本实用新型涉及一种光重导向膜，特别是一种应用于光伏组件的光重导向膜及光伏电池组件。
背景技术：
光伏焊带应用于光伏组件电池片之间的连接，发挥导电聚电的重要作用。为了保证焊带与电池片的焊接牢靠和防止焊带腐蚀，焊带表面涂布有锡层，当太阳光直射到焊带表面时，平滑的锡层会将太阳光直接反射出去，此部分太阳光不能被电池板所利用，造成了光能的浪费。
有部分焊带本体上设有条纹结构用来重新改变光线方向，但是焊带基材为铜材，在加工时条纹结构难以做到微型结构，反射效果并不理想，而且会导致表面锡层厚度不均匀，易造成电池片碎片，影响生产效率。
现有技术中出现了微棱镜等微结构来反射阳光，提高光伏电池组件的光转换效率，其结构一般具有偏平的本体，在本体上设有用于重新改变光线方向的多条棱柱结构或三棱锥，这些棱柱或三棱锥的表面涂覆用于反射光线的铝膜或铝涂层，在微结构上涂覆铝膜或涂层工艺比较复杂，生产效率需要提高。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种结构简单、成本低，能将光线充分利用的光重导向膜及采用该光重导向膜的光伏电池组件。
为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
光重导向膜，从上到下包括：
光耦合光栅，所述光耦合光栅为透过型光栅；
本体，所述本体为透明材质；
光反射结构；
照射到光重导向膜上的光线经光耦合光栅进入本体后传播到光反射结构上并被反射，反射光线再经光耦合光栅传播出去；
或，包括：
本体，所述本体为透明材质，
光反射光栅，所述光反射光栅加工于本体底面，或加工于一反射层与本体接触的表面，所述反射层复合在本体下表面，
照射到光重导向膜上的光线进入本体后传播到光反射光栅上并被反射，反射光线再经本体传播出去。
本实用新型将光耦合光栅、透明的本体及光反射结构有机结合，制得一种具有光重导向功能的薄膜，将该薄膜覆盖于光伏电池组件的焊条表面，以及电池片之间的空隙部位，将照射到这些部位的光重新改变方向，经光伏电池组件的封装玻璃再次反射到电池片工作区域，提高光的利用率。本实用新型提供的方案制作工艺简单，易于实现规模化生产。
进一步的，所述光反射结构为涂覆于本体下表面具有光反射作用的金属涂层，或在所述本体下表面加工有光反射型光栅；
或，所述本体下表面复合有反射层，所述反射层具有光反射作用的金属涂层，或在所述反射层表面加工有光反射型光栅。
进一步的，所述光耦合光栅直接加工于本体上表面；或，在本体上方复合有透明的光耦合层，所述光耦合光栅直接加工于光耦合层的上表面或下表面。
进一步的，所述反射层上设有沟槽结构；所述本体覆盖于沟槽上或嵌设于所述沟槽中，所述沟槽的宽度大于2倍光耦合光栅的光栅常数。
进一步的，构成所述光耦合光栅的槽深呈周期性变化。
进一步的，构成所述光耦合光栅的沟槽之间的凸起高度呈周期性变化。
进一步的，所述光耦合层表面呈周期性的圆弧结构。
进一步的，所述光重导向膜沿与其长度方向垂直的方向，不同位置的光耦合光栅的周期及取向不同，且由以下因素决定：垂直入射的光线经光重导向膜长度方向边缘的光耦合光栅耦合进入光耦合层，光线向光重导向膜中部方向传播。
进一步的，所述光耦合光栅为纳米衍射光栅。
进一步的，所述纳米衍射光栅的周期、取向角满足以下关系：
(1)tanφ1＝sinφ/(cosφ-n sinθ(Λ/λ))
(2)sin2(θ1)＝(λ/Λ)2+(n sinθ)2-2n sinθcosφ(λ/Λ)
其中，光线以一定的角度入射到XY平面，θ1和依次表示衍射光的衍射角和衍射光的方位角，θ和λ依次表示光源的入射角和波长，Λ和依次表示纳米衍射光栅的周期和取向角，n表示光波在介质中的传播率，其中，衍射角为衍射光线与z轴正方向夹角；方位角为衍射光线与x轴正方向夹角；入射角为入射光线与z轴正方向夹角；取向角为槽型方向与y轴正方向夹角。
进一步的，构成所述纳米衍射光栅的沟槽之间的凸起部分的上端是棱形结构。
本实用新型还提供一种光伏电池组件，所述光伏电池组件包括多个电池片、连接电池片的焊带和上述所述的光重导向膜，所述焊带上表面和/或所述电池片之间的间隙区域设置有所述光重导向膜。
所述光伏组件包括多个电池片、连接电池片的焊带和有光重导向膜，所述光重导向膜设置在所述焊带上表面或所述电池片之间的间隙区域，所述光重导向膜也可同时设置在所述焊带上表面和所述电池片之间的间隙区域，所述光重导向膜的长度方向与所述焊带长度方向、所述间隙区域长度方向平行设置。
采用上述优选的方案，光重导向膜设置在原光伏组件中光照没有被利用的空间位置，将光照反射到电池片的表面转化为电能，提高了光伏组件的发电功率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-7是本实用新型不同实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了达到本实用新型的目的，如图1所示，光重导向膜：
光耦合光栅21，所述光耦合光栅21为透过型光栅；
本体1，所述本体为透明材质；
光反射结构11；
照射到光重导向膜上的光线经光耦合光栅21进入本体1后传播到光反射结构11上并被反射，反射光线再经光耦合光栅21传播出去。
本实用新型将光耦合光栅、透明的本体及光反射结构有机结合，制得一种具有光重导向功能的薄膜，将该薄膜覆盖于光伏电池组件的焊条表面，以及电池片之间的空隙部位，将照射到这些部位的光重新改变方向，经光伏电池组件的封装玻璃再次反射到电池片工作区域，提高光的利用率。本实用新型提供的方案制作工艺简单，易于实现规模化生产。
在一些实施例中，所述光反射结构11为涂覆于本体1下表面具有光反射作用的金属涂层，或在所述本体1下表面加工有光反射型光栅；
或，所述本体下表面复合有反射层，所述反射层具有光反射作用的金属涂层，或在所述反射层表面加工有光反射型光栅。
在一些实施例中，所述光耦合光栅直接加工于本体上表面；或，在本体上方复合有透明的光耦合层，所述光耦合光栅直接加工于光耦合层的上表面或下表面。
在一些实施例中，所述反射层上设有沟槽结构；所述本体覆盖于沟槽上或嵌设于所述沟槽中，所述沟槽的宽度大于2倍光耦合光栅的光栅常数。
例如，如图2所示，本体1为透明型材质制备，其上表面直接加工光透过型的光耦合光栅21，其下表面直接涂覆反光材质(如银或铝等涂层)，或者再复合一层光反射层3(例如铝薄膜)。
如图3所示，在一些实施例中，所述反射层3上设有沟槽结构 31；上表面制备有光透过型光耦合光栅21的透明本体1覆盖于沟槽结构31上或嵌设于所述沟槽结构31中，所述沟槽结构31的宽度大于2倍光耦合光栅21的光栅常数。这些沟槽结构31既可以像图3 中所示的矩形槽形结构，也可以是V形槽结构，或如现有技术中的微棱镜结构，通过这些结构，配合光耦合光栅21，可以对光出射角度进一步调整，以满足尽可能所有的出射光最终都反射到电池片工作区域。
在图4的示例中，则是在透明型本体1的下表面直接加工光反射型光栅12。这样，直接在透明型的本体1上下表面分别加工光透过型的光耦合光栅21和反射型光栅12，就可以将由光耦合光栅21引导进入本体1的光线，经反射光栅12反射后，再经光耦合光栅21 传播出去，经过上述传播后，光的入射角和出射角会发生较大的变化，根据需要，垂直入射的光线的出射角要大于或小于90°，而0°-180°其它角度入射光线的出射角也应尽可能避免以垂直方向出射。且入射角越靠近90°的入射光线的出射角应尽可能的将其引导到电池片工作区域去。这可以通过精心设计光栅的参数来获得。就算部分光线的出射角为90°，当其经封装玻璃再次反射，以垂直方向入射光重导向膜后，也会被再次引导到电池片工作区域。这样，在整个白天阳光照射的时间内，照射到光重导向膜上的光线，几乎都会被引导到电池片的工作区域。因此，本实用新型的技术方案受阳光入射角度的影响将大大降低。本结构最简单，可以采用专用压印设备进行一次成型加工，效率很高，如果需要，再在透明本体的上表面复合一层光滑的透明薄膜，下表面根据需要也可以复合一层薄膜，这一层薄膜上可以涂覆反射材料，如铝涂层。
在具体涉及时，需要考虑光线进入不同介质时的折射和界面反射所带来的影响。
在一些实施例中，所述光耦合光栅21的槽深呈周期性变化。通过改变光重导向膜边沿到中心区域的光耦合光栅21的槽深，可以方便的调整各区域最终反射光线到达电池片工作区域的不同位置，经过一定的光耦合光栅的设计，可以使光重导向膜反射的光线均匀地照射到太阳能电池片的全部或部分工作区域。增加了设计的灵活性。例如，在与光重导向膜纵轴(长度方向)垂直的横轴(宽度)方向上，光耦合光栅21的槽深由光重导向膜的两侧边沿向中心区域逐渐加深或变浅，加深或变浅的趋势可以按照线性或某一曲线函数来约束。
或者，也可以采用将所述光耦合光栅21的沟槽之间的凸起高度呈周期性变化，来达到相同的目的，或满足其他应用需求。例如，在与光重导向膜纵轴(长度方向)垂直的横轴(宽度)方向上，光耦合光栅21的沟槽之间的凸起由光重导向膜的两侧边沿向中心区域逐渐变长或变短，变长或变短的趋势可以按照线性或某一曲线函数来约束 (如正弦函数，实际应用中，正弦的周期大于4倍振幅为宜，也可以根据实际情况来确定)。
或者，在与光重导向膜纵轴(长度方向)垂直的横轴(宽度)方向上，光耦合光栅21的槽深或沟槽之间的凸起高度呈多个变化周期。
在光重导向膜纵轴(长度方向)方向上，光耦合光栅21的槽深或沟槽之间的凸起高度也可以呈周期性变化。
在有些实施例中，深度最深的耦合光栅21的槽按照一定的规律排布，例如，这些槽底中点之间的连线层间距均匀的平行线段，且这些连线和光重导向膜长度方向的轴线之间呈一个夹角，例如15°、30 °、45°或60°等0-180°之间任一除了90°之外的数值。
同理，在一些实施例中，在有些实施例中，高度最低的耦合光栅 21的槽之间的凸起按照一定的规律排布，例如，这些凸起中点之间的连线层间距均匀的平行线段，且这些连线和光重导向膜长度方向的轴线之间呈一个夹角，例如15°、30°、45°或60°等0-180°之间任一除了90°之外的数值。
这样，为光的重导向的角度提供了又一个可以控制的参数，利于进行优化设计。
在图5的示例中，在透明本体1上表面复合透明的光耦合层2，在光耦合层2的下表面加工透过型的光耦合光栅21(也可以加工于上表面)，在透明本体1的下表面加工光反射型光栅12，然后将二者复合构成光重导向膜。当然也可以在光耦合层2的上表面加工透过型的光耦合光栅21，在透明本体1的下表面或者上表面加工光反射型光栅12，然后将二者复合构成光重导向膜。
如图6所示，在一些实施例中，所述光耦合层2与透明本体1接触的一面制备光透过型光耦合光栅21，其上表面呈周期性的圆弧结构。透明本体1的下表面加工有光反射型光栅12(或光反射涂层或光反射层)，以满足更多的光出射角调整的需求。
在图7的示例中，在本体1的上表面设置光反射结构11(可以是光反射型光栅、光反射涂层或光反射层)，然后在光反射结构11 的上面再复合透明的光耦合层2，光耦合层2的上表面加工透过型光耦合光栅21，此时，本体1可以不选择透明材质。其实质上是将光耦合层2等效于前述实施例中的透明本体1，而本实施例中的本体1，等效于某些前述实施例中出现的光反射层3.因此，实质上其原理都是一样的。
本文中所述的光的入射角是指入射光线与光重导向膜上表面上光入射点所在水平面之间的夹角，出射角是指从光重导向膜中经光重导向膜上表面射出的光线与光重导向膜上表面上光出射点所在水平面之间的夹角。
在一些实施例中，所述光重导向膜沿与其长度方向垂直的方向，不同位置的光耦合光栅的周期及取向不同，且由以下因素决定：垂直入射的光线经光重导向膜长度方向边缘的光耦合光栅耦合进入光耦合层，光线向光重导向膜中部方向传播。通过上述约束设计，可以确保入射光线都向有效区域传播。
在实际应用中，还可以采用以下简化的结构，仅包括：
本体，所述本体为透明材质，
光反射光栅，所述光反射光栅加工于本体底面，或加工于一反射层与本体接触的表面，所述反射层复合在本体下表面，
照射到光重导向膜上的光线进入本体后传播到光反射光栅上并被反射，反射光线再经本体传播出去。只需要在透明本体底面设置反射光栅，就可实现光的重导向工作，这些光反射光栅也可以进行专门设计，按区域规律性、周期性设计光栅的相关参数，将入射本体的光线反射到封装玻璃上，再反射到电池片的工作区域去。
实际应用中，本体可以是两层或两层以上的多层，每层的上表面都可以设置光透过型的光耦合光栅，每层光耦合光栅的参数可以相同或不同，进而可以对光线传播路径进行更便利的调整，只在最下面一层本体的下表面设置光反射结构，如光反射光栅或光反射金属涂层。
现有技术中的反射棱镜，需要加工微棱镜并在其表面涂覆金属反光物质，工艺复杂，且对金属涂层的光洁度要求很高，本实用新型提供了免除金属涂层的可行方案，或者也可与金属涂层结合(金属涂层可以是平面的，降低生产难度)。同时，可以通过单层光栅或两层或多层光栅及其光栅的参数变化来精确调控各区域光反射的路径，使光反射根据精确可控。
为了进一步提高光的利用效率，所述光耦合光栅采用光透过型的纳米衍射光栅。
进一步的，所述纳米衍射光栅的周期、取向角满足以下关系：
(1)tanφ1＝sinφ/(cosφ-n sinθ(Λ/λ))
(2)sin2(θ1)＝(λ/Λ)2+(n sinθ)2-2n sinθcosφ(λ/Λ)
其中，光线以一定的角度入射到XY平面，θ1和依次表示衍射光的衍射角和衍射光的方位角，θ和λ依次表示光源的入射角和波长，Λ和依次表示纳米衍射光栅的周期和取向角，n表示光波在介质中的传播率，其中，衍射角为衍射光线与z轴正方向夹角；方位角为衍射光线与x轴正方向夹角；入射角为入射光线与z轴正方向夹角；取向角为槽型方向与y轴正方向夹角。
在一些实施例中，所述纳米衍射光栅的沟槽之间的凸起部分的上端可以设置为棱形结构。
本实用新型还提供一种光伏电池组件，所述光伏组件包括多个电池片、连接电池片的焊带和上述所述的光重导向膜，所述焊带上表面和/或所述电池片之间的间隙区域设置所述光重导向膜。
所述光伏电池组件包括多个电池片、连接电池片的焊带和有光重导向膜，所述光重导向膜设置在所述焊带上表面或所述电池片之间的间隙区域，所述光重导向膜也可同时设置在所述焊带上表面和所述电池片之间的间隙区域，所述光重导向膜的长度方向与所述焊带长度方向、所述间隙区域长度方向平行设置。这样，将照射在焊带区域和/ 或电池片之间区域的光线重新导向电池片工作区域。
采用上述优选的方案，光重导向膜设置在原光伏组件中光照没有被利用的空间位置，将光照反射到电池片的表面转化为电能，提高了光伏组件的发电功率。
本实用新型带来以下优点：
1、光栅可以通过模具压印或转印的方式加工，模具可以利用光刻工艺制备，利于加工和规模化生产，加工成本低。
2、针对不同维度地区，反射面角度α易于调整。
3、针对整个日照时间，针对阳光的不同入射角度，提高了反射率，增加了太阳能光伏电池组件的发电功率。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。