用于太阳能组件的带有含曲面微结构的反射微结构化膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及具有含曲面微结构化特征部的反射微结构化膜，以及它们在太阳能组件中的用途。
【背景技术】
[0002]可再生能源是来源于可补充的自然资源(诸如阳光、风、雨、潮汐和地热)的能源。随着技术的进步和全球人口的增长，对可再生能源的需求大幅提高。如今，尽管矿物燃料提供了绝大部分的能量消耗，但这些燃料是不可再生的。对这些化石燃料的全球性依赖不仅带来关于其耗尽的担忧，还带来对于由燃烧这些燃料所致的排放有关的环境问题。由于这些问题，世界各国一直都在倡导对大规模和小规模可再生能源的开发。当今前景较好的能源资源之一为阳光。在全球范围内，目前有数百万的家庭从太阳能光伏系统获得电力。对太阳能电力不断增长的需求伴随着对能够满足这些应用要求的装置和材料的不断增长的需求。
[0003]可通过使用用于光电转换的光伏(PV)电池(太阳能电池)(例如硅光伏电池)实现阳光利用。光伏电池尺寸相对较小，并且通常被组合到具有对应更大功率输出的物理集成光伏组件(太阳能电池组件)中。光伏组件一般由2 “串”或更多“串”光伏电池形成，其中每串由成排布置并使用镀锡扁平铜线(也称为电连接器、接片条带或汇流线)串联地电连接的多个电池组成。这些电连接器通常通过焊接过程附着到光伏电池。
[0004]光伏组件通常包括由包封材料围绕的光伏电池，诸如美国专利公布2008/0078445 (Patel等人)中大致所述。在一些实施例中，光伏组件包括位于光伏电池两侧上的封装剂。两个玻璃(或其它合适的聚合物材料)面板被定位成与封装剂的前侧和后侧相邻，并粘合至该前侧和后侧。两个面板对太阳能辐射是透明的，并且通常称为前侧层和后侧层或背板。前侧层和背板可由相同或不同的材料制成。封装剂是包封光伏电池的对光透明的聚合物材料，并且还粘合至前侧层和背板以将电池物理密封起来。这种层合构造提供对电池的机械支撑，并且还保护它们免于因诸如风、雪和冰的环境因素而造成的损坏。光伏组件通常装配到金属框架中，其中密封剂覆盖由金属框架接合的组件的边缘。金属框架保护组件的边缘、提供附加的机械强度并且促使该组件与其它组件组合以便形成更大的阵列或太阳能电池板，该阵列或太阳能电池板可安装至合适的支架，所述合适的支架以适当角度保持组件来最大化太阳能辐射的接收。
[0005]制造光伏电池和将光伏电池组合以制造层合组件的技术由以下美国专利例示:4, 751, 191 (Gons1rawski 等人);5，074, 920 (Gons1rawski 等人);5，118, 362 (St.Angelo等人)；5，178，685 (Borenstein 等人);5，320，684 (Amick 等人)以及 5，478，402 (Hanoka)。
【发明内容】
[0006]本发明描述了具有含一个或多个曲面的微结构化特征部的反射微结构化膜、由这些反射微结构化膜制备的太阳能组件以及制备太阳能组件的方法。
[0007]在一些实施例中，所述反射膜包括基底层以及从基底层突出的多个微结构的有序排列。所述微结构具有包括至少两个侧面的横截面，其中至少两个侧面中的至少一个包括由曲率角限定的曲面。另外，所述微结构包括反射层。
[0008]本发明还描述了太阳能组件。在一些实施例中，太阳能组件包括多个太阳能电池和反射膜，其中反射膜如上所述。
[0009]另外，本发明描述了用于制备太阳能组件的方法。所述方法包括提供反射膜，提供布置在支撑基板上并且通过接片条带连接的多个太阳能电池，将反射膜附接到太阳能电池和相邻区域，以及将透明覆盖层附接到反射膜上。所述反射膜如上所述。
【附图说明】
[0010]参照以下结合附图对本公开各种实施例的详细说明，可以更全面地理解本申请。
[0011]图1示出了本公开实施例的结构化反射膜的横截面。
[0012]图2示出了现有技术的结构化反射膜的微结构化元件的表面的剖视图。
[0013]图3示出了本公开实施例的结构化反射膜的微结构化元件的表面的剖视图。
[0014]图4示出了从现有技术的结构化反射膜的微结构化元件的表面的反射图案的光线跟踪。
[0015]图5示出了从本公开实施例的结构化反射膜的微结构化元件的表面的反射图案的光线跟踪。
[0016]在以下对图示实施例的描述中，参照了附图，并通过举例说明的方式在这些附图中示出在其中可以实施本公开的多种实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用实施例并且可以进行结构上的改变。这些附图未必按比例绘制。附图中使用的相似标号指示相似的部件。然而，应当理解，在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一附图中用相同标号标记的部件。
【具体实施方式】
[0017]太阳能组件通常被制备为光伏太阳能电池的层合阵列。该阵列通常在支撑层和覆盖层之间，所述支撑层一般是透明的，诸如玻璃或透明聚合物材料，所述覆盖层一般也是透明的，并且可为与支撑层相同的材料或者可为与支撑层不同的材料。因为太阳能电池自身相当小，并且仅覆盖组件总表面积的一部分，所以已经开发出多种技术以引导更多的阳光到太阳能电池上，并且因此增加组件的效率。在美国专利4，235，643 (Amick)所描述的一种技术中，具有多个光反射刻面的光学介质被设置在相邻电池之间。光反射刻面被有角度地设置以使在由两个相互会合的刻面形成的顶点处以110°至130°，优选约120°的角度限定多个沟槽。这些刻面的结果是射在这些刻面上的光将以大于临界角的角度反射回到透明前盖构件，并且然后再次在内部从盖构件的前表面反射以射在太阳能电池上。在美国专利5，994，641 (Kardauskas)中，灵活的反射器装置被作为具有多个沟槽的光学介质使用。该灵活的反射器装置为具有诸如银或铝的反射金属涂层的光学反射片材料。反射片材料的刻面具有直的侧面和尖峰。
[0018]在本公开中，描述了在太阳能组件中可用的反射膜(有时称为光定向介质)。此类反射膜具有大体为平面的背面和结构化正面。结构化正面包括一系列具有至少一个曲面的微结构。这些微结构可被视为棱镜，其中这些棱镜在剖视图中具有至少两个侧面。在棱镜中，当在剖视图中观察时，这些侧面或表面有时被称为“刻面（facet)”。由于刻面通常被描述为平坦的或平的，所以在本公开中，术语“侧面”或“表面”通常用于描述微结构的侧面，但这些术语能够与刻面互换使用。相对于具有包括直线或非弯曲侧面或先前已描述且使用的刻面的微结构的反射膜，这些具有含至少一个弯曲侧面的微结构的反射膜具有多种优点。此外，微结构的峰可为尖峰或圆形峰，圆形峰的优点在与本申请同日提交的标题为“Reflecting Films With Curved Microstructures For Use In Solar Modules (用于太阳能组件的具有弯曲微结构的反射膜）”的共同未决的申请代理人案号61499中有所描述。
[0019]通过具有至少一个弯曲侧面的微结构获得多种优点。与具有直线侧面或刻面或基本上为直线侧面或刻面的微结构相比，具有至少一个弯曲侧面的微结构具有分散光的能力。这一优点将在下文更详细地描述。
[0020]除非另外指明，否则在说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字应该理解为在所有情况下均被术