用于光伏组件的盖板和具有该盖板的光伏组件

摘要

一种用于光伏组件的盖板和具有该盖板的光伏组件，其中光能被转换成电能。该盖板包括在光入射表面上具有凸起的阵列图案的衬底，和形成在光入射表面上的抗反射膜。

权利要求

1.一种用于光伏组件的盖板，包括：

衬底，在光入射表面上具有减少菲涅尔反射的凸起的阵列图案；和形成在所述光入射表面上的抗反射膜，在380nm到770nm的波长范围内，所述抗反射膜的折射率处于1.32到1.39的范围内，其中所述盖板的厚度处于2.9mm到3.65mm的范围内。

2.根据权利要求1所述的盖板，其中所述减少菲涅尔反射的凸起的阵列图案包括金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案。

3.根据权利要求2所述的盖板，其中所述金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的高度处于80μm到360μm的范围内。

4.根据权利要求2所述的盖板，其中所述金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的底角是45°±5°。

5.根据权利要求2所述的盖板，其中所述金字塔状阵列图案的截面是等腰三角形，并且所述截顶的金字塔状阵列图案的截面是等腰梯形。

6.根据权利要求2所述的盖板，其中所述金字塔状阵列图案的单元或所述截顶的金字塔状阵列图案的单元限定外部轮廓，使得单元之间的边界具有关于水平方向大于0°但不超过90°的倾角。

7.根据权利要求1所述的盖板，进一步包括：

在所述衬底的光出射表面上的另一抗反射膜，在380nm到770nm的波长范围内，所述另一抗反射膜的折射率处于1.32到1.39的范围内。

8.根据权利要求1所述的盖板，其中所述衬底包括低铁钢化玻璃。

9.一种光伏组件，包括如权利要求1所述的盖板。

说明书

用于光伏组件的盖板和具有该盖板的光伏组件

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2012年3月21日提交的韩国专利申请No.10-2012-0028736的优先权，为所有目的将该韩国专利申请的全部内容通过本引用合并于此。

技术领域

[0003] 本发明涉及用于光伏组件的盖板和具有该盖板的光伏组件，更具体地说，本发明涉及用于光伏组件的盖板以及具有该盖板的将光能转化成电能的光伏组件。

背景技术

[0004] 近年来，作为响应能源短缺和环境污染的措施，光伏组件的开发正在大规模进行中。光伏组件是光伏发电的关键设备，其直接将光能(例如太阳能)转换成电能。

[0005] 图1是相关技术领域的晶体硅(Si)光伏组件的示意性截面图。

[0006] 如图所示，光伏组件包括光伏电池10、互连器(金属带)20、盖板30、填充材料40、背板50、密封材料60和边框70。

[0007] 光伏电池10中的每个是构成光伏组件的最小单元，并且起到从入射到其上的光产生电能的作用。因为由一个光伏电池产生的电压很小，即大约0.5V，所以将多个光伏电池串联起来使用，以便产生几个伏特、几十个伏特或几百个伏特的电压。

[0008] 盖板30布置在光伏组件的前端部分，以便保护光伏组件不受外部环境影响。

[0009] 填充材料40起到保护易损坏的光伏电池10的作用，并且可以由硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)等制成。

[0010] 背板50设置在光伏组件的后面，并且起到阻挡湿气渗入光伏组件以及提供绝缘的作用。背板50可以由聚氟乙烯(PVF)、聚酯、亚克力等制成。

[0011] 密封件60将盖板30接合到光伏组件的边框70上，从而阻挡湿气渗入内部。密封件60可以由硅(Si)密封剂、聚氨酯、聚硫化物、丁基橡胶等制成。

[0012] 边框70布置在光伏组件周围来固定光伏组件，并且可以由表面氧化的铝等制成。

[0013] 这里，盖板30的透射率是确定光伏组件的效率中的重要因素。

[0014] 因此，正在使用各种方法，以便或者通过使盖板的内部吸收最小化、或者通过调整盖板的组成、或者通过以在盖板上形成图案的方式降低反射率来增加盖板的透射率。

[0015] 在以在盖板上形成图案的方式增加透射率的方法中，如图2A和图2B所示，由于实际的展开(roll-out)处理，所以难以形成真正的图案(图2B)，使得其匹配高透射率的光学图案设计(图2A)。此外，如图3所示，存在盖板上形成的图案使光散射的问题，从而对增加透射率的效率具有不利影响。也就是说，即使当图案形成在具有大约89％到91％的透射率的平坦玻璃板的两侧时，所得到的透射率也仅处于91％到93％的范围内，这意味着透射率仅提高大约1％到2％。

[0016] 本发明背景技术部分中所公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，而不应当认为是该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的暗示。

发明内容

[0017] 本发明的各个方面提供一种用于光伏组件的盖板和具有该盖板的光伏组件，其中所述盖板的透射率被增加。

[0018] 在本发明的一个方面，提供了一种用于光伏组件的盖板。所述盖板包括：衬底，在光入射表面上具有凸起的阵列图案；和形成在所述光入射表面上的抗反射膜。

[0019] 在示例性实施例中，在380nm到770nm的波长范围内，所述抗反射膜的折射率可以处于1.32到1.39的范围内。

[0020] 在示例性实施例中，所述凸起的阵列图案可以是金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案。

[0021] 在示例性实施例中，所述金字塔状阵列图案或所述截顶的金字塔状阵列图案的高度可以处于80μm到360μm的范围内。

[0022] 在示例性实施例中，所述金字塔状阵列图案或所述截顶的金字塔状阵列图案的底角可以是45°±5°。

[0023] 在示例性实施例中，所述金字塔状阵列图案的截面可以是等腰三角形，并且所述截顶的金字塔状阵列图案的截面可以是等腰梯形。

[0024] 在示例性实施例中，所述盖板可以进一步包括在所述衬底的光出射表面上的另一抗反射膜，在380nm到770nm的波长范围内，所述另一抗反射膜的折射率处于1.32到1.39的范围内。

[0025] 在示例性实施例中，所述金字塔状阵列图案的单元或所述截顶的金字塔状阵列图案的单元可以限定外部轮廓，使得单元之间的边界具有关于水平方向大于0°但不超过90°的倾角。

[0026] 此外，所述衬底可以由低铁钢化玻璃制成。

[0027] 在示例性实施例中，所述盖板的厚度可以处于2.9mm到3.65mm的范围内。

[0028] 在本发明的另一方面，还提供了一种具有盖板的光伏组件。所述盖板可以包括：衬底，在光入射表面上具有凸起的阵列图案；和抗反射膜，形成在所述光入射表面上。在380nm到770nm的波长范围内，所述抗反射膜的折射率可以处于1.32到1.39的范围内。

[0029] 根据本发明的实施例，可以增加用于光伏电池的盖板的透射率，从而使所述光伏组件的效率最大化。

[0030] 此外，可以在用于光伏组件的盖板上形成凸起图案，从而减少由外部环境导致的盖板的污染。

[0031] 本发明的方法和装置具有其它特征和优势，这些其它特征和优势将从并入本文的附图和下面的本发明的具体实施方式中显而易见或者在附图和具体实施方式中更详细地阐述，附图和具体实施方式共同起到解释本发明的某些原理的作用。

附图说明

[0032] 图1是相关技术领域的晶体硅(Si)光伏组件的示意性截面图；

[0033] 图2A和图2B是示出高透射率的光学图案设计以及实际形成的图案的图；

[0034] 图3是示出入射到具有图案的衬底上的光的光学路径的概念图；

[0035] 图4是示出根据本发明实施例的用于光伏组件的盖板的示意性截面图；

[0036] 图5A和图5B是示出分别具有金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的衬底的透视图；

[0037] 图6是示出根据本发明实施例的盖板的凸起阵列图案的各个部分尺寸的参照图；

[0038] 图7是示出关于根据本发明实施例的具有金字塔状阵列图案的衬底的透射率通过改变图案高度获得的模拟结果的图；

[0039] 图8是示出关于图5B所示的盖板的透射率通过改变盖板的厚度获得的模拟结果的图；

[0040] 图9A和图9B是示出平坦衬底(没有图案和抗反射膜)、图案化的衬底(没有抗反射膜)以及在光出射表面和图案化的入射光表面上具有抗反射膜的盖板的透射率的图；以及[0041] 图10是示出平坦衬底(没有图案和抗反射膜)、图案化的衬底(没有抗反射膜)和在图案化的入射光表面上具有图9A的抗反射膜1的盖板的透射率的图。

具体实施方式

[0042] 现在将详细地参考本发明的各个实施例，各个实施例的示例图示在附图中并且在下面描述，使得具有本发明所属技术领域的普通技能的人员可以容易地将本发明付诸实践。

[0043] 在下面对本发明的描述中，当合并于此的公知功能和部件使本发明的主题不清楚时，将省略对这些公知功能和部件的详细描述。

[0044] 图4是示出根据本发明实施例的用于光伏组件的盖板的示意性截面图。

[0045] 参考图4，该实施例的用于光伏组件的盖板包括衬底100和抗反射膜200。

[0046] 衬底100保护光伏组件不受外部环境因素(例如湿气、灰尘和撞击)影响。这里，光伏组件不限于硅(Si)光伏组件，而是可以包括多种光伏组件，只要盖板可以与其一起使用。

[0047] 衬底100可以由碱石灰类玻璃(sodalime-based glass)制成，优选地由具有低表面反射率的低铁钢化玻璃制成，以便降低玻璃本身的反射损失。还可以使用合成树脂，例如亚克力、聚碳酸酯或含氟树脂。

[0048] 参考图5A和图5B，衬底100的光入射到其上的表面具有金字塔状阵列图案(图5A)和截顶的金字塔状阵列图案(图5B)。

[0049] 该结构旨在使菲涅尔损失(Fresnel loss)(即当光入射在盖板上时由于菲涅尔反射在表面上发生的光损失)最小化。在光伏组件的情况下，盖板的下表面是接合到乙烯-醋酸乙烯(EVA)上的部分。在此情况下，可以忽略菲涅尔损失。

[0050] 需要使从Si表面反射的光的损失最低。实际上，在EVA的下部存在几个分界面。分界面导致多种类型的反射发生，使得被反射的光在盖板的上表面上折射，从而造成损失。

[0051] 因此，提高光伏组件效率的最佳条件是1)使从盖板的上表面反射的光的数量最小化，以及2)在光穿过盖板以及然后从这几个分界面反射以后，当光再次到达盖板的上表面时，通过反射或者全反射光使将会以其它方式损失的光再循环。

[0052] 图6是示出根据本发明实施例的盖板的凸起阵列图案的各个部分尺寸的参照图。

[0053] 当凸起的阵列图案的截面具有三角形阵列图案或者梯形阵列图案时，凸起的阵列图案可以获得最大透射率。三角形或梯形可以是等腰三角形或等腰梯形。然而，本发明不必局限于此。

[0054] 当三角形或梯形的底角θ满足45°±5°的条件时，能够获得高透射率。特别地，最大透射率可以预计在45°产生。

[0055] 因此，选择图案的高度，使得底角关于给定间距变成45°±5°。当“b”和“c”减小时，透射率预计会增加，并且可以具有0值。选择能够制造的最小值。

[0056] 在图5A所示的图案中，“b”具有大于0的值。在图5B所示的图案中，“b”和“c”大于0。

[0057] 通过减少菲涅尔反射，在衬底100的光入射表面上形成的金字塔状阵列图案或者截顶的金字塔状阵列图案起到增加衬底透射率的作用。此外，在光入射表面上形成凸起图案，以便防止衬底100受外部环境污染。

[0058] 当金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的底角是45°±5°时，能够获得较高透射率。优选地，在45°的底角下可以预计获得最高透射率。

[0059] 优选的是，金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的高度处于80μm到360μm的范围内。

[0060] 图7是示出关于根据本发明实施例的具有金字塔状阵列图案的衬底的透射率通过改变图案高度获得的模拟结果的图。

[0061] 通过使用根据ISO标准的D65光源(30mm×30mm)用光照射碱石灰玻璃(80mm×80mm)以及通过使用检测器(160mm×160mm)测量透射率，执行透射率测量。这里，配置金字塔状图案，使得金字塔最高点之间的间距是200μm并且相邻金字塔的相邻底部互相连接。

[0062] 如图7所示，可以理解，当具有金字塔状阵列图案的衬底的高度处于80μm到360μm的范围内时，衬底具有93.8％或93.8％以上的高透射率。

[0063] 此外优选的是，配置金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案，使得雨水等可以容易流下。也就是说，优选的是，金字塔状阵列图案的单元体或截顶的金字塔状阵列图案的单元体限定外部轮廓，使得单元之间的边界具有关于水平方向大于0°但不超过90°的倾角。

[0064] 金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案可以通过展开处理来形成。

[0065] 相关技术领域中增加盖板透射率的大多数尝试集中在图案形状或尺寸的细化方面。然而，本发明证明，凸起的阵列图案对透射率的提高可以通过盖板厚度的优化来最大化。

[0066] 虽然将盖板图案的各个部分的形状和尺寸认为仿佛这些形状和尺寸可以多样地改变，但是实际上多种限制使得难以现场改变这样的要素。作为示例，虽然好像设计师可以随意选择凸起的阵列图案的高度，但是能够处理的高度或深度受实际制造场地的条件限制，以及受避免对盖板的耐用性造成不利影响的必要性限制。

[0067] 此外，为了改变图案的各个部分的形状和尺寸，对于设施和环境花费大量成本，因此具有增加盖板和光伏组件的制造成本的问题。

[0068] 相比之下，本发明证明，光透射率可以通过优化凸起的阵列图案和盖板的厚度而最大化，使得能够在没有上述问题的情况下使透射率和由此产生的光伏效率有利地最大化。

[0069] 当根据本发明实施例的盖板在其上表面上具有上述凸起的阵列图案，同时具有处于2.9mm到3.65mm范围内的厚度时，该盖板可以具有最大的透射率。

[0070] 图8是示出关于图5B所示的盖板的透射率通过改变盖板的厚度获得的模拟结果的图。

[0071] 为了测量透射率，使用根据ISO标准的D65光源(30mm×30mm)用光照射碱石灰玻璃盖板(80mm×80mm)，并且使用检测器(160mm×160mm)测量透射率。

[0072] 截顶的金字塔状阵列图案形成在盖板上，其中“a”是371μm，“b”是150μm，“c”是50μm，并且图案的高度是150μm，然后通过每次改变盖板的厚度50μm，测量透射率的变化。

[0073] 表1给出模拟结果。

[0074] 表1

[0075]  厚度(mm)   2.9   2.95   3   3.05   3.1   3.15   3.2   3.25
  T(％)   92.7   92.9   93.1   93.3   93.6   93.9   94.0   93.9
  厚度(mm)   3.3   3.35   3.4   3.45   3.5   3.55   3.6   3.65
  T(％)   93.8   93.6   93.5   93.3   93.1   92.9   92.7   92.7

[0076] 根据表1和图8(其将表3作为图示出)，可以理解当盖板的厚度处于2.9mm到3.65mm范围内时，透射率达到最大。

[0077] 因此，本发明提供其中光入射表面具有凸起的阵列图案的盖板，凸起的阵列图案的截面是三角形或梯形，以及盖板的厚度处于2.9mm到3.65mm的范围内。这能增加盖板的光透射率，从而使光伏组件的光伏效率最大化。

[0078] 在衬底100的光入射表面上形成抗反射膜200，以便增加入射光的透射率。也就是说，通过使入射到抗反射膜200上的光的一些分量(即从抗反射膜反射的光以及从抗反射膜和衬底之间的分界面反射的光)破坏性地互相干扰，抗反射膜200增加入射到其上的光的透射率。

[0079] 此外，还可以在衬底100的光出射表面上形成抗反射膜200。

[0080] 根据本发明的实施例，优选的是在380nm到770nm的波长范围内抗反射膜200的折射率处于1.32到1.39之间。

[0081] 抗反射膜200可以通过多种工艺来形成，例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、喷涂、溶胶-凝胶浸渍(sol-gel dipping)或蚀刻。

[0082] 因此，通过在具有金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的衬底上形成抗反射膜，可以增加用于光伏组件的盖板的透射率。也就是说，与仅形成有金字塔状阵列图案或截顶的金字塔状阵列图案的盖板相比，根据本发明实施例的盖板可以提高大约3％到4％的透射率，从而增加光伏组件的效率。

[0083] 图9A是示出各个抗反射膜的折射率随380nm到770nm波长范围内的波长变化的图，并且图9B是示出平坦衬底(没有图案和抗反射膜)、图案化的衬底(没有抗反射膜)以及在光出射表面和图案化的光入射表面上具有图9A的抗反射膜的盖板的透射率的图。这里，衬底由碱石灰玻璃制成。参考图9B，能够理解，根据本发明实施例的盖板的透射率是97.4％或97.4％以上，这高于平坦衬底的透射率以及图案化衬底的透射率。

[0084] 下面的表2给出具有图9A所示抗反射膜的平坦衬底的透射率，以及具有图9A所示抗反射膜的图案化盖板的透射率。

[0085] 表2

[0086]

[0087] 上面表2的透射率是通过下列模拟获得的。1)首先，在光秃的玻璃板(由碱石灰玻璃制成)上放置抗反射膜；2)然后，计算随所放置的抗反射膜而定的透射率(表2的第二列)；3)然后，根据波长反向计算随所放置的抗反射膜而定的折射率(图9A)；4)绘出图案；5)在图案化的表面上放置具有根据波长的折射率(图9A)的抗反射膜；6)计算图案化的盖板的透射率(表2的第三列)。

[0088] 如从表2中可看出的，能够理解，根据本发明实施例的涂覆有抗反射膜的图案化衬底比涂覆有抗反射膜的平坦衬底提高0.2％到0.6％的透射率。

[0089] 在380nm到770nm的波长范围内，优选的是根据波长的折射率处于1.32到1.39的范围内。当根据波长的折射率超过1.39时，盖板的透射率不符合要求，这是成问题的。当根据波长的折射率小于1.32时，形成具有低于1.32的折射率的抗反射膜是不容易的。

[0090] 图10是示出平坦衬底(没有图案和抗反射膜)、图案化的衬底(没有抗反射膜)和在图案化的光入射表面上具有图9A的抗反射膜1的盖板的透射率的图。

[0091] 如从图10中看到的，可以理解对于可见光范围内的所有波长，根据本发明实施例的盖板的透射率高于平坦衬底的透射率以及图案化的衬底的透射率。

[0092] 已经关于某些实施例和附图呈现了本发明的具体示例性实施例的上面描述。它们不是旨在全面的或者将本发明局限于所公开的精确形式。显而易见地，具有本领域普通技能的人员按照上面教导可以进行多种修改和变型。

[0093] 因此，希望本发明的范围不局限于上述实施例，而是由所附权利要求和它们等价物来限定。