光伏模块

文档序号:1760481 发布日期:2019-11-29 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 光伏模块 (Photovoltaic module ) 是由 马蒂诺·法尔西尼 于 2017-11-20 设计创作,主要内容包括:光伏模块(200),包括:至少一个光伏电池(201)、至少一个电气互连连接(206,204)以及至少一个太阳能偏转器(100),所述太阳能偏转器(100)包括用于容纳所述至少一个电气互连连接(206,204)或者所述光伏电池(201)的凹槽,所述凹槽具有主延伸方向并且包括沿着横向于所述主延伸方向的方向上的所述电气互连连接(206,204)或者所述光伏电池(201)的至少双边的容纳装置。(Photovoltaic module (200), it include: at least one photovoltaic cell (201), at least one electric interconnection connection (206, and at least one solar energy deflector (100) 204), the solar energy deflector (100) includes for accommodating at least one electric interconnection connection (206, or the groove of the photovoltaic cell (201) 204), the groove has principal spread direction and including along the electric interconnection connection (206 on the direction of the principal spread direction, or at least bilateral storing apparatus of the photovoltaic cell (201) 204).)

光伏模块

技术领域

本发明总体上涉及太阳能收集技术领域,更具地,涉及一种光伏模块。

背景技术

现有技术的装置包括具有聚光器的光伏模块,该聚光器具有由反射镜形成的反射表面,该反射表面具有V形轮廓的并排放置的凹槽。这种类型的光伏模块在行业术语中已知为术语“V型槽”。

与V形轮廓的凹槽并排,可以放置有以与V形凹槽相反的方向倾斜的平坦反射表面(或平坦反射镜)。

如果有必要,这些平坦的反射表面也可以不间断地连在一起,从而形成一组表面,该组表面形成了用于收集电磁太阳辐射的系统,电磁太阳辐射被转向到系统本身的两侧,这里设有光伏电池,该光伏电池被设计为用于将接收到的太阳辐射转换为电能。

因此,光伏模块包括一系列光伏电池,该光伏电池与收集电磁太阳辐射的系统交替。

光伏模块的元件位于构成光伏模块的前盖的材料下面。为了保证光伏电池正确的太阳暴露,这种材料相对于太阳辐射是透明的。

此外,这种材料保证了对光伏模块的敏感元件的覆盖,所述敏感元件包括从光伏电池延伸出的电路,这些电路因此被外来物质(agent)覆盖。

此外,覆盖材料也是功能性部分,从而形成用于收集太阳辐射并将其偏转朝向光伏电池的系统的一部分,假设由反射表面反射的辐射将以大于临界角的入射角照射前部材料和外部空气之间的界面,因此通过全内反射被再次反射,从而到达光伏电池。

现有技术专利文献US2009250093和EP1732141都说明了包含上述太阳能聚光器的光伏模块。

专利文献EP1732141指出了这样一种实施例,其中没有带有V形凹槽的反射表面,而只有彼此向相反方向倾斜的平坦反射表面。该实施例如该文献的图3和图5所示。

现有技术中描述的光伏模块,包括上述文献中的光伏模块,都存在一定的缺陷。

专利文献US200925093并没有描述一种用于将光伏电池与元件连接的解决方案,所述元件穿过底层区域将光伏电池连接到设置在相邻光伏电池之间的镜面。

在专利文献US2009250093中,镜面只能在电池的两侧设置在电池之间。专利文献US2009250093指出了一种在反射表面总表面与电池表面的比例方面受限的技术。因此,根据专利US2009250093所述的技术在使用这些镜面可以获得的经济节约方面存在一定的局限。

此外,在EP1732141专利文献中描述的光伏模块不允许使用具有平坦的内表面的外壳的前板(front sheet)和后板(rear sheet)。

这意味着在根据专利文献EP1732141中描述的类型的面板的构建过程中,有必要利用多重折叠的光伏电池的封装材料和互连元件两者,即在反射表面的底层区域的穿越过程中。

这与常见和高效的生产技术不同,常见和高效的生产技术中的目标是保证板的内部平面轮廓,以提供光伏模块的最大耐久度和可靠性。

在上述文献中,光伏电池之间的互连元件被定义为“带”或“导线”。在现有技术的构建技术中,这些互连元件被焊接在每个光伏电池的前表面和后表面上,并且在已知的构造技术中,它们通常(它们的折叠的内边缘位于其所属电池的其中一个边缘上)对电池的边缘施加压力。

这意味着从电池内部组件开始就会产生微裂缝或裂缝,随着时间的推移,这些裂缝往往会导致光伏电池完全破碎成各种碎片。

众所周知,光伏电池对振动非常敏感,甚至只有风作用在光伏板时,光伏电池都会断裂。因此,上述边缘产生的微裂纹导致光伏电池的平均寿命缩短。

光伏电池的故障与所谓的“热点”现象有关,直至具体的短路风险。

此外,光伏电池之间的互连元件在使用中也受到热膨胀的影响;众所周知,这种热膨胀会导致光伏板出现故障,特别是其可能会造成轻微变形。

在专利文献EP1732141中的图5所示的实施例中,没有一种具有恒定厚度的薄封装材料的解决方案。另一方面,可以推断出,它将如何必须占据光伏模块外壳的平坦后盖板的材料与透明前盖板材料之间的整个体积,也包括用来形成该形状的三角形凹槽的体积。

这种解决方案也相对于在光伏模块的构建中目前采用的现有技术不同,现有技术旨在保证板的内轮廓具有恒定截面,为了保证光伏模块的最大化的可靠性,并因此,确保最高的效率和最大的生命周期持续时间。更具体地说,三角形凹槽中的腔体的存在降低了光伏模块层压的可靠性,因为它阻碍了板间空气的去除,因此导致层压结束后气泡可能永久的存在。由于封装材料无法占据腔体的整个空间(因为它被具有变化厚度的形状阻塞,这至少使其很难在整个体积中产生封装材料的均匀压力),以及由于在大量空气可以排出壳体之前封装材料截留大量空气,这尤其可能发生。

已知的是光伏模块内部存在空气是造成质量差的层压的主要原因之一。

此外,层压质量还取决于一系列的特征参数,这些特征参数包括持续时间或温度,其根据被封装材料占据的空间的厚度被优化,封装材料优选是均匀的,否则这些参数将是某一厚度的最佳值而不用于其他厚度。此外,由于三角形的凹槽,所述封装材料占据的空间的可变厚度导致前板的内轮廓上出现边缘。当封装材料的片材被加热到适合于层压生产过程的温度时,这些元件可能会导致封装材料的片材的弱化;这种弱化可能导致片材的失效,或在任何情况下导致焊接的弱化。不完美的层压容易至少让水蒸气进入模块,这导致模块的快速恶化,因此显著降低了使用寿命。

此外,仅利用封装材料填充整个三角形凹槽体积迫使使用非常厚的封装材料,这比现有技术建议的为光伏模块提供的可靠性方面的最优厚度要厚得多。实际上,所述封装材料不具有与水蒸汽隔离的能力,而壳体的前后板具有这种能力。因此,封装材料的厚度越大,能够渗透该模块的水分量就越多。

现有技术的模块的另一个缺点是由于不可能在如此厚的厚度上应用接触到外壳外部的封装材料前面的前后板的密封剂,用于使其与外部环境完全隔离。

在任何情况下,封装材料的厚度越大,模块的总体成本也越高并且其层压过程也越复杂,因为,封装材料的成本也越高,大量的封装材料也会导致生产过程中的更多的能量消耗。

因此,本发明的目的是提供一种克服上述缺点的光伏模块。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏模块,其包括:至少一个光伏电池、至少一个电气互连连接以及至少一个太阳能偏转器,所述太阳能偏转器包括用于容纳所述至少一个电气互连连接或者所述光伏电池的凹槽,所述凹槽具有主延伸方向并且包括沿着横向于所述主延伸方向的方向上的所述电气互连连接或者所述光伏电池的至少双边的容纳装置(containment means)。

根据本发明的另一个目的,所述容纳装置为至少三边容纳装置。

根据本发明的另一个目的,所述太阳能偏转器的凹糟具有相对于开放多边形的主延伸方向的横向截面。

根据本发明的另一个目的,所述太阳能偏转器的凹糟具有相对于闭合多边形的主延伸方向的横向截面。

根据本发明的另一个目的,所述太阳能偏转器的凹糟具有相对于开放环形多边形的主延伸方向的横向截面。

根据本发明的另一个目的,所述太阳能偏转器具有相对于闭合环形多边形的主延伸方向的横向截面。

根据本发明的另一个目的,所述太阳能偏转器靠近所述光伏电池的至少一侧,所述太阳能偏转器具有纵向主延伸方向以及多边形横向截面,所述截面包括至少两个彼此相对的倾斜边,所述倾斜边具有相反的倾斜度并且至少一边具有锯齿形齿廓形状。

根据本发明的另一个目的,所述太阳能偏转器至少部分地由反射材料覆盖。

根据本发明的另一个目的,所述模块为双面类型并且所述光伏电池对所述模块的两个平坦面均敏感。

根据本发明的另一个目的,所述模块还包括必须相互绝缘的至少两个导电表面,并且所述太阳能偏转器还包括导电反射表面,并且设置为与所述两个导电表面接触,所述太阳能偏转器还包括用于绝缘两个表面的电绝缘***层。

附图说明

现在将参照附图通过优选的而非限制性的实施例来对本发明进行描述,在这些附图中:

图1是根据本发明的太阳能偏转器的第一实施例的截面;

图2是根据本发明的太阳能偏转器的第二实施例的截面;

图3是根据本发明的太阳能偏转器的第三实施例的截面;

图4是根据本发明的太阳能偏转器的第四实施例的截面;

图5是根据本发明的太阳能偏转器的第五实施例的截面;

图6为根据本发明的利用该偏转器的光伏模块的一部分的截面;

图7为根据本发明的光伏模块的一部分的平面图;

图8示出了根据本发明的光伏模块中的多个太阳能电池的可能的连接点的透视图的细节;

图8示出了根据本发明的光伏模块中的多个太阳能电池的进一步可能的连接点的透视图的细节;

图9示出了本发明的可替换的实施例的截面的细节;

图10示出了本发明的又一个实施例的截面的细节;

图11示出了图10中的方案的可能的实施例的俯视图;

图12示出了本发明的又一个可替换的实施例的截面的细节。

具体实施方式

参见图1至图5,数字100表示整个太阳能偏转器。

在图1所示的第一实施例中,太阳能偏转器100包括以彼此相反方向取向的第一对反射表面101,在一对反射表面101之间设置以三角形形式定位的反射表面103的序列102。

实质上,反射表面103的序列102沿与由光伏板的厚度确定的方向成直角的最大延伸方向延伸,并且还包括一系列反射表面103,这些反射表面103交替地在其上端和下端接合,并且以彼此相反的方向取向,并且关于与由它们确定的最大延伸方向成直角的轴对称,而不在它们之间设置其他的壁,即平行于最大延伸方向,因此为直接连接。

还应该注意,虽然如图示出反射表面103相互对称,但是该对称不得解释为限制本发明的范围,因为反射表面的长度和倾斜度都可能会变化,不会因而偏离所附权利要求的保护范围。

序列102中的反射表面103的延伸比反射表面101的延伸小得多,然而,每个反射表面101具有与反射表面103的序列102连接的相应第一端,以及与上述第一端相对的第二端,另一方面,第二端与底壁104连接。

图1中所示的收集器的实施例也可以以这样的方式制成,即偏转器100由透明材料形成,因为这样太阳辐射可以从底壁104开始进入偏转器100,然后从偏转器100内部侧面反射到反射元件101和/或反射元件103上。

此外,优选的是偏转器100的材料的折射率小于或等于覆盖层202的折射率,以及小于或等于用于将偏转器100接合到覆盖层202的凹槽上的粘合剂或胶水的折射率。

最后,偏转器100的材料的选择必须落入在光伏模块的随后的层压过程或相同操作寿命周期内可达到的高温下不会显著改变相关机械和光学特性(即透明度)的材料上。

此外,有必要强调的是透明材料的使用还允许在图1所示的实施例中以双面模块方式使用偏转器100。

如图2所示,在根据本发明的偏转器100的第二实施例中,另一方面,反射表面101以相对于彼此相反的方向取向,但不存在反射表面103的序列102,然而另一方面,该反射表面103的序列102存在于第一实施例中。因此,两个反射表面101中的每一个具有相对的第一端,其与与其相对的反射表面101的第一端在角点处接合,以及具有与平坦底壁104接合的第二端,该平坦底壁104形成太阳能偏转器模块的背面。

图2中所示的收集器的实施例也可以以这样的方式制成,即偏转器100由透明材料形成,因为这样太阳辐射可以从底壁104开始进入偏转器100,然后从偏转器100内部侧面反射到反射元件101和/或反射元件103上。

此外,优选的是偏转器100的材料的折射率小于或等于覆盖层202的折射率,以及小于或等于用于将偏转器100接合到覆盖层202的凹槽上的粘合剂或胶水的折射率。

最后,偏转器100的材料的选择必须落入在光伏模块的随后的层压过程或相同操作寿命周期内可达到的高温下不会显著改变相关机械和光学特性(即透明度)的材料上。

此外,有必要强调的是透明材料的使用也允许在图2所示的实施例中以双面模块方式使用偏转器100。

如图3所示,在根据本发明的偏转器100的第三个实施例中,以与图2所示的实施例类似的方式,反射表面101以彼此相反的方向取向,并且每一个反射表面101具有第一端,其与另一个反射表面101的第一端接合,以在突出的顶部形成角度,并且具有第二端,其在另一方面与反射表面103的序列102接合,该反射表面103的序列102因此位于较低的高度并且在使用时与光伏模块的背面相对应。

根据本发明的偏转器100的第四实施例在图4中示出。第四实施例与上述的第三实施例类似。第四实施例也具有以彼此相反的方向取向的反射表面101,并且每一个反射表面101具有第一端,其与另一个反射表面101的第一端接合,以在凸出的顶部形成角度,并且具有第二端,其与相应连接表面105的第一端接合,以相对于两个主反射面101倾斜的方向取向,以形成锐角内角。连接表面105的第二端已达到位于较低高度的反射表面103的序列102,并且在使用时与光伏模块的背面相对应。

上述第三和第四实施例中的每一个在前面和背面均存在反射表面;这一特征非常重要,因为这些收集器被设计用于双面光伏模块内部,也就是说,其特征在于电池能够收集两面的太阳辐射,并且具有均是透明的前盖板和后盖板。

最后,图5示出了根据本发明的收集器的第五实施例。在该配置中,反射表面103的序列102与平坦底壁104接合,该平坦底壁104与由反射表面的接合处形成的角点实质上接触。

图5所示的收集器的实施例也可以翻转的方式制作,也就是说,底壁104粘合或焊接在覆盖层202的凹槽中。在这种情况下,有必要使用透明材料形成偏转器100,因为这样太阳辐射可以从底壁104开始进入偏转器100,然后从偏转器100内的侧面反射到反射元件101和/或反射元件103上。

此外,优选的是偏转器100的材料的折射率小于或等于覆盖层202的折射率,以及小于或等于用于将偏转器100接合到覆盖层202的凹槽上的粘合剂或胶水的折射率。

最后,偏转器100的材料的选择必须落入在光伏模块的随后的层压过程或相同操作寿命周期内可达到的高温下不会显著改变相关机械和光学特性(即透明度)的材料上。

此外,有必要强调的是透明材料的使用也允许在图5所示的实施例中以双面模块方式使用偏转器100。

根据优选的实施例,本文所述的收集器优选由热塑性材料制成,即通过注射成型工艺或者业内专业人员已知的用于加工塑料材料的其他技术来制成。用于收集器的材料的选择也可以落入不会随着时间的推移而改变相对特性和物理特性(即机械特性)的材料上,尤其是在被安装在模块中时太阳能收集器的层压期间或者在生命周期期间可达到的温度下。

另一方面,反射表面由在整个太阳辐射光谱(至少在可见光谱和红外光谱中)上的高反射材料制成;优选地,反射表面由银或可替代地由铝(其作为第一替代方案,价格较低,但性能较低)制成,或者由金制成(作为另一种可能的理论性替代方案,虽然其从技术角度来看是有效的,但其成本要高得多)。

尽管可以使用其他已知技术,但优选通过被称作“溅射(sputtering)”的现有技术来制作反射表面。

如图6所示,光伏模块200包括相邻光伏电池201的交替序列,这些相邻光伏电池201被收集在彼此相对的两个偏转器100之间,在通过图6中的示例所示的光伏模块200的例子中,每一个都对应于与图1中所示出的第一实施例的偏转器类似的偏转器。

每一个偏转器100被封闭在平面覆盖层202内,该平面覆盖层对太阳辐射也是透明的。平面覆盖层202形成光伏模块200的前盖和后盖。在第一覆盖层与第二覆盖层202之间是间隙层203,在间隙层203中设有光伏电池201和母线204,即电互连元件。封装材料设置在间隙层203中,该间隙层203将两个覆盖层202电绝缘,还将光伏电池201和母线204隔离。

平面覆盖层202在光伏模块200中也起作用,因为由反射表面反射的辐射将以大于临界角的入射角照射前平面覆盖层202与空气之间的界面,从而以全内反射再次进行反射,直到在端部到达光伏电池。

每一个覆盖层202可容纳其凹槽内的反射元件,所述反射元件被设计用于收集穿过覆盖层的太阳辐射。因此,每一个覆盖层202所具有的凹槽的形状或轮廓匹配于安装的收集器,或者在任何情况下与所述收集器是可兼容的。尽管在图6中没有示出,但覆盖层202可与相关的内表面一起制成,也就是说,与间隙层203接触,并且也包含根据质地建模的、适当地选择类型的凹槽,作为与对覆盖层202与在内表面上与其接触的材料之间的界面的内反射的对比度的函数,所述材料包括例如封装材料和/或粘合剂或胶水300。

尽管在图6中没有示出,但如有必要,偏转器100可以具有不位于覆盖层202中存在的凹槽内但是在间隙层203中延伸的部分,其中,封装材料也位于所述间隙层203中。

在这种情况下,偏转器100在底壁104上可以具有凹槽,该凹槽被设计为容纳底层光伏电池之间的任何互连元件,用技术术语定义为“导线”或“带”,优选地,不像在偏转器100单独地位于覆盖层202中存在的凹槽内的情况下那样使路径转向。

此外,如图6所示,可以利用前覆盖层202和/或后覆盖层202来制造双面光伏模块,所述覆盖层在其凹槽中容纳图1至图5中示出的五个实施例中的任意偏转器元件。

也可以用传统的单面类型的光伏电池201制作光伏模块(未作示出),也就是说,其只能在一面(通常是前面)收集太阳辐射。在这种情况下,后覆盖层可以是平坦的或者由不同的(甚至是不透明的)元件代替。

在制造根据本发明的光伏模块200的过程中,通过粘合剂或胶水300或者允许在不受热脉冲损坏的情况下接合偏转器100和覆盖层202的任何其他焊接技术,在相应凹槽处将偏转器100接合至覆盖层202。所述粘合剂或胶水(至少在可见光谱和红外光谱中)对于太阳辐射是透明的。此外,粘合剂或胶水的折射率优选地等于或小于覆盖层202的折射率。

用于将偏转器100接合到覆盖层202的凹槽上的粘合剂或胶水300还必须能够完全充满反射元件与其所焊接的凹槽之间的空间,以便实现光学耦合,而不会在所焊接的表面之间出现不平整或缺陷。最后,粘合剂的选择必须落入在光伏模块的随后的层压过程或相同操作寿命周期内可达到的高温下不会显著改变相关机械和光学特性(即透明度)的材料上。

在图6中描述的操作配置中,还可以检查外缘上的板没有反射元件,相反,该反射元件被保持在模块的外壳内进一步远离边缘到足够程度,来保护它们不受水蒸气和外来物质的渗透。

因此,在外部,根据本发明的光伏模块100与没有偏转器的传统光伏模块看上去相同。

如上面已经简要地描述的,在如图6所示的双面模块中,以及如有必要,也在附图中未示出的单面模块中,母线204以及(更一般地)光伏电池201的所有电气互连元件优选位于光伏模块100的侧面,并且优选地被封闭在存在于反射元件后面的封装材料的电绝缘层中。

在反射元件后面的具有电气互连元件的配置使得也可以在由电气互连元件所占据的区域中收集太阳辐射(这在没有会聚元件(concentration element)的传统光伏组件中是不可能的),在光伏模块的总表面相同的条件下,有利地允许获得用于收集太阳辐射的区域的扩展,从而提高整体效率。

凹槽沿着整个覆盖层202。因此,如果凹槽存在于电池的所有四个侧面,每一个凹槽将在每个电池通过其边缘形成的四个边缘处与其他凹槽交叉。反射元件也可以采用其穿透的形状,即占据整个内部空间。图7中示出了一个示例。在该图中,可以看出如何能够使用单个格栅形状的元件来制作要放置在覆盖层202的凹槽中的所有反射元件101,或者等同地制作其长度等于容纳反射元件的凹槽的长度的反射元件。如图7所示反射元件可在配件211中与其他元件交叉,形成沿凹槽的整个长度延伸的单个反射元件,而不考虑与其他反射元件形成的交叉的数量,以形成包含方形部分210的方格板表面。

最后,图8a示出了适于偏转器100的解决方案,该偏转器100在存在伪方形的光伏电池201的情况下交叉。所述伪方形光伏电池不是方形的,而是具有斜边角213。图8a示意性地指示了第一解决方案,其中,平坦的反射镜400占据了交叉的反射元件的边缘中的区域401,该区域未被伪方形电池占据。

图8b中所示的另一种可行的解决方案包括用倾斜反射镜402延伸反射元件,该倾斜反射镜402占据了边缘中未被伪方形电池占据的区域。

图9示出了已经呈现的所有实施例的构造变体,其包括将覆盖层202划分为两个具有特定和不同功能的单独元件。

图9中所示的实施例包括表面302完全平坦的覆盖层202,例如,但在不限制本发明的范围的情况下,在无会聚元件的传统光伏模块中使用的普通太阳能玻璃“浮法(float)”。在平坦覆盖层202的下方放置一个内部元件304,该内部元件具有与所述实施例中提供的凹槽类似的凹槽,例如由对光伏电池(例如PMMA或光学级聚碳酸酯)所使用的光谱中的太阳辐射具有高透射率的热塑性塑料制成。利用现有技术将两个平坦覆盖层元件202和具有凹槽的底层内部元件304粘合/焊接在一起,例如(但不限制本发明的范围)通过层压工艺通过位于两个元件之间的间隙内的封装材料的片材(例如,通常用于层压光伏模块的EVA片材),如有必要,还采用整个光伏模块及其外壳的单一的层压工艺将其粘合/焊接在一起。如有必要,具有凹槽的内部元件304可以不延伸至覆盖元件202的周边,从而在光伏模块的边缘301上留下周边空间,用于在其中定位与外部物质的绝缘,这种绝缘类型已经为传统的光伏模块制造中所知并且常用,使得如有必要,允许对覆盖元件202内的所有元件进行进一步程度的绝缘和保护。图9中示出的实施例示出了图6中所示的实施例的替代的生产实施例,但很明显的是这种变化可应用至所呈现的所有的实施例。所述的变体实施例尤其有用,以便充分利用与用于制造外表面上方模块的覆盖层和内表面下方凹槽的覆盖层的各种要求相关的不同材料的特定性能;如果采用同时具有两种功能的单个元件,那么有必要使用一种在两种执行的功能规定的要求之间进行折衷的材料。另一方面,如果可以制作两个单独的元件,则可以为两个元件中的每一个选择具有与针对覆盖层202或带凹槽的内部元件304执行的特定功能相关的最佳性能特性的材料。特别是,机械强度特性和防止外部物质渗透的屏障对于覆盖层202而言很重要,除了这些要求随时间的稳定性之外,还与光伏电池使用的光谱中的太阳辐射的良好透射率和随着时间的推移保持外表面的降低的粗糙度(即使经受外部物质)的能力相关。例如但在不限制本发明范围的情况下,通过普通太阳能玻璃“浮法”以及通过例如PMMA(特别是针对防止外部物质渗透的屏障的主要功能)来最佳地实现这些要求。在另一方面,对于带凹槽的内部元件304特别重要的是可以使凹槽的尺寸公差尽可能小,并且相对于位于相同的带凹槽的内部元件304中的单个凹槽的形状和尺寸,具有最大的设计选择自由度。例如,通过PMMA(其可以在任何形状的凹槽中加工,使用已知的加工热塑性塑料的工艺,例如,注射成型工艺,具有非常小的公差)而不是例如普通的太阳能玻璃(经历将凹槽制作为“图案玻璃”或“轧制玻璃”),可以更好地达到这些要求。

尽管在图9中没有示出,但内部元件304可与相关的内表面(也就是说,与间隙层203接触并且也包含根据质地模制的、适当地选择类型的凹槽)一起制成,作为与对覆盖层304与在内表面上与其接触的材料之间的界面的内反射的对比度的函数,所述材料包括例如封装材料和/或粘合剂或胶水300。

图10示出了已经呈现的所有实施例的构造变体,其包括偏转器100,在其他实施例中与图1至图5中形成的那些相关,所述偏转器100不位于覆盖层元件202或者内部元件304中存在的凹槽内,而是直接位于间隙层203中的光伏电池201之间。

图10中所示的实施例包括以格栅形式制作要放置在单个元件上的所有反射元件101和/或103,或等同地制造更多的元件,已如图7所示,这些元件可以通过配件211相互交叉,最后制造一个具有与栅格相同形状和功能的单个组装元件。

对于图10所示的实施例,因而不需要使用具有凹槽的覆盖层202,因此内轮廓可以是平的。此外,位于间隙层203中的偏转器100反过来具有平坦的内部轮廓,其可以制成具有使其能够与光伏电池201并排设置,而不会在其表面上产生任何压力或机械应力的形状:特别是,由于偏转器100的厚度大于在覆盖层202内的其他元件的厚度,可以通过其厚度,实质上确定间隙层203的厚度(封装材料的总厚度)以及偏转器100的体积在间隙层203的厚度内的位置,从而确保这些空间的高度与由位于间隙层203的内部的光伏电池201占据的空间的高度不重合。简而言之,偏转器100与光伏电池201之间没有明显的机械干扰,后者没有与不存在偏转器的传统光伏组件中不同的或更大的应力。

因此,在用于组装光伏模块的过程中,优选地在将(如有必要)串联或并联地相互连接的光伏电池进行定位之后,格栅(包含构成偏转器100的所有反射元件101和/或103)可以位于光伏电池201之间的空间内。

图10中示出的实施例包括在偏转器元件100的前面和后面上存在的反射元件101和/或103;这一特征非常重要,因为这些收集器被设计,优选地用于双面光伏模块内部,也就是说,其特征在于电池能够收集两面上的太阳辐射,并且具有均是透明的前盖板和后盖板。

图10中所示的实施例包括两个面的偏转器元件100,其实质上由根据图1的实施例的两个偏转器100接合形成。尽管没有示出,但也可以与图10中所示的实施例一起使用由图2和图5中所示的其他实施例中的两个偏转器接合而实质上形成的偏转器元件100的实施例。尽管没有示出,但也可以与图10所示的实施例一起使用图3和图4所示的偏转器元件100的实施例。

虽然没有在图10中示出,可以使用包括有由透明材料形成的偏转器元件100的实施例,因为这样太阳辐射可以从底壁104开始进入偏转器100,然后从偏转器100内部侧面反射到反射元件101和/或反射元件103上。

此外,偏转器100的材料的折射率小于或等于覆盖层202的折射率,以及小于或等于用于将偏转器100接合到覆盖层202的凹槽上的粘合剂或胶水的折射率。

偏转器100的材料的选择必须落入在光伏模块的随后的层压过程或相同操作寿命周期内可达到的高温下不会显著改变相关机械和光学特性(即透明度)的材料上。

此外,有必要强调的是透明材料的使用也允许在图10所示的实施例中的双面模块中使用偏转器100。

尽管图10中没有示出,可使用包含偏转器元件100的实施例,优选地根据图1至图5的实施例,仅在一个面上包含偏转器的实施例;这些收集器被设计为优选地用于光伏模块内部,其特征是光伏电池只能在一个面上收集太阳辐射。

图10所示的实施例包括叠加在光伏电池201上的几种体积205的偏转器100。该叠加205是为了避免在偏转器100和光伏电池201之间产生不连续区域,太阳辐射通过这些区域而无法进行收集。因此通过叠加205可以避免这些不连续,例如,如果光伏模块内相同类型的元件之间,特别是偏转器100之间或光伏电池201之间可能发生的尺寸变化,以及在它们空间位置的相应距离可能变化的情况下,可以避免这些不连续。叠加205只能在偏转器100的一个面上执行,例如,只能在前面上执行,如图10所示,或者在前面和后面上都执行。

光伏电池201上的偏转器100的叠加205也可用于将偏转器100叠加在电池内部的任何导电元件204和/或206上,和/或用于若干光伏电池之间的互连;这些类型的元件,例如,在技术术语中也被称为“指状物(finger)”、“母线”204、“带”或“导线”206,由于它们在光伏电池的有源区域(也就是说,能够吸收和转换太阳辐射的光伏电池的区域)的前面造成的屏蔽(screening),使得一部分太阳辐射不会被收集,但被反射到电流模块的外部。如果电池内的导电元件和/或用于若干光伏电池之间的互连的导电元件受到偏转器100的影响,则入射到这些区域的辐射在到达这些元件之前,将从偏转器100被收集,而不会发生所述的收集失效,有利的是,在光伏模块总表面积相等的条件下,使用于收集将获得的太阳辐射的面积扩大,从而提高了整体效率。尽管图10中没有示出,但也可以使反射元件101和/或103在偏转板100的表面上位于重叠206内,使得也可以收集这些内部区域的太阳辐射,这是由于光伏模块内的元件的尺寸和空间位置变化引起的任何暴露造成的。

图10所示的实施例包括叠加在母线204上(并且更一般地,所有电气互连元件上)的多个偏转器100。如果母线204和/或电气互连元件相对于入射辐射位于偏转器100后面,入射辐射在到达母线204和/或电气互连元件之前,偏转器100将在这些区域收集这些入射辐射,而不会发生收集失败,有利的是,在光伏模块总表面积相等的条件下,使用于收集将获得的太阳辐射的面积扩大,从而提高了整体效率。

图10所示的实施例使得有必要采取预防措施,以确保光伏电池201的前面和后面之间或相邻的光伏电池201之间或光伏电池201和/或间隙层203内部的模块的其他元件之间的电绝缘,仅以举例的方式,并且在不限制本发明范围的情况下,所有电气互连元件的电绝缘。实际上,应考虑到由于偏转器100的位置靠近光伏电池201,即使它们位于例如封装材料的电绝缘材料中,也可能在元件之间发生直接接触。由于反射元件101和/或103的偏转器100可能由金属反射材料制成(在这种情况下,其也是导电的),因此如所述的,有必要避免以这种方式出现的不必要和有害的电接触。为此目的,将已知技术应用于单个的偏转器100上,以形成不存在包含导电反射材料的反射元件101和/或103的区域,从而将单个的偏转器100划分为彼此电绝缘的各个区域,这是因为偏转器100的主体由导电材料制成。例如,绝缘可以通过以下已知技术实现:在其上沉积构成反射元件101和/或103的反射材料期间,掩蔽偏转器100的区域;或根据现有技术(例如激光划片)在其放置在偏转器导100上之后移除一部分反射材料。

用于实现相同目的的替代方法包括利用已知技术在由导电反射材料组成的反射元件101和/或103的至少一个区域上沉积一层绝缘材料。所述绝缘材料可对太阳辐射透明。

图10中所示的实施例示出了在尺寸和/或方向上彼此不同的反射元件103的可能的制造,所述反射元件103位于相对于这些覆盖层202与形成一部分偏转器100的反射元件101之间的最小距离、距离覆盖层202较远的序列102中。该实施例实现了位于间隙层203中的封装材料的最小厚度的区域的延伸的减少,从而实现了通过在光伏模块内部的各个组件与覆盖层202之间的封装材料形成的更大强度的焊接。

图11示出了已经从图10开始呈现的实施例的构造变体,包括偏转器100中的被设计用于容纳光伏电池之间的任何互连元件的凹槽,这些互连元件用技术术语称为“导线”或“带”206,优选地,并不如在不带偏转器的传统的光伏模块中那样转移相对路径。在该实施例中,偏转器100可以放置在光伏电池201的旁边,而不会在其表面上产生任何压力或机械力。简言之,偏转器100与光伏电池201之间没有明显的机械干扰,后者不存在与不具有偏转器的传统光伏模块中将存在的应力不同的或更大的应力。尽管图11中没有示出,但如有必要,可通过适当形状的偏转器元件100部分地覆盖偏转器100的顶部和侧面的表面上的凹槽的通路,这允许根据光伏模块的设计应用,每次都优化由相对于没有凹槽的偏转器100存在凹槽而引起的太阳辐射的偏转。

图11显示了已经从图10开始呈现的实施例的构造变体,其包括制造不位于覆盖层元件202或内部元件304中的凹槽内、而是直接位于间隙层203中的光伏电池201之间的偏转器100。

图11中示出的实施例包括使在元件105上的所有反射元件101和/或103制成围绕单个光伏电池201的框架的形状,或等同地,制造能通过配件而相互交叉的多个元件,最后制成单个的组装元件,其具有与单个的光伏电池201的框架相同的形状和功能。

因此,在组装光伏模块的过程中,优选地在将(如有必要)串联或并联地相互连接的光伏电池进行定位之后,框架105(其包含构成偏转器100的反射元件101和/或103)可以位于光伏电池201的侧面所在的空间内。如图11所示的实施例中,框架可包含相对于相邻电池之间的间距构成偏转器100的所有反射元件101和/或103,使得其遵循其中包含的偏转器100将太阳辐射转向到相邻于由框架所占据的每个区域的电池,而不是仅转向到由框架105包围的电池;其遵循,图11中所示的框架105并非定位在模块的所有电池201上,而是以同一行的每隔两个电池的交替方式定位。尽管图11中没有示出,但是偏转器100定位在具有矩形或方形形状的光伏模块边缘上,也使用“L”形状的半框架或作为一个整体,与框架105相邻,作为其延伸部分其被拉进到面向光伏电池201的模块的边缘的侧面,所述光伏电池201位于边缘上,否则这些侧面不会有任何偏转器100。

偏转器100的框架式实施例很重要,因为它使得可以尽可能减少可能尺寸变化的影响(其在光伏模块内的相同类型元件之间,特别是偏转器100之间或光伏电池201之间可能发生)以及它们各个空间位置距离的可能的变化的影响:使其能够根据每个光伏电池201的实际空间位置调整每个框架的空间位置,由于其安装作为组装光伏组件的过程的一部分,消除了尺寸变化的可能性,尽管被允许在公差范围内,相对于单个光伏电池210和单个框架允许的尺寸变化,其由包含偏转器100的单个元件的更多数量的元件给出。

图12示出了已经从图10开始呈现的实施例的构造变体,包括优选地与双面光伏电池201组合的偏转器100,其中偏转器100的前面的反射元件101在光伏电池201的前面和背面都反射太阳辐射。如图12所示,根据本发明的发明构思中包含的实施例,还可以双面形式制造偏转器100,其背面也具有反射元件101和/或103。

根据本发明的发明构思所涵盖的实施例,反射元件101的至少一部分表面可具有开放折线截面。

根据本发明的发明构思所涵盖的不同的实施例(图12详细示出的),反射元件101的至少一部分表面可具有弯曲截面。换句话说,反射表面的镜面部分有利地具有抛物线形状。

反射元件101的部分,无论是以开放的折线还是曲线或抛物线的形状制成,都是用模具制成的,然后优选地以这样的方式进行定位:至少在与各个偏转器100通过反射元件101整体接受的方向相同的方向上反射的光线在任何情况下都被偏转到光伏电池201。反射元件101的部分有利地使反射元件101和与其最近的光伏电池201之间的距离减小。

根据本发明的发明构思所涵盖的一个实施例,反射元件101的表面的至少一部分可以具有开放的折线截面,远离反射元件101的其余部分倾斜。

根据本发明的发明构思所涵盖的不同的实施例,在图12所详细示出,反射元件101的表面的至少一部分可以具有弯曲的截面、远离反射元件101的其余部分倾斜。换句话说,反射表面的镜面部分有利地具有抛物线形状,远离反射元件101的其余部分倾斜。

反射元件101的部分,无论是以开放的折线还是曲线或抛物线的形状制成,都是用模具制成的,然后优选地以这样的方式进行定位:至少在与各个偏转器100通过反射元件101整体接受的方向相同的方向上反射的光线在任何情况下都被偏转到光伏电池201。反射元件101的部分有利地使反射元件101与其最近的光伏电池201之间的距离减小,优选地至少在一定程度上减小,以反射所有光线,至少来自前覆盖层202的光线,其以前覆盖层202上的入射角小于覆盖层202和模块外部之间的界面处的临界角的方向穿过该距离,这样就不可能实现全内反射。

根据本发明的发明构思中所涵盖的实施例,在组装光伏模块时(其在处理层压的步骤之前),放置在间隙层203中的封装材料的片材可具有厚度和匹配的轮廓和/或在任何情况下与间隙层203内的元件可兼容,以便在层压过程完成之前的步骤中,不会向内部元件传递例如使其变形或损坏的力或机械应力。

根据上述说明,本发明的优点是清楚的。以这种方式制成的具有平坦轮廓的光伏模块提供了较薄的封装材料厚度,这对于克服现有技术解决方案中的模块的缺点也很有用。

由此创建的光伏模块具有用于与光伏电池201进行电连接的元件,这些元件没有互连折叠,减少了对光伏电池及其相邻的镜面干扰的机械力。

根据所描述的光伏模块的构造,还可以将光伏电池延伸直到到达反射面,以实现对从相对于外表面法向的不同方向到达模块的太阳辐射的完全收集。

此外,制造不与前层或后层接触的平坦反射表面有利地允许通过注射成型制造该层,具有更好的表面粗糙度,从而使入射到模块上的太阳辐射的收集效率更高。

最后,通过塑料材料层而非玻璃来制造模块,精确地通过塑料相对于玻璃的加工过程中存在的较小公差,可以保证成品能够使所有光伏电池201的辐照更加均匀,从而保证能量传递的整体效率更高。

关于专利文献US2009250093中所示的现有技术解决方案,在图3中,可以减少用粘合剂填充的空余空间量(这表示收集太阳辐射失败的区域,其在该文献中表示对整个收集的效率产生了负面影响)。

最后,很清楚的是上述太阳能板可以以对行业的专业人员明显的方式进行添加或调整,而不背离所附权利要求的保护范围。

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