形太阳能电池消除了平面的太阳能电池的一些缺点。圆柱形太阳能电池的构造技术能够降例如低针孔和类似裂纹出现的几率。圆柱形太阳能电池的例子例如可以在以下文献中找到=Asia等的专利号6，762，359B2的美国专利；Mlavsky的专利号3, 976, 508的美国专利；ffeinstein和Lee的专利号3, 990, 914的美国专利；以及Toppan Printing公司的申请号为S59-125670的日本专利申请。
[0016]现有技术中的太阳能电池有很大用处。它们可以用作解决公用事业公司面对的一些问题。此外，他们提供了洁净的可替代能源，可以减少煤电、水电、核电资源负载。实际上，太阳能电池可以被应用在广阔的领域，并以这种方式有助于现有电网。另外，太阳能电池可以被单个家庭和建筑使用，以降低传统用电成本。然而，既便是现有技术中的圆柱形太阳能电池也存在缺点，不能完全解决公用事业公司和能源消费者所要面对的问题。首先，在太阳辐射收集过程中，圆柱形的太阳能电池被加热到很高温度，这就需要冷却。其次，当排列成平面阵列时，圆柱形太阳能电池经常在邻接电池上投射阴影，从而导致暴露于直接太阳辐射中的太阳能电池表面区域的面积减小。这就是被人们所知的遮蔽效应。第三，通常需要为这样的太阳能电池装备精细的跟踪机构，以确保太阳能电池全天都面向太阳。这就是公知的跟踪需求。[0017]参照图1D详细描述遮蔽效应。圆柱形的太阳能电池I彼此相邻被放置成在衬底4上。在清晨或傍晚时分，进入的太阳辐射5以小的入射角度照射太阳能电池表面。结果，太阳能电池在邻接电池上投射大的阴影。如图1D所示，在相邻的太阳能电池直接的遮蔽区域3存在阴影，缺少直接太阳辐射。遮蔽效应解释了已知太阳能系统的午后容量峰值。然而许多社区的电力需量高峰都出现在傍晚时分，即当人们返回家中并需要烹调食物、加热或冷却他们的房间，和当建筑的屋顶在白天长时间暴露开始加热建筑物从而增加空调的负载。太阳能高峰容量和电力需量高峰之间的差异阻碍了对传统的圆柱形太阳能电池的使用。因此，本领域需要减低或消除来自相邻太阳能电池或者来自太阳能电池安装环境中的其它物体的遮蔽效应。
[0018]许多传统的圆柱形太阳能电池系统连接的跟踪装置是不利的。在本领域中使用跟踪装置以加强太阳能电池系统的效率。随时间移动，跟踪装置移动太阳能电池以跟踪太阳。为了跟踪太阳的移动，太阳能电池系统的光轴被连续性或周期性地机械调节，以便全天候直对太阳。在一些实施方案中，跟踪装置在不止一个轴移动。传统的跟踪装置加强了太阳能电池的电力输出。然而，跟踪装置的周期性机械调节需要较复杂、精细、且通常是昂贵的结构。此外，也需要电力来调节跟踪装置，从而降低系统的总体效率。
[0019]以上每一个缺点都对圆柱形太阳能电池的性能和/或制造圆柱形太阳能电池的成本有不利影响。具有遮蔽缺点的示例性太阳能电池包括圆柱形或非圆柱形太阳能电池，例如在以下文献中所公开的=Asia等的专利号6，762，359B2的美国专利；Mlavsky的专利号3，976，508的美国专利；ffeinstein和Lee的专利号3，990，914的美国专利；以及ToppanPrinting公司的申请号为S59-125670的日本专利申请。
[0020]冷却太阳能电池的方法(例如让冷却剂穿过太阳能电池中的管或将太阳能电池放置在能自身冷却的衬底上)已经被现有技术中公开。例如，参见Asia等的专利号为6, 762, 359B2的美国专利，和于1995年5月24日公开的Twin Solar-TechnikEntwichlungs-GmbH的德国未审查专利申请DE4339547A1 (以下称为“成对太阳能(TwinSolar) ”)。然而，在这些参考文献中所公开的系统并不令人满意，因为它们太过昂贵。
[0021]根据上述背景，本领域所需的是具有成本效率方法和系统，以用于冷却圆柱形太阳能电池和降低相邻圆柱形太阳能电池在彼此上的遮蔽效应，特别是在电力需量高峰时亥IJ。优选地，这样的系统和方法具有最小的跟踪需求。
[0022]在此讨论和引入的参考文献将不会被认为是承认这样的参考文献为本发明的现有技术。
3.
【发明内容】

[0023]本发明的一个方面提供了一种太阳能电池装配件，其包括第一太阳能电池组件，该第一太阳能电池组件具有在共用平面内彼此平行或大致平行排列而形成第一组多个相邻的非平面式太阳能单元对的第一组多个非平面式太阳能单元。如在此所使用的，术语“太阳能电池对”仅仅用于表示两个太阳能单元，它们在太阳能电池装配件中彼此相邻。太阳能单元，例如，可以是一个太阳能电池、包括多个太阳能电池的整体集成的太阳能电池模块、或者包括多个太阳能电池的非整体集成的太阳能电池模块。第一组多个非平面式太阳能单元中的多个相邻的非平面式太阳能单元对中的第一和第二非平面式太阳能单元彼此间隔一分离器距离，从而允许直射的太阳光穿过非平面式太阳能单元之间。在第一组多个非平面式太阳能单元中的每个非平面式太阳能单元与安装表面相隔至少一分隔距离。在一些实施方案中，该分隔距离大于分离器距离。在其它实施方案中，该分隔距离小于分离器距离。
[0024]在一些实施方案中，该太阳能电池装配件还包括第二太阳能电池组件，该第二太阳能电池组件具有在共用平面内彼此平行或大致平行排列而形成第二组多个相邻的非平面式太阳能单元对的第二组多个非平面式太阳能单元。在第二组多个非平面式太阳能单元中的多个相邻的非平面式太阳能单元对中的第一和第二非平面式太阳能单元彼此间隔一分离器距离，从而允许直射的太阳光穿过非平面式太阳能单元之间。在第二组多个非平面式太阳能单元中的每个非平面式太阳能单元与安装表面相隔至少一分隔距离。此外，该第一太阳能单元组件和第二太阳能单元组件彼此间隔一通道距离。在一些实施方案中，该分隔距离大于该通道距离。
[0025]在一些实施方案中，太阳能电池装配件具有20个或更多、100个或更多、500个或更多个非平面式太阳能单元。在一些实施方案中，多个非平面式太阳能单元中的一个非平面式太阳能单元的直径为2厘米一 6厘米之间、5厘米或更大、或者10厘米或更大。在一些实施方案中，分离器距离为0.1厘米或更大、I厘米或更大、5厘米或更大、或者小于10厘米。在一些实施方案中，分离器距离至少等于或大于第一组多个非平面式太阳能单元中的一个非平面式太阳能单元的直径。在一些实施方案中，分离器距离至少等于或大于第一组多个非平面式太阳能单元中的一个非平面式太阳能单元的直径的两倍。在一些实施方案中，第一组多个非平面式太阳能单元中的第一相邻非平面式太阳能单元对中的第一和第二太阳能单元之间的分离器距离不同于第一组多个非平面式太阳能单元中的第二相邻非平面式太阳能单元对中的第一和第二非平面式太阳能单元之间的分离器距离。在一些实施方案中，在第一组多个非平面式太阳能单元中的每个相邻非平面式太阳能单元对中的每个第一和第二非平面式太阳能单元之间的分离器距离相同。
[0026]在一些实施方案中，安装表面与反照表面相交叠。在一些实施方案中,这个反照表面具有至少60%的反照率。在一些实施方案中，反照表面是朗伯(Lambertian)表面或漫反射表面。在一些实施方案中，反照表面与自清洁(self-cleaning)表面相交叠。在一些实施方案中，分隔距离为25厘米或更大、或者2米或更大。
[0027]在一些实施方案中，第一组多个非平面式太阳能单元中的非平面式太阳能单元包括(i)管状或者(ii)刚性固体杆状的衬底、环绕设置在衬底上的背电极、环绕设置在背电极上的半导体结层，和环绕设置在半导体结上的透明导电层。在一些实施方案中，太阳能电池装配件还包括环绕密封在非平面式太阳能电池上的透明管形套。在一些情况下，该透明管形套由塑料或玻璃制成。在一些情况下，衬底包括塑料、玻璃、金属或金属合金。在一些情况下，衬底为管状并且流体穿过该衬底。在一些情况下，半导体结包括吸收体层和结匹配层，从而使结匹配层环绕设置在吸收体层上。在这样一些实施方案中，吸收体层为铜-铟-镓-二硒化物，而结匹配层为 In2Se3> In2S3、ZnS、ZnSe, CdlnS、CdZnS, ZnIn2Se4,ZrvxMgxCK CdS、SnO2、ZnO、ZrO2、或者掺杂的 ΖηΟ。
[0028]本发明的其它实施方案中还提供了多个内反射器。多个内反射器中的每个内反射器被构建在多个非平面式太阳能单元中相应的第一和第二非平面式太阳能单元之间，从而从各个内反射器反射的太阳光的一部分被反射在相应的第一非平面式太阳能单元上。在一些实施方案中，多个内反射器中的一个内反射器具有中空孔。在一些实施方案中，多个内反射器中的一个内反射器包括塑料套，该塑料套具有沉积在其上的反射材料层。在一些实施方案中，该层反射材料为抛光招、招合金、银、镍或钢。在一些实施方案中，多个内反射器中的一个内反射器为由反射材料(例如，抛光铝、铝合金、银、镍或钢)制出的单片。在一些实施方案中，在多个内反射器中的一个内反射器包括塑料套，在其上涂附有一层金属箔胶带(例如，铝箔胶带)。
[0029]本发明的另一方面还提供了一种太阳能电池装配件，其包括太阳能电池组件，该太阳能电池组件具有在共用平面内彼此平行或大致平行排列而形成多个相邻的非平面式太阳能单元对的多个非平面式太阳能单元。该太阳能电池装配件还包括盒状套，该盒状套具有一个底部和多个透明侧面板。该盒状套包覆太阳能电池组件。在第一组多个非平面式太阳能单元中的多个相邻非平面式太阳能单元对中的第一和第二非平面式太阳能单元彼此间隔一分离器距离，从而允许直射的太阳光穿过非平面式太阳能单元之间并照射在盒状套的底部上。多个非平面式太阳能单元中的每个非平面式太阳能单元与该底部相隔至少一分隔距离。此外，在一些实施方案中，该分隔距离大于分离器距离。在其它实施方案中，该分隔距离小于分离器距离。在一些实施方案中，盒状套还包括上层，该上层密封盒状套并遮蔽所述多个非平面式太阳能单元以免受直接的太阳辐射。在一些实施方案中，上层的第一侧涂覆有增透涂层，而上层的第二侧涂覆有反射涂层，从而使该第一侧从盒状套面向外，而该第二侧从盒状套向内面向多个非平面式太阳能单元。在一些实施方案中，多个透明侧面板包括透明塑料或玻璃。在一些实施方案中，多个透明侧面板包括铝矽酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、双色玻璃、锗/半导体玻璃、玻璃陶瓷、硅酸盐/熔融石英玻璃、碱石灰玻璃、石英玻璃、硫属化物/硫化物玻璃、氟化玻璃、含铅玻璃或者cereated玻璃。在一些实施方案中，多个透明侧面板包括氨基甲酸脂聚合物、丙烯酸聚合物、含氟聚合物、聚酰胺、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、乙烯醋酸乙烯(EVA)、全氟烷氧基碳氟化合物(PFA)、尼龙/聚酰胺、交联聚乙烯(PEX)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚四氟乙烯(PTFE)、热塑性共聚物、聚亚安酯/聚氨酯、透明聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、或者上述材料的任意组合。
4.【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1A示出了现有技术的内连式(interconnected)太阳能电池；
[0031]图1B示出了利用现有技术的情况下1998年加利福尼亚的电力需求的大比例变化；
[0032]图1C示出了利用现有技术的情况下在一年中的12月份加利福尼亚的傍晚6点至傍晚7点左右时的电力需求高峰；
[0033]图1D示出了与现有技术的太阳能电池相关的遮蔽效应；
[0034]图2A示出了根据本说明书中的一个实施方案的非平面式太阳能电池的横截面视图；
[0035]图2B示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池模块的立体图和横截面视图；
[0036]图3A示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的立体图；[0037]图3B示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的横截面视图；
[0038]图3C示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的顶视图；
[0039]图3D示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的局部横截面视图；
[0040]图3E示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的局部横截面视图；
[0041]图3F示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的局部横截面视图；
[0042]图4A示出了根据本说明书中的一个实施方案的封装起来的太阳能电池组件的立体图；
[0043]图4B示出了根据本说明书中的一个实施方案的封装起来的太阳能电池组件的横截面视图；
[0044]图4C示出了根据本说明书中的一个实施方案封装起来的的太阳能电池组件的顶视图；
[0045]图4D示出了根据本说明书中的一个实施方案的封装起来的太阳能电池组件的局部横截面视图；
[0046]图4E示出了根据本说明书中的一个实施方案的具有背反射器的封装起来的太阳能电池组件的横截面视图；
[0047]图4F示出了根据本说明书中的一个实施方案的具有内反射器的封装起来的太阳能电池组件的局部横截面视图；
[0048]图4G示出了根据本说明书中的一个实施方案的对静态聚光器的使用；
[0049]图5A示出了根据本说明书中的一个实施方案的倾斜的太阳能电池组件的立体图；
[0050]图5B示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的顶视图；
[0051]图5C示出了根据本说明书中的一个实施方案的太阳能电池组件的侧视图；
[0052]图6示出了根据本说明书中的一个实施方案的封装起来的太阳能电池组件的侧视图；
[0053]图7A-7D示出了在本说明书的实施方案中的各种太阳能单元中所用的半导体结；
[0054]图8A-8C示出了根据本说明书的实施方案的示例性太阳能电池装配件；
[0055]图9A-9C示出了根据本说明书的某些实施方案的太阳辐射的性能；
[0056]图10示出了根据本发明的一个实施方案的太阳能电池组件的太阳能吸收图解；
[0057]图11A-11D示出了根据本发明实施方案的太阳能电池组件的太阳能收集图解；
[0058]图12A-12C在现有技术实施方案与根据本说明书的实施方案之间比较了全年电能吸收。
[0059]在各个附图中，相似的附图标记表示相应的部分。各附图中的尺寸并不是按比例绘制的。
5.【具体实施方式】
[0060]本文公开的是非平面式太阳能单元内元件的示例性结构，该非平面式太阳能单元构成一些实施方案的新型太阳能电池装配件的一部分。在某些实施方案中，非平面式太阳能单元可以是下面结合图2A所描述的太阳能电池，或者是下面结合图2B所描述的太阳能电池模块。在某些实施方案中，太阳能电池装配件包括单个太阳能电池板。在某些实施方案中，太阳能电池装配件包括多个太阳能电池板。
[0061]5.1.基本结构
[0062]图2A示出了太阳能电池200的非平面式太阳能单元的示例性实施方案的横截面视图。在某些实施方案中，非平面的衬底是(i)管状的，或(ii)刚性固体。在某些实施方案中，非平面的衬底是柔性管、刚性管、刚性固体或柔性固体。如图2A所示，太阳能电池200包括衬底102、背电极104、半导体结206、可选的本征层215、透明导电层110、可选的电极带220、可选的填充层230，和可选的透明管形套210。在一些实施方案中，非平面式太阳能单元200也包括可选的荧光粉涂层和/或反反射涂层，以进一步加强对太阳辐射的吸收。
[0063]非平面式衬底102。非平面式衬底102作为太阳能电池200的衬底。在一些实施方案中，衬底102的全部或部分是非平面闭合形状。例如，在一些实施方案中，衬底102的全部或部分是刚性管或刚性固体杆。在一些实施方案中，衬底102的全部或部分是任何固体或中空的圆柱形。在一些实施方案中，衬底102是由塑料金属或玻璃制出的刚性管。在一些实施方案中，太阳能单兀200的整体外形与衬底102的形状相同。在一些实施方案中，太阳能单元200的整体外形与衬底102的形状不同。在一些实施方案中，衬底102是非纤维的。
[0064]在一些实施方案中，衬底102是刚性的。可利用各种不同计量，包括但不限于杨氏模数来度量材料的刚性。在固体力学中，杨氏模数(E)(也称为杨氏模量、弹力模数、弹性模数或张力模数)是对给定材料的硬度的度量。对于小的应变，其被定义为应力的变化率对应变的比率。可通过试验根据在材料样本上进行张力测试过程中产生的应力-应变曲线的斜率来获得杨氏模数。在下表中给出各种材料的杨氏模数。
[0065]
【权利要求】
1.一种太阳能电池装配件，其包括: 第一太阳能电池组件，其包括在共用平面内彼此平行或大致平行排列的第一组多个非平面式太阳能单元，其中 在所述第一组多个非平面式太阳能单元中的每个非平面式太阳能单元与安装表面相隔至少一分隔距离；并且 在所述第一组多个非平面式太阳能单元中的第一非平面式太阳能单元和第二非平面式太阳能单元彼此间隔一分离器距离，从而允许直射的太阳光穿过所述第一非平面式太阳能单元和第二非平面式太阳能单元之间而照射到所述安装表面上。
2.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其还包括:第二太阳能电池组件，该第二太阳能电池组件包括在共用平面内彼此平行或大致平行排列的第二组多个非平面式太阳能单元，其中 在所述第二组多个非平面式太阳能单元中的第三非平面式太阳能单元和第四非平面式太阳能单元彼此间隔所述分离器距离，从而允许直射的太阳光穿过所述第三非平面式太阳能单元和第四非平面式太阳能单元之间；并且 所述第二组多个非平面式太阳能单元中的每个非平面式太阳能单元与安装表面相隔至少所述分隔距离；并且其中 所述第一太阳能电池组件和所述第二太阳能电池组件彼此间隔一通道距离。
3.如权利要求2所述的太阳能电池装配件，其中所述分隔距离大于所述通道距离。
4.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述第一组多个非平面式太阳能单元包括20个或更多的非平面式太阳能单元。
5.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述第一组多个非平面式太阳能单元包括100个或更多的非平面式太阳能单元。
6.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述第一组多个非平面式太阳能单元包括500个或更多的非平面式太阳能单元。
7.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述第一组多个非平面式太阳能单元中的非平面式太阳能单元的横截面是圆形，并且具有I毫米-1000毫米的外直径。
8.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述第一组多个非平面式太阳能单元中的非平面式太阳能单元的横截面是圆形，并且具有14毫米-17毫米的外直径。
9.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述第一组多个非平面式太阳能单元中的非平面式太阳能单元的横截面是圆形，并且具有10厘米或更大的外直径。
10.如权利要求1所述的太阳能电池装配件，其中所述分离器距离为0.1厘米或更大。
【文档编号】H01L31/0352GK103956397SQ201410112012
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2007年3月30日 优先权日:2006年3月30日
【发明者】本雅明·布勒, 克里斯汀·M·葛罗内特, 詹姆士·K·杜鲁门 申请人:索林塔有限公司