具有后辐照度集中器的半透明双面光伏组件

背景技术：

1、半透明的光伏模块将部分入射辐照转换为电能，而未吸收的辐照被装置透射。这允许不同的应用，诸如在光伏农业中的应用或者在建筑物中的建筑集成中的应用，在光伏农业中的应用中，透射的辐照被用于种植园(无论是户外种植园还是在温室中)以进行光合作用，在建筑物中的建筑集成中的应用中，透射的辐照用于照亮室内并执行美学功能。

2、如今，有两种类型的光伏技术允许获得半透明性。一方面，使用诸如非晶硅、铜铟镓硒(cigs)、碲化镉(cdte)、量子点电池、有机聚合物、染料敏化电池或钙钛矿的半导体材料的薄膜，它们本身具有一定程度的透明度，允许入射光的透明度水平在9％与54％之间(kangmin lee等人，“the development of transparent photovoltaics”，cell reportsphysical science 1，100143，2020年8月26日，表1)。另一方面，使用不透明的晶体硅电池，其在模块中配置有的分离区域，从而存在透明区域部分(玻璃)和不透明区域部分(光伏电池)。在该构造中，电池之间的分离区域越大，透明度越大。有些商业产品使用了最后一个构思。例如，德国公司bisol太阳能公司(bisol solar company)销售bisol lumina系列，其使用具有在5.3％与53.6％之间的透明度因子的单晶或多晶硅电池(https://www.bisol.com/pv-modules)。在两种类型的半透明光伏技术中，由于硅的丰度、其低成本和其可靠性，晶体硅选项在现今倾向于被更多地使用。

3、这些半透明硅模块的限制在于：透明度水平越高，由于有效面积的减小，所以器件的效率越低。存在需要高水平透明度的应用，例如在农业中，其中某些类型的植物需要高日光暴露以避免损失产量。增加这些半透明模块的电产量的直接方法是使用双面电池，与单面电池相比，其通过捕获前面和后面的辐照度增加了电产量，同时将装置成本的增加最小化。

4、有几项专利使用集中器结合双面电池来增加双面模块的电产量：

5、anthony w.finkl的日期为1996年7月23日的美国专利第5538563号：使用垂直或水平安装的平的金字塔形反射器和双面电池。集中器接收入射辐照度，并将其偏转向双面电池的两侧。

6、plkington集团有限公司的日期为2012年4月26日的美国专利第us2012/0097213a1号：使用平行于半透明双面有效表面的平板反射板，以使得由有效区域透射的辐照度被反射并返回到有效表面的背面。

7、antonio luque的日期为1979年10月2日的美国专利第4169738号。使用抛物面形反射集中器，其将入射辐照度集中在位于集中器的体积内的双面电池上。该体积填充有有助于冷却的流体，并且鳍式散热器结合在背部中。

8、light prescriptions innovators的日期为2010年5月27日的美国专利第us2010/0126556a1号：在该高集中系统中，使用菲涅耳透镜将直接辐照聚焦在主电池上，该主电池被负责吸收漫射辐照和反照射的双面电池包围。

9、斯克内克塔迪通用电气公司(the general electric company schenectady)的日期为2006年12月13日的欧洲专利第ep1732141a1号：在该系统中，前盖具有平坦表面和能够将光聚集和引导在双面电池阵列上的模制表面。

10、solarworld ag的日期为2015年2月5日的德国专利第de2014105516号：在该系统中，至少两个双面模块阵列安装在彼此平行的垂直位置，并且反射器结合在结构基部的水平位置，以增加入射在模块表面上的辐照度。

11、bakersun的日期为2016年9月29日的美国专利第us2016/0284.914a1号：在该系统中，至少一个双面模块安装在相对于地面升高的水平位置，并且反射器以三角形或半圆柱形棱镜的形式结合在背部中，以增加模块的后表面所接收的辐照度。

12、上述所有装置的特征在于使用集中器，该集中器将正面接收的辐照度重定向到双面电池以增加它们的电产量。然而，使用这些集中器意味着降低或消除了系统的透明度。因此，它们不适用于半透明的双面光伏模块。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过将主要来自地面和附近物体的反射的下游光线集中(或聚集)来提高半透明双面模块的电生产能力(或发电能力)。

2、为此，发明的半透明双面光伏模块在其后部(即，在离太阳光线的主入射面最远的部分或者打算放置在更靠近地面的部分)包括折射集中器。这些集中器允许前辐照度通过，确保所需的透明度，同时将后辐照度重新定向以将其引向双面电池的后面。利用这种策略，理想的是，可以使用所有下游辐射而不影响透明度。

3、尽管使用集中器来提高双面模块的发电能力不是新出现的，但现有发明聚焦于集中或重新定向正面辐照度，降低或消除模块的半透明性。在该发明中提出的解决方案确保了应用所需的透明度水平，并有助于增加双面模块的能量生产能力，使其适于光伏农业以及集成到建筑物中。

技术特征：

1.具有辐照度集中器的半透明双面光伏模块，所述半透明双面光伏模块包括：

2.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是交叉复合抛物线型(9)。

3.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是复合抛物线型(10)。

4.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是具有透镜壁的复合抛物线型(11)。

5.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是交叉v通道型(12)。

6.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是多边形复合抛物线型(13)。

7.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是正方形椭圆双曲面型(14)。

8.根据权利要求1所述的半透明双面光伏模块，其中，下游的折射集中器是复合抛物线旋转型(8)。

技术总结
本发明涉及半透明光伏模块，该半透明光伏模块包括前玻璃盖(1)和后玻璃盖(4)、双面电池(2)的阵列以及后折射集中器(3)的阵列，在双面电池之间具有分离区域，并且后折射集中器将后面的光集中到双面电池的后表面上。本发明在光伏农业应用中特别有用，适用于需要大量阳光的农作物，或用于集成到需要高内部照明的建筑物中。

技术研发人员：爱德华多·费尔南德斯·费尔南德斯,弗洛伦西亚·玛瑞纳·阿尔莫纳希德·克鲁兹,佩德罗·曼努埃尔·罗德里戈·克鲁兹,佩德罗·赫苏斯·佩雷斯·伊格拉斯
受保护的技术使用者：哈恩大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27